專利名稱：電池、電池組、電子裝置、電動(dòng)車輛、以及蓄電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池、電池組、電子裝置、電動(dòng)車輛、蓄電裝置(電存儲(chǔ)裝置，electrical storage device)和電力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，便攜式電子裝置如相機(jī)集成的VTR (磁帶錄像機(jī))、移動(dòng)電話和筆記本PC(個(gè)人電腦)已經(jīng)廣泛地普及，并且強(qiáng)烈需要尺寸、重量和厚度的降低以及更長(zhǎng)的工作壽命。伴隨其，作為電源的電池，特別是輕質(zhì)且可獲得高能量密度的二次電池的開發(fā)被推進(jìn)。其中，在充放電反應(yīng)中使用鋰(Li)的吸留(occlusion)和放出(emission)的二次電池(所謂的鋰離子二次電池)可獲得比鉛蓄電池或鎳鎘電池更高的能量密度，因此受到很大期望。作為這種二次電池，已經(jīng)廣泛使用其中利用層壓膜包裝電極體以實(shí)現(xiàn)重量和厚度的降低的層壓膜型電池。這種層壓膜型電池輕且因此能量密度大。然而，伴隨由于電池內(nèi)部的氣體產(chǎn)生等而造成的外包裝構(gòu)件的變形，在使用由與相關(guān)技術(shù)中的電解液相似的流體電解質(zhì)(流動(dòng)性電解質(zhì)，fluidic electrolyte)構(gòu)成的電解質(zhì)的情況下，液體泄漏等變得成問題。作為解決這種問題的方法，在層壓膜型電池中使用非流體電解質(zhì)(非流動(dòng)性電解質(zhì)，non-fIuidicelectrolyte)引起了關(guān)注。在使用非流體電解質(zhì)的電池中，涉及的液體泄漏較少且穩(wěn)定性增加，因此存在如下優(yōu)勢(shì):可以將輕且薄的材料如鋁層壓膜用于外包裝構(gòu)件。然而，在最近的電子裝置中，由于存在進(jìn)一步推進(jìn)高性能和多功能的傾向，所以頻繁重復(fù)二次電池的充放電，并由此充放電容量?jī)A向于下降。特別地，在低溫環(huán)境中的劣化顯著，并因此進(jìn)一步期望電池特性的提高。另外，在用于車輛或電力均衡(electric powerequalization)的蓄電應(yīng)用中，電池可用于環(huán)境溫度低的環(huán)境中，且因此期望電池特性的提聞。 在使用非流體電解質(zhì)的二次電池中，這些特性特別成問題。即，在相關(guān)技術(shù)的具有流動(dòng)性的電解液中，離子在液體中的移動(dòng)變得容易。相反，非流體電解質(zhì)中的離子傳導(dǎo)性因其粘度而下降。另外，在將可高度變形的外包裝材料用于層壓膜的情況中，存在如下問題:電極體傾向于變形，且因此電極之間的粘附性下降，并且電池特性進(jìn)一步劣化。在使用其中層壓片狀電極的層壓電極體的電池中，這種傾向變得更加顯著。為了提高這種性能，日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào)08-511274和2009-70636提出了一種使用離子液體(將雙(氟磺酰基)酰亞胺等用作陰離子)作為電解液的技術(shù)。日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào)08-511274和2009-70636公開了一種方法，其中通過使用電解液降低電池中的電荷傳遞阻力，并由此提高電池的輸出特性和循環(huán)特性。另外，日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào)2004-165151和2010-129449公開了一種使用電解質(zhì)的技術(shù)，在所述電解質(zhì)中，預(yù)先向溶劑中添加在使用的初始期間在電池的充放電期間在電極上形成稱作SEI (固體電解質(zhì)界面)的膜的化合物。日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào)2004-165151和2010-129449公開了一種方法，其中通過在電極上形成SEI而使電極表面穩(wěn)定，并由此抑制電池的輸出特性和循環(huán)特性的下降。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在日本未審查專利申請(qǐng)公開號(hào)08-511274、2009-70636、2004-165151和2010-129449中公開的包含電解質(zhì)鹽的電解質(zhì)中，電池特性在一定程度上得到提到，但是在未來嘗試逐漸增加的高容量的情況下，必須進(jìn)一步改善上述電池特性下降的問題。特別地，這種現(xiàn)象在長(zhǎng)期使用、高溫環(huán)境或低溫環(huán)境中使用時(shí)變得顯著，從而因離子傳導(dǎo)性的下降而導(dǎo)致電池特性的進(jìn)一步劣化。期望提供一種電池，其中可以抑制在長(zhǎng)期使用、或高溫環(huán)境或低溫環(huán)境中使用時(shí)的電池特性的降低。另外，期望提供使用所述電池的電池組、電子裝置、電動(dòng)車輛、蓄電裝置、和電力系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種電池，其包括:正極；負(fù)極；和電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含流體電解質(zhì)和非流體電解質(zhì)，在所述流體電解質(zhì)中，在保持流動(dòng)性的同時(shí)存在包含溶劑和電解質(zhì)鹽的電解液(包含溶劑和電解質(zhì)鹽的電解液保持流動(dòng)性地存在)，在所述非流體電解質(zhì)中，通過高分子材料(聚合物材料，polymeric material)保持(support)包含溶劑和電解質(zhì)鹽的電解液。在本發(fā)明的電池中，優(yōu)選的是，非流體電解質(zhì)存在于正極和負(fù)極之間，流體電解質(zhì)至少存在于正極和負(fù)極的活性物質(zhì)層內(nèi)部的空隙(void)中。更優(yōu)選的是，流體電解質(zhì)存在于正極和負(fù)極之間。在本發(fā)明的電池中，優(yōu)選的是，在正極和負(fù)極之間設(shè)置(interpose)多孔隔膜，并且在正極和負(fù)極的至少一個(gè)與隔膜之間存在非流體電解質(zhì)。在本發(fā) 明的電池中，優(yōu)選的是，電解質(zhì)鹽包含由化學(xué)式I表示的酰亞胺鹽化合物(imide salt compound)。特別地,優(yōu)選的是，電解質(zhì)鹽為由其中至少一個(gè)Z是氟原子的化學(xué)式I表示的酰亞胺鹽化合物。M+[(ZY)2NF…(化學(xué)式 I)(在此，M+表示一價(jià)陽離子，Y表示SO2或CO，且Z獨(dú)立地表示氟原子或可聚合的官能團(tuán))。在本發(fā)明的電池中，優(yōu)選的是，非流體電解質(zhì)在電解質(zhì)中的體積比為O至6體積％。在本發(fā)明的電池中，優(yōu)選的是，高分子材料的重均分子量為500，000以上。在本發(fā)明的電池中，優(yōu)選的是，正極活性物質(zhì)為由化學(xué)式I表示的具有橄欖石型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合磷酸鹽，LiaMlbPO4...(化學(xué)式 I)(在此，Ml表示選自II族至XV族的元素中的至少一種元素，并且a和b表示在O≤a≤2.0和0.5≤b≤2.0范圍內(nèi)的值)。本發(fā)明的電池組、電子裝置、電動(dòng)車輛、蓄電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)包括上述電池。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種電池，其中非流體電解質(zhì)增大電極之間的粘附性(adhesiveness)，流體電解質(zhì)保持高離子傳導(dǎo)性，且由此即使在高溫環(huán)境或低溫環(huán)境中也可以保持高電池特性。


圖1是電極體的二次電子像，其中二次電子像通過能量分散X射線光譜(SEM-EDX)獲得且示出本發(fā)明的非流體電解質(zhì)和電解液的橫截面狀態(tài)；圖2A至2C是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的使用層壓電極體的層壓膜型電池的構(gòu)造的外部透視圖和分解透視圖；圖3是以放大方式示出容納在圖2B中所示的電池中的層壓電極體的一部分的橫截面圖；圖4A和4B是示出用于容納在圖2B中所示的電池中的層壓電極體的正極和負(fù)極的透視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的使用卷繞電極體的層壓膜型電池的構(gòu)造的分解透視圖；圖6是示出容納在圖5中所示的電池中的卷繞電極體的橫截面圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的方形電池的構(gòu)造的示意圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的圓柱形電池的構(gòu)造的橫截面圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的電池組的電路構(gòu)造實(shí)例的方塊圖；圖10是示出其中根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式將蓄電系統(tǒng)用于房屋的實(shí)例的示意圖；和圖11是示出采用應(yīng)用本發(fā)明的串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車的構(gòu)造的實(shí)例的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式(在下文中，稱作實(shí)施方式)進(jìn)行說明。另外，如下進(jìn)行說明。1.第一實(shí)施方式(本發(fā)明電解質(zhì)的實(shí)例)2.第二實(shí)施方式(使用本發(fā)明電解質(zhì)的層壓膜型電池的實(shí)例)3.第三實(shí)施方式(使用本發(fā)明電解質(zhì)的方形電池的實(shí)例)4.第四實(shí)施方式(使用本發(fā)明電解質(zhì)的圓柱形電池的實(shí)例)5.第五實(shí)施方式(使用本發(fā)明電解質(zhì)的電池組的實(shí)例)6.第六實(shí)施方式(使用電池的蓄電系統(tǒng)等的實(shí)例)1.第一實(shí)施方式在該第一實(shí)施方式中，對(duì)本發(fā)明的電解質(zhì)進(jìn)行說明。本發(fā)明的電解質(zhì)包含流體電解質(zhì)和非流體電解質(zhì)，在所述流體電解質(zhì)中，在保持流動(dòng)性的同時(shí)存在包含溶劑和電解質(zhì)鹽的電解液，在所述非流體電解質(zhì)中，由高分子材料保持包含溶劑和電解質(zhì)鹽的電解液。在本發(fā)明的電解質(zhì)中，非流體電解質(zhì)可以存在于構(gòu)成電池的正極和負(fù)極之間，且流體電解質(zhì)可以至少存在于正極和負(fù)極的活性物質(zhì)層內(nèi)部的空隙中。優(yōu)選的是，流體電解質(zhì)存在于正極和負(fù)極之間。另外，多孔隔膜可以設(shè)置在正極和負(fù)極之間，并且非流體電解質(zhì)可以存在于正極和負(fù)極的至少一個(gè)與隔膜之間。另外，流體電解質(zhì)可以是通過將非流體電解質(zhì)中包含的高分子材料的一部分溶出(elute)而得到的電解液。即使當(dāng)電解液包含高分子材料時(shí)，在保持流動(dòng)性的情況下，也將電解液看作流體電解質(zhì)。在本發(fā)明的電池中，流體電解質(zhì)和非流體電解質(zhì)兩者都作為電解質(zhì)存在。因此，非流體電解質(zhì)使正極和負(fù)極相互緊密接觸。結(jié)果，抑制了電極的變形，抑制了正極和負(fù)極之間的電池反應(yīng)性的下降，流體電解質(zhì)(流動(dòng)化電解質(zhì)，f luidized electrolyte)因其流動(dòng)性而在電解質(zhì)中保持高離子傳導(dǎo)性。此外，由于非流體電解質(zhì)使正極和負(fù)極相互緊密接觸，所以因伴隨充放電的膨脹和收縮而造成的電極變形不太可能發(fā)生，并且可以抑制因正極和負(fù)極之間的粘附性下降而造成的電池反應(yīng)性下降。在本發(fā)明的電解質(zhì)中，優(yōu)選的是，基于全部電解質(zhì)，即，非流體電解質(zhì)層和流體電解質(zhì)的總體積，非流體電解質(zhì)層的體積比為O至6體積％。鑒于此，可以以相對(duì)適當(dāng)?shù)姆绞将@得由流體電解質(zhì)造成的高離子傳導(dǎo)性和由非流體電解質(zhì)層造成的電極之間的粘附性。另外，在本發(fā)明的電解質(zhì)中，優(yōu)選的是，基于正極、負(fù)極和隔膜的總孔體積，高分子材料的體積比為O至0.3體積％。另外，例如，可以以使得在將電池拆開以取出包括正極和負(fù)極的電極體之后，通過能量分散X射線光譜(SEM-EDX)對(duì)電極體的橫截面的SEM圖像如二次電子像和反射電子像的對(duì)比度進(jìn)行分析的方式，對(duì)本發(fā)明的在電池中形成的非流體電解質(zhì)層和流體電解質(zhì)進(jìn)行分析。在由電極體的橫截面的二次電子像和反射電子像的對(duì)比度確認(rèn)非流體電解質(zhì)層的體積比的情況下，例如，非流體電解質(zhì)的面積和流體電解質(zhì)的面積的面積比由通過能量分散X射線光譜(SEM-EDX)等獲得的SEM圖像計(jì)算，且可以將該面積比設(shè)定為非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)的體積比。如圖1中所示，在二次電子像和反射電子像中，作為液體流體電解質(zhì)的電解液未實(shí)際拍照為圖像，且被確認(rèn)為固體集電體、活性物質(zhì)、和導(dǎo)電材料或粘合材料之間的空隙部分( 即，活性物質(zhì)層的空隙部分)，或者隔膜的未占用部分(空閑部分，vacantportion)。另外，半固體非流體電解質(zhì)用與固體集電體、活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料或粘合材料、或者隔膜不同的對(duì)比度表示。另外，可以通過使用相關(guān)技術(shù)中的元素分析方法，即，能量分散X射線光譜(SEM-EDX)等進(jìn)行電解質(zhì)的元素分析來對(duì)非流體電解質(zhì)層和流體電解質(zhì)的形成比進(jìn)行分析。在使用這種方法的情況下，為了防止對(duì)電解質(zhì)中的不必要成分進(jìn)行無意的分析，優(yōu)選的是，在利用有機(jī)溶劑如碳酸二甲酯(DMC)對(duì)電極的表面進(jìn)行清潔之后進(jìn)行分析。