二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種安全性優(yōu)異的二次電池，包括：經(jīng)由隔板彼此相對(duì)的陰極和陽極；和電解液，其中所述陰極包括陰極集電體和設(shè)置在所述陰極集電體和所述隔板之間的陰極活性材料層，所述陽極包括陽極集電體和設(shè)置在所述陽極集電體和所述隔板之間的陽極活性材料層，在所述陰極集電體和所述陽極集電體之間的區(qū)域內(nèi)，所述陰極、所述陽極和所述隔板中的一個(gè)或多個(gè)含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，和所述熱傳導(dǎo)性粒子的熱導(dǎo)率在與其中所述陰極和所述陽極彼此相對(duì)的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
【專利說明】二次電池
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)要求享有于2013年3月26日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2013-64399的權(quán)益，在此將它的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本技術(shù)涉及一種其中陰極和陽極經(jīng)由隔板彼此相對(duì)的二次電池。

【背景技術(shù)】
[0004]近年來，諸如移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)等各種電子設(shè)備已被廣泛使用，并且強(qiáng)烈要求進(jìn)一步降低電子設(shè)備的尺寸和重量以及實(shí)現(xiàn)其長壽命。因此，作為電子設(shè)備的電源，電池已經(jīng)被開發(fā)，特別是小型和輕重量的能夠提供高能量密度的二次電池。
[0005]最近，已經(jīng)考慮將這種二次電池適用于除了上述電子設(shè)備之外的各種其他應(yīng)用。其他應(yīng)用的例子可以包括可安裝和可拆卸地安裝在電子設(shè)備等上的電池組、諸如電動(dòng)汽車等電動(dòng)車輛、諸如家庭電力服務(wù)器等電力存儲(chǔ)系統(tǒng)和諸如電鉆等電動(dòng)工具。
[0006]已經(jīng)提出了利用各種充電和放電原理得到電池容量的二次電池。特別地，利用電極反應(yīng)物的嵌入和脫嵌的二次電池、利用電極反應(yīng)物的沉淀和溶解的二次電池等已經(jīng)引起了注意，因?yàn)檫@些二次電池提供了比鉛電池、鎳鎘電池等更高的能量密度。
[0007]二次電池包括電解液以及經(jīng)由隔板彼此相對(duì)的陰極和陽極。陰極含有在充電-放電反應(yīng)中相關(guān)的作為活性材料的陰極活性材料，陽極含有在充電-放電反應(yīng)中相關(guān)的作為活性材料的陽極活性材料。
[0008]為了提高二次電池的性能，不僅要提高諸如容量特性和循環(huán)特性等基本特性，而且提高安全性也很重要。有鑒于此，由于二次電池的構(gòu)成在很大程度上影響基本特性和安全性，因此對(duì)用于各種目的的二次電池已經(jīng)進(jìn)行了各種研究。
[0009]具體地，為了提高在高溫下的保存特性，預(yù)定量的諸如B2O3等硼化合物被加到由通式LixNi ^(^02(00(〈1.3，0≤Y≤1，1.8〈Ζ〈2.2)表示的陰極活性材料中(例如，參見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開ΝΟ.Η07-142055)。為了獲得優(yōu)異的充放電循環(huán)特性，諸如氮化硼等具有比集電體更高硬度的添加劑粉末被包含在含有具有比集電體更低硬度的活性材料的陽極的活性材料層中(例如，參見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開N0.Η08-321301)。為了降低不可逆容量，諸如氮化硼等氮化物被包含在陰極混合物等中(例如，參見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開N0.Η09-289011)。為了提高充放電循環(huán)特性等，諸如碳和硼化物的復(fù)合材料等碳/陶瓷復(fù)合材料被包含在陰極混合物等中(例如，參見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開N0.Η08-298121)。為了提高大電流放電時(shí)的放電容量，諸如六方晶系氮化硼等潤滑劑層被設(shè)置在電極和隔板之間的界面中(例如，參見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開N0.2002-260742)。
[0010]為了抑制在異常時(shí)電池內(nèi)的溫度增加，氮化硼等被包含在隔板中(例如，參見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開ΝΟ.Η11-086824)。為了確保在異常加熱時(shí)的安全性，諸如氧化鋁等鱗片狀粒子被包含在隔板中(例如，參見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開N0.2008-066094)。
[0011]除此之外，為了抑制放電容量的降低和不可逆容量的增加，在制造高石墨化的碳粉末的步驟中，硼化合物被加入并且與碳粉末混合，將所得的混合物石墨化，其后，對(duì)石墨化的碳粉末進(jìn)行堿洗凈處理(例如，參見日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開N0.2000-090928)。
[0012]盡管已經(jīng)對(duì)二次電池的安全性進(jìn)行了各種研究，但是尚未獲得足夠的安全性。因此，存在改進(jìn)的余地。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]希望提供一種能夠獲得優(yōu)異安全性的二次電池。
[0014]根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方案，提供了一種二次電池，包括:經(jīng)由隔板彼此相對(duì)的陰極和陽極；和電解液，其中所述陰極包括陰極集電體和設(shè)置在所述陰極集電體和所述隔板之間的陰極活性材料層，所述陽極包括陽極集電體和設(shè)置在所述陽極集電體和所述隔板之間的陽極活性材料層，在所述陰極集電體和所述陽極集電體之間的區(qū)域內(nèi)，所述陰極、所述陽極和所述隔板中的一個(gè)或多個(gè)含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，和所述熱傳導(dǎo)性粒子的熱導(dǎo)率在與其中所述陰極和所述陽極彼此相對(duì)的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
[0015]根據(jù)本技術(shù)實(shí)施方案的二次電池，由于在所述陰極集電體和所述陽極集電體之間的區(qū)域內(nèi)，所述陰極、所述陽極和所述隔板中的一個(gè)或多個(gè)包括上述的多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，因此可獲得優(yōu)異的安全性。
[0016]應(yīng)當(dāng)理解的是，前面的一般描述和下面的詳細(xì)描述都是示例性的，并且旨在提供對(duì)要求保護(hù)的技術(shù)的進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖被包括以提供對(duì)本公開的進(jìn)一步理解，并且被并入和構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出了實(shí)施方案，并且與說明書一起，用于說明本技術(shù)的原理。
[0018]圖1是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方案的二次電池(圓筒型)的構(gòu)成的截面圖。
[0019]圖2是圖1中示出的螺旋卷繞的電極體的一部分的放大截面圖。
[0020]圖3是說明熱傳導(dǎo)性粒子的取向狀態(tài)的圖。
[0021]圖4是示出螺旋卷繞的電極體的另一種構(gòu)成的截面圖。
[0022]圖5是說明熱傳導(dǎo)性粒子的另一種取向狀態(tài)的圖。
[0023]圖6是示出螺旋卷繞的電極體的另一種構(gòu)成的截面圖。
[0024]圖7是示出螺旋卷繞的電極體的另一種構(gòu)成的截面圖。
[0025]圖8是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方案的另一種二次電池(層疊膜型)的構(gòu)成的立體圖。
[0026]圖9是圖8中示出的螺旋卷繞的電極體沿著線IX-1X的截面圖。
[0027]圖10是示出二次電池的應(yīng)用例(電池組)的構(gòu)成的方塊圖。
[0028]圖11是示出二次電池的應(yīng)用例(電動(dòng)車輛)的構(gòu)成的方塊圖。
[0029]圖12是示出二次電池的應(yīng)用例(電力存儲(chǔ)系統(tǒng))的構(gòu)成的方塊圖。
[0030]圖13是示出二次電池的應(yīng)用例(電動(dòng)工具)的構(gòu)成的方塊圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面，將參照附圖詳細(xì)說明本技術(shù)的實(shí)施方案。將按照下面的順序進(jìn)行說明。
[0032]1.二次電池
[0033]1-1.鋰離子二次電池(圓筒型)
[0034]1-1-1.含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置:活性材料層
[0035]1-1-2.含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置:電極的覆蓋層
[0036]1-1-3.含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置:隔板的覆蓋層
[0037]1-1-4.含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置的總結(jié)
[0038]1-2.鋰離子二次電池(層疊膜型)
[0039]1-3.鋰金屬二次電池(圓筒型和層疊膜型)
[0040]2.二次電池的應(yīng)用
[0041]2-1.電池組
[0042]2-2.電動(dòng)車輛
[0043]2-3.電力存儲(chǔ)系統(tǒng)
[0044]2-4.電動(dòng)工具
[0045][1.二次電池]
[0046][1-1.鋰離子二次電池(圓筒型)]
[0047][1-1-1.含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置:活性材料層]
[0048]圖1和圖2示出了二次電池的截面構(gòu)成。圖2示出了圖1中示出的螺旋卷繞的電極體20的一部分的放大圖。
[0049][二次電池的整體構(gòu)成]
[0050]這里說明的二次電池是其中通過作為電極反應(yīng)物的鋰(鋰離子)的嵌入和脫嵌獲得陽極22的容量的鋰二次電池(鋰離子二次電池)，并且例如，被稱作圓筒型二次電池。
[0051]這種二次電池在大致中空?qǐng)A柱狀的電池罐11的內(nèi)部收容有螺旋卷繞的電極體20和一對(duì)絕緣板12和13。在螺旋卷繞的電極體20中例如可以通過陰極21和陽極22經(jīng)由其間的隔板23層疊并螺旋卷繞得到的層疊體而形成。陰極21和陽極22經(jīng)由隔板23彼此相對(duì)。
[0052]電池罐11可以具有例如中空結(jié)構(gòu)，其中電池罐11的一端封閉，電池罐11的另一端開放。電池罐11可以由例如Fe、Al或其合金等制成。電池罐11的表面可以用諸如鎳等鍍覆。一對(duì)絕緣板12和13被配置成在其間夾持螺旋卷繞的電極體20，并且垂直地延伸到螺旋卷繞的電極體20的螺旋纏繞的周面。
[0053]在電池罐11的開放端部，通過經(jīng)由墊圈17的鉚接安裝有電池蓋14、安全閥機(jī)構(gòu)15和正溫度系數(shù)裝置(PTC裝置)16。由此，電池罐11被密封。電池蓋14可以由例如與電池罐11類似的材料制成。安全閥機(jī)構(gòu)15和PTC裝置16設(shè)置在電池蓋14的內(nèi)側(cè)。安全閥機(jī)構(gòu)15通過PTC裝置16與電池蓋14電連接。在安全閥機(jī)構(gòu)15中，在內(nèi)部壓力由于內(nèi)部短路或外部加熱等原因變?yōu)橐欢ㄋ交蛞陨系那闆r下，盤板15A反轉(zhuǎn)而切斷電池蓋14和螺旋卷繞的電極體20之間的電連接。PTC裝置16防止由于大電流而產(chǎn)生的異常發(fā)熱。隨著溫度升高，PTC裝置16的電阻相應(yīng)增加。墊圈17可以由例如絕緣材料制成。墊圈17的表面可以用浙青等涂布。
[0054]在螺旋卷繞的電極體20的中心的空間中，例如，可以插入中央銷24。然而，中央銷24不必須被包括。例如，由諸如鋁等導(dǎo)電性材料制成的陰極引線25可以連接到陰極21。例如，由諸如鎳等導(dǎo)電性材料制成的陽極引線26可以連接到陽極22。例如，陰極引線25可以焊接到安全閥機(jī)構(gòu)15上，并且可以被電連接到電池蓋14。陽極引線26可以焊接到電池罐11上,并且可以被電連接到電池罐11。
[0055][陰極]
[0056]陰極21具有在陰極集電體21A的單一表面或兩個(gè)表面上的陰極活性材料層21B。陰極集電體21A可以由例如諸如鋁(Al)、鎳(Ni)和不銹鋼等導(dǎo)電性材料中的一種或多種制成。特別地，陰極集電體21A可以優(yōu)選含有鋁作為構(gòu)成元素，并可以更優(yōu)選由鋁制成，因?yàn)橛纱丝梢垣@得優(yōu)異的導(dǎo)電性等。
[0057]陰極活性材料層21B含有能夠嵌入和脫嵌鋰離子的一種或多種陰極材料作為陰極活性材料。陰極活性材料層21B還可以含有其他材料，如陰極粘結(jié)劑和陰極導(dǎo)電劑。
[0058]陰極材料可以優(yōu)選是含鋰化合物，因?yàn)橛纱丝梢垣@得高的能量密度。含鋰化合物的例子可以包括鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物和鋰-過渡金屬磷酸鹽化合物。鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物是含有鋰(Li)、一種或多種過渡金屬元素和氧(O)作為構(gòu)成元素的氧化物。鋰-過渡金屬磷酸鹽化合物是含有Li和一種或多種過渡金屬元素作為構(gòu)成元素的磷酸鹽化合物。特別地，過渡金屬元素可以優(yōu)選是鎳、鈷(Co)、錳(Mn)和鐵(Fe)等中的一種或多種，可以更優(yōu)選N1、Co和Mn中的一種或多種，再更優(yōu)選Ni。Ni在過渡金屬元素中的比例沒有特別限制，特別地，可以優(yōu)選為50原子％以上，因?yàn)橛纱双@得了更高的電壓。它們的化學(xué)式例如由LixMlO2 *LiyM2P04表示。在式中，Ml和M2代表一種或多種過渡金屬元素。x和y的值根據(jù)充電和放電狀態(tài)而有所不同，例如，可以在0.05<x< 1.10和0.05<y< 1.10的范圍內(nèi)。
[0059]鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物的例子可以包括LiCo02、LiN12和由下式(I)代表的鋰-鎳系復(fù)合氧化物。特別地，含有鎳作為過渡金屬元素的LiN12可以是優(yōu)選的。鋰-過渡金屬磷酸鹽化合物的例子可以包括LiFePO4和LiFei_uMnuP04(u〈l)，因?yàn)橛纱双@得了高的電池容量并且獲得了優(yōu)異的循環(huán)特性等。
[0060]LiNi1JMzO2 (I)
[0061]在式(I)中，M是 Co、Mn、Fe、Al、V、Sn、Mg、T1、Sr、Ca、Zr、Mo、Tc、Ru、Ta、W、Re、Yb、Cu、Zn、Ba、B、Cr、S1、Ga、P、Sb 和 Nb 中的一種或多種；和 z 滿足 0.005〈ζ〈0.5。
[0062]除此之外，陰極材料可以是例如氧化物、二硫化物、硫族化物或?qū)щ娦愿叻肿拥戎械囊环N或多種。氧化物的例子可以包括氧化鈦、氧化釩和二氧化錳。二硫化物的例子可以包括二硫化鈦和硫化鑰。硫族化物的例子可以包括硒化鈮。導(dǎo)電性高分子的例子可以包括硫、聚苯胺和聚噻吩。然而，陰極材料不限于上述材料，可以是其他材料。
[0063]陰極粘結(jié)劑的例子可以包括合成橡膠和高分子材料中的一種或多種。合成橡膠的例子可以包括苯乙烯-丁二烯系橡膠、氟系橡膠和乙烯-丙烯-二烯。高分子材料的例子可以包括聚偏二氟乙烯和聚酰亞胺。
[0064]陰極導(dǎo)電劑的例子可以包括碳材料等中的一種或多種。碳材料的例子可以包括石墨、炭黑、乙炔黑和科琴(Ketjen)黑。陰極導(dǎo)電劑可以是金屬材料或?qū)щ娦愿叻肿拥?，只要該材料具有?dǎo)電性。
[0065][陽極]
[0066]陽極22具有在陽極集電體22A的單一表面或兩個(gè)表面上的陽極活性材料層22B。
[0067]陽極集電體22A可以例如由諸如銅(Cu)、鎳和不銹鋼等導(dǎo)電性材料中的一種或多種制成。特別地，陽極集電體22A可以優(yōu)選含有銅作為構(gòu)成元素，可以更優(yōu)選由銅形成，因?yàn)橛纱丝梢垣@得優(yōu)異的導(dǎo)電性等。
[0068]陽極集電體22A的表面可以優(yōu)選被粗糙化。由此，由于所謂的錨定效果，改善了陽極活性材料層22B相對(duì)于陽極集電體22A的粘合性。在這種情況下，在最低限度上，陽極集電體22A在與陽極活性材料層22B相對(duì)的區(qū)域中的表面上被粗糙化就是足夠的。粗糙化方法的例子包括通過利用電解處理形成微粒子的方法。電解處理是通過利用在電解槽中的電解法在陽極集電體22A的表面上形成微粒子而設(shè)置凹凸的方法。通過電解法形成的銅箔一般稱為“電解銅箔”。
[0069]陽極活性材料層22B含有能夠嵌入和脫嵌鋰離子的一種或多種陽極材料作為陽極活性材料，并且還可以含有其他材料，如陽極粘結(jié)劑和陽極導(dǎo)電劑。陽極粘結(jié)劑和陽極導(dǎo)電劑的詳細(xì)信息例如分別與陰極粘結(jié)劑和陰極導(dǎo)電劑類似。
[0070]然而，陽極材料的可充電容量優(yōu)選大于陰極21的放電容量，以防止在充電途中鋰金屬在陽極22上的意外析出。能夠嵌入和脫嵌鋰離子的陽極材料的電化學(xué)當(dāng)量優(yōu)選大于陰極21的電化學(xué)當(dāng)量。
[0071]陽極材料可以是例如碳材料中的一種或多種。在碳材料中，在鋰離子的嵌入和脫嵌時(shí)其晶體結(jié)構(gòu)的變化是非常小的。因此，碳材料提供了高的能量密度和優(yōu)異的循環(huán)特性等。此外，碳材料也起到陽極導(dǎo)電劑的功能。碳材料的例子包括石墨化的碳、(002)面的間距等于或大于0.37nm的非石墨化的碳以及(002)面的間距等于或小于0.34nm的石墨。更具體地，碳材料的例子可以包括熱解碳類、焦炭類、玻璃狀碳纖維、有機(jī)高分子化合物焙燒體、活性炭和炭黑類。焦炭類的例子可以包括浙青焦炭、針狀焦炭和石油焦炭。通過在適當(dāng)?shù)臏囟认卤簾?碳化)諸如酚醛樹脂和呋喃樹脂等高分子化合物得到有機(jī)高分子化合物焙燒體。除此之外，碳材料可以包括在約1000°C以下的溫度下熱處理的低結(jié)晶性碳或非晶性碳。應(yīng)當(dāng)指出的是，碳材料的形狀可以是纖維狀、球狀、粒子狀和鱗片狀中的任一種。
[0072]陽極材料可以是例如含有一種或多種金屬元素和準(zhǔn)金屬元素作為構(gòu)成元素的材料(金屬系材料)，因?yàn)橛纱双@得了高的能量密度。這種金屬系材料可以是單質(zhì)、合金或化合物，可以是它們的兩種以上的混合物，或者可以是具有它們中的一部分或全部的一種相或多種相的材料。應(yīng)當(dāng)指出的是，除了由兩種以上的金屬元素構(gòu)成的材料之外，“合金”包括含有一種或多種金屬兀素以及一種或多種準(zhǔn)金屬兀素的材料。此外，“合金”可以含有非金屬元素。它們的結(jié)構(gòu)的例子包括固溶體、共晶(共熔混合物)、金屬間化合物以及兩種以上共存的結(jié)構(gòu)。
[0073]上述金屬元素和上述準(zhǔn)金屬元素的例子可以包括能夠與鋰形成合金的一種或多種金屬元素和準(zhǔn)金屬元素。其具體例子可以包括Mg、B、Al、Ga、In、S1、Ge、Sn、Pb、B1、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、Pd和Pt。特別地，Si或Sn或這二者可以是優(yōu)選的。Si和Sn具有高的嵌入和脫嵌鋰離子的能力，因此提供高的能量密度。
[0074]含有Si或Sn或這二者作為構(gòu)成元素的材料可以是Si或Sn的單質(zhì)、合金和化合物，可以是它們的兩種以上的混合物，或者可以是具有它們中的一部分或全部的一種相或多種相的材料。應(yīng)當(dāng)指出的是，單質(zhì)僅僅是指一般的單質(zhì)(其中可以含有少量雜質(zhì))，并且不一定是指純度100%的單質(zhì)。
[0075]Si 的合金除了 Si 之外可以含有諸如 Sn、N1、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、T1、Ge、B1、Sb和Cr等一種或多種元素作為構(gòu)成元素。Si的化合物除了 Si之外可以含有C和O等中的一種或多種作為構(gòu)成元素。例如，Si的化合物除了 Si之外可以含有對(duì)于Si的合金所描述的一種或多種元素作為構(gòu)成元素。
[0076]Si 的合金和 Si 的化合物的例子包括 SiB4、SiB6、Mg2S1、Ni2S1、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2, CaSi2, CrSi2, Cu5Si, FeSi2,MnSi2, NbSi2, TaSi2, VSi2, WSi2, ZnSi2, SiC、Si3N4, Si2N2O,S1v(0〈v ( 2)和LiS1。應(yīng)當(dāng)指出的是，S1v中的V可以為0.2〈v〈l.4。
[0077]Sn 的合金除了 Sn 之外可以含有諸如 S1、N1、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、T1、Ge、B1、Sb和Cr等一種或多種元素作為構(gòu)成元素。Sn的化合物除了 Si之外可以含有C和O等中的一種或多種作為構(gòu)成元素的材料。應(yīng)當(dāng)指出的是，例如，Sn的化合物除了 Sn之外可以含有對(duì)于Sn的合金所描述的一種或多種元素作為構(gòu)成元素。Sn的合金和Sn的化合物的例子可以包括 SnOw (0〈w ( 2)、SnSi03、LiSnO 和 Mg2Sn。
[0078]此外，作為含有Sn的材料，例如，除了 Sn作為第一構(gòu)成元素之外，含有第二構(gòu)成元素和第三構(gòu)成元素的材料是優(yōu)選的。第二構(gòu)成元素的例子可以包括諸如Co、Fe、Mg、T1、V、Cr、Mn、N1、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Ce、Hf、Ta、W、Bi 和 Si 等中的一種或多種元素。第三構(gòu)成元素的例子可以包括B、C、Al和P等中的一種或多種。在含有第二構(gòu)成元素和第三構(gòu)成元素的情況下，獲得了高的電池容量和優(yōu)異的循環(huán)特性等。
[0079]特別地，含有Sn、Co和C作為構(gòu)成元素的材料(含有SnCoC的材料)可以是優(yōu)選的。作為含有SnCoC的材料的組成，例如，C的含量可以為9.9質(zhì)量％?29.7質(zhì)量％，并且Sn和Co的含量的比率(Co/(Sn+Co))可以為20質(zhì)量％?70質(zhì)量％，因?yàn)橛纱双@得了高的能量密度。
[0080]優(yōu)選的是，含有SnCoC的材料具有含有Sn、Co和C的相。該相優(yōu)選是低結(jié)晶性或非晶性的。該相是能夠與Li反應(yīng)的反應(yīng)相。因此，由于反應(yīng)相的存在，獲得了優(yōu)異的特性。在CuKa射線用作特定X射線并且插入速率為1° /min的情況下，通過該相的X-射線衍射獲得的衍射峰的半峰寬可以優(yōu)選等于或大于基于衍射角2 Θ的1°。由此，鋰離子更順利地嵌入和脫嵌，并且與電解液的反應(yīng)性降低。應(yīng)當(dāng)指出的是，在某些情況下，除了低結(jié)晶相或非晶相之外，含有SnCoC的材料包括含有各構(gòu)成元素的單質(zhì)或一部分的相。
[0081]通過X-射線衍射獲得的衍射峰是否對(duì)應(yīng)于能夠與Li反應(yīng)的反應(yīng)相被允許通過比較在與Li的電化學(xué)反應(yīng)之前和之后的X-射線衍射圖容易地確定。例如，如果與Li的電化學(xué)反應(yīng)之后的衍射峰的位置從與Li的電化學(xué)反應(yīng)之前的衍射峰的位置改變，則獲得的衍射峰對(duì)應(yīng)于能夠與Li反應(yīng)的反應(yīng)相。在這種情況下，例如，低結(jié)晶性反應(yīng)相或非晶性反應(yīng)相的衍射峰出現(xiàn)在2 Θ =20°?50°的范圍內(nèi)。這樣的反應(yīng)相可以具有例如上述的各構(gòu)成元素，其低結(jié)晶性或非晶性結(jié)構(gòu)可能主要是C存在的結(jié)果。
[0082]在含有SnCoC的材料中，作為構(gòu)成元素的C的一部分或全部可以優(yōu)選結(jié)合到作為其他構(gòu)成元素的金屬元素或準(zhǔn)金屬元素，因?yàn)橛纱艘种屏?Sn等的凝集或結(jié)晶。元素的結(jié)合狀態(tài)被允許通過例如X-射線光電子能譜(XPS)檢查。在市售的裝置中，例如，作為軟X射線，可以使用Al-Ka射線或Mg-Ka射線等。在C的一部分或全部結(jié)合到金屬元素或準(zhǔn)金屬元素等的情況下，C的Is軌道(Cls)的合成波的峰在低于284.5eV的區(qū)域出現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)指出的是，在該裝置中，進(jìn)行能量校準(zhǔn)，從而在84.0eV獲得Au原子的4f軌道(Au4f)的峰。此時(shí)，通常，由于在材料表面上存在表面污染碳，表面污染碳的Cls峰視為284.8eV，被用作能量標(biāo)準(zhǔn)。在XPS測(cè)定中，作為包含表面污染碳的峰和含有SnCoC的材料中的碳的峰的形式得到Cls峰的波形。因此，例如，通過使用市售軟件進(jìn)行分析，從而使兩個(gè)峰彼此隔離。在波形分析中，存在于最低結(jié)合能側(cè)的主峰的位置是能量標(biāo)準(zhǔn)(284.8eV)。
[0083]應(yīng)當(dāng)指出的是，含有SnCoC的材料不限于僅由Sn、Co和C作為構(gòu)成元素的材料(SnCoC)。即，在需要時(shí)，含有SnCoC的材料還可以例如含有S1、Fe、N1、Cr、In、Nb、Ge、T1、Mo、Al、P、Ga和Bi中的一種或多種作為構(gòu)成元素。