電解液電解液包含溶劑和電解質(zhì)鹽。作為溶劑，例如，可以使用非水溶劑。非水溶劑的實(shí)例包括碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、Y-丁內(nèi)酯、Y -戊內(nèi)酯、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、1，4-二噁烷、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、三甲基乙酸乙酯、乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、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、二甲基亞砜等。它們可以單獨(dú)使用或者可以將其多種混合并使用。其中，優(yōu)選使用選自由碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯組成的組中的至少一種作為非水溶劑。在這種情況下，特別地，優(yōu)選使用高粘度(高介電常數(shù))溶劑(例如，比介電常數(shù)ε >30)如碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯與低粘度溶劑(例如粘度彡ImPa.s)如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的組合。這是因?yàn)椋岣吡穗娊赓|(zhì)鹽的離解性和離子移動(dòng)性，由此可以獲得相對(duì)優(yōu)異的效果。作為電解質(zhì)鹽，可以包含一種以上輕金屬鹽如鋰鹽。鋰鹽的實(shí)例包括六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、高氯酸鋰(LiC104)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、四苯基硼酸鋰(LiB (C6H5)4)、甲磺酸鋰(LiCH3S03)、三氟甲磺酸鋰(LiCF3S03)、四氯鋁酸鋰(LiAlCl4)、六氟硅酸二鋰(Li2SiF6)、氯化鋰(LiCl)、溴化鋰(LiBr)等。其中，選自由六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰和六氟砷酸鋰組成的組中的至少一種是優(yōu)選的，且六氟磷酸鋰和四氟硼酸鋰是更優(yōu)選的。作為電解質(zhì)鹽，可以包含下述的由化學(xué)式I表示的酰亞胺鹽化合物。酰亞胺鹽化合物的特殊優(yōu)點(diǎn)在于，酰亞胺鹽在高溫環(huán)境中不太可能分解。因此，從可以抑制在高溫環(huán)境中使用期間或者在儲(chǔ)存在高溫環(huán)境中之后的使用期間電池特性的下降的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使用酰亞胺鹽化合物作為電解質(zhì)鹽。另外，當(dāng)在形成期間進(jìn)行高溫非流體化處理時(shí)，非流體電解質(zhì)可以增大電極之間的粘附性。因此，當(dāng)在非流體電解質(zhì)的形成期間進(jìn)行高溫處理時(shí)，優(yōu)選使用在高溫環(huán)境下不太可能分解的酰亞胺鹽化合物作為電解質(zhì)鹽。結(jié)果，可以增大電極之間的粘附性而不因酰亞胺鹽化合物的分解造成電池反應(yīng)性的下降。M+[(ZY)2NF…(化學(xué)式 I)(在此，M+表示一價(jià)陽離子，Y表示SO2或CO，且各個(gè)取代基Z獨(dú)立地表示氟原子或可聚合的官能團(tuán)。)構(gòu)成M+的陽離子的實(shí)例包括堿金屬離子如鋰離子(Li+)、鈉離子(Na+)和鉀離子(K+)、其他金屬元素離子、銨陽` 以化學(xué)式I表示的酰亞胺鹽化合物的實(shí)例包括各種酰亞胺鹽化合物如雙(氟磺酰基)酰亞胺鋰、(氟磺酰基)(三氟甲基磺?；?酰亞胺鋰和雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺鋰。此外，作為酰亞胺鹽化合物，優(yōu)選使用其中化學(xué)式I中的至少一個(gè)取代基Z是氟原子的化合物(其可以是全氟化的)。這是因?yàn)?，獲得了相對(duì)優(yōu)異的電池特性。酰亞胺鹽化合物的實(shí)例包括雙(氟磺?；?酰亞胺鋰、(氟磺?；?(三氟甲基磺酰基)酰亞胺鋰、(氟磺酰基)(五氟乙基磺?；?酰亞胺鋰、(氟磺酰基)(九氟丁基磺酰基)酰亞胺鋰、(氟磺?；?(苯基磺酰基)酰亞胺鋰、(氟磺?；?(五氟苯基磺?；?酰亞胺鋰、(氟磺?；?(乙烯基磺酰基)酰亞胺鋰等。這些酰亞胺鹽化合物可以單獨(dú)使用或者可以將其兩種以上混合并使用。在此，化學(xué)式I中的酰亞胺鹽化合物不限于這些酰亞胺鹽化合物。相對(duì)于溶劑，電解質(zhì)鹽在電解液中的含量?jī)?yōu)選為0.6至2.0mol/kg，更優(yōu)選為0.6至1.5mol/kg。這是因?yàn)?，可以獲得高離子傳導(dǎo)性。非流體電解質(zhì)非流體電解質(zhì)可以由具有離子傳導(dǎo)性的固體所形成的完全固體型電解質(zhì)構(gòu)成,但是優(yōu)選在高分子材料保持電解液的同時(shí)，使用非流體化(非流動(dòng)化)的半固體電解質(zhì)。在這種情況下，作為由高分子材料保持的電解液，可以使用上述電解液。相對(duì)于非流體電解質(zhì)，非流體電解質(zhì)中保持的電解液的質(zhì)量比優(yōu)選為90至99質(zhì)量％以下。另外，關(guān)于所述的存在于正極和負(fù)極之間的本發(fā)明的電解質(zhì)，基于正極、負(fù)極和隔膜的總空隙體積，高分子材料的體積比優(yōu)選為O至0.3體積％，但是當(dāng)考慮高分子材料的比重時(shí)，非流體電解質(zhì)中保持的電解液的質(zhì)量比對(duì)應(yīng)于上述范圍。在非流體電解質(zhì)中保持的電解液的量過量的情況下，可能不能獲得因電極之間的緊密接觸而造成的足以保持電池形狀的效果。在非流體電解質(zhì)中保持的電解液的量不充分的情況下，非流體電解質(zhì)中的離子傳導(dǎo)性變得不充分，且由此存在電池特性可能下降的擔(dān)憂。作為高分子材料，可以使用各種材料，但是根據(jù)形成非流體電解質(zhì)的層的方法，存在分別優(yōu)選且適當(dāng)使用的高分子材料。因此，會(huì)對(duì)形成非流體電解質(zhì)層的方法進(jìn)行說明。作為形成非流體電解質(zhì)層的方法，優(yōu)選使用對(duì)電解液或半固體電解質(zhì)前體進(jìn)行非流體化處理的方法。該方法的優(yōu)選實(shí)例包括:(I)在常溫下或在加熱狀態(tài)下將電解液浸潰到高分子材料中的方法，(2)關(guān)于包含以聚合物膠凝劑的形式存在的高分子材料的電解液進(jìn)行聚合處理如紫外線固化或熱固化的方法，和(3)其中將通過在高溫下在電解液中熔化高分子材料而獲得的材料冷卻至常溫的方法等。在使用方法(2)或(3)的情況下，在形成非流體電解質(zhì)層之后，進(jìn)一步注入電解液，由此可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電池構(gòu)造，其中存在非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)兩者。另外，后面將對(duì)形成非流體電解質(zhì)層的方法連同制造電池的方法的細(xì)節(jié)進(jìn)行說明。在使用在常溫下或在加熱狀態(tài)下將電解質(zhì)浸潰到高分子材料中的方法(I)的情況中，作為高分子材料，吸收溶劑和凝膠的材料是可能的。高分子材料的實(shí)例包括氟基高分子材料(氟類高分子材料，fluorine-based polymeric material)如包含聚偏氟乙烯或偏二氟乙烯和六氟丙烯作為成分的共聚物；醚基高分子材料(醚類高分子材料)如聚環(huán)氧乙燒和包含聚環(huán)氧乙燒的交聯(lián)體(cross-linking body);具有氧化烯(環(huán)氧燒烴,烯烴氧化物)單元的氧化烯基高分子材 料(氧化烯類高分子材料，alkylene oxide-based polymericmaterial);包含聚丙烯腈、聚環(huán)氧丙烷或聚甲基丙烯酸甲酯作為重復(fù)單元的高分子材料等?？梢詥为?dú)使用一種這些高分子材料或者可以混合并使用其兩種以上。特別地，從氧化還原穩(wěn)定性的觀點(diǎn)來看，氟基高分子材料是優(yōu)選的，且其中，聚偏氟乙烯是優(yōu)選的。這是因?yàn)?，在利用電解液進(jìn)行非流體化的過程中，不太可能發(fā)生溶脹或溶解(分解，dissolution),聚偏氟乙烯對(duì)非流體電解質(zhì)層的定位是有利的，且在電解液的非流體化之后，聚偏氟乙烯強(qiáng)烈附著至正極或負(fù)極，由此可以保持電池形狀。由于相同的觀點(diǎn)，高分子材料的重均分子量?jī)?yōu)選為500，000以上。另外，高分子材料的重均分子量可以通過例如凝膠滲透色譜(GPC)法、粘彈性測(cè)量法、熔體流動(dòng)速率(MFR)測(cè)量法、光散射法、和沉降速度法等測(cè)量。此外，共聚物可包含不飽和二元酸(dibasic acid)的單酯如單甲基馬來酸酯、鹵代乙烯如三氟氯乙烯(ethylene trifluoride chloride)、不飽和化合物的環(huán)狀碳酸酯如碳酸亞乙烯酯、含環(huán)氧基的丙烯酸類乙烯基單體等作為成分。這是因?yàn)椋梢垣@得相對(duì)優(yōu)異的特性。在使用關(guān)于包含以聚合物膠凝劑的形式存在的高分子材料的電解液進(jìn)行聚合處理如紫外線固化或熱固化的方法(2)的情況中，聚合物膠凝劑的實(shí)例包括具有不飽和雙鍵如丙烯?；鶊F(tuán)、甲基丙烯?；鶊F(tuán)、乙烯基基團(tuán)和烯丙基基團(tuán)的化合物。具體地，聚合物膠凝劑的實(shí)例包括丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、聚乙二醇單丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙氧基乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、丙烯酸N，N-二乙基氨基乙酯(N, N-diethyIaminoethyI acrylate)、丙烯酸N, N- 二甲基氨基乙酯、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚亞烷基二醇二丙烯酸酯、聚亞烷基二醇二甲基丙烯酸酯等。此外，聚合物膠凝劑的實(shí)例包括三官能單體如三羥甲基丙烷烷氧基化的三丙烯酸酯和季戊四醇烷氧基化的三丙烯酸酯、以及四官能或多官能單體如季戊四醇烷氧基化的四丙烯酸酯和二三羥甲基丙烷烷氧基化的四丙烯酸酯(ditrimethylolpropane alkoxylate tetraacrylate)。其中，具有丙烯酸基基團(tuán)或甲基丙烯?；鶊F(tuán)的氧化亞烷基二醇基化合物(氧化亞烷基二醇類化合物，oxyalkyleneglycol-based compound)是優(yōu)選的?？梢詥为?dú)使用任一種聚合物膠凝劑或者可以混合并使用其兩種以上。由聚合物膠 凝劑產(chǎn)生的高分子材料的重均分子量?jī)?yōu)選為500，000以上。這是因?yàn)?，重均分子量越大，電解液非流體化的傾向越大，且即使當(dāng)薄時(shí)，也可以形成相對(duì)于正極或負(fù)極和隔膜具有高粘附強(qiáng)度的非流體電解質(zhì)層。在使用其中將通過在高溫下在電解液中溶解高分子材料而獲得的材料冷卻至常溫的方法(3)的情況中，可以使用任何聚合物化合物(高分子化合物)，只要其作為高分子材料相對(duì)于電解液形成凝膠且作為電池材料穩(wěn)定即可。具體地，聚合物化合物的實(shí)例包括具有環(huán)的聚合物如聚乙烯基吡啶和聚-N-乙烯基吡咯烷酮；丙烯酸酯衍生物基聚合物(丙烯酸酯衍生物類聚合物)如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚丙烯酰胺；氟基樹脂(氟類樹脂)如聚氟乙烯和聚偏氟乙烯；含CN基團(tuán)的聚合物如聚丙烯腈和聚偏氰乙烯(polyvinylidenecyanide);聚乙烯醇基聚合物(聚乙烯醇類聚合物)如聚乙酸乙烯酯和聚乙烯醇；含鹵素的聚合物如聚氯乙烯和聚偏氯乙烯等等?？梢詥为?dú)使用任一種高分子材料或者可以混合并使用其兩種以上。另外，可以使用高分子材料的改性化合物、衍生物、無規(guī)共聚物、交替共聚物、接枝共聚物、嵌段聚合物等。這些高分子材料的重均分子量?jī)?yōu)選為500，000以上。這是因?yàn)?，重均分子量越大，電解液非流體化的傾向越大，且即使當(dāng)薄時(shí)，也可以形成與正極或負(fù)極和隔膜具有高粘附強(qiáng)度的非流體電解質(zhì)層。效果當(dāng)關(guān)于電池使用第一實(shí)施方式的電解質(zhì)時(shí)，可以提高在長(zhǎng)時(shí)間使用期間或者在高溫環(huán)境或低溫環(huán)境中使用期間的電池特性。即，在本發(fā)明中，在電池中存在流體電解質(zhì)和非流體電解質(zhì)兩者，在流體電解質(zhì)中，在保持流動(dòng)性的同時(shí)存在電解液，且在非流體電解質(zhì)中，通過高分子材料保持電解液。因此，正極和負(fù)極之間的粘附性因非流體電解質(zhì)而增大，且可以因流體電解質(zhì)而保持高離子傳導(dǎo)性。另外，當(dāng)將酰亞胺鹽化合物用作電解質(zhì)鹽時(shí)，可以抑制充放電期間或儲(chǔ)存在高溫環(huán)境中期間的電解質(zhì)鹽的分解。另外，由于可以在非流體電解質(zhì)的形成期間進(jìn)行高溫下的非流體化處理，所以可以形成具有相對(duì)高粘附性的非流體電解質(zhì)層。另外，當(dāng)將酰亞胺鹽化合物用作電解質(zhì)鹽時(shí)，可以抑制低溫環(huán)境中的電池特性的下降。2.第二實(shí)施方式在該第二實(shí)施方式中，對(duì)使用第一實(shí)施方式的電解質(zhì)的電池的構(gòu)造實(shí)例進(jìn)行說明。(2-1)電池的第一構(gòu)造第二實(shí)施方式的電池的第一構(gòu)造是所謂的層壓膜型電池，其中通過層壓膜包裝通過層壓電極而獲得的層壓電極體。圖2A示出了從根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的電池I的一個(gè)主表面?zhèn)瓤吹降耐獠客敢晥D，圖2B示出了從電池I的另一個(gè)主表面?zhèn)瓤吹降姆纸馔敢晥D，且圖2C示出了從電池I的另一個(gè)主表面?zhèn)瓤吹降耐獠客敢晥D。圖3以放大方式示出了顯示沿圖2B中所示的層壓電極體10的線II1-1II的層壓結(jié)構(gòu)的一部分的橫截面圖。在該電池中，主要通過膜狀外包裝構(gòu)件5包裝正極引線2和負(fù)極引線3附著的層壓電極體10。