[0084]除了含有SnCoC的材料之外，含有Sn、Co、Fe和C作為構(gòu)成元素的材料(含有SnCoFeC的材料)也可以是優(yōu)選的。含有SnCoFeC的材料的組成可以任意地設(shè)定。例如，F(xiàn)e的含量可以設(shè)定為很少的組成如下。即，C的含量可以為9.9質(zhì)量％?29.7質(zhì)量％，F(xiàn)e的含量可以為0.3質(zhì)量％?5.9質(zhì)量％，并且Sn和Co的含量的比率(Co/(Sn+Co))可以為30質(zhì)量％?70質(zhì)量％。此外，例如，F(xiàn)e的含量設(shè)定為很大的組成如下。即，C的含量可以為
11.9質(zhì)量%?29.7質(zhì)量％，SnXo和Fe的含量的比率((Co+Fe) / (Sn+Co+Fe))可以為26.4質(zhì)量％?48.5質(zhì)量％，并且Co和Fe的含量的比率(Co/ (Co+Fe))可以為9.9質(zhì)量％?79.5質(zhì)量％。在這樣的組成范圍內(nèi)，可以獲得高的能量密度。應(yīng)當(dāng)指出的是，含有SnCoFeC的材料的物理性能(如半峰寬等)與上述的含有SnCoC的材料類似。
[0085]除此之外，陽極材料可以是例如金屬氧化物或高分子化合物等中的一種或多種。金屬氧化物的例子可以包括氧化鐵、氧化釕和氧化鑰。高分子化合物的例子可以包括聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯。然而，陽極材料不限于上述的材料，可以是其他材料。
[0086]可以通過例如涂布法、氣相沉積法、液相沉積法、噴射法、焙燒法(燒結(jié)法)等中的一種或多種形成陽極活性材料層22B。涂布法是一種這樣的方法，其中，例如，在粒子(粉末)狀的陽極活性材料與陽極粘結(jié)劑等混合后，將混合物分散在諸如有機(jī)溶劑等溶劑中，并且用生成物涂布陽極集電體22A。氣相沉積法的例子可以包括物理氣相沉積法和化學(xué)沉積法。更具體地，其例子可以包括真空蒸發(fā)法、濺射法、離子鍍法、激光燒蝕法、熱化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積(CVD)法和等離子體化學(xué)氣相沉積法。液相沉積法的例子可以包括電解鍍法和無電解鍍法。噴射法是一種這樣的方法，其中，噴射熔融狀態(tài)或半熔融狀態(tài)的陽極活性材料到陽極集電體22A上。焙燒法是一種這樣的方法，其中，在通過例如涂布法在陽極集電體22A上形成涂層后，在高于陽極粘結(jié)劑等的熔點(diǎn)的溫度下對(duì)涂層進(jìn)行熱處理。焙燒法的例子可以包括如氣氛焙燒法、反應(yīng)性焙燒法和熱壓焙燒法。
[0087]在二次電池中，如上所述，為了防止在充電途中鋰金屬在陽極22上意外地析出，能夠嵌入和脫嵌鋰離子的陽極材料的電化學(xué)當(dāng)量大于陰極的電化學(xué)當(dāng)量。此外，在完全充電狀態(tài)時(shí)的開路電壓(即，電池電壓)等于或大于4.25V的情況下，與開路電壓為4.20V的情況相比，即使使用相同的陰極活性材料，每單位質(zhì)量的鋰離子的放出量也較大。因此，陰極活性材料和陽極活性材料的量被相應(yīng)地調(diào)整。由此，可獲得高的能量密度。
[0088][隔板]
[0089]隔板23將陽極22和陰極21隔開，并且在防止因兩個(gè)電極接觸造成的電流短路的同時(shí)使鋰離子通過。隔板23例如可以是由合成樹脂或陶瓷等制成的多孔膜。隔板23可以是兩種以上多孔膜層疊形成的層疊膜。合成樹脂的例子可以包括聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯。
[0090]特別地，隔板23可以包括例如由上述的多孔膜形成的基材層和設(shè)置在基材層的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上的高分子化合物層。由此，隔板23相對(duì)于陰極21和陽極22的粘合性提高，因此，螺旋卷繞的電極體20的歪斜度被抑制。由此，電解液的分解反應(yīng)被抑制，并且浸潰基材層的電解液的漏液被抑制。因此，即使重復(fù)充電和放電，二次電池的電阻也不太可能增大，并且電池的膨脹性被抑制。
[0091]高分子化合物層可以例如含有諸如聚偏二氟乙烯等高分子材料，因?yàn)檫@樣的高分子材料具有優(yōu)異的物理強(qiáng)度，而且是電化學(xué)穩(wěn)定的。然而，高分子材料可以是除了聚偏二氟乙烯之外的材料。例如，在形成高分子化合物層的情況下，在制備溶解有高分子材料的溶液后，用溶液涂布基材層，隨后干燥生成物。可選擇地，基材層可以被浸泡在溶液中，并且可以隨后干燥。
[0092][電解液]
[0093]用作為液態(tài)電解質(zhì)的電解液浸潰隔板23。電解液含有溶劑和電解質(zhì)鹽,并且在需要時(shí)可以含有其他材料，如添加劑。
[0094]溶劑含有一種或多種諸如有機(jī)溶劑等非水溶劑。
[0095]非水溶劑的例子可以包括環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、內(nèi)酯、鏈狀羧酸酯和腈，因?yàn)橛纱丝色@得優(yōu)異的電池容量、優(yōu)異的循環(huán)特性和優(yōu)異的保存特性等。環(huán)狀碳酸酯的例子可以包括碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯和碳酸亞丁酯。鏈狀碳酸酯的例子包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙基甲基酯和碳酸甲基丙基酯。內(nèi)酯的例子可以包括Y-丁內(nèi)酯和Y-戊內(nèi)酯。羧酸酯的例子包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、異丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯和三甲基乙酸乙酯。腈的例子可以包括乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈和3-甲氧基丙腈。
[0096]除此之外，非水溶劑的例子可以包括1，2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、四氫吡喃、1，3- 二氧戊環(huán)、4-甲基-1，3-二氧戊環(huán)、1，3- 二噁烷、I, 4- 二噁烷、N，N- 二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、N，N’-二甲基咪唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、環(huán)丁砜、磷酸三甲酯和二甲亞砜。由此，獲得了類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0097]特別地，碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸乙基甲基酯中的一種或多種可以是優(yōu)選的，因?yàn)橛纱双@得了優(yōu)異的電池容量、優(yōu)異的循環(huán)特性和優(yōu)異的保存特性等。在這種情況下，諸如碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯等高粘度(高介電常數(shù))溶劑(例如，比介電常數(shù)ε≥30)和諸如碳酸二甲酯、碳酸乙基甲基酯和碳酸二乙酯等低粘度溶劑(例如，粘度≤ImPa-s)的組合可以是更優(yōu)選的。一個(gè)原因是，在這種情況下，電解質(zhì)鹽的解離性和離子遷移度得以改善。
[0098] 特別地，溶劑可以優(yōu)選含有一或多種不飽和環(huán)狀碳酸酯，因?yàn)橛纱嗽诔潆姾头烹姇r(shí)，在陽極22的表面上主要形成穩(wěn)定的保護(hù)膜，因此抑制了電解液的分解反應(yīng)。上述的“不飽和環(huán)狀碳酸酯”是指具有一個(gè)或多個(gè)不飽和碳鍵(碳-碳雙鍵)的環(huán)狀碳酸酯。不飽和環(huán)狀碳酸酯的具體例子可以包括碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯基亞乙酯和碳酸亞甲基亞乙酯。然而，其例子可以包括其他材料。在溶劑中不飽和環(huán)狀碳酸酯的含量沒有特別限制，例如可以為 0.01wt% ~10wt%o
[0099]此外，溶劑可以優(yōu)選含有一種或多種鹵代碳酸酯，因?yàn)橛纱嗽诔潆姾头烹姇r(shí)，在陽極22的表面上主要形成穩(wěn)定的保護(hù)膜，因此抑制了電解液的分解反應(yīng)。上述的“鹵代碳酸酯”是指具有一個(gè)或多個(gè)鹵素作為構(gòu)成元素的環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯。鹵代環(huán)狀碳酸酯的例子可以包括4-氟-1，3- 二氧戊環(huán)-2-酮和4，5- 二氟-1，3- 二氧戊環(huán)_2_酮。然而，其例子可以包括其他材料。鹵代鏈狀碳酸酯的例子可以包括碳酸氟甲基甲酯、碳酸雙(氟甲基)酯和碳酸二氟甲基甲酯。然而，其例子可以包括其他材料。在溶劑中鹵代碳酸酯的含量沒有特別限制，例如可以為0.01wt%?50wt%。
[0100]此外，溶劑可以優(yōu)選含有磺內(nèi)酯(環(huán)狀磺酸酯)，因?yàn)橛纱诉M(jìn)一步提高了電解液的化學(xué)穩(wěn)定性?；莾?nèi)酯的例子可以包括丙烷磺內(nèi)酯和丙烯磺內(nèi)酯。其例子可以包括其他材料。在溶劑中的磺內(nèi)酯的含量沒有特別限制，例如，可以為0.5wt%? 5wt%。
[0101]此外，溶劑可以優(yōu)選含有酸酐，因?yàn)橛纱诉M(jìn)一步提高了電解液的化學(xué)穩(wěn)定性。酸酐的例子可以包括羧酸酐、二磺酸酐和羧酸磺酸酐。然而，其例子可以包括其他材料。羧酸酐的例子可以包括琥珀酸酸酐、戊二酸酐和馬來酸酐。然而，其例子可以包括其他材料。二磺酸酐的例子可以包括乙烷二磺酸酐和丙烷二磺酸酐。然而，其例子可以包括其他材料。羧酸磺酸酐的例子可以包括磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐和磺基丁酸酐。然而，其例子可以包括其他材料。在溶劑中的酸酐的含量沒有特別限制，例如，可以為0.5wt%?5wt%。
[0102]電解質(zhì)鹽可以例如含有一種或多種鋰鹽。然而，電解質(zhì)鹽可以例如含有除了鋰鹽之外的鹽(例如，除了鋰鹽之外的輕金屬鹽)。
[0103]鋰鹽的例子可以包括六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、高氯酸鋰(LiClO4)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、四苯基硼酸鋰(LiB(C6H5)4)、甲磺酸鋰(LiCH3SO3)、三氟甲烷磺酸鋰(LiCF3SO3)、四氯鋁酸鋰(LiAlCl4)、六氟硅酸二鋰(Li2SiF6)、氯化鋰(LiCl)和溴化鋰(LiBr)。由此，獲得了優(yōu)異的電池容量、優(yōu)異的循環(huán)特性和優(yōu)異的保存特性等。然而，鋰鹽的具體例子不限于上述化合物，可以包括其他化合物。
[0104]特別地，LiPF6、LiBF4、LiClO4和LiAsF6中的一種或多種可以是優(yōu)選的，LiPF6是更優(yōu)選的，因?yàn)橛纱私档土藘?nèi)部電阻，并因此獲得了更高的效果。
[0105]相對(duì)于非水溶劑，電解質(zhì)鹽的含量可以優(yōu)選為0.3mol/kg?3.0mol/kg,因?yàn)橛纱双@得了高的離子傳導(dǎo)性。
[0106][熱傳導(dǎo)性粒子]
[0107]如圖2所示，在陰極集電體21A和陽極集電體22A之間的區(qū)域R內(nèi)，陰極21、陽極22和隔板23中的一個(gè)或多個(gè)含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。
[0108]熱傳導(dǎo)性粒子具有各向異性的熱導(dǎo)率。具體地，熱傳導(dǎo)性粒子的熱導(dǎo)率在與其中陰極21和陽極22彼此相對(duì)的方向(作為第一方向的相對(duì)方向DY)交叉的方向(作為第二方向的交叉方向DX)上比在相對(duì)方向DY上更大。應(yīng)當(dāng)指出的是，在圖2中，術(shù)語“相對(duì)方向DY”是指上下方向，而術(shù)語“交叉方向DX”是指左右方向。
[0109]上述陰極21等含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子的一個(gè)原因在于，在這種情況下，二次電池的自發(fā)熱引起的著火、破損等被抑制，從而確保了安全性。
[0110]更具體地，在二次電池由于外部加熱、內(nèi)部短路等發(fā)熱的情況下，陰極21、陽極
22、電解液等被加熱，因此，二次電池由于所謂的自發(fā)熱變得不穩(wěn)定。在這種情況下，當(dāng)隨著電池內(nèi)的溫度增加而從陰極21產(chǎn)生氧氣(O2)的情況下，由于氧氣與電解液之間的反應(yīng)加速了發(fā)熱。此外，由于上述氧氣和陽極活性材料之間的直接反應(yīng)也加速了發(fā)熱。特別地，在陽極活性材料是高反應(yīng)性金屬系材料的情況下，氧氣容易與陽極活性材料發(fā)生反應(yīng)，因此，在陽極22中顯著發(fā)熱。由此，二次電池著火或破損。
[0111]特別地，在發(fā)熱進(jìn)行到超過陽極集電體22A的熔點(diǎn)的溫度的情況下，過多的熱量在陽極22內(nèi)產(chǎn)生。當(dāng)過多的熱量從陽極22傳導(dǎo)到陰極21時(shí)，由于陰極集電體21A和陰極活性材料層21B在高溫下被加熱，因此在陰極21中發(fā)生所謂的熱失控。在這種情況下，在陽極集電體21A含有鋁作為構(gòu)成元素的情況下，在陰極集電體21A和陰極活性材料層21B中發(fā)生鋁熱反應(yīng)。因此，在二次電池的內(nèi)部，以鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的狀態(tài)爆炸式地發(fā)熱。由此，除了二次電池的著火之外，二次電池被嚴(yán)重破損到外觀變形的程度。
[0112]有鑒于此，在多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子存在于上述區(qū)域R內(nèi)的情況下，在陽極22中產(chǎn)生的熱量不太可能傳導(dǎo)到陰極21，因此，安全性提高。
[0113]更具體地，如上所述，熱傳導(dǎo)性粒子的熱導(dǎo)率在交叉方向DX上比在相對(duì)方向DY上更大，因此，熱傳導(dǎo)性粒子的特征在于，熱量在交叉方向DX上比在相對(duì)方向DY上容易傳導(dǎo)。因此，當(dāng)在陽極22中產(chǎn)生的熱量在熱量到達(dá)陰極21之前到達(dá)熱傳導(dǎo)性粒子的情況下，熱量由熱傳導(dǎo)性粒子誘導(dǎo)到交叉方向DX，并且不太可能被傳導(dǎo)到存在于相對(duì)方向DY的陰極21中。由此，相比于未使用熱傳導(dǎo)性粒子的情況，從陽極22傳導(dǎo)到陰極21的熱量減少。因此，即使產(chǎn)生二次電池的自發(fā)熱，著火和破損的可能性也很低。因此，由于二次電池的溫度不太可能被過度增加，因此安全性被允許確保。
[0114]含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置沒有特別限制，只要這些位置是二次電池的存在于區(qū)域R內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)部件。即，熱傳導(dǎo)性粒子可以僅被包含在陰極21、陽極22和隔板23之一中，可以包含在兩個(gè)的任意組合中，或者可以被包含在全部中。一個(gè)原因在于，只要在區(qū)域R內(nèi)存在熱傳導(dǎo)性粒子，上述優(yōu)點(diǎn)就會(huì)獲得，而不依賴于含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置。
[0115]特別地，與一個(gè)相比，熱傳導(dǎo)性粒子可以更優(yōu)選包含在陰極21、陽極22和隔板23的兩個(gè)中，可以再更優(yōu)選包含在全部中。一個(gè)原因在于，在這種情況下，在陽極22中產(chǎn)生的熱量被進(jìn)一步容易地誘導(dǎo)到交叉方向DX，因此，到達(dá)陰極21的熱量被進(jìn)一步降低。
[0116]應(yīng)當(dāng)指出的是，在熱傳導(dǎo)性粒子僅被包含在陰極21、陽極22和隔板23之一中的情況下，熱傳導(dǎo)性粒子可以優(yōu)選包含在陽極22中。一個(gè)原因在于，在這種情況下，熱量被誘導(dǎo)到作為可以誘發(fā)自發(fā)熱的主要發(fā)熱源的陽極22本身中的交叉方向DX，因此，熱量進(jìn)一步不太可能從陽極22傳導(dǎo)到陰極21。
[0117]在本例子中，含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置可以是例如陰極21的活性材料層或陽極22的活性材料層。更具體地，例如，在陽極22中，位于陽極集電體22A和隔板23之間的活性材料層(陽極活性材料層22B)含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。即，多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子連同上述的陽極活性材料等一起包含在陽極活性材料層22B中。
[0118]熱傳導(dǎo)性粒子的形狀沒有特別限制，只要其熱傳導(dǎo)率在交叉方向DX上比在相反方向DY上更大。即，熱傳導(dǎo)性粒子的形狀可以是球狀、板狀或其他形狀。術(shù)語“板狀”通常是指任何平面形狀，是一種包括所謂的扁平狀和鱗片狀的概念。
[0119]特別地，熱傳導(dǎo)性粒子的形狀可以優(yōu)選是其中長度大于厚度的形狀，更具體地，可以更優(yōu)選板狀。一個(gè)原因在于，在這種情況下，由于熱傳導(dǎo)性粒子的形狀各向異性的原因，容易在相對(duì)方向DY和交叉方向DX之間發(fā)生熱傳導(dǎo)性的差異。
[0120]圖3是用于說明熱傳導(dǎo)性粒子100的取向狀態(tài)的圖。熱傳導(dǎo)性粒子100的形狀可以是例如具有長軸a和短軸b的板狀。長軸a的尺寸(長度)比短徑b的尺寸(厚度)更大。在陽極活性材料層22B中，多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子100中的一部分或全部可被優(yōu)選取向，使得其長度方向(長軸的方向)定向?yàn)榻徊娣较駾X。一個(gè)原因在于，在這種情況下，由于熱傳導(dǎo)性粒子100的形狀各向異性的原因，熱導(dǎo)率在對(duì)應(yīng)于長軸a的方向的交叉方向DX上比在對(duì)應(yīng)于短軸b的相對(duì)方向DY上更大。
[0121]應(yīng)當(dāng)指出的是，在圖3所示的情況下，長軸a的方向不一定與交叉方向DX平行，并且長軸a的方向可以從交叉方向DX稍微傾斜。其中長軸a從交叉方向DX稍微傾斜的情況可以是指例如其中長軸a的方向和交叉方向DX之間的角度小于45°的情況。
[0122]下面再次參照?qǐng)D2對(duì)熱傳導(dǎo)性粒子進(jìn)行說明。熱傳導(dǎo)性粒子在陽極活性材料層22B中的分布(層中分布)沒有特別限制。即，熱傳導(dǎo)性粒子在陽極活性材料層22B中的含量在陽極活性材料層22B的厚度方向上可以是均勻的或可以是不均勻的。在含量是不均勻的情況中，其含量可以在更靠近陽極集電體22A的一側(cè)比更遠(yuǎn)離陽極集電體22A的一側(cè)更大?？蛇x擇地，其含量可以在更靠近陽極集電體22A的一側(cè)比更遠(yuǎn)離陽極集電體22A的一側(cè)更小。
[0123]特別地，熱傳導(dǎo)性粒子在陽極活性材料層22B中的含量可以優(yōu)選在更靠近陽極集電體22A的一側(cè)比更遠(yuǎn)離陽極集電體22A的一側(cè)更大。一個(gè)原因在于，在陽極活性材料層22B中，大量的熱傳導(dǎo)性粒子存在于更靠近陽極集電體22A的區(qū)域中。由此，從陰極21產(chǎn)生的氧氣不太可能到達(dá)(不太可能接觸)陽極集電體22A，并且在陽極活性材料層22B中產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)到陽極集電體22A。為了獲得熱傳導(dǎo)性粒子在陽極活性材料層22B中的含量在更靠近陽極集電體22A的一側(cè)比更遠(yuǎn)離陽極集電體22A的一側(cè)更大的狀態(tài)，例如，陽極活性材料層22B可以由兩層構(gòu)成。在這種情況下，熱傳導(dǎo)性粒子在下層(更靠近陽極集電體22A的一側(cè)的層)中的含量可以比熱傳導(dǎo)性粒子在上層(更遠(yuǎn)離陽極集電體22A的一側(cè)的層)中的含量更高。不言而喻，陽極活性材料層22B的層數(shù)不限于兩層，也可以是三層以上。
[0124]熱傳導(dǎo)性粒子的材料的種類沒有特別限制，只要熱傳導(dǎo)性粒子含有其中熱導(dǎo)率在交叉方向DX上比在相反方向DY上更大的一種或多種材料。即，熱傳導(dǎo)性粒子可以含有氧化物，可以含有非氧化物，或可以含有它們兩者。非氧化物的例子可以包括碳化物和氮化物。
[0125]特別地，熱傳導(dǎo)性粒子優(yōu)選含有精細(xì)陶瓷，因?yàn)橛纱双@得了優(yōu)異的物理強(qiáng)度和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。精細(xì)陶瓷的例子可以包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化硅(S12)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(AlN)和氮化硼(BN)。
[0126]特別地，可以優(yōu)選的是，精細(xì)陶瓷不含有氧作為構(gòu)成元素，S卩，可以是非氧化物。一個(gè)原因在于，在這種情況下，即使二次電池的溫度由于熱失控等增加，也不會(huì)從熱傳導(dǎo)性粒子產(chǎn)生有利于副反應(yīng)的氧氣。因此，精細(xì)陶瓷可以優(yōu)選是碳化硅、氮化硅、氮化鋁、氮化硼(BN)等中的一種，可以更優(yōu)選是氮化硼，因?yàn)橛纱顺藘?yōu)異的物理強(qiáng)度和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性之外，獲得了熱導(dǎo)率的優(yōu)異的各向異性。
[0127]盡管熱傳導(dǎo)性粒子的熔點(diǎn)沒有特別限制，但是特別地，熱傳導(dǎo)性粒子的熔點(diǎn)可以優(yōu)選高于陽極集電體22A的熔點(diǎn)。一個(gè)原因在于，在這種情況下，即使在發(fā)熱時(shí)二次電池的溫度到達(dá)陽極集電體22A的熔點(diǎn)，如上所述，熱傳導(dǎo)性粒子也能誘導(dǎo)熱量。因此，例如，在陽極集電體22A含有銅作為構(gòu)成元素情況下，熱傳導(dǎo)性粒子可以優(yōu)選含有氮化硼。
[0128]應(yīng)當(dāng)指出的是，在熱傳導(dǎo)性粒子連同陽極活性材料一起包含在陽極活性材料層22B中的情況下，陽極活性材料的重量Gl和熱傳導(dǎo)性粒子的重量G2之間的比例G2/G1沒有特別限制。然而，特別地，比例G2/G1可以優(yōu)選為3.1?31，因?yàn)橛纱思词巩a(chǎn)生二次電池的自發(fā)熱，溫度也不太可能被增加，因此，安全性進(jìn)一步改善。
[0129][二次電池的操作]
[0130]在二次電池中，例如，在充電時(shí)，從陰極21放出的鋰離子通過電解液嵌入陽極22中，在放電時(shí),從陽極22放出的鋰離子通過電解液嵌入陰極21中。
[0131][二次電池的制造方法]
[0132]例如，通過下面的過程制造二次電池。
[0133]首先，形成陰極21。在本例子中，將陰極活性材料與陰極粘結(jié)劑和/或陰極導(dǎo)電劑等混合，以制備陰極混合物。隨后，將陰極混合物分散在有機(jī)溶劑等中，以獲得糊狀陰極混合物漿料。隨后，用陰極混合物漿料涂布陰極集電體2IA的兩個(gè)表面，將陰極混合物漿料干燥而形成陰極活性材料層21B。其后，通過使用輥壓機(jī)等將陰極活性材料層21B壓縮成型。在這種情況下，壓縮成型可以在加熱陰極活性材料層21B的同時(shí)進(jìn)行，或壓縮成型可以重復(fù)幾次。
[0134]此外，通過與上述陰極21相似的過程形成陽極22。在本例子中，將陽極活性材料與陽極粘結(jié)劑和/或陽極導(dǎo)電劑等混合，以制備陽極混合物，隨后，將陽極混合物分散在有機(jī)溶劑等中，以形成糊狀陽極混合物漿料。應(yīng)當(dāng)指出的是，在熱傳導(dǎo)性粒子包含在陽極22的陽極活性材料層22B中的情況下，熱傳導(dǎo)性粒子被加到上述陽極混合物或上述陽極混合物漿料中。隨后，用陽極混合物漿料涂布陽極集電體22A的兩個(gè)表面，將陽極混合物漿料干燥而形成陽極活性材料層22B。其后，在需要時(shí)將陽極活性材料層22B壓縮成型。
[0135]最后，通過使用陰極21和陽極22組裝二次電池。在本例子中，通過使用焊接法等將陰極引線25連接到陰極集電體21A，通過使用焊接法等將陽極引線26連接到陽極集電體22A。隨后，經(jīng)由其間的隔板23層疊陰極21和陽極22并螺旋卷繞，由此形成螺旋卷繞的電極體20。其后，將中央銷24插在螺旋卷繞的電極體20的中心。隨后，將螺旋卷繞的電極體20夾在一對(duì)絕緣板12和13之間，并且收容在電池罐11內(nèi)。在本例子中，通過使用焊接法等將陰極引線25的末端連接到安全閥機(jī)構(gòu)15，通過使用焊接法等將陽極引線26的末端連接到電池罐11。隨后，將通過在溶劑中分散電解質(zhì)鹽獲得的電解液注入電池罐11內(nèi)，并用電解液浸潰隔板23。隨后，在電池罐11的開放端部，通過經(jīng)由墊圈17的鉚接固定電池蓋14、安全閥機(jī)構(gòu)15和PTC裝置16。
[0136][二次電池的作用和效果]
[0137]根據(jù)圓筒型二次電池中，陽極22的陽極活性材料層22B含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，并且熱傳導(dǎo)性粒子的熱導(dǎo)率在交叉方向DX上比在相對(duì)方向DY上更大。在這種情況下，如上所述，從陽極22傳導(dǎo)到陰極21的熱量由于熱傳導(dǎo)性粒子的熱誘導(dǎo)功能被降低了。因此，二次電池的溫度不太可能被過度增加。因此，即使產(chǎn)生二次電池的自發(fā)熱，著火和破損的可能性也很低。因此，可獲得優(yōu)異的安全性。
[0138]特別地，在熱傳導(dǎo)性粒子具有其中長度大于厚度的形狀并且熱傳導(dǎo)性粒子被取向成使得其長度方向定向?yàn)榻徊娣较駾X的情況下，由于熱傳導(dǎo)性粒子的熱導(dǎo)率在交叉方向DX上比在相對(duì)方向DY上更大，因此可獲得更高的效果。在這種情況下，在熱傳導(dǎo)性粒子具有板狀并含有氮化硼的情況下，可獲得更高的效果。