如圖2B中所示，容納在電池I中的層壓電極體10具有如下構(gòu)造，其中矩形正極11和矩形負(fù)極12與夾在其間的隔膜13層壓在一起，利用保護(hù)帶通過固定至其的固定構(gòu)件14來保護(hù)最外周部。另外，分別在隔膜13與正極11之間和隔膜13與負(fù)極12之間形成非流體電解質(zhì)層15。非流體電解質(zhì)層15是例如其中通過高分子材料保持電解液的膠凝層(gelatinous layer)。使用這種膜狀外包裝構(gòu)件5的電池結(jié)構(gòu)稱作層壓膜型。正極引線2和負(fù)極引線3從例如用外包裝構(gòu)件5包裝的電池I的內(nèi)部引出至外部。正極引線2由例如金屬材料如鋁形成，且負(fù)極引線3由例如金屬材料如銅、鎳和不銹鋼形成。這些金屬材料例如以薄 板狀或網(wǎng)狀形成。外包裝構(gòu)件外包裝構(gòu)件5是例如通過在金屬層的兩個(gè)表面上形成樹脂層而獲得的層壓膜。在層壓膜中，在金屬層的暴露于電池外部的表面上形成外側(cè)樹脂層，并在金屬層的與發(fā)電元件如層壓電極體10相反的電池內(nèi)側(cè)表面上形成內(nèi)側(cè)樹脂層。金屬層具有阻擋濕氣、氧和光進(jìn)入以保護(hù)內(nèi)容物的重要功能，且從亮度、延伸性、價(jià)格和處理容易性的觀點(diǎn)來看，經(jīng)常將鋁(Al)用于形成金屬層。外側(cè)樹脂層具有外觀的美觀性、韌性、柔性等，且將樹脂材料如尼龍或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)用于形成外側(cè)樹脂層。內(nèi)側(cè)樹脂層是可以用熱或超聲波熔化和熔合的部分，且因此聚烯烴對(duì)于內(nèi)側(cè)樹脂層是優(yōu)選的，并且經(jīng)常使用流延聚丙烯(CPP)。根據(jù)需要，可以分別在金屬層與外側(cè)樹脂層之間和金屬層與內(nèi)側(cè)樹脂層之間設(shè)置粘附層。在外包裝構(gòu)件5中，設(shè)置凹部(concave portion)5a,其例如通過在從內(nèi)側(cè)樹脂層朝向外側(cè)樹脂層的方向上進(jìn)行深沖壓(de印drawing)而形成且容納層壓電極體10，并且以與層壓電極體10相反地布置內(nèi)側(cè)樹脂層。通過熔合等使外包裝構(gòu)件5的相互相反的內(nèi)側(cè)樹脂層在凹部5a的外邊緣部相互緊密接觸。分別在外包裝構(gòu)件5與正極引線2之間和外包裝構(gòu)件5與負(fù)極引線3之間布置提高外包裝構(gòu)件5的內(nèi)側(cè)樹脂層與由金屬材料形成的正極引線2和負(fù)極引線3之間的粘附性的粘附膜4。粘附膜4由與金屬材料具有高粘附性的樹脂材料形成。例如，粘附膜4由聚烯烴基樹脂(聚烯烴類樹脂)如聚乙烯、聚丙烯、以及從聚乙烯和聚丙烯改性的改性聚乙烯或改性聚丙烯形成。另外，可以由具有不同結(jié)構(gòu)的層壓膜、聚合物膜如聚丙烯或金屬膜代替其中金屬層由鋁(Al)形成的鋁層壓膜而形成外包裝構(gòu)件5。分別在外包裝構(gòu)件5與正極引線2之間和外包裝構(gòu)件5與負(fù)極引線3之間插入防止環(huán)境空氣或濕氣進(jìn)入的粘附膜4。粘附膜4由相對(duì)于正極引線2和負(fù)極引線3具有粘附性的材料形成。這種材料的實(shí)例包括聚烯烴樹脂如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、和改性聚丙烯。電解質(zhì)如圖3中所示，例如，分別在隔膜13與正極11之間和隔膜13與負(fù)極12之間形成非流體電解質(zhì)層15。另外，將電解液(未示出)注入到電池I中，由此與非流體電解質(zhì)層15一起存在流體電解質(zhì)。非流體電解質(zhì)層15和流體電解質(zhì)與第一實(shí)施方式中相同。另外，在不使用隔膜13的情況下，可以使用非流體電解質(zhì)層15代替使正極11和負(fù)極12絕緣并防止正極11和負(fù)極12之間的物理接觸的隔膜13。在這種情況下，在正極11和負(fù)極12之間布置非流體電解質(zhì)層15。正極例如，各個(gè)正極11具有其中分別在具有一對(duì)相反表面的正極集電體IlA的兩個(gè)表面上設(shè)置正極活性物質(zhì)層IlB的構(gòu)造。正極集電體IlA由例如金屬箔如鋁箔形成。如圖4A中所示，連接至正極引線2的各個(gè)正極極耳(positive electrode tab) IlC從正極集電體IlA連續(xù)延伸。從層壓的多個(gè)正極11延伸的多片正極極耳IlC相互固定且將正極集電體IlA連接至其。另外，在圖4A中， 為了闡明正極極耳IlC的構(gòu)造，以其中不形成其一部分的狀態(tài)示出正極活性物質(zhì)層11B。然而，實(shí)際上，在正極極耳IlC的一部分以外的部分處形成正極活性物質(zhì)層11B。正極活性物質(zhì)層IlB包含例如正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料和粘合材料。正極活性物質(zhì)層IlB包含能夠吸留和放出鋰離子的正極材料的任一種以上作為正極活性物質(zhì)，并可以根據(jù)需要包含其他材料如粘合材料和導(dǎo)電材料。能夠吸留和放出鋰離子的正極材料的適當(dāng)實(shí)例包括含鋰化合物如氧化鋰、磷鋰氧化物、硫化鋰和包含鋰的層間化合物，并且可以混合并使用其兩種以上。為了提高能量密度，包含鋰、過渡金屬元素和氧(O)的含鋰化合物是優(yōu)選的。這些含鋰化合物的實(shí)例包括由化學(xué)式I表示的具有橄欖石型結(jié)構(gòu)、由化學(xué)式II表示的層狀巖鹽型結(jié)構(gòu)等的鋰復(fù)合磷酸鹽。作為含鋰化合物，包含選自由鈷(Co )、鎳(Ni )、錳(Mn )和鐵(Fe )組成的組中的至少一種作為過渡金屬元素的化合物是更優(yōu)選的。這些含鋰化合物的實(shí)例包括由化學(xué)式III表示的具有橄欖石型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合磷酸鹽，由化學(xué)式IV、化學(xué)式V或化學(xué)式VI表示的具有層狀巖鹽型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合氧化物，由化學(xué)式VII表示的具有尖晶石型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合氧化物等。具體地，這些含鋰化合物的實(shí)例包括LiNia5ciCoa2ciMna3ciO2' LiaCoO2 (a蘭I)、LibNiO2 (b三I)、LiclNic2Ccvc2O2 (cl = K0<c2<I), LidMn2O4 (d= D^LieFePO4 (e 三 I)等。LiaMlbPO4...(化學(xué)式 I)(在此，Ml表示選自II族至XV族的元素中的至少一種元素，且a和b表示在O彡a彡2.0和0.5彡b彡2.0范圍內(nèi)的值。)LicNi(H_e)MndM2e0(H)Xg...(化學(xué)式 II)
(在此，M2表示選自II族至XV族的元素(除了鎳(Ni)和錳(Mn)以外)的至少一種元素。X表示選自XVI族和XVII族的元素(除了氧(O)以外)的至少一種元素。C、d、e、f和g表示在如下范圍內(nèi)的值:0彡c彡1.5、0彡d彡1.0、0彡e彡1.0,-0.10 ^ f ^ 0.20、和O ^ g ^ 0.2ο)LihM3P(V..(化學(xué)式 III)(在此，M3表示選自由如下組成的組中的至少一種:鈷(Co)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鈮(Nb)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鑰(Mo)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鎢(W)和鋯(Zr)。h表示在0.9 ShS 1.1范圍內(nèi)的值。另外，鋰的組成隨著充放電狀態(tài)而不同，且z的值表示在完全放電狀態(tài)下的值。)LiiMna^.^NijM^Od^F^..(化學(xué)式 IV)(在此，M4表示選自由如下組成的組中的至少一種:鈷(Co)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鋯(Zr)、鑰(Mo)、錫(Sn)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鎢(W)。1、j、k、m、和n表示在如下范圍內(nèi)的值:0.8 ^ i ^ 1.2、0 < j〈0.5、O ^ k ^ 0.5、j+k〈l、-0.1彡m彡0.2、和O彡η彡0.1。另外，鋰的組成隨著充放電狀態(tài)而不同，且i的值表示在完全放電狀態(tài)下的值。)Li0Ni(1_p)M5p0(1_q)Fr-(化學(xué)式 V)(在此，M5表示選自由如下組成的組中的至少一種:鈷(Co)、錳(Mn)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鑰(Mo)、錫(Sn)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鎢(W)。O、p、q、和r表示在如下范圍內(nèi)的值:0.8 < ο < 1.2、0.005 ^ P ^ 0.5,-0.1彡q彡0.2、0彡r彡0.1。另外，鋰的組成隨著充放電狀態(tài)而不同，并且ο的值表示在完全放電狀態(tài)下的值。)LisCo(1_ t)M6t0(1_u)Fv...(化學(xué)式 VI)(在此，M6表示選自由如下組成的組中的至少一種:鎳(Ni)、錳(Mn)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鑰(Mo)、錫(Sn)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鎢(W)。s、t、U、和V表示在如下范圍內(nèi)的值:0.8 < s < 1.2、O ( t〈0.5,-0.1彡u彡0.2、0彡V彡0.1。另外，鋰的組成隨著充放電狀態(tài)而不同，且s的值表示在完全放電狀態(tài)下的值。)LiwMn(1_x)M7x0yFz...(化學(xué)式 VII)(在此，M7表示選自由如下組成的組中的至少一種:鈷(Co)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鑰(Mo)、錫(Sn)、鈣(Ca)、銀(Sr)、和鶴(W)。w、x、y、和z表示在如下范圍內(nèi)的值:0.1.1>0 ^ x ^ 0.6>3.7 < y < 4.1、和O < g < 0.1。另外，鋰的組成隨著充放電狀態(tài)而不同，且w的值表示在完全放電狀態(tài)下的值。)其中，優(yōu)選使用由化學(xué)式I和化學(xué)式III表示的具有橄欖石型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合磷酸鹽作為正極活性物質(zhì)。特別地，作為化學(xué)式I中的Ml和化學(xué)式III中的M3，優(yōu)選包含鐵(Fe)。當(dāng)鐵(Fe)的含量較大時(shí)，其是更優(yōu)選的。這是因?yàn)?，?dāng)使用本發(fā)明的包含非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)兩者的電解質(zhì)時(shí)，可以獲得相對(duì)優(yōu)異的電池特性。此外,從獲得相對(duì)高的電極填充性能(electrode filling property)和循環(huán)特性的觀點(diǎn)來看，可以使用其中由上述含鋰化合物中的任一種形成的核顆粒的表面涂布有由其他含鋰化合物中的任一種或碳材料形成的細(xì)顆粒的復(fù)合顆粒。另外，能夠吸留和放出鋰離子的正極材料的實(shí)例包括氧化物、二硫化物、硫?qū)僭鼗?、?dǎo)電聚合物等。氧化物的實(shí)例包括氧化釩(V2O5)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化錳(MnO2)等。二硫化物的實(shí)例包括二硫化鐵(FeS2)、二硫化鈦(TiS2)、二硫化鑰(MoS2)等。作為硫?qū)僭鼗铮瑢訝罨衔锘蚣饩突衔锸翘貏e優(yōu)選的，且其實(shí)例包括硒化鈮(NbSe2)等。導(dǎo)電聚合物的實(shí)例包括硫磺、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚吡咯等等。正極材料可以為上述材料以外的其他材料。另外，可以以任意組合混合上述正極材料中的兩種以上。在使用氮(N2)作為吸收氣體的情況下在根據(jù)BET (Brunauer, Emmett, Teller)法的測(cè)量中，將正極活性物質(zhì)的比表面積設(shè)定為0.05至2.0m2/g,并優(yōu)選為0.2至0.7m2/g。這是因?yàn)?，在這種范圍內(nèi)可以獲得相對(duì)有效的充放電特性。另外，作為導(dǎo)電材料，例如，使用碳材料如炭黑和石墨。作為粘合材料，例如，可以使用選自如下的至少一種:樹脂材料如聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)、苯乙烯丁二烯橡膠SBR)、和羧甲基纖維素(CMC)、和包含這些樹脂材料作為主要成分的共聚物。負(fù)極例如，負(fù)極具有其中分別在具有一對(duì)相反表面的負(fù)極集電體12A的兩個(gè)表面上設(shè)置負(fù)極活性物質(zhì)層12B的構(gòu)造。負(fù)極集電體12A由例如金屬箔如銅箔形成。如圖4B中所示，連接至負(fù)極引線3的各個(gè)負(fù)極極耳12C從負(fù)極集電體12A連續(xù)延伸。從層壓的多個(gè)負(fù)極12延伸的多片負(fù)極極耳12C相互固定且將負(fù)極集電體12A連接至其。另外，在圖4B中，為了闡明負(fù)極極耳12C的構(gòu)造，以其中不形成其一部分的狀態(tài)示出負(fù)極活性物質(zhì)層12B。然而，實(shí)際上，在負(fù)極極耳12C的一部分之外的部分處形成負(fù)極活性物質(zhì)層12B。負(fù)極活性物質(zhì)層12B包含能夠吸留和放出鋰離子的負(fù)極材料中的任一種或多種作為負(fù)極活性物質(zhì)， 且與正極活性物質(zhì)層IlB類似,可以根據(jù)需要包含其他材料如粘合材料和導(dǎo)電材料。另外，在電池I中，能夠吸留和放出鋰離子的負(fù)極材料的電化學(xué)當(dāng)量大于正極11的電化學(xué)當(dāng)量，且理論地設(shè)定以使得在充電期間鋰金屬不析出到負(fù)極12上。能夠吸留和放出鋰離子的負(fù)極材料的實(shí)例包括碳材料如非石墨化碳、易石墨化碳、石墨、熱解碳、焦炭、玻璃碳、有機(jī)高分子材料焙燒體、碳纖維和活性炭。其中，焦炭的實(shí)例包括浙青焦、針狀焦、石油焦等。有機(jī)高分子材料焙燒體表示通過在合適的高溫下將高分子材料如酚醛樹脂或呋喃樹脂焙燒而獲得的碳化材料，且在一些部分中可以分類為非石墨化碳或易石墨化碳。