[0139]此外，在熱傳導(dǎo)性粒子的熔點(diǎn)比陽極集電體22A的熔點(diǎn)更高的情況下，即使在發(fā)熱時(shí)二次電池的溫度到達(dá)陽極集電體22A的熔點(diǎn)，熱傳導(dǎo)性粒子的熱誘導(dǎo)功能也被允許保
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[0140]此外，當(dāng)熱傳導(dǎo)性粒子在陽極活性材料層22B中的含量在更靠近陽極集電體22A的一側(cè)比更遠(yuǎn)離陽極集電體22A的一側(cè)更大的情況下，可獲得更高的效果。此外，在陽極活性材料的重量Gl和熱傳導(dǎo)性粒子的重量G2之間的比例G2/G1為3.1?31的情況下，安全性被允許進(jìn)一步改善，因?yàn)榧词巩a(chǎn)生二次電池的自發(fā)熱，溫度也進(jìn)一步不太可能增加。
[0141]應(yīng)當(dāng)指出的是，代替陽極22的活性材料層(陽極活性材料層22B)，陰極21的活性材料層(陰極活性材料層21B)可以含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。即，多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子可以連同上述陰極活性材料等一起被包含在位于陰極集電體21A和隔板23之間的陰極活性材料層21B中。含有熱傳導(dǎo)性粒子的陰極活性材料層21B的構(gòu)成類似于陽極活性材料層22B的上述構(gòu)成，并且通過類似于陽極活性材料層22B的過程形成陰極活性材料層21B。在這種情況下，同樣，在陽極22產(chǎn)生的熱量不太可能傳導(dǎo)到陰極21，特別地，熱量不太可能被保留(集中)在陰極21中，因此，可獲得優(yōu)異的安全性。
[0142]在熱傳導(dǎo)性粒子連同陰極活性材料一起包含在陰極活性材料層21B中的情況下，熱傳導(dǎo)性粒子的平均粒徑(中值粒徑d50: μ m)沒有特別限制。特別地，在陰極活性材料是多個(gè)初級(jí)粒子的聚集體(二次粒子)的情況下，熱傳導(dǎo)性粒子的中值粒徑可以優(yōu)選大于陰極活性材料的一次粒子的平均粒徑(中值粒徑d50: μ m)。一個(gè)原因在于，在這種情況下，即使產(chǎn)生二次電池的自發(fā)熱，溫度也不太可能增加。
[0143]此外，陽極活性材料層22B可以含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，并且陰極活性材料層21B也可以含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。在這種情況下，在陽極22中產(chǎn)生的熱量進(jìn)一步不太可能被傳導(dǎo)到陰極21，因此即使產(chǎn)生二次電池的自發(fā)熱，溫度也進(jìn)一步不太可能增加。因此，安全性被允許進(jìn)一步改善。
[0144][1-1-2.含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置:電極的覆蓋層]
[0145]含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置可以是設(shè)置在上述活性材料層上的電極覆蓋層，而不是上述活性材料層。這里說明的二次電池的構(gòu)成和制造方法類似于上述1-1-1.中說明的二次電池的構(gòu)成和制造方法，除了下面說明的各點(diǎn)。
[0146]圖4示出螺旋卷繞的電極體20的另一種構(gòu)成，并且示出了對(duì)應(yīng)于圖2的截面構(gòu)成。在本例子中，例如，在陽極22中，電極覆蓋層(陽極覆蓋層22C)可以被設(shè)置在陽極活性材料層22B上。陽極覆蓋層22C含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。即，多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子在區(qū)域R內(nèi)被包含在位于陽極活性材料層22B和隔板23之間的陽極覆蓋層22C中。熱傳導(dǎo)性粒子的功能、構(gòu)成等已經(jīng)在上面詳細(xì)描述，因此，對(duì)它的說明將被省略。
[0147]陽極覆蓋層22C可以例如通過涂布法、浸潰法、氣相沉積法、液相沉積法、噴射法、焙燒法(燒結(jié)法)等中的一種或多種形成。特別地，陽極覆蓋層22C可以優(yōu)選通過涂布法、浸潰法等形成，因?yàn)橛纱丝梢匀菀椎匦纬申枠O覆蓋層22C，而不需要加熱陽極活性材料層22B等。應(yīng)當(dāng)指出的是，陽極覆蓋層22C可以連同熱傳導(dǎo)性粒子一起含有一種或多種高分子材料作為粘合劑。高分子材料可以是例如聚偏二氟乙烯等。
[0148]圖5是說明熱傳導(dǎo)性粒子100的另一種取向狀態(tài)的圖，并且對(duì)應(yīng)于圖3。如上所述，在熱傳導(dǎo)性粒子100的形狀是具有長軸a和短軸b的板狀的情況下，多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子100的一部分或全部可以被優(yōu)選取向，使得長度方向(長軸的方向)被定向到交叉方向DX。
[0149]在這種情況下，特別地，如圖5所示，在多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子100的一部分或全部中，相鄰的粒子可以優(yōu)選相互接觸。一個(gè)原因在于，熱量容易通過接觸點(diǎn)101在相鄰粒子之間傳導(dǎo)，因此，熱量容易被誘導(dǎo)到交叉方向DX。特別地，相鄰的粒子可以優(yōu)選部分地相互重疊，因?yàn)橛纱私佑|點(diǎn)101的面積增大，并且熱量更容易在相鄰粒子之間傳導(dǎo)。
[0150]應(yīng)當(dāng)指出的是，在熱傳導(dǎo)性粒子包含在陽極覆蓋層22C中的情況下，陽極活性材料的平均粒徑Dl (中值粒徑d50: μ m)和熱傳導(dǎo)性粒子的平均粒徑D2 (中值粒徑d50: μ m)之間的比例D2/D1沒有特別限制。然而，特別地，比例D2/D1可以優(yōu)選為0.1?5，因?yàn)橛纱酥T如循環(huán)特性等基本特性被確保。
[0151]在制造陽極22時(shí)，熱傳導(dǎo)性粒子、粘結(jié)劑等的混合物被分散在有機(jī)溶劑等中，獲得糊狀物漿料。隨后，將陽極活性材料層22B形成在陽極集電體22A，其后，在陽極活性材料層22B的表面上涂布漿料，并將漿料干燥，以形成陽極覆蓋層22C。
[0152]根據(jù)圓筒型二次電池，設(shè)置在陽極22的陽極活性材料層22B上的陽極覆蓋層22C含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，并且熱傳導(dǎo)性粒子的熱導(dǎo)率在交叉方向DX上比在相對(duì)方向DY上更大。在這種情況下，出于類似于其中陽極活性材料層22B含有熱傳導(dǎo)性粒子的情況的原因，在陽極覆蓋層22C中，熱量通過熱傳導(dǎo)性粒子的熱誘導(dǎo)功能被誘導(dǎo)到交叉方向DX，因此，二次電池的溫度不太可能被過度增加。因此，即使產(chǎn)生二次電池的自發(fā)熱，著火和破損的可能性也很低，因此，可獲得優(yōu)異的安全性。
[0153]特別地，在具有長度大于厚度的形狀的熱傳導(dǎo)性粒子被取向成使得其長度方向被定向到交叉方向DX并且相鄰的粒子部分地相互接觸的情況下，可獲得更高的效果。在這種情況下，在相鄰粒子部分地相互重疊的情況下，可獲得進(jìn)一步更高的效果。
[0154]二次電池的其他功能和其他效果類似于上述1-1-1的說明。
[0155]應(yīng)當(dāng)指出的是，代替設(shè)置在陽極22的陽極活性材料層22B上的電極覆蓋層(陽極覆蓋層22C)，如對(duì)應(yīng)于圖4的圖6所示，設(shè)置在陰極21的陰極活性材料層2IB上的電極覆蓋層(陰極覆蓋層21C)可以含有熱傳導(dǎo)性粒子。即，多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子在區(qū)域R內(nèi)可以被包含在位于陰極活性材料層21B和隔板23之間的陰極覆蓋層21C中。含有熱傳導(dǎo)性粒子的陰極覆蓋層21C的構(gòu)成類似于陽極覆蓋層22C的上述構(gòu)成，并且陰極覆蓋層21C通過類似于陽極覆蓋層22C的過程形成。在這種情況下，同樣，在陽極22中產(chǎn)生的熱量不太可能傳導(dǎo)到陰極21，因此，可獲得優(yōu)異的安全性。
[0156]應(yīng)當(dāng)指出的是，在熱傳導(dǎo)性粒子包含在陰極覆蓋層21C中的情況下，在陰極活性材料層21B中的陰極活性材料的面積密度Ml (mg/cm2)和在陰極覆蓋層21C中的熱傳導(dǎo)粒子的面積密度M2 (mg/cm2)之間的比例M1/M2沒有特別限制。特別地，比例M1/M2可以優(yōu)選為20?200，因?yàn)橛纱酥T如循環(huán)特性等基本特性被確保。
[0157]此外，設(shè)置在陽極活性材料層22B上的陽極覆蓋層22C可以含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，并且設(shè)置在陰極活性材料層21B上的陰極覆蓋層21C也可以含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。在這種情況下，在陽極22中產(chǎn)生的熱量不太可能傳導(dǎo)到陰極21，因此即使產(chǎn)生二次電池的自發(fā)熱，溫度也進(jìn)一步不太可能增加。因此，安全性被允許進(jìn)一步改善。
[0158][1-1-3.含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置:隔板的覆蓋層]
[0159]含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置可以是隔板23的覆蓋層(隔板覆蓋層)，而不是活性材料層的上述覆蓋層(電極覆蓋層)。這里說明的二次電池的構(gòu)成和制造方法類似于上述
1-1-1.中說明的二次電池的構(gòu)成和制造方法，除了下面說明的各點(diǎn)。
[0160]圖7示出螺旋卷繞的電極體20的另一種構(gòu)成，并且示出了對(duì)應(yīng)于圖4和圖6的截面構(gòu)成。在隔板23中，例如，隔板覆蓋層23B可以設(shè)置在多孔層23A的兩個(gè)表面上。隔板覆蓋層23B含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。即，在區(qū)域R內(nèi)，多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子包含在位于多孔層23A和陰極活性材料層21B之間的隔板覆蓋層23B中，并且包含在位于多孔層23A和陽極活性材料層22B之間的隔板覆蓋層23B中。熱傳導(dǎo)性粒子的功能、構(gòu)成等已經(jīng)在上面詳細(xì)描述，因此，對(duì)它的說明將被省略。此外，含有熱傳導(dǎo)性粒子的隔板覆蓋層23B的構(gòu)成類似于陰極覆蓋層21C和陽極覆蓋層22C的上述構(gòu)成。
[0161]在這種情況下，同樣，如參照?qǐng)D3和圖5所述的，具有其中長度大于厚度的形狀的熱傳導(dǎo)性粒子100可以被優(yōu)選取向，使得長度方向被定向到交叉方向DX。此外，相鄰的粒子可以優(yōu)選部分地相互接觸，相鄰的粒子可以優(yōu)選部分地相互重疊。
[0162]應(yīng)當(dāng)指出的是，在隔板23含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子的情況下，由于以下原因，多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子應(yīng)該不被包含在多孔層23A中，而是在隔板覆蓋層23B中。首先，如果多孔層23A含有熱傳導(dǎo)性粒子，那么在多孔層23A中的微細(xì)孔被熱傳導(dǎo)性粒子填充。由此，由于多孔層23A的孔隙率降低，通過隔板23的鋰離子的傳導(dǎo)性下降。除此之外，由于隔板23的關(guān)閉功能等不能確保，因此安全性降低。其次，在含有熱傳導(dǎo)性粒子的多孔層23A中，柔韌性、抗張強(qiáng)度等下降。因此，不容易形成薄膜狀態(tài)的多孔層23A，并且難以控制熱傳導(dǎo)性粒子的取向狀態(tài)。
[0163]在制造隔板23時(shí)，熱傳導(dǎo)性粒子、粘結(jié)劑等的混合物被分散在有機(jī)溶劑等中，獲得糊狀物漿料。隨后，多孔層23A的兩個(gè)表面用漿料涂布，并將漿料干燥，以形成隔板覆蓋層23B。多孔層23A的例子可以包括在1-1-1.中描述的由合成樹脂、陶瓷等制成的多孔膜。
[0164]根據(jù)圓筒型二次電池，設(shè)置在隔板23的多孔層23A上的隔板覆蓋層23B含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，并且熱傳導(dǎo)性粒子的熱導(dǎo)率在交叉方向DX上比在相對(duì)方向DY上更大。在這種情況下，出于類似于其中陽極活性材料層22B含有熱傳導(dǎo)性粒子的情況的原因，在隔板覆蓋層23B中，熱量通過熱傳導(dǎo)性粒子的熱誘導(dǎo)功能被誘導(dǎo)到交叉方向DX，因此，從陽極22傳導(dǎo)到陰極21的熱量減少。即使產(chǎn)生二次電池的自發(fā)熱，著火和破損的可能性也很低，因此，可獲得優(yōu)異的安全性。二次電池的其他功能和其他效果類似于類似于上述1-1-1的說明。