這些碳材料是優(yōu)選的，因?yàn)樵诔浞烹娖陂g發(fā)生的晶體結(jié)構(gòu)的變化非常小，且可以獲得高充放電容量，并且可以獲得滿意的循環(huán)特性。特別地，石墨是優(yōu)選的，因?yàn)殡娀瘜W(xué)當(dāng)量可以大，且可以獲得高能量密度。另外，非石墨化碳是優(yōu)選的，因?yàn)榭梢垣@得優(yōu)異的循環(huán)特性。此外，充放電電位低的材料，具體地，充放電電位接近鋰金屬的充放電電位的材料是優(yōu)選的，因?yàn)榭梢匀菀椎貙?shí)現(xiàn)電池的高能量密度。作為能夠吸留和放出鋰離子的負(fù)極材料，可以列舉能夠吸留和放出鋰離子且包含金屬元素和準(zhǔn)金屬元素中的至少一種的材料。這是因?yàn)?，?dāng)使用這種材料時(shí)可以獲得高能量密度。特別地，更優(yōu)選將這種材料與碳材料組合使用，因?yàn)榭梢垣@得高能量密度和優(yōu)異的循環(huán)特性。負(fù)極材料可以為單質(zhì)金屬元素或準(zhǔn)金屬元素、它們的合金或它們的化合物，且負(fù)極材料可至少部分具有它們的相的一種以上。另外，在本發(fā)明中，除了兩種以上金屬元素的合金之外，術(shù)語“合金”還包括包含一種以上金屬元素和一種以上準(zhǔn)金屬元素的合金。另外，合金可包含非金屬元素。合金的構(gòu)造包括固溶體、共晶(低共熔混合物)、金屬間化合物以及其中這些構(gòu)造中的兩種以上共存的構(gòu)造。構(gòu)成負(fù)極材料的金屬元素或準(zhǔn)金屬元素的實(shí)例包括能夠與鋰形成合金的金屬元素或準(zhǔn)金屬元素。具體地，金屬元素或準(zhǔn)金屬元素的實(shí)例包括鎂(Mg)、硼(B)、招(Al)、鈦(Ti)、鎵(Ga)、銦(In)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鉍(Bi)、鎘(Cd)、銀(Ag)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、釔(Y)、鈀(Pd)、鉬(Pt)等。它們可以為晶體材料或無定形材料。作為負(fù)極材料，例如，包含短周期型周期表的4B族的金屬元素或準(zhǔn)金屬元素作為構(gòu)成元素的材料是優(yōu)選的，包含硅(Si)和錫(Sn)中的至少一種作為構(gòu)成元素的材料是更優(yōu)選的，且至少包含硅的材料是還更優(yōu)選的。這是因?yàn)椋?Si)和錫(Sn)具有大的吸留和放出鋰離子的容量且可以獲得高能量密度。包含硅和錫中的至少一種的負(fù)極材料的實(shí)例包括單質(zhì)硅、硅的合金或化合物、單質(zhì)錫、錫的合金或化合物、以及至少部分具有這些的一種以上的材料。硅的合金的實(shí)例包括 包含選自由如下組成的組中的至少一種作為除了硅以外的第二構(gòu)成元素的合金:錫(Sn)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鈷(Co)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銦(In)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鍺(Ge)、鉍(Bi)、銻(Sb)、和鉻(Cr)。錫的合金的實(shí)例包括包含選自由如下組成的組中的至少一種作為除了錫(Sn)以外的第二構(gòu)成元素的合金:硅(Si)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鈷(Co)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銦(In)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鍺(Ge)、鉍(Bi)、銻(Sb)、和鉻(Cr)。錫(Sn)或硅(Si)的化合物的實(shí)例包括包含氧(O)或碳(C)的化合物。此外，除了錫(Sn)或硅(Sn)之外，錫或硅化合物可還包含上述第二構(gòu)成元素。其中，作為負(fù)極材料，包含鈷(Co)、錫(Sn)、和碳(C)作為構(gòu)成元素且其中碳的含量為9.9至29.7質(zhì)量％，鈷(Co)基于錫(Sn)和鈷(Co)的總和的比率為30至70質(zhì)量％的含SnCoC的材料是優(yōu)選的。這是因?yàn)椋谶@種組成范圍內(nèi)可以獲得高能量密度和優(yōu)異的循環(huán)特性。這種含SnCoC的材料可還根據(jù)需要包含其他構(gòu)成元素。作為其他構(gòu)成元素，例如，硅(Si)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、銦(In)、鈮(Nb)、鍺(Ge)、鈦(Ti)、鑰(Mo)、鋁(Al)、磷(P)、鎵(Ga)或鉍(Bi)是優(yōu)選的，且含SnCoC的材料可包含這些構(gòu)成元素中的兩種以上。這是因?yàn)?，可以進(jìn)一步提高容量或循環(huán)特性。另外，含SnCoC的材料具有包含錫(Sn)、鉆(Co)和碳(C)的相，且優(yōu)選的是，這種相具有低結(jié)晶性或無定形結(jié)構(gòu)。另外，在含SnCoC的材料中，優(yōu)選的是，作為構(gòu)成元素存在的碳(C)的至少一部分與作為其他構(gòu)成元素存在的金屬元素或準(zhǔn)金屬元素結(jié)合。認(rèn)為循環(huán)特性的下降是因?yàn)殄a(Sn)等的聚集或結(jié)晶，但是當(dāng)碳(C)與其他元素結(jié)合時(shí)，可以抑制聚集或結(jié)晶。檢查元素的結(jié)合狀態(tài)的測(cè)量法的實(shí)例包括X射線光電子能譜(XPS)。在XPS中，在石墨的情況下，在經(jīng)歷能量校準(zhǔn)以使得在84.0eV處獲得金原子的4f軌道(Au4f)的峰的裝置中，在284.5eV處顯示碳的Is軌道(Cls)的峰。另外，在表面污染碳的情況中，在284.8eV處顯示峰。另一方面，在碳原子的電荷密度增加的情況下，例如，在碳與金屬元素或準(zhǔn)金屬元素結(jié)合的情況下，在低于284.5eV的范圍中顯示Cls峰。S卩，在低于284.5eV的范圍中顯示對(duì)于含SnCoC的材料獲得的Cls的合成波的峰的情況下，含SnCoC的材料中包含的碳的至少一部分處于與作為其他構(gòu)成元素存在的金屬元素或準(zhǔn)金屬元素結(jié)合的狀態(tài)。另外，在XPS測(cè)量中，例如，將Cls峰用于光譜能量軸的校準(zhǔn)。通常，在含SnCoC的材料的表面存在表面污染碳，且由此將表面污染碳的Cls峰設(shè)定為284.8eV，并將其用作能量基準(zhǔn)。在XPS測(cè)量中，以包含表面污染碳的峰和含SnCoC的材料中的碳的峰兩者的波形的形式獲得Cls峰的波形。因此，例如，通過使用市售軟件進(jìn)行的分析將表面污染碳的峰和含SnCoC的材料中的碳的峰相互分離。在波形分析中，將存在于最小結(jié)合能側(cè)的主峰的位置用作能量基準(zhǔn)(284.8eV)。此外，可以吸留和放出鋰離子的負(fù)極材料的實(shí)例還包括其他金屬化合物和高分子材料。其他金屬化合物的實(shí)例包括氧化物如鈦酸鋰(Li4Ti5012)、二氧化錳(MnO2)和釩氧化物(V2O5, V6O13)、硫化物如硫化鎳(NiS)和硫化鑰(MoS2)、以及鋰氮化物如氮化鋰(Li3N)。高分子材料的實(shí)例包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等。隔膜隔膜13是將正極11和負(fù)極12相互隔開以防止因電極的相互接觸而造成短路并使得鋰離子可從其中通過的組件(component)。隔膜13由例如，合成樹脂如聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯的多孔膜或陶瓷的多孔膜形成，且可具有其中層壓兩種以上多孔膜的結(jié)構(gòu)。隔膜13浸潰有非流體電解質(zhì)。除了聚乙烯之外，隔膜13可還包含聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVdF)和聚四氟乙烯(PTFE)中的任一種。另外，隔膜13可以通過陶瓷多孔膜構(gòu)造，且可以將各種聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯(PTFE)混入到陶瓷多孔膜中。此外，可以將聚偏氟乙烯(PVdF)涂布或沉積到聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯(PTFE)的多孔膜的表面上。在將聚偏氟乙烯(PVdF)涂布到多 孔膜的表面上的情況下，可以將無機(jī)顆粒如氧化鋁(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)混入到聚偏氟乙烯(PVdF)中。另外，隔膜13可具有其中層壓聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯(PTFE)的多孔膜中的兩種以上的結(jié)構(gòu)。從短路防止效果優(yōu)異和實(shí)現(xiàn)因停止效應(yīng)(shut-down effect)而造成的電池的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)來看，聚烯烴的多孔膜是優(yōu)選的。(2-2)電池的第二構(gòu)造第二實(shí)施方式的電池的第二構(gòu)造是其中將帶狀電極層壓并卷繞以得到卷繞電極體來代替層壓電極體，然后利用層壓膜包裝卷繞電極體的層壓膜型電池。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的電池I的第二構(gòu)造實(shí)例的分解透視圖，且圖6是示出沿圖5中的線V1-VI的卷繞電極體20的橫截面結(jié)構(gòu)的圖。第二構(gòu)造的電池I與第一構(gòu)造的電池I相同，不同之處在于，使得電極體具有卷繞結(jié)構(gòu)，由此對(duì)共同的部分提供相同的參考標(biāo)號(hào)。卷繞電極體20通過如下獲得:經(jīng)由隔膜13和非流體電解質(zhì)層15層壓帶狀正極21和負(fù)極22，并卷繞所得層壓體，并且根據(jù)需要通過固定構(gòu)件14固定卷繞遠(yuǎn)端部。在電池I內(nèi)部存在非流體電解質(zhì)層15和流體電解質(zhì)(未示出)。(2-3)電池的制造方法例如,通過下列三種制造方法(第一至第三制造方法)制造第二實(shí)施方式的電池I。
(2-3-1)第一制造方法在第一制造方法中，對(duì)第一實(shí)施方式中所述的在常溫下或在加熱時(shí)將電解液浸潰到高分子材料如聚偏氟乙烯中的方法(I)進(jìn)行說明。正極的制造首先，制備正極11。例如，將正極材料、粘合材料和導(dǎo)電材料混合以形成正極混合物，然后，將正極混合物分散在有機(jī)溶劑中以形成糊膏狀正極混合物漿料。隨后，通過使用刮刀、棒式涂布機(jī)(bar coater)等將正極混合物衆(zhòng)料均勻地涂布到正極集電體IlA的兩個(gè)表面上并進(jìn)行干燥。最后，在根據(jù)需要對(duì)涂布膜進(jìn)行加熱的同時(shí)通過使用輥壓機(jī)等對(duì)涂布膜進(jìn)行壓縮成型以形成正極活性物質(zhì)層11B。在這種情況下，可以將壓縮成型重復(fù)多次。負(fù)極的制造然后，制備負(fù)極12。例如，將負(fù)極材料、粘合材料和根據(jù)需要的導(dǎo)電材料混合以形成負(fù)極混合物，然后，將負(fù)極混合物分散在有機(jī)溶劑中以形成糊膏狀負(fù)極混合物漿料。隨后，通過使用刮刀、棒式涂布機(jī)等將負(fù)極混合物漿料均勻地涂布到負(fù)極集電體12A的兩個(gè)表面上并進(jìn)行干燥。最后，在根據(jù)需要對(duì)涂布膜進(jìn)行加熱的同時(shí)通過使用輥壓機(jī)等對(duì)涂布膜進(jìn)行壓縮成型以形成負(fù)極活性物質(zhì)層12B。電解液的制備以預(yù)定的比率混合溶劑和電解質(zhì)鹽，由此制備電解液。然后，將保持電解液且形成非流體電解質(zhì)層15的高分子材料如聚偏氟乙烯(PVdF)分別沉積到正極11和負(fù)極12的兩個(gè)表面或隔膜13的兩個(gè)表面上。將高分子材料混入在溶劑中并涂布或噴射到正極11和負(fù)極12的兩個(gè)表面或隔膜13的兩個(gè)表面上，然后將溶劑揮發(fā)，由此將高分子 材料沉積到表面上。此時(shí)，根據(jù)與之后注入的電解液的量的關(guān)系對(duì)高分子材料的沉積量進(jìn)行設(shè)定，使得在形成電池之后存在非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)兩者。另外，優(yōu)選設(shè)定高分子材料的沉積量，使得在形成電池之后非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)具有第一實(shí)施方式中所述的體積比。作為高分子材料，可以使用第一實(shí)施方式中所述的材料。然后，通過隔膜13對(duì)正極11和負(fù)極12進(jìn)行層壓并且將固定構(gòu)件14粘附到所得層壓結(jié)構(gòu)上，從而固定層壓結(jié)構(gòu)，由此制造層壓電極體10。隨后，通過超聲焊接等將正極引線2連接至將從多個(gè)正極11延伸的多個(gè)正極極耳IlC相互固定的部分。類似地，通過超聲焊接等將負(fù)極引線3連接至將從多個(gè)負(fù)極12延伸的多個(gè)負(fù)極極耳12C相互固定的部分。在制造卷繞電極體20的情況中，將正極引線2連接至正極21且將負(fù)極引線3連接至負(fù)極22。通過超聲焊接等將正極引線2連接至正極21的未形成正極活性物質(zhì)層21B且由此露出正極集電體21A的部分。類似地，關(guān)于負(fù)極引線3，通過超聲焊接等將負(fù)極引線3連接至負(fù)極22的未形成負(fù)極活性物質(zhì)層22B且由此露出負(fù)極集電體22A的部分。隨后，通過隔膜13層壓并卷繞正極21和負(fù)極22，然后將固定構(gòu)件14粘附到所得卷繞電極的最外周部上，由此制造卷繞電極體20。隨后，將層壓電極體10或卷繞電極體20容納在對(duì)外包裝構(gòu)件5設(shè)置的凹部5a中，然后將外包裝構(gòu)件5熱熔合以形成袋狀。隨后，將預(yù)定量的電解液注入到袋狀外包裝構(gòu)件5中，然后在減壓環(huán)境中通過熱熔合將外包裝構(gòu)件5的開口密封。最后，在對(duì)外包裝構(gòu)件5施加重量的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行加熱以將電解液浸潰到高分子材料中，由此形成非流體電解質(zhì)層15。結(jié)果，可以獲得本發(fā)明的電池I。(2-3-2)第二制造方法在該第二制造方法中，對(duì)第一實(shí)施方式中所述的關(guān)于包含以聚合物膠凝劑的形式存在的高分子材料的電解液進(jìn)行聚合處理如紫外線固化或熱固化的方法(2)進(jìn)行說明。首先，分別與第一制造方法類似地制備正極11和負(fù)極12。隨后，制備第一實(shí)施方式中所述的包含電解液和以聚合物膠凝劑的形式存在的高分子材料、以及根據(jù)需要的聚合引發(fā)劑和聚合抑制劑的前體溶液。將前體溶液涂布到正極11和負(fù)極12的表面上并通過照射紫外線或加熱將其固化，由此形成非流體電解質(zhì)層15。隨后，通過使用其上形成非流體電解質(zhì)層15的正極11和負(fù)極12，利用與第一制造方法相同的方法制造層壓電極體10。在制造卷繞電極體20的情況中，分別將正極引線2和負(fù)極引線3連接至其上形成非流體電解質(zhì)層15的正極21和負(fù)極22，然后通過與第一制造方法相同的方法制造卷繞電極體20。最后，將層壓電極體10或卷繞電極體20容納在對(duì)外包裝構(gòu)件5設(shè)置的凹部5a中，然后將外包裝構(gòu)件5熱熔合以形成袋狀。隨后，將預(yù)定量的電解液注入到袋狀外包裝構(gòu)件5中，然后例如在減壓環(huán)境中通過熱熔合將外包裝構(gòu)件5的開口密封，由此可以獲得本發(fā)明的電池I。因此，在電池I內(nèi)部可以存在非流體電解質(zhì)層15和流體電解質(zhì)兩者。此時(shí)，優(yōu)選設(shè)定電解液的添加量，使得預(yù)先形成的非流體電解質(zhì)層15與流體電解質(zhì)具有第一實(shí)施方式中所述的體積比。(2-3-3)第二制造方法

在該第三制造方法中，對(duì)第一實(shí)施方式中所述的將通過在高溫下在電解液中溶解高分子材料而獲得的材料冷卻至常溫的方法(3)進(jìn)行說明。首先，分別與第一制造方法類似地制備正極11和負(fù)極12。隨后，將第一實(shí)施方式中所述的電解液、高分子材料和溶劑在高溫下溶解以制備前體溶液，并且將該前體溶液涂布到正極11和負(fù)極12的表面上，并將該涂布的前體溶液冷卻至常溫，由此形成非流體電解質(zhì)層15。隨后，通過使用其上形成非流體電解質(zhì)層15的正極11和負(fù)極12，利用與第一制造方法相同的方法制造層壓電極體10。在制造卷繞電極體20的情況中，分別將正極引線2和負(fù)極引線3連接至其上形成非流體電解質(zhì)層15的正極21和負(fù)極22，然后通過與第一制造方法相同的方法制造卷繞電極體20。最后，將層壓電極體10或卷繞電極體20容納在對(duì)外包裝構(gòu)件5設(shè)置的凹部5a中，然后將外包裝構(gòu)件5熱熔合以形成袋狀。隨后，將預(yù)定量的電解液注入到袋狀外包裝構(gòu)件5中，然后例如在減壓環(huán)境中通過熱熔合將外包裝構(gòu)件5的開口密封，由此可以獲得本發(fā)明的電池I。因此，在電池I內(nèi)部存在非流體電解質(zhì)層15和流體電解質(zhì)兩者。此時(shí)，優(yōu)選設(shè)定電解液的添加量，使得預(yù)先形成的非流體電解質(zhì)層15與流體電解質(zhì)具有第一實(shí)施方式中所述的體積比。效果在第二實(shí)施方式的電池中，即使在高溫環(huán)境或低溫環(huán)境中也可以保持優(yōu)異的電池特性。
3.第三實(shí)施方式在該第三實(shí)施方式中，對(duì)使用第一實(shí)施方式的電解質(zhì)的電池的另一種構(gòu)造實(shí)例進(jìn)行說明。(3-1)電池的第一構(gòu)造第三實(shí)施方式的電池的第一構(gòu)造是所謂的方形電池，其中將通過層壓電極獲得的層壓電極體插入到方形外殼中。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的方形電池30的構(gòu)造。將層壓電極體40容納在方形外殼31中。另外，方形電池30可以通過使用卷繞電極體代替層壓電極體40組裝。方形電池30包括方管狀外殼(方筒狀外殼，square tubular exterior casing)31、容納在外殼31中的作為發(fā)電元件(generator element)存在的層壓電極體40、關(guān)閉外殼31的開口的電池蓋32、設(shè)置在電池蓋32的近似中心部的電極銷33等。外殼31例如利用具有導(dǎo)電性的金屬如鐵(Fe)作為具有底部的中空方形管狀體形成。優(yōu)選的是，外殼31的內(nèi)表面具有其中例如，進(jìn)行了鍍鎳或涂布有導(dǎo)電涂布材料以增加外殼31的導(dǎo)電性的構(gòu)造。另外，外殼31的外周面可以覆蓋有由例如塑料片、紙等形成的外標(biāo)簽或者可以對(duì)其涂布絕緣涂布材料以便保護(hù)外殼31。與外殼31類似，電池蓋32可以由具有導(dǎo)電性的金屬如鐵(Fe)形成。層壓電極體40具有與第二實(shí)施方式相同的構(gòu)造且可以通過經(jīng)由隔膜層壓正極和負(fù)極而獲得。在層壓電極體40的正極與隔膜之間和層壓電極體40的負(fù)極與隔膜之間都存在非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)兩者。正極、負(fù)極和隔膜與第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中相同，且由此不再重復(fù)它們的詳細(xì)說明。對(duì)具有上述構(gòu)造的層壓電極體40設(shè)置連接至多個(gè)正極的正極端子41和連接至多個(gè)負(fù)極集電體的負(fù)極端子。正極端`子41和負(fù)極端子在軸向上引出至層壓電極體40的一端。另外，利用固定手段如焊接將正極端子41連接至電極銷33的下端。另外，利用固定手段如焊接將負(fù)極端子連接至外殼31的內(nèi)表面。電極銷33由導(dǎo)電軸構(gòu)件形成且以從絕緣體34的上端突出頭部的狀態(tài)由絕緣體34保持。電極銷33通過絕緣體34固定至電池蓋32的近似中心部。絕緣體34由高度絕緣的材料形成且裝入到設(shè)置在電池蓋32的表面?zhèn)壬系拇┩缚?5中。另外，電極銷33穿過穿透孔35且和將正極端子41的前端固定至電極銷33的下端面。將設(shè)置電極銷33等的電池蓋32裝入外殼31的開口中并且利用固定手段如焊接將外殼31和電池蓋32的接觸表面相互粘附。因此，通過電池蓋32將外殼31的開口密封，由此以氣密性和液密性(fluid-tight)方式進(jìn)行構(gòu)造。對(duì)電池蓋32設(shè)置內(nèi)壓釋放機(jī)構(gòu)36，所述內(nèi)壓釋放機(jī)構(gòu)36在外殼31內(nèi)部的壓力增大預(yù)定值以上時(shí)使電池蓋32的一部分破裂且使得內(nèi)壓逸出(排出)至外部。內(nèi)壓釋放機(jī)構(gòu)36包括在電池蓋32的內(nèi)表面中在縱向上線性延伸的兩個(gè)第一開口槽36a (第一開口槽36a中的一個(gè)未不出)和在電池蓋32的相同內(nèi)表面中在垂直于縱向的橫向上延伸并且其兩端與兩個(gè)第一開口槽36a連通的第二開口槽36b。兩個(gè)第一開口槽36a以相互平行的方式設(shè)置，從而在電池蓋32的橫向上在相互相對(duì)地布置的兩個(gè)長(zhǎng)邊側(cè)的內(nèi)側(cè)附近追隨電池蓋32的長(zhǎng)邊側(cè)外邊緣。另外，第二開口槽36b以在電極銷33的縱向的一側(cè)位于一個(gè)短邊側(cè)外邊緣與電極銷33之間的近似中心部的方式設(shè)置。
例如，第一開口槽36a和第二開口槽36b具有橫截面在下表面?zhèn)乳_口的V形。另夕卜，第一開口槽36a和第二開口槽36b的形狀不限于該實(shí)施方式中所示的V形。例如，第一開口槽36a和第二開口槽36b的形狀可以為U形或半圓形。設(shè)置電解液注入口 37以滲透通過電池蓋32。電解液注入口 37用于在利用電池蓋32覆蓋外殼31之后注入電解液并在注入電解液之后利用密封構(gòu)件38密封。(3-2)電池的制造方法第三實(shí)施方式的層壓電極體40根據(jù)第二實(shí)施方式中所述的第一制造方法、第二制造方法或第三制造方法制造。另外，在方形電池30的厚度大的情況下，優(yōu)選根據(jù)第二實(shí)施方式中所述的第二制造方法或第三制造方法制造方形電池30。與第二實(shí)施方式中的層壓膜型電池I不同，在具有大厚度的方形電池30中，難以通過在密封之后從電池外部進(jìn)行壓縮和加熱而形成非流體電解質(zhì)層，從而使得通過高分子材料保持電解液。因此，必需在預(yù)先在正極和負(fù)極的表面上形成非流體電解質(zhì)層之后制造層壓電極體40并組裝方形電池30。方形電池的組裝將通過預(yù)先在正極和負(fù)極的表面上形成非流體電解質(zhì)層制造的層壓電極體40容納在作為由例如，金屬如鋁(Al)和鐵(Fe)形成的方形殼體的外殼31內(nèi)部。另外，在將對(duì)電池蓋32設(shè)置的電極銷33與連接至層壓電極體40的正極端子41連接之后，利用電池蓋32將外殼31的入口密封。然后,例如在減壓下,將電解液從電解液注入口 37注入。因此，在電池中存在非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)兩者。此時(shí)，優(yōu)選設(shè)定電解液的添加量，使得預(yù)先形成的非流體電解質(zhì)層和流體電解質(zhì)層具有第一實(shí)施方式中所述的體積比。最后，利用密封構(gòu)件38將電解液注入口 37密封。以這種方式，可以獲得本發(fā)明的圖7中所示的方形電池30。

效果第三實(shí)施方式的方形電池30具有與第二實(shí)施方式的電池I相同的效果。4.第四實(shí)施方式在第四實(shí)施方式中，對(duì)使用第一實(shí)施方式的電解質(zhì)的電池的另一種構(gòu)造實(shí)例進(jìn)行說明。(4-1)電池的構(gòu)造電池的結(jié)構(gòu)圖8示出了顯示根據(jù)第四實(shí)施方式的圓柱形電池50的實(shí)例的橫截面圖。例如，圓柱形電池50是能夠充放電的非水電解質(zhì)二次電池。圓柱形電池50是所謂的圓柱型且在具有近似中空?qǐng)A柱形狀的電池殼51中容納通過利用夾在其間的隔膜63將帶狀正極61和負(fù)極62卷繞而形成的卷繞電極體60。在卷繞電極體60中，分別在正極61與隔膜63之間和負(fù)極62與隔膜63之間存在非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)兩者(未示出)。電池殼51由例如其上進(jìn)行鍍鎳的鐵形成,并且電池殼51的一端關(guān)閉且另一端開口。在電池殼51的內(nèi)部，將一對(duì)絕緣板52a和52b布置為與卷繞周面垂直，使得將卷繞電極體60夾在絕緣板52a和52b之間。作為電池殼51的材料，可以列舉鐵(Fe)、鎳(Ni)、不銹鋼(SUS)、鋁(Al)、鈦(Ti)等。為了防止電池殼51伴隨圓柱形電池50的充放電因電化學(xué)電解液而被腐蝕，例如，可以在電池殼51上鍍鎳等。在電池殼51的開口端，以使得通過絕緣密封墊圈58填塞作為正極引線板的電池蓋53、安全閥機(jī)構(gòu)和PTC (正溫度系數(shù))元件57的方式將它們?cè)O(shè)置在電池蓋53的內(nèi)側(cè)。電池蓋53由例如與電池殼51相同的材料形成且具有通過其排出在電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體的開口。在安全閥機(jī)構(gòu)中，安全閥54、盤保持器(disc holder) 55和防護(hù)盤(shielding disc) 56依次相互重疊。安全閥54的突出部54a與通過子盤59從卷繞電極體60突出的正極引線65連接，布置所述子盤59以覆蓋在防護(hù)盤56的中心部形成的孔部56a。當(dāng)通過子盤59將安全閥54和正極引線65相互連接時(shí),可以在安全閥54的反轉(zhuǎn)時(shí)防止正極引線65從孔部56a中被拉出。另外，安全閥機(jī)構(gòu)通過PTC元件57與電池蓋53電連接。在安全閥機(jī)構(gòu)中，當(dāng)圓柱形電池50的內(nèi)壓因電池內(nèi)部短路或電池外部加熱而達(dá)到預(yù)定值以上時(shí)，安全閥54反轉(zhuǎn)并由此將突出部54a、電池蓋53和卷繞電極體60電斷開。即，當(dāng)安全閥54反轉(zhuǎn)時(shí)，通過防護(hù)盤56壓住正極引線65，并且由此釋放安全閥54和正極引線65之間的連接。盤保持器55由絕緣材料形成，且當(dāng)安全閥54反轉(zhuǎn)時(shí)，安全閥54和防護(hù)盤56是絕緣的。另外，在電池內(nèi)部進(jìn)一步產(chǎn)生氣體并由此電池內(nèi)壓進(jìn)一步增大的情況下，安全閥54的一部分破裂且將氣體排出至電池蓋53偵U。另外，例如，在防護(hù)盤56的孔部56a的周邊設(shè)置多個(gè)排氣孔(未示出)，由此在由卷繞電極體60產(chǎn)生氣體的情況下，將氣體有效地排出至電池蓋53側(cè)。當(dāng)升高溫度時(shí)，PTC元件57的電阻值增大且由此將電池蓋53和卷繞電極體60電斷開。因此，阻擋了電流并由此防止了由過量電流而造成的異常發(fā)熱。墊圈58由例如絕緣材料形成，且可以將浙青涂布在墊圈58的表面上。將容納在圓柱形 電池50中的卷繞電極體60圍繞中心銷64卷繞。卷繞電極體60具有與第二實(shí)施方式相同的構(gòu)造且可以通過利用夾在其間的隔膜63對(duì)正極61和負(fù)極62進(jìn)行層壓并在縱向上對(duì)所得層壓體進(jìn)行卷繞而獲得。分別在卷繞電極體60的正極61與隔膜63之間和負(fù)極62與隔膜63之間存在非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)兩者。正極61、負(fù)極62和隔膜63與第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式中相同，由此不再重復(fù)其詳細(xì)說明。將正極引線65連接至正極61且將負(fù)極引線66連接至負(fù)極62。將正極引線65如上所述焊接至安全閥54并電連接至電池蓋53。將負(fù)極引線66焊接至電池殼51并電連接至其。(3-2)電池的制造方法非流體電解質(zhì)層的形成卷繞電極體60根據(jù)第二實(shí)施方式中所述的第二制造方法或第三制造方法制造。與第二實(shí)施方式中的層壓膜型電池I不同，在圓柱形電池50中，難以通過在密封之后從電池外部進(jìn)行壓縮和加熱而形成非流體電解質(zhì)層。因此，必需在預(yù)先在正極61和負(fù)極62的表面上形成非流體電解質(zhì)層之后制造卷繞電極體60并組裝圓柱形電池50。電池的組裝通過焊接等將正極引線65連接至正極61并通過焊接等將負(fù)極引線66連接至負(fù)極62。然后，利用夾在其間的隔膜63將正極61和負(fù)極62卷繞以形成卷繞電極體60。