[0165]盡管沒有具體示出，但是在隔板23中，隔板覆蓋層23B可以僅設(shè)置在多孔層23A的一個(gè)表面上。其上設(shè)置隔板覆蓋層23B的多孔層23A的表面可以是相對(duì)于陰極21 —側(cè)的表面或相對(duì)于陽極22 —側(cè)的表面。一個(gè)原因在于，由于隔板23位于陰極21和陽極22之間，即使僅在多孔層23A的一個(gè)表面上設(shè)置隔板覆蓋層23B，在陽極22中產(chǎn)生的熱量也不太可能傳導(dǎo)到陰極21。
[0166][1-1-4.含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置的總結(jié)]
[0167]在上述1-1-1.?1-1-3.中，已經(jīng)分別對(duì)其中含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置是任意的活性材料層的情況、其中含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置是任意的電極的覆蓋層的情況以及其中含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置是隔板的覆蓋層的情況進(jìn)行了說明。然而，對(duì)于含有熱傳導(dǎo)性粒子的位置，2個(gè)以上的上述位置可以被組合為任意的組合。
[0168]作為例子，在陽極22中，陽極活性材料層22B可以含有熱傳導(dǎo)性粒子，陽極覆蓋層22C也可以含有熱傳導(dǎo)性粒子。此外，陰極活性材料層21B、陰極覆蓋層21C、陽極活性材料層22B、陽極覆蓋層22C和隔板覆蓋層23B全部可以含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。
[0169]在任何組合中，都發(fā)揮熱傳導(dǎo)性粒子的熱誘導(dǎo)功能，因此，可獲得優(yōu)異的安全性。
[0170][1-2.鋰離子二次電池(層疊膜型)]
[0171]圖8示出本技術(shù)實(shí)施方案的另一種二次電池的構(gòu)成的分解立體圖。圖9是圖8中示出的螺旋卷繞的電極體30沿著線IX-1X的放大截面圖。在以下的說明中，在需要時(shí)將使用上述的圓筒型二次電池的構(gòu)成要素。
[0172][二次電池的整體構(gòu)成]
[0173]這里說明的二次電池可以是例如所謂的層疊膜型鋰離子二次電池。例如，在二次電池中，螺旋卷繞的電極體30可以收容在膜狀外封裝元件40內(nèi)。通過經(jīng)由其間的隔板35和電解質(zhì)層36層疊陰極33和陽極34，隨后螺旋卷繞得到的層疊體，形成螺旋卷繞的電極體30。陰極引線31連接到陰極33，陽極引線32連接到陽極34。螺旋卷繞的電極體30的最外周部由保護(hù)帶37保護(hù)。
[0174]陰極引線31和陽極引線32可以例如從外封裝元件40的內(nèi)部向外部在同一方向?qū)С觥ｊ帢O引線31可以例如由諸如鋁等導(dǎo)電性材料制成，陽極引線32可以例如由諸如銅、鎳和不銹鋼等導(dǎo)電性材料制成。這些導(dǎo)電性材料的形狀可以是例如薄板狀或網(wǎng)狀。
[0175]外封裝元件40可以是其中例如熔接層、金屬層和表面保護(hù)層以該順序?qū)盈B的層疊膜。在層疊膜中，例如，兩個(gè)膜的熔接層的各自外邊緣可以熔合，使得熔接層和螺旋盤繞的電極體30彼此相對(duì)?？蛇x擇地，兩個(gè)膜可以通過粘合劑等彼此貼合。熔接層的例子可以包括由聚乙烯或聚丙烯等制成的膜。金屬層的例子可以包括鋁箔。表面保護(hù)層的例子可以包括由尼龍或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等制成的膜。
[0176]特別地，作為外封裝元件40，其中聚乙烯膜、鋁箔和尼龍膜以該順序?qū)盈B的鋁層疊膜是優(yōu)選的。然而，外封裝元件40可以由具有其他層疊結(jié)構(gòu)的層疊膜、諸如聚丙烯等高分子膜或者金屬膜制成。
[0177]在外封裝元件40與陰極引線31和陽極引線32之間插入有防止外部空氣侵入的粘合劑膜41。粘合劑膜41由相對(duì)于陰極引線31和陽極引線32具有粘合性的材料制成。這種材料的例子可以包括聚烯烴樹脂，如聚乙烯、聚丙烯、改性的聚乙烯和改性的聚丙烯。
[0178]陰極33可以在陰極集電體33A的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上具有例如陰極活性材料層33B。陽極34可以在陽極集電體34A的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上具有例如陽極活性材料層34B。陰極集電體33A、陰極活性材料層33B、陽極集電體34A和陽極活性材料層34B的構(gòu)成分別類似于陰極集電體21A、陰極活性材料層21B、陽極集電體22A和陽極活性材料層22B的構(gòu)成。隔板35的構(gòu)成類似于隔板23的構(gòu)成。即，陰極33、陽極34和隔板35中的一個(gè)或多個(gè)含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。熱傳導(dǎo)性粒子的熱導(dǎo)率在與其中陰極33和陽極34彼此相對(duì)的方向(相對(duì)方向DY)交叉的方向(交叉方向DX)上比在相對(duì)方向DY上更大。
[0179]在電解質(zhì)層36中，電解液被高分子化合物保持著。電解質(zhì)層36是所胃的凝膠狀電解質(zhì)，因?yàn)橛纱双@得了高的離子傳導(dǎo)率(例如，在室溫下lmS/cm以上)，并且防止了電解液的漏液。電解質(zhì)層36在需要時(shí)可以含有其他材料，如添加劑。
[0180]高分子化合物的例子可以包括聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷、聚氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯乙烯-丁二烯橡膠、腈-丁二烯橡膠、聚苯乙烯和聚碳酸酯。除此之外，高分子化合物的例子可以包括偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物。特別地，聚偏二氟乙烯和上述共聚物可以是優(yōu)選的，聚偏二氟乙烯是可以是更優(yōu)選的，因?yàn)檫@種高分子化合物是電化學(xué)穩(wěn)定的。
[0181]電解液的組成類似于圓筒型二次電池的電解液的組成。電解液含有不飽和環(huán)狀碳酸酯。然而，在作為凝膠狀電解質(zhì)的電解質(zhì)層36中，電解液的"溶劑"是指廣泛的概念，不僅包括液體溶劑，而且包括能夠解離電解質(zhì)鹽而具有離子傳導(dǎo)性的材料。因此，在使用具有離子傳導(dǎo)性的高分子化合物的情況下，高分子化合物也包含在溶劑中。
[0182]應(yīng)當(dāng)指出的是，電解液可以原樣使用，代替凝膠狀電解質(zhì)層36。在這種情況下，用電解液浸潰隔板35。
[0183][二次電池的操作]
[0184]在二次電池中，例如，在充電時(shí)，從陰極33放出的鋰離子通過電解質(zhì)層36嵌入陽極34中，在放電時(shí)，從陽極34放出的鋰離子通過電解質(zhì)層36嵌入陰極33中。
[0185][二次電池的制造方法]
[0186]例如，可以通過下面三種類型的過程制造包括凝膠狀電解質(zhì)層36的二次電池。
[0187]在第一種過程中，通過類似于陰極21和陽極22的形成過程形成陰極33和陽極34。在這種情況下，通過在陰極集電體33A的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上形成陰極活性材料層33B而形成陰極33，通過在陽極集電體34A的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上形成陽極活性材料層34B而形成陽極34。隨后，制備含有電解液、高分子化合物和諸如有機(jī)溶劑等溶劑的前體溶液。其后，用前體溶液涂布陰極33和陽極34以形成凝膠狀電解質(zhì)層36。隨后，通過使用焊接法等將陰極引線31連接到陰極集電體33A，類似地，通過使用焊接法等陽極引線32連接到陽極集電體34A。隨后，經(jīng)由其間的隔板35層疊陰極33和陽極34，并螺旋卷繞，以形成螺旋盤繞的電極體30。其后，將保護(hù)帶37貼附到其最外周部。隨后，在螺旋卷繞的電極體30被夾在兩片膜狀外封裝元件40之間后，通過熱熔接法等使外封裝元件40的外邊緣貼合。由此，將螺旋卷繞的電極體30封入外封裝元件40中。在這種情況下，粘合劑膜41插在陰極引線31與外封裝元件40之間和陽極引線32與外封裝元件40之間。
[0188]在第二種過程中，將陰極引線31連接到陰極33，將陽極引線32連接到陽極34。隨后，經(jīng)由其間的隔板35層疊陰極33和陽極34，并螺旋卷繞，以形成作為螺旋盤繞的電極體30的前體的螺旋卷繞體。其后，將保護(hù)帶37貼附到其最外周部。隨后，在螺旋卷繞體被夾持在兩片膜狀外封裝元件40之間后，使用熱熔接法等將除了一側(cè)的最外周部貼合，得到袋狀的狀態(tài)，并且螺旋形卷繞體收容在袋狀的外封裝元件40內(nèi)。隨后，制備含有電解液、作為高分子化合物的原料的單體、聚合引發(fā)劑以及在需要時(shí)的諸如聚合抑制劑等其他材料的電解質(zhì)用組合物，并將電解質(zhì)用組合物注入到袋狀的外封裝元件40內(nèi)。其后，使用熱熔接法等密封外封裝元件40。隨后，將單體進(jìn)行熱聚合，由此，形成高分子化合物。因此，形成凝膠狀電解質(zhì)層36。
[0189]在第三種過程中，按類似于上述第二種過程的方式，形成螺旋卷繞體，并收容在袋狀的外封裝元件40內(nèi)，除了使用兩個(gè)表面涂布有高分子化合物的隔板35。涂布隔板35的高分子化合物的例子可以包括含有偏二氟乙烯作為組分的聚合物(均聚物、共聚物或者多組分共聚物)。其具體例子可以包括聚偏二氟乙烯、含有偏二氟乙烯和六氟丙烯作為組分的二元共聚物以及含有偏二氟乙烯、六氟丙烯和氯三氟乙烯作為組分的三元共聚物。應(yīng)該注意到，除了含有偏二氟乙烯作為組分的聚合物之外，可以使用其他一種或多種高分子化合物。隨后，制備電解液并注入外封裝元件40內(nèi)。其后，通過使用熱熔接法等密封外封裝元件40的開口部。隨后，在外封裝元件40被施加重量的同時(shí)，加熱生成物，并且將隔板35貼合到陰極33和陽極34，高分子化合物在其間。由此，用電解液浸潰高分子化合物，因此，高分子化合物被凝膠化，以形成電解質(zhì)層36。
[0190]在第三種過程中，與在第一種過程中相比，二次電池的膨脹可以更被抑制。此外，在第三種過程中，與在第二種過程中相比，作為高分子化合物的原料的單體和溶劑等不太可能被留在電解質(zhì)層36中。因此，高分子化合物的形成步驟被有利地控制。因此，陰極33、陽極34和隔板35充分地粘合到電解質(zhì)層36。
[0191][二次電池的作用和效果]
[0192]根據(jù)層疊膜型二次電池，陰極33、陽極34和隔板35中的一個(gè)或多個(gè)含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。因此，出于與上述的圓筒型二次電池類似的理由，可獲得優(yōu)異的安全性。其他作用、其他效果和其他變形例類似于圓筒型二次電池。
[0193][1-3.鋰金屬二次電池(圓筒型和層疊膜型)]
[0194]這里說明的二次電池是其中通過鋰金屬的析出和溶解表示陽極22的容量的鋰二次電池(鋰金屬二次電池)。該二次電池具有類似于鋰離子二次電池(圓筒型鋰離子二次電池)的構(gòu)成，除了陽極活性材料層22B由鋰金屬構(gòu)成，并且通過類似于鋰離子二次電池(圓筒型鋰離子二次電池)的過程來制造。
[0195]在二次電池中，鋰金屬用作陽極活性材料，由此，可獲得較高的能量密度。陽極活性材料層22B可以在組裝時(shí)存在，或者陽極活性材料層22B不必須在組裝時(shí)存在，并且可以由在充電時(shí)析出的鋰金屬構(gòu)成。此外，陽極活性材料層22B可以用作集電體，由此，可以省略陽極集電體22A。
[0196]在二次電池中，例如，在充電時(shí)，從陰極21放出的鋰離子通過電解液在陽極集電體22A的表面上作為鋰金屬析出。另一方面，例如，在放電時(shí)，鋰金屬可以從陽極活性材料層22B作為鋰離子溶出，并且可以通過電解液嵌入陰極21中。
[0197]根據(jù)鋰金屬二次電池，陰極21、陽極22和隔板23中的一個(gè)或多個(gè)含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子。因此，出于類似于上述鋰離子二次電池的原因，可獲得優(yōu)異的安全性。其他功能、其他效果和其他變形例類似于圓筒型二次電池。應(yīng)當(dāng)指出的是，上述的鋰金屬二次電池不限于圓筒型二次電池，并且可以是層疊膜型二次電池。在這種情況下，也獲得了類似的效果。
[0198][2.二次電池的應(yīng)用]
[0199]接下來，將描述上述二次電池的應(yīng)用例。
[0200]二次電池的應(yīng)用沒有特別限制，只要二次電池用于允許使用二次電池作為驅(qū)動(dòng)用電源或電力存儲(chǔ)用的電力存儲(chǔ)源等的機(jī)器、裝置、器具、設(shè)備或系統(tǒng)(多個(gè)裝置等的集合體)等。用作電源的二次電池可以用作主電源(優(yōu)先使用的電源)，或輔助電源(代替主電源使用或從主電源切換使用的電源)。在二次電池用作輔助電源的情況下，主電源類型并不限于二次電池。