隨后，將正極引線65的前端焊接至安全閥機(jī)構(gòu)并將負(fù)極引線66的前端焊接至電池殼51。然后，利用夾在一對(duì)絕緣板52a和52b之間的卷繞電極體60的卷繞表面將卷繞電極體60容納在電池殼51中。在將卷繞電極體60容納在電池殼51中之后，將電解液注入到電池殼51的內(nèi)部。因此，在電池內(nèi)部存在非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)兩者。此時(shí)，優(yōu)選設(shè)定電解液的添加量，使得預(yù)先形成的非流體電解質(zhì)層和流體電解質(zhì)具有第一實(shí)施方式中所述的體積比。隨后，以使得通過墊圈58填塞電池蓋53、包括安全閥54等的安全閥機(jī)構(gòu)和PTC元件57的方式將它們固定至電池殼51的開口端。以這種方式，可以獲得本發(fā)明的圖8中所示的圓柱形電池50。效果第四實(shí)施方式的圓柱形電池50具有與第二實(shí)施方式的電池I和第三實(shí)施方式的方形電池30相同的效果。5.第五實(shí)施方式

在第五實(shí)施方式中，對(duì)設(shè)置有使用根據(jù)第一實(shí)施方式的其中存在非流體電解質(zhì)和流體電解質(zhì)兩者的電解質(zhì)的電池的電池組進(jìn)行說明。圖9示出了顯示在將本發(fā)明的電池(電池1、方形電池30或圓柱形電池50 )應(yīng)用于電池組的情況下的電路構(gòu)造實(shí)例的方塊圖。電池組包括組裝電池301、外包裝、設(shè)置有充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a的開關(guān)單元304、電流檢測(cè)電阻器307、溫度檢測(cè)元件308和控制單元310。另外，電池組設(shè)置有正極端子321和負(fù)極端子322，并且在對(duì)電池組進(jìn)行充電時(shí)，將正極端子321和負(fù)極端子322分別連接至充電器的正極端子和負(fù)極端子以進(jìn)行充電。另夕卜，在用于電子裝置時(shí)，將正極端子321和負(fù)極端子322連接至電子裝置的正極端子和負(fù)極端子以進(jìn)行放電。組裝電池301通過將多個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)的電池301a連接而獲得。電池301a是本發(fā)明的電池。另外，在圖9中，將其中以兩個(gè)并聯(lián)和三個(gè)串聯(lián)(2P3S)的方式連接六個(gè)電池301a的情況示出為實(shí)例，但是除此以外，任意連接方法如η個(gè)并聯(lián)m個(gè)串聯(lián)(η和m是整數(shù))都是可行的。開關(guān)單元304設(shè)置有充電控制開關(guān)302a和二極管302b以及放電控制開關(guān)303a和二極管303b，并通過控制單元310控制。對(duì)于在從正極端子321到組裝電池301的方向上流動(dòng)的充電電流，二極管302b具有反向極性，且對(duì)于在從負(fù)極端子322到組裝電池301的方向上流動(dòng)的放電電流，二極管302b具有正向極性。對(duì)于充電電流，二極管303b具有正向極性，且對(duì)于放電電流，二極管303b具有反向極性。另外，在該實(shí)例中，在正極側(cè)上設(shè)置開關(guān)單元304，但是其可以設(shè)置在負(fù)極側(cè)上。以使得在電池電壓變?yōu)檫^充電檢測(cè)電壓時(shí)將充電控制開關(guān)302a關(guān)閉并由此使得充電電流不通過電流通路流入到組裝電池301中的方式，通過充放和放電控制單元控制充電控制開關(guān)302a。在將充電控制開關(guān)關(guān)閉之后，僅可以通過二極管302b放電。另外，以使得在充電期間流過大電流時(shí)將充電控制開關(guān)302a關(guān)閉以便阻擋充電電流流過組裝電池301的電流通路的方式，通過控制單元310控制充電控制開關(guān)302a。以使得在電池電壓變?yōu)檫^放電檢測(cè)電壓時(shí)將放電控制開關(guān)303a關(guān)閉并由此使得放電電流不通過電流通路流入到組裝電池301中的方式，通過控制單元310控制放電控制開關(guān)303a。在將放電控制開關(guān)303a關(guān)閉之后，僅可以通過二極管303b充電。另外，以使得在放電期間流過大電流時(shí)將放電控制開關(guān)303a關(guān)閉以便阻擋放電電流流過組裝電池301的電流通路的方式，通過控制單元310控制放電控制開關(guān)303a。例如，溫度檢測(cè)元件308是熱敏電阻器并設(shè)置在組裝電池301附近以測(cè)量組裝電池301的溫度并將測(cè)得的溫度供應(yīng)至控制單元310。電壓檢測(cè)單元311測(cè)量組裝電池301和構(gòu)成組裝電池301的各個(gè)電池301a的電壓，A/D轉(zhuǎn)換測(cè)得的電壓并將轉(zhuǎn)換的電壓供應(yīng)至控制單元310。電流測(cè)量單元313使用電流檢測(cè)電阻器307測(cè)量電流并將該測(cè)得的電流供應(yīng)至控制單元310。開關(guān)控制單元314基于從電壓檢測(cè)單元311和電流測(cè)量單元313輸入的電壓和電流來控制開關(guān)單元304的充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a。當(dāng)幾個(gè)電池301a的電壓變?yōu)檫^充電檢測(cè)電壓或過放電檢測(cè)電壓以下時(shí)，或者當(dāng)大電流突然流動(dòng)時(shí)，開關(guān)控制單元314將控制信號(hào)傳送至開關(guān)單元304，從而防止過充電、過放電以及過電流充放電。在此，例如，在電池是鋰離子二次電池且將在相對(duì)于Li/Li+為OV的附近變?yōu)殇嚭辖鸬牟牧嫌米髫?fù)極活性物質(zhì)的情況下，將過充電檢測(cè)電壓限定為例如4.20V±0.05V并將過放電檢測(cè)電壓限定為例如，2.4V±0.1V?？梢詫⒗绨雽?dǎo)體開關(guān)如MOSFET用作充放電開關(guān)。在這種情況下，MOSFET的寄生二極管充當(dāng)二極管302b和303b。在將P-通道型FET用作充放電開關(guān)的情況下，開關(guān)控制單元314分別對(duì)充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a的各自柵極提供控制信號(hào)DO和CO。在充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a是P-通道型開關(guān)的情況下，對(duì)于比源電位低預(yù)定值以上的柵極電位開啟開關(guān)。即，在正常充放電運(yùn)行時(shí)，將控制信號(hào)CO和DO設(shè)定為低水平并將充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān)303a開啟。另外，例如，在充電或放電期間，將控制信號(hào)CO和DO設(shè)定為高水平，且將充電控制開關(guān)302a和放電控制開關(guān) 303a關(guān)閉。存儲(chǔ)器317由RAM或R0M，例如，作為非易失性存儲(chǔ)器的EPROM(可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)等構(gòu)成。在存儲(chǔ)器317中，預(yù)先儲(chǔ)存由控制單元310計(jì)算的值、在制造過程階段測(cè)得的在各個(gè)電池301a的初始狀態(tài)的電池的內(nèi)部電阻值等，并可以適當(dāng)?shù)貙?duì)這些值進(jìn)行改寫。另外，當(dāng)將電池301a的完全充電容量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器317中時(shí)，例如，可以與控制單元310組合來計(jì)算殘余容量。在溫度檢測(cè)單元318中，使用溫度檢測(cè)元件308測(cè)量溫度，并且在異常發(fā)熱時(shí)，進(jìn)行充放電控制，或者在殘余容量的計(jì)算期間進(jìn)行校正。6.第六實(shí)施方式在第六實(shí)施方式中，對(duì)其上安裝有根據(jù)第二至第四實(shí)施方式的各電池或根據(jù)第五實(shí)施方式的電池組的裝置如電子裝置、電動(dòng)車輛和蓄電裝置進(jìn)行說明?？梢詫⒌诙恋谖鍖?shí)施方式中描述的電池和電池組用于對(duì)裝置如電子裝置、電動(dòng)車輛和蓄電裝置供應(yīng)電力。電子裝置的實(shí)例包括筆記本電腦、PDA (便攜式信息終端)、移動(dòng)電話、無繩電話聽筒(cordless phone handset)、錄像機(jī)(video movie)、數(shù)字照相機(jī)、電子書、電子字典、音樂播放器、收音機(jī)、頭戴受話器、游戲機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、存儲(chǔ)卡、起搏器、助聽器、電動(dòng)工具、電動(dòng)剃須刀、冰箱、空調(diào)、電視機(jī)、立體聲系統(tǒng)、熱水器、微波爐、洗碟機(jī)、洗衣機(jī)、干燥器、照明裝置、玩具、醫(yī)療裝置、機(jī)器人、路調(diào)器、信號(hào)裝置等。另外，電動(dòng)車輛的實(shí)例包括鐵路車輛、高爾夫手推車、電動(dòng)手推車、電動(dòng)車輛(包括混合動(dòng)力汽車)等，并且將電池用作車輛的驅(qū)動(dòng)電源或備用電源。蓄電裝置的實(shí)例包括用于源于房屋的建筑物、或者發(fā)電設(shè)施的蓄電的電源。在下文中，在上述應(yīng)用實(shí)例中，對(duì)使用應(yīng)用本發(fā)明的電池的蓄電裝置的蓄電系統(tǒng)的具體實(shí)例進(jìn)行說明。作為蓄電系統(tǒng)，可以列舉下列構(gòu)造。第一蓄電系統(tǒng)是通過從可再生能量進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電裝置進(jìn)行充電的蓄電系統(tǒng)。第二蓄電系統(tǒng)是設(shè)置有蓄電裝置并對(duì)連接至蓄電裝置的電子裝置供應(yīng)電力的蓄電系統(tǒng)。第三蓄電系統(tǒng)是從蓄電裝置供應(yīng)電力的電子裝置。該蓄電系統(tǒng)以與外部電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)合作而有效地實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的系統(tǒng)而執(zhí)行。另外，第四蓄電系統(tǒng)是電動(dòng)車輛，其設(shè)置有從蓄電裝置供應(yīng)電力并將電力轉(zhuǎn)換成車輛的驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)換裝置以及基于關(guān)于蓄電裝置的信息進(jìn)行關(guān)于車輛控制的信息處理的控制裝置。第五蓄電系統(tǒng)是設(shè)置有通過網(wǎng)絡(luò)向其他裝置傳輸并從其他裝置接收電力信息的電力信息傳輸和接受單元并基于所述傳輸和接受單元所接收的信息而進(jìn)行上述蓄電裝置的充放電控制的電力系統(tǒng)。第六蓄電系統(tǒng)是從上述蓄電裝置供應(yīng)電力或者將電力從發(fā)電機(jī)或電力網(wǎng)供應(yīng)至蓄電裝置的電力系統(tǒng)。在下文中，對(duì)蓄電系統(tǒng)進(jìn)行說明。(6-1)作為應(yīng)用實(shí)例的房屋中的蓄電系統(tǒng)參考圖10，對(duì)其中將使用本發(fā)明電池的蓄電裝置應(yīng)用于房屋用蓄電系統(tǒng)的實(shí)例進(jìn)行說明。例如，在用于房屋101的蓄電系統(tǒng)100中，通過電力網(wǎng)109、信息網(wǎng)絡(luò)112、智能儀表107和功率樞紐108等將電力從集中電力系統(tǒng)102如熱發(fā)電機(jī)102a、核發(fā)電機(jī)102b、水力發(fā)電機(jī)102c供應(yīng)至蓄電裝置103。另外，將電力從獨(dú)立的電源如家用發(fā)電機(jī)104供應(yīng)至蓄電裝置103。儲(chǔ)存供應(yīng)至蓄電 裝置103的電力。通過使用蓄電裝置103來供應(yīng)在房屋101中使用的電力。還可以對(duì)建筑物使用相同的蓄電系統(tǒng)而不限于房屋101。對(duì)房屋101設(shè)置家用發(fā)電機(jī)104、電力消耗裝置105、蓄電裝置103、控制各種裝置的控制裝置110、智能儀表107和獲得各種信息碎片的傳感器111。通過電力網(wǎng)109和信息網(wǎng)絡(luò)112將各裝置連接。作為家用發(fā)電機(jī)104，使用太陽能電池、燃料電池等，且將產(chǎn)生的電力供應(yīng)至電力消耗裝置105和/或蓄電裝置103。電力消耗裝置105的實(shí)例包括冰箱105a、空調(diào)105b、電視接收機(jī)105c、浴室105d等。此外，電力消耗裝置105的實(shí)例包括電動(dòng)車輛106。電動(dòng)車輛106的實(shí)例包括電動(dòng)車106a、混合動(dòng)力汽車106b或電動(dòng)摩托車106c。將本發(fā)明的電池應(yīng)用于該蓄電裝置103。本發(fā)明的電池可以由上述鋰離子二次電池構(gòu)造。智能儀表107具有測(cè)量工業(yè)電力的用量并將該測(cè)得的用量傳送至電力公司的功能。電力網(wǎng)109可以為直流電源型、交流電源型和非接觸電源型或其組合中的任一種。各種傳感器111的實(shí)例包括運(yùn)動(dòng)檢測(cè)傳感器、亮度傳感器、目標(biāo)檢測(cè)傳感器、電力消耗傳感器、振動(dòng)傳感器、接觸傳感器、溫度傳感器、紅外線傳感器等。將通過各種傳感器111獲得的信息傳送至控制裝置110。通過從傳感器111傳送的信息把握氣候條件、人的狀況等，并可自動(dòng)控制電力消耗裝置105。因此，可以使得能量消耗最小化。此外，控制單元110可通過網(wǎng)絡(luò)將關(guān)于房屋101的信息傳送至外部電力公司等。通過功率樞紐108進(jìn)行處理如電力線的分支和直流交流轉(zhuǎn)化。作為與控制裝置110連接的信息網(wǎng)絡(luò)112的通信方法，可以列舉使用通信接口如UART (通用異步收發(fā)機(jī)(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter):用于異步串行通信的傳輸 / 接受電路)的方法以及使用適用于無線電通信標(biāo)準(zhǔn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)如藍(lán)牙(Bluetooth)(藍(lán)牙SIG的注冊(cè)商標(biāo))、ZigBee和W1-Fi的方法。藍(lán)牙法用于多媒介通信并可以進(jìn)行一對(duì)多連接通信(one-to-mult1-connection communication)。ZigBee 使用 IEEE(電氣與電子工程師協(xié)會(huì))802.15.4的物理層。IEEE802.15.4是稱作PAN (個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò))或W (無線)PAN的短距離無線電網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的名稱。將控制裝置110連接至外部服務(wù)器113。可以通過房屋101、電力公司和服務(wù)器供應(yīng)商中的任一種來對(duì)服務(wù)器113進(jìn)行控制。作為傳送至服務(wù)器113和從服務(wù)器113接收的信息，例如，可以列舉電力消耗信息、生活模式信息、電費(fèi)、氣候信息、自然災(zāi)難信息和關(guān)于電力交易的信息?？梢詫⑦@些種類的信息傳輸至家用電力消耗裝置(例如，電視接收機(jī))和從家用電力消耗裝置(例如，電視接收機(jī))接收這些種類的信息，但是可以將這些種類的信息傳輸至設(shè)置在房屋外部的裝置(例如移動(dòng)電話等)和從其接收這些種類的信息?？梢栽诶缇哂酗@示功能的電視接收機(jī)、移動(dòng)電話和PDA(個(gè)人數(shù)字助理)等上顯示這些種類的信息。控制各單元的控制裝置110包括CPU (中央處理單元)、RAM (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、R0M(只讀存儲(chǔ)器)等，且在該實(shí)例中，容納在蓄電裝置103中?？刂蒲b置110通過信息網(wǎng)絡(luò)112與蓄電裝置103、家用發(fā)電機(jī)104、電力消耗裝置105、各種傳感器111和服務(wù)器113連接，且具有例如調(diào)節(jié)工業(yè)電力的用量和發(fā)電量的功能。此外，除了該功能之外，控制裝置110可還具有在電力市場(chǎng)中進(jìn)行電力交易的功能等。如上所述，可以在蓄電裝置103中儲(chǔ)存家用發(fā)電機(jī)104 (光伏發(fā)電(photovoltaicgeneration)和風(fēng)力發(fā)電)以及集中電力系統(tǒng)102如熱發(fā)電機(jī)102a、核發(fā)電機(jī)102b和水力發(fā)電機(jī)102c產(chǎn)生的輸出。因此，即使當(dāng)家用發(fā)電機(jī)104所產(chǎn)生的輸出發(fā)生變化時(shí)，也可以將輸出至外部的電力的量均一，或者可以控制為如需要那樣多地放電。例如，可以考慮下述使用方法。具體地，將從光伏發(fā)電獲得的電力儲(chǔ)存在蓄電裝置103中，并且還在夜晚中將便宜的半夜電力儲(chǔ)存在蓄電裝置103中，然后，在白天電費(fèi)貴的時(shí)間將蓄電裝置103中儲(chǔ)存的電力放電以進(jìn)行使用 。另外，在該實(shí)例中，對(duì)其中將控制裝置110容納在蓄電裝置103中的實(shí)例進(jìn)行了說明，但是控制裝置110可以容納在智能儀表107內(nèi)，或者可以獨(dú)立構(gòu)造。此外，蓄電系統(tǒng)100可以用于公寓樓的作為目標(biāo)的多個(gè)住宅或者可以用于作為目標(biāo)的多個(gè)獨(dú)立式房屋中。(6-2)作為應(yīng)用實(shí)例的車輛蓄電系統(tǒng)參考圖11，對(duì)將本發(fā)明應(yīng)用于車輛用蓄電系統(tǒng)的實(shí)例進(jìn)行說明。圖11示意性示出了采用應(yīng)用本發(fā)明的串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車的構(gòu)造實(shí)例。所述串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)是通過使用由通過發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力或使用在電池中暫時(shí)儲(chǔ)存的電力，利用電力-驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)行的車輛。在混合動(dòng)力車輛200中，安裝了發(fā)動(dòng)機(jī)201、發(fā)電機(jī)202、電力-驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置203、驅(qū)動(dòng)輪204a、驅(qū)動(dòng)輪204b、輪205a、輪205b、電池208、車輛控制裝置209、各種傳感器210和充電口 211。作為電池208，應(yīng)用上述本發(fā)明的電池?；旌蟿?dòng)力車輛200使用電力-驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置203作為電源運(yùn)行。電力-驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置203的實(shí)例是電動(dòng)機(jī)。電力-驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置203通過電池208的電力運(yùn)行，且將電力-驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置203的扭矩傳遞至驅(qū)動(dòng)輪204a和204b。另外，可以通過根據(jù)需要使用直流交流(DC-AC)轉(zhuǎn)換或逆向轉(zhuǎn)換(AC-DC轉(zhuǎn)換)而將電力-驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置203應(yīng)用于交流電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)。各種傳感器210通過車輛控制裝置209控制發(fā)動(dòng)機(jī)速度，或者節(jié)流閥的開口程度(未示出)(節(jié)流閥開口程度)。各種傳感器210的實(shí)例包括速度傳感器、加速度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器等。可以將發(fā)動(dòng)機(jī)201的扭矩傳遞至發(fā)電機(jī)202，并可以將使用扭矩通過發(fā)電機(jī)202產(chǎn)生的電力儲(chǔ)存在電池208中。當(dāng)通過制動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)使混合動(dòng)力車輛200減速時(shí)，將減速期間的阻力作為扭矩添加至電力-驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置203，且將因所述扭矩而通過電力-驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置203產(chǎn)生的再生電力儲(chǔ)存在電池208中。當(dāng)將電池208連接至混合動(dòng)力車輛200外部的外部電源時(shí)，可以通過使用充電口211作為輸入口從外部電源對(duì)電池208供應(yīng)電力并可以儲(chǔ)存所供應(yīng)的電力。盡管未示出，但是可以提供基于關(guān)于電池的信息來進(jìn)行關(guān)于車輛控制的信息處理的信息處理裝置。作為這種信息處理裝置，例如，可以列舉基于關(guān)于電池的殘余量的信息來進(jìn)行電池的殘余量的顯示的信息處理裝置等。另外，在上文中，對(duì)使用由通過發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力或在電池中暫時(shí)儲(chǔ)存的電力，利用電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的串聯(lián)混合動(dòng)力汽車進(jìn)行了說明。然而，本發(fā)明可以有效地應(yīng)用于使用發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出和電動(dòng)機(jī)的輸出兩者作為驅(qū)動(dòng)源的并聯(lián)混合動(dòng)力車輛，其通過適當(dāng)變換僅利用發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行、僅利用電動(dòng)機(jī)運(yùn)行以及利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的三種類型而使用這些類型。此外，可以將本發(fā)明有效地應(yīng)用于使用僅通過驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)而不使用發(fā)動(dòng)機(jī)而運(yùn)行的所謂的電動(dòng)車輛。實(shí)施例在下文中， 參考實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，本發(fā)明的構(gòu)造不限于下述實(shí)施例。另外，用于實(shí)施例和比較例中的酰亞胺鹽化合物如下?；瘜W(xué)式A:雙(氟磺酰基)酰亞胺鋰化學(xué)式B:(氟磺?；?(三氟磺?；?酰亞胺鋰化學(xué)式C:雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺鋰
Li+Li+Li+
FFFsCoF
//W //\λ//W //W//W
OOOOOO OOOO OO
(A)(B)(C)實(shí)施例1-1至1-24和比較例1_1和1_2在實(shí)施例1-1至1-24以及比較例1_1和1_2中，通過改變非流體電解質(zhì)層的膜厚度而改變非流體電解質(zhì)相對(duì)于全部電解質(zhì)的體積比，并改變非流體電解質(zhì)層的形成期間的處理溫度，然后對(duì)電池特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)施例1-1正極的制造將92質(zhì)量份作為正極活性物質(zhì)存在的磷酸鐵鋰(LiFeP04)、3質(zhì)量份作為導(dǎo)電材料存在的科琴黑和5質(zhì)量份作為粘合材料存在的聚偏氟乙烯(PVdF)混合以制備正極混合物。然后，將該正極混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中以制備正極混合物漿料。以使得正極集電體的一部分露出的方式將該正極混合物漿料涂布到由帶狀鋁箔形成的厚度為IOym的正極集電體的兩個(gè)表面上。然后，將涂布的正極混合物漿料的分散介質(zhì)蒸發(fā)并干燥，然后使用輥壓機(jī)進(jìn)行壓縮成型。以這種方式，形成了厚度為30 μ m且體積密度為2.0g/cc的正極活性物質(zhì)層。最后，將其上形成有正極活性物質(zhì)層的所得正極集電體切割成具有50cm (50mm)寬度和300mm長(zhǎng)度的形狀,并將正極端子連接至正極集電體的露出部，由此形成正極。負(fù)極的制造將97質(zhì)量份作為負(fù)極活性物質(zhì)存在的中間相碳微球(meso-carbon micro bead)、3質(zhì)量份作為粘合材料存在的聚偏氟乙烯(PVdF)混合以制備負(fù)極混合物。然后，將該負(fù)極混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中以制備負(fù)極混合物漿料。以使得負(fù)極集電體的一部分露出的方式將該負(fù)極混合物漿料涂布到由帶狀銅箔形成的厚度為10 μ m的負(fù)極集電體的兩個(gè)表面上。然后，將涂布的負(fù)極混合物漿料的分散介質(zhì)蒸發(fā)并干燥，然后使用輥壓機(jī)進(jìn)行壓縮成型。以這種方式，形成了厚度為30 μ m且體積密度為1.65g/cc的負(fù)極活性物質(zhì)層。最后，將其上形成有負(fù)極活性物質(zhì)層的所得負(fù)極集電體切成具有50cm (50mm)寬度和300mm長(zhǎng)度的形狀，并將負(fù)極端子連接至負(fù)極集電體的露出部，由此形成負(fù)極。隔膜將具有16 μ m厚度且通過將保持電解液的高分子材料涂布在微細(xì)多孔的聚乙烯膜的兩個(gè)表面上而獲得的構(gòu)件用作隔膜。作為高分子材料，使用根據(jù)凝膠滲透色譜法測(cè)得的重均分子量為1，000，000的聚偏氟乙烯(PVdF)，并以每個(gè)表面I μπι的厚度(兩個(gè)表面的總厚度為2 μ m)將PVdF涂布到微細(xì)多孔的聚乙烯膜的兩個(gè)表面上，由此獲得隔膜。電解液作為電解液，使用通`過相對(duì)于碳酸亞乙酯(EC):碳酸甲乙酯(EMC) =3:7 (質(zhì)量比)的非水溶劑，以1.0moI/kg的濃度添加化學(xué)式A的酰亞胺鹽化合物而獲得的材料。另外，通過使得利用涂布在隔膜表面上的聚偏氟乙烯保持電解液而形成非流體電解質(zhì)層。電池的組裝利用夾在其間的隔膜對(duì)正極和負(fù)極進(jìn)行卷繞，由此制造卷繞電極體。隨后，將卷繞電極體插入到通過將鋁層壓膜形成為袋狀而獲得的外包裝構(gòu)件中，將2g電解液注入到外包裝構(gòu)件中，然后在減壓氣氛中通過熱熔合將外包裝構(gòu)件密封。最后，將電池整體加熱至100° C并壓制以使得通過隔膜表面上的聚合物化合物(高分子化合物)來保持電解液的一部分并使得電解液膠凝。以這種方式，在隔膜表面上形成非流體電解質(zhì)層，由此制造層壓膜型電池。另外，在實(shí)施例1-1的電池中，非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)(非流體電解質(zhì)層和流體電解質(zhì)層的總體積)中的體積比為2.2體積％。非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)中的體積比由通過使用能量分散X射線光譜(SEM-EDX)獲得的SEM圖像計(jì)算。即，從二次電子像獲得殘留而未膠凝的非流體電解質(zhì)層的橫截面積和流體電解質(zhì)層的橫截面積，所述二次電子像通過在拆開電池并取出卷繞電極體之后掃描電極體的橫截面而獲得，且通過假定橫截面的比率與體積比近似相同而計(jì)算體積比。實(shí)施例1-2以與實(shí)施例1-1相同的方式制造層壓膜型電池，不同之處在于，在電池的組裝期間，將形成非流體電解質(zhì)層時(shí)的加熱溫度設(shè)定為110° C。在實(shí)施例1-2的電池中，非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)中的體積比為2.2體積％。實(shí)施例1-3以與實(shí)施例1-1相同的方式制造層壓膜型電池，不同之處在于，在電池的組裝期間，將形成非流體電解質(zhì)層時(shí)的加熱溫度設(shè)定為120° C。在實(shí)施例1-3的電池中，非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)中的體積比為2.2體積％.