[0201]二次電池的應(yīng)用的例子可以包括移動(dòng)電子設(shè)備(包括便攜式電子設(shè)備)，如攝影機(jī)、數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、移動(dòng)電話、筆記本個(gè)人電腦、無繩電話、耳機(jī)立體聲系統(tǒng)、便攜式收音機(jī)、便攜式電視和個(gè)人數(shù)字助理。其進(jìn)一步的例子可以包括移動(dòng)生活電器，如電動(dòng)剃須刀；存儲(chǔ)裝置，如備份電源和存儲(chǔ)卡；電動(dòng)工具，如電鉆和電鋸；作為可連接和可拆卸電源的用于筆記本個(gè)人電腦等的電池組；醫(yī)療用電子設(shè)備，如起搏器和助聽器；電動(dòng)車輛，如電動(dòng)汽車(包括混合動(dòng)力汽車)；電力存儲(chǔ)系統(tǒng)，如用于緊急情況等存儲(chǔ)電力的家用電池系統(tǒng)。不用說，也可以采用上述應(yīng)用之外的應(yīng)用。
[0202]特別地，二次電池有效地適用于電池組、電動(dòng)車輛、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)、電動(dòng)工具或電子設(shè)備等。一個(gè)原因在于，在這些應(yīng)用中，由于要求優(yōu)異的電池特性，因此使用根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方案的二次電池允許有效地提高特性。應(yīng)當(dāng)指出的是，電池組是使用二次電池的電源，是所謂的組裝電池等。電動(dòng)車輛是使用二次電池作為驅(qū)動(dòng)用電源而工作(運(yùn)行)的車輛。如上所述，電動(dòng)車輛可以包括具有除了二次電池之外的驅(qū)動(dòng)源的汽車(例如混合動(dòng)力汽車)。電力存儲(chǔ)系統(tǒng)是使用二次電池作為電力存儲(chǔ)源的系統(tǒng)。例如，在家用電力存儲(chǔ)系統(tǒng)中，由于電力存儲(chǔ)在作為電力存儲(chǔ)源的二次電池中，并且電力被消耗。由此，家用電器產(chǎn)品等變成可用的。電動(dòng)工具是其中使用二次電池作為驅(qū)動(dòng)用電源來移動(dòng)可動(dòng)部(如鉆頭)的工具。電子設(shè)備是使用二次電池作為驅(qū)動(dòng)用電源(電力供給源)來執(zhí)行各種功能的設(shè)備。
[0203]下面將具體描述二次電池的一些應(yīng)用例。應(yīng)當(dāng)指出的是，下面說明的各應(yīng)用例的構(gòu)成僅僅是例子，并且可以適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> [0204][2-1.電池組]
[0205]圖10示出電池組的方塊構(gòu)成。例如，電池組可以包括在由塑料材料等制成的殼體60內(nèi)的控制部61、電源62、開關(guān)部63、電流測(cè)定部64、溫度檢測(cè)部65、電壓檢測(cè)部66、開關(guān)控制部67、存儲(chǔ)器68、溫度檢測(cè)裝置69、電流檢測(cè)電阻70、陰極端子71和陽極端子72。
[0206]控制部61控制整個(gè)電池組的操作(包括電源62的使用狀態(tài))，并且可以包括例如中央處理單元(CPU)等。電源62包括一個(gè)或多個(gè)二次電池(未示出)。電源62可以是例如包括兩個(gè)或多個(gè)二次電池的組裝電池。這些二次電池的連接類型可以是串聯(lián)連接型、可以是并聯(lián)連接型或者可以是它們的混合型。作為例子，電源62可以包括按雙并聯(lián)和三個(gè)串聯(lián)的方式連接的6個(gè)二次電池。
[0207]開關(guān)部63根據(jù)控制部61的指令切換電源62的使用狀態(tài)(電源62是否可連接到外部裝置)。開關(guān)部63可以包括例如充電控制開關(guān)、放電控制開關(guān)、充電用二極管和放電用二極管(未示出)等。充電控制開關(guān)和放電控制開關(guān)可以是例如半導(dǎo)體開關(guān)，如使用金屬氧化物半導(dǎo)體的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。
[0208]電流測(cè)定部64通過使用電流檢測(cè)電阻70測(cè)量電流，并將測(cè)量結(jié)果輸出到控制部61。溫度檢測(cè)部65通過使用溫度檢測(cè)裝置69測(cè)量溫度，并將測(cè)量結(jié)果輸出到控制部61。溫度測(cè)量結(jié)果可以被用于例如其中控制部61在異常發(fā)熱時(shí)控制充電和放電的情況或者其中控制部61在計(jì)算殘余容量時(shí)執(zhí)行校正處理的情況。電壓檢測(cè)部66測(cè)量電源62中的二次電池的電壓，對(duì)測(cè)得的電壓執(zhí)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，并將結(jié)果供給到控制部61。
[0209]開關(guān)控制部67根據(jù)從電流測(cè)定部64和電壓測(cè)定部66輸入的信號(hào)控制開關(guān)部63的操作。
[0210]開關(guān)控制部67執(zhí)行控制，使得在例如電池電壓達(dá)到過充電檢測(cè)電壓的情況下，通過切斷開關(guān)部63 (充電控制開關(guān))，防止充電電流在電源62的電流路徑中流動(dòng)。由此，在電源62中，僅允許通過放電二極管進(jìn)行放電。應(yīng)當(dāng)指出的是，例如，在當(dāng)充電時(shí)流過大電流的情況下，開關(guān)控制部67阻斷充電電流。
[0211]此外，開關(guān)控制部67進(jìn)行控制，使得在例如電池電壓達(dá)到過放電檢測(cè)電壓的情況下，通過切斷開關(guān)部63 (放電控制開關(guān))，防止放電電流在電源62的電流路徑中流動(dòng)。由此，在電源62中，僅允許通過充電二極管進(jìn)行充電。應(yīng)當(dāng)指出的是，例如，在當(dāng)放電時(shí)流過大電流的情況下，開關(guān)控制部67阻斷放電電流。
[0212]應(yīng)當(dāng)指出的是，在二次電池中，例如，過充電檢測(cè)電壓可以為4.2V±0.05V，過放電檢測(cè)電壓可以為2.4V±0.1V。
[0213]存儲(chǔ)器68可以是例如作為非易失性存儲(chǔ)器等的EEPR0M。存儲(chǔ)器68可以存儲(chǔ)例如由控制部61計(jì)算出的數(shù)值以及在制造步驟中測(cè)得的二次電池的信息(例如，在初始狀態(tài)下的內(nèi)部電阻)等。應(yīng)當(dāng)指出的是，在存儲(chǔ)器68存儲(chǔ)二次電池的滿充電容量的情況下，控制部61被允許綜合諸如殘余容量等信息。
[0214]溫度檢測(cè)裝置69測(cè)量電源62的溫度，并將測(cè)量結(jié)果輸出到控制部61。溫度檢測(cè)裝置69可以是例如熱敏電阻等。
[0215]陰極端子71和陽極端子72是連接到使用電池組驅(qū)動(dòng)的外部裝置(如筆記本個(gè)人電腦)或者用于對(duì)電池組充電的外部裝置(如充電器)的端子。電源62通過陰極端子71和陽極端子72被充電和放電。
[0216][2-2.電動(dòng)車輛]
[0217]圖11示出作為電動(dòng)車輛的例子的混合動(dòng)力汽車的方塊構(gòu)成。例如，電動(dòng)車輛可以包括在由金屬制成的殼體73內(nèi)的控制部74、發(fā)動(dòng)機(jī)75、電源76、驅(qū)動(dòng)用馬達(dá)77、差動(dòng)裝置78、發(fā)電機(jī)79、傳動(dòng)裝置80、離合器81、逆變器82和83以及各種傳感器84。除此之外，電動(dòng)車輛可以包括例如連接到差動(dòng)裝置78和傳動(dòng)裝置80的前部驅(qū)動(dòng)軸85和前輪胎86、后部驅(qū)動(dòng)軸87和后輪胎88。
[0218]電動(dòng)車輛可通過使用作為驅(qū)動(dòng)源的發(fā)動(dòng)機(jī)75和馬達(dá)77中的一個(gè)運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)75是主動(dòng)力源，并且可以是例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。在發(fā)動(dòng)機(jī)75用作動(dòng)力源的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)75的驅(qū)動(dòng)力(轉(zhuǎn)矩)可以例如通過作為驅(qū)動(dòng)部的差動(dòng)裝置78、傳動(dòng)裝置80和離合器81傳遞到前輪胎86或后輪胎88。發(fā)動(dòng)機(jī)75的轉(zhuǎn)矩也可以傳遞到發(fā)電機(jī)79。由于轉(zhuǎn)矩的原因，發(fā)電機(jī)79產(chǎn)生交流電力。交流電力通過逆變器83轉(zhuǎn)換為直流電力，并且將轉(zhuǎn)換的電力存儲(chǔ)在電源76中。另一方面，在作為轉(zhuǎn)換部的馬達(dá)77用作動(dòng)力源的情況下，從電源76供給的電力(直流電力)通過逆變器82轉(zhuǎn)換為交流電力。馬達(dá)77由交流電力驅(qū)動(dòng)。通過馬達(dá)77轉(zhuǎn)換電力而獲得的驅(qū)動(dòng)力(轉(zhuǎn)矩)可以例如通過作為驅(qū)動(dòng)部的差動(dòng)裝置78、傳動(dòng)裝置80和離合器81傳遞到前輪胎86或后輪胎88。
[0219]應(yīng)當(dāng)指出的是，可選擇地，也可以采用以下機(jī)構(gòu)。在該機(jī)構(gòu)中，在通過未示出的制動(dòng)機(jī)構(gòu)降低電動(dòng)車輛的速度的情況下，在減速時(shí)的阻力被傳遞到馬達(dá)77作為轉(zhuǎn)矩，并且馬達(dá)77通過轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生交流電力。優(yōu)選的是，交流電力通過逆變器82轉(zhuǎn)換為直流電力，并且直流再生電力被存儲(chǔ)在電源76中。
[0220]控制部74控制整個(gè)電動(dòng)車輛的操作，并且例如可以包括CPU等。電源76包括一個(gè)或多個(gè)二次電池(未示出)?？蛇x擇地，電源76可以連接到外部電源，并且通過從外部電源接收電力而可以存儲(chǔ)電力。各種傳感器84可以用于例如控制發(fā)動(dòng)機(jī)75的轉(zhuǎn)數(shù)或用于控制未示出的節(jié)氣門的開度(節(jié)氣開度)。各種傳感器84可以包括例如速度傳感器、加速度傳感器和/或發(fā)動(dòng)機(jī)頻率傳感器等。
[0221]前面已經(jīng)描述了作為電動(dòng)車輛的混合動(dòng)力汽車。然而，電動(dòng)車輛的例子可以包括通過僅使用電源76和馬達(dá)77而不使用發(fā)動(dòng)機(jī)75工作的車輛(電動(dòng)汽車)。
[0222][2-3.電力存儲(chǔ)系統(tǒng)]
[0223]圖12示出電力存儲(chǔ)系統(tǒng)的方塊構(gòu)成。例如，電力存儲(chǔ)系統(tǒng)可以包括在諸如一般住宅和商業(yè)建筑等房屋89內(nèi)的控制部90、電源91、智能電表92和電源集線器93。
[0224]在這種情況下，電源91可以連接到例如設(shè)置在房屋89內(nèi)部的電氣裝置94，并可連接到停泊在房屋89外部的電動(dòng)車輛96。此外，例如，電源91可以通過電源集線器93連接到設(shè)置在房屋89內(nèi)部的私人發(fā)電機(jī)95，并可通過智能電表92和電源集線器93連接到外部的集中型電力系統(tǒng)97。
[0225]應(yīng)當(dāng)指出的是，電氣裝置94可以包括例如一個(gè)或多個(gè)家用電器，如冰箱、空調(diào)、電視和熱水器。私人發(fā)電機(jī)95可以是例如太陽能發(fā)電機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)等中的一種或多種。電動(dòng)車輛96可以是例如電動(dòng)汽車、電氣摩托車和混合動(dòng)力汽車等中的一種或多種。集中型電力系統(tǒng)97可以是例如火力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠、水力發(fā)電廠和風(fēng)力發(fā)電廠等中的一種或多種。
[0226]控制部90控制整個(gè)電力存儲(chǔ)系統(tǒng)的操作(包括電源91的使用狀態(tài))，并且例如包括CPU等。電源91包括一個(gè)或多個(gè)二次電池(未示出)。智能電表92可以是例如與需求電力側(cè)的房屋89內(nèi)設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)兼容的電功率表，并且可以與電力供應(yīng)者通信。因此，例如，當(dāng)智能電表92與外部通信的同時(shí)，智能電表92控制在房屋89中的需求和供給之間的平衡，并且允許有效和穩(wěn)定的能源供應(yīng)。
[0227]在電力存儲(chǔ)系統(tǒng)中，例如，電力可以從作為外部電源的集中型電力系統(tǒng)97通過智能電表92和電源集線器93存儲(chǔ)在電源91中，并且電力可以從作為獨(dú)立電源的私人發(fā)電機(jī)95通過電源集線器93存儲(chǔ)在電源91中。根據(jù)控制部90的指令，存儲(chǔ)在電源91中的電力被供給到電氣裝置94或電動(dòng)車輛96。因此，電氣裝置94變成可操作的，電動(dòng)車輛96變成可充電的。即，電力存儲(chǔ)系統(tǒng)是能夠通過使用電源91在房屋89中存儲(chǔ)和供給電力的系統(tǒng)。