實(shí)施例1-4至1-6分別以與實(shí)施例1-1至1-3相同的方式制造層壓膜型電池，不同之處在于，對(duì)于每個(gè)表面將涂布到隔膜表面上的聚偏氟乙烯的厚度設(shè)定為2 μ m(兩個(gè)表面的總厚度為4 μ m)。在實(shí)施例1-4至1-6的電池中，非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)中的體積比為4.1體積％。實(shí)施例1-7至1-9分別以與實(shí)施例1-1至1-3相同的方式制造層壓膜型電池，不同之處在于，對(duì)于每個(gè)表面將涂布到隔膜表面上的聚偏氟乙烯的厚度設(shè)定為3 μ m(兩個(gè)表面的總厚度為6 μ m)。在實(shí)施例1-7至1-9的電池中，非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)中的體積比為5.6體積％。實(shí)施例1-10 至 1-12分別以與實(shí)施例1-1至1-3相同的方式制造層壓膜型電池，不同之處在于，對(duì)于每個(gè)表面將涂布到隔膜表面上的聚偏氟乙烯的厚度設(shè)定為8μπι (兩個(gè)表面的總厚度為16 μπι)。在實(shí)施例1-10 至1-12的電池中，非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)中的體積比為10體積％。比較例1-1以與實(shí)施例1-1相同的方式制造層壓膜型電池，不同之處在于，不將聚偏氟乙烯涂布到隔膜的表面上。實(shí)施例1-13 至 1-24以與實(shí)施例1-1至1-12相同的方式制造層壓膜型電池，不同之處在于，代替化學(xué)式A的酰亞胺鹽化合物，將六氟磷酸鹽(LiPF6)用作電解質(zhì)鹽。在實(shí)施例1-13至1-15的電池中，非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)中的體積比為2.2體積％。在實(shí)施例1-16至1-18的電池中，非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)中的體積比為4.1體積％。在實(shí)施例1-19至1-21的電池中，非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)中的體積比為5.6體積％。在實(shí)施例1-22至1-24的電池中，非流體電解質(zhì)在全部電解質(zhì)中的體積比為10體積％。比較例1-2以與比較例1-1相同的方式制造層壓膜型電池，不同之處在于，代替化學(xué)式A的酰亞胺鹽化合物，將六氟磷酸鹽(LiPF6)用作電解質(zhì)鹽。電池的評(píng)價(jià)(a)高溫循環(huán)試驗(yàn)在23° C的環(huán)境下以0.2C的充電電流對(duì)各實(shí)施例和比較例的電池進(jìn)行恒流充電，直至電池電壓達(dá)到4.0V之后，以4.0V的電池電壓對(duì)電池進(jìn)行恒壓充電，并在充電電流達(dá)到0.05C的時(shí)間點(diǎn)處停止充電。隨后，以0.2C的放電電流對(duì)電池進(jìn)行恒流放電，直至電池電壓達(dá)到2.0V。在相同條件下進(jìn)行兩個(gè)充放電循環(huán)并測(cè)量在第2個(gè)循環(huán)時(shí)的放電容量。隨后，在與上述充放電條件相同的條件下重復(fù)充放電可達(dá)到300個(gè)循環(huán)，不同之處在于，將環(huán)境溫度設(shè)定為65° C，然后測(cè)量在第300個(gè)循環(huán)時(shí)的放電容量。通過下式計(jì)算在高溫環(huán)境中的300個(gè)循環(huán)之后的容量保持率。高溫容量保持率[%] = (在第300個(gè)循環(huán)時(shí)的放電容量/在第2個(gè)循環(huán)時(shí)的放電容量)XlOO(b)高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)在23° C的環(huán)境下以0.2C的充電電流對(duì)各實(shí)施例和比較例的電池進(jìn)行恒流充電，直至電池電壓達(dá)到4.0V,以4.0V的電池電壓對(duì)電池進(jìn)行恒壓充電，并在充電電流達(dá)到0.05C的時(shí)間點(diǎn)處停止充電。隨后，以0.2C的放電電流對(duì)電池進(jìn)行恒流放電，直至電池電壓達(dá)到2.0V。在相同條件下進(jìn)行兩個(gè)充放電循環(huán)，然后測(cè)量電池厚度。 隨后，在23 ° C的環(huán)境下以4.0V的電池電壓對(duì)各實(shí)施例和比較例的電池進(jìn)行充電持續(xù)3小時(shí)，然后在保持在充電狀態(tài)下的同時(shí)將電池在80° C的恒溫槽中儲(chǔ)存24小時(shí)，然后測(cè)量?jī)?chǔ)存后的電池厚度 。通過下式計(jì)算高溫儲(chǔ)存之后的電池厚度增加率。高溫儲(chǔ)存之后的電池厚度增加率[%] = {(高溫儲(chǔ)存之后的電池厚度-高溫儲(chǔ)存之前的電池厚度)/高溫儲(chǔ)存之前的電池厚度} X100( c )放電溫度特性試驗(yàn)在23° C的環(huán)境下以0.2C的充電電流對(duì)各實(shí)施例和比較例的電池進(jìn)行恒流充電直至電池電壓達(dá)到4.0V之后，以4.0V的電池電壓對(duì)電池進(jìn)行恒壓充電，并在充電電流達(dá)到0.05C的時(shí)間點(diǎn)處停止充電。隨后，以0.2C的放電電流對(duì)電池進(jìn)行恒流放電，直至電池電壓達(dá)到2.0V。在相同條件下進(jìn)行兩個(gè)充放電循環(huán)。隨后，在23 ° C的環(huán)境下以4.0V的電池電壓對(duì)各實(shí)施例和比較例的電池進(jìn)行充電持續(xù)3小時(shí)且以0.2C的放電電流對(duì)電池進(jìn)行恒流放電，直至電池電壓達(dá)到2.0V之后，測(cè)量此時(shí)的放電容量(23° C放電容量)。然后，在23° C的環(huán)境下以4.0V的電池電壓對(duì)電池進(jìn)行充電持續(xù)3小時(shí)且在0° C的環(huán)境下以0.2C的放電電流對(duì)電池進(jìn)行恒流放電，直至電池電壓達(dá)到2.0V之后，測(cè)量此時(shí)的放電容量(0° C放電容量)。通過下式計(jì)算放電溫度容量保持率(discharge-temperature capacity retention rate)。放電溫度容量保持率[%] =(0° C放電容量/23° C放電容量)X 100將評(píng)價(jià)結(jié)果示于下述表I中。表I
權(quán)利要求
1.一種電池，包括: 正極； 負(fù)極；和 電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含流體電解質(zhì)和非流體電解質(zhì)，在所述流體電解質(zhì)中，在保持流動(dòng)性的同時(shí)存在包含溶劑和電解質(zhì)鹽的電解液，在所述非流體電解質(zhì)中，通過高分子材料保持包含溶劑和電解質(zhì)鹽的電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池， 其中，所述非流體電解質(zhì)存在于所述正極和所述負(fù)極之間，并且 所述流體電解質(zhì)至少存在于所述正極和所述負(fù)極的活性物質(zhì)層內(nèi)部的空隙中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池， 其中，所述流體電解質(zhì)存在于所述正極和所述負(fù)極之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池， 其中，在所述正極和所述負(fù)極之間設(shè)置多孔隔膜，并且 在所述正極和所述負(fù)極的至少一個(gè)與所述隔膜之間存在所述非流體電解質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池， 其中，所述電解質(zhì)鹽包含由化學(xué)式I表示的酰亞胺鹽化合物， M+[(ZY)2N](化學(xué)式 I) 在此，M+表示一價(jià)陽離子,Y表示SO2或CO,且Z獨(dú)立地表示氟原子或可聚合的官能團(tuán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池， 其中，所述電解質(zhì)鹽是由其中至少一個(gè)Z是氟原子的化學(xué)式I表示的酰亞胺鹽化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池， 其中，所述非流體電解質(zhì)在所述電解質(zhì)中的體積比為O至6體積％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池， 其中，相對(duì)于所述非流體電解質(zhì)，所述電解液在所述非流體電解質(zhì)中的含量為90至99質(zhì)量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池， 其中，所述高分子材料的重均分子量為500,000以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池， 其中，所述高分子材料為聚偏氟乙烯和聚丙烯腈中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池， 其中，所述正極活性物質(zhì)是由化學(xué)式I表示的具有橄欖石型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合磷酸鹽， LiaMlbPO4-(化學(xué)式 I) 在此，Ml表示選自II族至XV族的元素中的至少一種元素，并且a和b表示在O彡a彡2.0和0.5彡b彡2.0范圍內(nèi)的值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池， 其中，所述由化學(xué)式I表示的具有橄欖石型結(jié)構(gòu)的鋰復(fù)合磷酸鹽包含鐵作為Ml。
13.一種電池組，包括: 根據(jù)權(quán)利要求 1所述的電池； 控制所述電池的控制單元；和其中容納所述電池的外包裝。
14.一種電子裝置，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池， 其中從所述電池供應(yīng)電力。
15.—種電動(dòng)車輛，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池； 轉(zhuǎn)換裝置，從所述電池向所述轉(zhuǎn)換裝置供應(yīng)電力并且所述轉(zhuǎn)換裝置將所述電力轉(zhuǎn)換成車輛的驅(qū)動(dòng)力；和 控制裝置，基于關(guān)于所述電池的信息進(jìn)行關(guān)于車輛控制的信息處理。
16.一種蓄電裝置，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池， 其中，所述蓄電裝置對(duì)連接至所述電池的電子裝置供應(yīng)電力。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的蓄電裝置，還包括: 通過網(wǎng)絡(luò)向其他裝置傳輸信號(hào)并從其他裝置接收信號(hào)的電力信息控制裝置， 其中，基于由所述電力信息控制裝置接收的信息來進(jìn)行所述電池的充電和放電控制。
18.一種電力系統(tǒng)， 其中，從根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池 供應(yīng)電力或者將電力從發(fā)電機(jī)或電力網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)至所述電池。
全文摘要
本發(fā)明提供了電池、電池組、電子裝置、電動(dòng)車輛、以及蓄電裝置。所述電池包括正極；負(fù)極；和電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含流體電解質(zhì)和非流體電解質(zhì)，在所述流體電解質(zhì)中，在保持流動(dòng)性的同時(shí)存在包含溶劑和電解質(zhì)鹽的電解液，在所述非流體電解質(zhì)中，通過高分子材料保持包含溶劑和電解質(zhì)鹽的電解液。
文檔編號(hào)B60L11/18GK103227345SQ201310020188
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月26日
發(fā)明者山田一郎, 白土友透, 小谷徹 申請(qǐng)人:索尼公司