[0228]存儲(chǔ)在電源91中的電力是可任意利用的。因此，例如，電力被允許在電費(fèi)便宜的深夜時(shí)從集中型電力系統(tǒng)97存儲(chǔ)在電源91中，并且存儲(chǔ)在電源91中的電力被允許在電費(fèi)昂貴的白天時(shí)使用。
[0229]應(yīng)當(dāng)指出的是，上述的電力存儲(chǔ)系統(tǒng)可以針對(duì)每一戶(一個(gè)家庭單位)設(shè)置，或者可以針對(duì)多戶(多個(gè)家庭單位)設(shè)置。
[0230][2-4.電動(dòng)工具]
[0231]圖13示出電動(dòng)工具的方塊構(gòu)成。例如，該電動(dòng)工具可以是電鉆，可以包括在由塑料材料等制成的工具主體98內(nèi)的控制部99和電源100。例如，作為可動(dòng)部的鉆頭部101可以以可操作(可轉(zhuǎn)動(dòng))的方式連接到工具主體98。
[0232]控制部99控制整個(gè)電動(dòng)工具的操作(包括電源100的使用狀態(tài))，并且可以包括例如CPU等。電源100包括一個(gè)或多個(gè)二次電池(未示出)。控制部99根據(jù)未示出的操作開關(guān)的操作使得電力從電源100供給到鉆頭部101，從而操作鉆頭部101。
[0233][實(shí)施例]
[0234]下面詳細(xì)說明根據(jù)本技術(shù)實(shí)施方案的具體實(shí)施例。
[0235][實(shí)施例1-1 ?1-36]
[0236]通過以下過程制造圖1和圖2中示出的圓筒型鋰離子二次電池。
[0237]在形成陰極21時(shí)，首先，將96質(zhì)量份的陰極活性材料(LiCoO2)、3質(zhì)量份的陰極粘結(jié)劑(聚偏二氟乙烯)和I質(zhì)量份的陰極導(dǎo)電劑(炭黑)混合，得到陰極混合物。陰極活性材料的一次粒子的粒徑(中值粒徑d50: μ m)如表I?表3所示。隨后，將陰極混合物分散在有機(jī)溶劑(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，得到糊狀陰極混合物漿料。當(dāng)熱傳導(dǎo)性粒子包含在陰極活性材料層21B中時(shí)，熱傳導(dǎo)性粒子被加到陰極混合物漿料中。熱傳導(dǎo)性粒子的種類(材料)、粒徑(中值粒徑d50: μ m)、比例G2/G1、形狀和層中分布如表I?表3所示。隨后，通過使用涂布裝置用陰極混合物漿料均勻地涂布帶狀的陰極集電體21Α(15 μ m厚的鋁箔)的兩個(gè)表面，將陰極混合物漿料干燥，形成陰極活性材料層21B。在表中，層中分布的"均勻"是指熱傳導(dǎo)性粒子在陰極活性材料層21B的厚度方向基本上均勻分散的狀態(tài)。最后，通過使用輥壓機(jī)將陰極活性材料層21B壓縮成型。
[0238]在形成陽極22時(shí)，首先，65質(zhì)量份的陽極活性材料(Si)、15質(zhì)量份的陽極粘結(jié)劑(聚偏二氟乙烯)和20質(zhì)量份的陽極導(dǎo)電劑(炭黑)混合，得到陽極混合物。陽極活性材料的粒徑(中值粒徑d50: μ m)如表I?表3所示。隨后，將陽極混合物分散在有機(jī)溶劑(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，得到糊狀陽極混合物漿料。象在熱傳導(dǎo)性粒子包含在陰極活性材料層21B中的情況下那樣，當(dāng)熱傳導(dǎo)性粒子包含在陽極活性材料層22B中時(shí)，熱傳導(dǎo)性粒子被加到陽極混合物漿料中。隨后，通過使用涂布裝置用陽極混合物漿料均勻地涂布帶狀的陽極集電體22A (15 μ m厚的銅箔)的兩個(gè)表面，將陽極混合物漿料干燥，形成陽極活性材料層22B。熱傳導(dǎo)性粒子在陽極活性材料層22B中的分布如表I?表3所示。最后，通過使用輥壓機(jī)將陽極活性材料層22B壓縮成型。
[0239]在形成陽極活性材料層22B時(shí)，為了改變熱傳導(dǎo)性粒子的層中分布，陽極活性材料層22B被形成為具有包括下層和上層的兩層結(jié)構(gòu)。在這種情況下，在制備兩種具有不同含量的熱傳導(dǎo)性粒子的陽極混合物漿料之后，將這兩種陽極混合物漿料依次用于形成下層和上層。熱傳導(dǎo)性粒子在陽極活性材料層22B中的分布如表I?表3所示。在表中，層中分布的“在集電體側(cè)高含量”是指熱傳導(dǎo)性粒子在陽極活性材料層22B中的含量在更靠近陽極集電體22A的一側(cè)比更遠(yuǎn)離陽極集電體22A的一側(cè)更大的狀態(tài)。在這種情況下，在通過使用具有相對(duì)較高含量的熱傳導(dǎo)性粒子的第一漿料形成下層之后，通過使用具有相對(duì)較小含量的熱傳導(dǎo)性粒子的第二漿料形成上層。與此相反，在表中，層中分布的“在集電體側(cè)低含量”是指熱傳導(dǎo)性粒子在陽極活性材料層22B中的含量在更靠近陽極集電體22A的一側(cè)比更遠(yuǎn)離陽極集電體22k的一側(cè)更小的狀態(tài)。在這種情況下，在通過使用具有相對(duì)較小含量的熱傳導(dǎo)性粒子的第一漿料形成下層之后，通過使用具有相對(duì)較高含量的熱傳導(dǎo)性粒子的第二漿料形成上層。
[0240]在制備電解液時(shí)，將電解質(zhì)鹽(LiPF6)溶解在溶劑(碳酸亞乙酯、碳酸二乙酯和碳酸亞乙烯酯)中。在這些例子中，溶劑的組成為按重量比碳酸亞乙酯:碳酸二乙酯:碳酸亞乙烯酯=30:60:10,并且相對(duì)于溶劑，電解質(zhì)鹽的含量為lmol/dm3(=lmol/l)。
[0241]在組裝二次電池時(shí)，首先，將由鋁制成的陰極引線25焊接到陰極集電體21A，將由鎳制成的陽極引線26焊接到陽極集電體22A。隨后，經(jīng)由其間的隔板23層疊陰極21和陽極22，并螺旋卷繞。其后，通過使用粘合帶，固定得到的螺旋卷繞體的螺旋卷繞的終端部分，形成螺旋卷繞的電極體20。作為隔板23，使用其中多孔聚乙烯膜夾在多孔聚丙烯膜之間的三層膜(25 μ m的總厚)。其后，將中央銷24插在螺旋卷繞的電極體20的中心空間內(nèi)。隨后，將螺旋卷繞的電極體20夾在一對(duì)絕緣板12和13之間，并收容在由鐵制成并鍍鎳的電池罐11內(nèi)。在這些例子中，將陰極引線25的一端焊接到安全閥機(jī)構(gòu)15，將陽極引線26的一端焊接到電池罐11。隨后，通過減壓法將電解液注入電池罐11內(nèi)，并用電解液浸潰隔板
23。最后，在電池罐11的開放端部，通過經(jīng)由墊圈17的鉚接固定電池蓋14、安全閥機(jī)構(gòu)15和PTC裝置16。由此，完成圓筒型二次電池。應(yīng)當(dāng)指出的是，在形成二次電池時(shí)，通過調(diào)節(jié)陰極活性材料層21B的厚度，防止在滿充電時(shí)鋰金屬在陽極22上析出。
[0242]研究二次電池的安全性，得到表I?表3中示出的結(jié)果。
[0243]在研究安全性時(shí)，進(jìn)行充電，直到電池電壓達(dá)到4.2V，此后，將充電狀態(tài)下的二次電池存放在高溫環(huán)境(135°C )下I小時(shí)，檢查電池狀態(tài)。在這些例子中，通過使用熱電偶測(cè)量電池罐11的側(cè)表面的溫度的最大值(最高溫度:°C )。此外，在著火、破裂等沒有發(fā)生的情況下評(píng)價(jià)為“好”，在著火、破裂等發(fā)生的情況下評(píng)價(jià)為“差”。

【權(quán)利要求】
1.一種二次電池，包括: 經(jīng)由隔板彼此相對(duì)的陰極和陽極；和 電解液，其中 所述陰極包括陰極集電體和設(shè)置在所述陰極集電體和所述隔板之間的陰極活性材料層， 所述陽極包括陽極集電體和設(shè)置在所述陽極集電體和所述隔板之間的陽極活性材料層， 在所述陰極集電體和所述陽極集電體之間的區(qū)域內(nèi)，所述陰極、所述陽極和所述隔板中的至少一個(gè)含有多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，和 所述至少一個(gè)的熱導(dǎo)率在與其中所述陰極和所述陽極彼此相對(duì)的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
2.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中 所述熱傳導(dǎo)性粒子的熱導(dǎo)率具有各向異性，并且在所述至少一個(gè)中，與在第一方向上的熱導(dǎo)率相比，在第二方向上的熱導(dǎo)率更大。
3.如權(quán)利要求1或2所述的二次電池，其中 所述熱傳導(dǎo)性粒子具有 多個(gè)長度，和 所述熱傳導(dǎo)性粒子被取向成最長長度的方向朝向第二方向。
4.如權(quán)利要求3所述的二次電池，其中所述熱傳導(dǎo)性粒子是板狀的，厚度方向沿第一方向配置。
5.如權(quán)利要求1所述的二次電池,其中 所述熱傳導(dǎo)性粒子包括精細(xì)陶瓷，和 所述精細(xì)陶瓷不含有氧作為構(gòu)成元素。
6.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中所述熱傳導(dǎo)性粒子包括氮化硼。
7.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中所述熱傳導(dǎo)性粒子的熔點(diǎn)高于所述陰極集電體和所述陽極集電體中的一個(gè)或二者的熔點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中所述熱傳導(dǎo)性粒子包含在所述陰極活性材料層和所述陽極活性材料層中的一個(gè)或二者中。
9.如權(quán)利要求8所述的二次電池，其中所述熱傳導(dǎo)性粒子在所述陰極活性材料層或所述陽極活性材料層中的含量在更靠近所述陰極集電體或所述陽極集電體的一側(cè)比更遠(yuǎn)離所述陰極集電體或所述陽極集電體的一側(cè)更大。
10.如權(quán)利要求8所述的二次電池，其中 所述熱傳導(dǎo)性粒子連同陰極活性材料一起包含在所述陰極活性材料層中，和 所述熱傳導(dǎo)性粒子的中值粒徑大于所述陰極活性材料的一次粒子的中值粒徑。
11.如權(quán)利要求8所述的二次電池，其中 所述熱傳導(dǎo)性粒子連同陽極活性材料一起包含在所述陽極活性材料層中，和 所述陽極活性材料的重量Gl和所述熱傳導(dǎo)性粒子的重量G2之間的比例G2/G1為約3.1 ~31。
12.如權(quán)利要求1所述的二次電池,其中 所述陰極和所述陽極中的一個(gè)或二者包括設(shè)置在所述陰極活性材料層和所述隔板之間或在所述陽極活性材料層和所述隔板之間的電極覆蓋層，和 所述熱傳導(dǎo)性粒子包含在所述電極覆蓋層中。
13.如權(quán)利要求12所述的二次電池，其中所述熱傳導(dǎo)性粒子的相鄰粒子在第二方向上部分地相互重疊。
14.如權(quán)利要求12所述的二次電池，其中 所述陰極活性材料層含有陰極活性材料， 所述電極覆蓋層設(shè)置在所述陰極活性材料層和所述隔板之間，和在所述陰極活性材料層中的所述陰極活性材料的面積密度Ml和在所述電極覆蓋層中的所述熱傳導(dǎo)性粒子的面積密度M2的比例M1/M2為約20~200。
15.如權(quán)利要求12所述的二次電池，其中 所述陽極活性材料層含有陽極活性材料， 所述電極覆蓋層設(shè)置在所述陽極活性材料層和所述隔板之間，和所述陽極活性材料的中值粒徑Dl和所述熱傳導(dǎo)性粒子的中值粒徑D2之間的比例D2/Dl為約0.1~5。
16.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中 所述隔板包括多孔層和設(shè)置在所述多孔層與所述陰極活性材料層和所述陽極活性材料層中的一個(gè)或二者之間的隔板覆蓋層，和 所述熱傳導(dǎo)性粒子包含在所述隔板覆蓋層中。
17.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中 所述陰極集電體含有鋁作為構(gòu)成元素，和 所述陽極集電體含有銅作為構(gòu)成元素。
18.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中 所述陰極活性材料層含有陰極活性材料， 所述陰極活性材料含有鎳、鈷和錳中的一種或多種、鋰和氧作為構(gòu)成元素， 所述陽極活性材料層含有陽極活性材料，和 所述陽極活性材料含有硅和錫中的一種或多種作為構(gòu)成元素。
19.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中所述二次電池是鋰二次電池。
20.一種用作二次電池的陰極或陽極的電極，包括 電極集電體；和 在所述電極集電體上設(shè)置的電極活性材料層，其中， 所述電極活性材料層包含多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，和 所述電極活性材料層的熱導(dǎo)率在與作為所述活性材料層的深度方向的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
21.一種用于二次電池的隔板，包括包含在電極活性材料層中的多個(gè)熱傳導(dǎo)性粒子，其中， 所述電極活性材料層的熱導(dǎo)率在與隔板的厚度方向大致平行的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
【文檔編號(hào)】H01M10/653GK104078648SQ201410085834
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月26日
【發(fā)明者】巖間正之, 安部薫, 鏡慶一, 川瀨賢一, 高田智雄 申請(qǐng)人:索尼公司