專(zhuān)利名稱(chēng)：用于可再充電電池的活性物質(zhì)、可再充電電池和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于能夠吸留(吸藏，occluding)和釋放(放出，releasing)鋰離子的可再充電電池(可充電電池，rechargeable battery)的活性物質(zhì)、使用該活性物質(zhì)的可再充電電池、以及使用該可再充電電池的電子裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，以移動(dòng)電話、移動(dòng)信息終端裝置(PDA)等為代表的電子裝置已經(jīng)變得普及，與此相關(guān)，對(duì)進(jìn)一步小型化、重量減輕以及增加的壽命存在強(qiáng)烈需求。因此，作為電源，進(jìn)行了電池，特別是能夠獲得高能量密度的緊湊且輕量化的可再充電電池的開(kāi)發(fā)。最近，不限于上述電子裝置，還進(jìn)行了由作為可移開(kāi)電源的電池組、電動(dòng)車(chē)輛如電動(dòng)車(chē)、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)如家用電力服務(wù)器、和電動(dòng)工具如電鉆等代表的用于各種用途的可再充電電池的應(yīng)用的研究。作為可再充電電池，已經(jīng)廣泛地提出了利用各種充放電原理的可再充電電池；然而，其中，利用鋰離子等的釋放和吸留的可再充電電池是有前景的。這是因?yàn)榕c鉛電池、鎳鎘電池等相比，其可以獲得更高的能量密度?？稍俪潆婋姵卦O(shè)置有正極和負(fù)極以及電解液，并且負(fù)極包括能夠吸留和釋放鋰離子等的負(fù)極活性物質(zhì)。作為負(fù)極活性物質(zhì)，廣泛使用了碳材料如石墨；然而，最近，由于需要進(jìn)一步改善電池容量的結(jié)果，研究了 Si的使用。這是因?yàn)?，由于Si的理論容量(4199mAh/g)遠(yuǎn)大于石墨的理論容量(372mAh/g)，因此可以預(yù)期電池容量的較大改善。然而，由于Si在充放電期間劇烈地膨脹和收縮，因此負(fù)極活性物質(zhì)主要在表面層附近容易破裂(開(kāi)裂)。如果 負(fù)極活性物質(zhì)破裂，則由于生成高度反應(yīng)性的新表面(活性表面)，所以負(fù)極活性物質(zhì)的表面積(反應(yīng)面積)增加。以這種方式，由于用于形成源自電解液的涂覆膜的電解液伴隨在新表面中發(fā)生電解液的分解反應(yīng)而在新表面中被消耗，所以諸如循環(huán)特性的電池特性易于降低。此處，為了改善諸如循環(huán)特性的電池特性，關(guān)于可再充電電池的構(gòu)造進(jìn)行了各種研究。具體地，為了改善循環(huán)特性和初始充放電特性，在核部分(SiOx:0 ^ 0.5)的表面上設(shè)置非結(jié)晶性或低結(jié)晶性覆蓋部分(SiOy:0.5<y< 1.8)(例如，參照日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2011-233497 )。此外，為了滿足相同的目的，將鋰摻雜到硅-氧化硅基復(fù)合材料中(例如，參照日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2009-212074)。

發(fā)明內(nèi)容
由于電子裝置等變得日益高性能和多功能并且其利用頻率增加，因此可再充電電池傾向于被頻繁充放電。因此，期望進(jìn)一步改善可再充電電池的特性。期望提供一種用于能夠獲得優(yōu)異的電池特性的可再充電電池的活性物質(zhì)、可再充電電池、和電子裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了用于可再充電電池的活性物質(zhì)，所述活性物質(zhì)能夠吸留和釋放鋰離子并且包括Si和O作為構(gòu)成元素，其中在所述活性物質(zhì)的表面中Si相對(duì)于Si和O的原子比率(atomic ratio) (Si/ (Si+O))為30原子％至75原子％。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的可再充電電池設(shè)置有正極、包含活性物質(zhì)的負(fù)極、以及電解液，其中所述活性物質(zhì)具有與上面描述的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于可再充電電池的活性物質(zhì)相同的構(gòu)造。此外，根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式的電子裝置設(shè)置有可再充電電池，其中可再充電電池具有與上面描述的根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的可再充電電池相同的構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種用于可再充電電池的活性物質(zhì)或可再充電電池，其中，在包括Si和O作為構(gòu)成元素的活性物質(zhì)中，由于在所述活性物質(zhì)的表面中Si相對(duì)于Si和O的原子比率為30原子％至75原子％，因此可以獲得優(yōu)異的電池特性。此外，甚至在使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可再充電電池的電子裝置中也可以獲得類(lèi)似的效果。


圖1是示出了使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于可再充電電池的活性物質(zhì)的負(fù)極的構(gòu)造的截面圖。圖2A和2B是示意性地示出了作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于可再充電電池的活性物質(zhì)的負(fù)極活性物質(zhì)的構(gòu)造的截面圖。圖3A和3B是示意性地示出了作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于可再充電電池的活性物質(zhì)的另一種負(fù)極活性物質(zhì)的構(gòu)造的截面圖。圖4是示出了負(fù)極活性物質(zhì)(覆蓋部分(涂覆部分,coating portion)=非結(jié)晶性)的放大截面結(jié)構(gòu)的高角度環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電子顯微鏡(HAADF STEM)照片。圖5是示出了負(fù)極活性物質(zhì)(覆蓋部分=低結(jié)晶性)的放大截面結(jié)構(gòu)的HAADF STEM照片。圖6是示出了負(fù)極活性物質(zhì)(覆蓋部分=低結(jié)晶性)的放大截面結(jié)構(gòu)的另一個(gè)HAADF STEM 照片。圖7是示出了負(fù)極活性物質(zhì)(覆蓋部分=非結(jié)晶性)的放大截面結(jié)構(gòu)的HAADF STEM照片。圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可再充電電池(方型)的構(gòu)造的截面圖。圖9是沿著圖8所示的可再充電電池的線IX-1X的截面圖。圖10是示意性地示出了圖9所示的正極和負(fù)極的構(gòu)造的平面圖。圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可再充電電池(圓柱型)的構(gòu)造的截面圖。圖12是示出了圖11所示的螺旋卷繞電極體的放大部分的截面圖。圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的可再充電電池(層壓膜型)的構(gòu)造的分解透視圖。圖14是沿著圖13所示的螺旋卷繞電極體的線XIX-XIX的截面圖。圖15是示出了可再充電電池的應(yīng)用例(電池組)的構(gòu)造的框圖。圖16是示出了可再充電電池的應(yīng)用例(電動(dòng)車(chē)輛)的構(gòu)造的框圖。圖17是示出了可再充電電池的應(yīng)用例(電力存儲(chǔ)系統(tǒng))的構(gòu)造的框圖。圖18是示出了可再充電電池的應(yīng)用例(電動(dòng)工具)的構(gòu)造的框圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。這里，描述的順序如下。1.使用用于可再充電電池的活性物質(zhì)的電極2.可再充電電池2-1.方型2-2.圓柱型2-3.層壓膜型3.可再充電電池的使用3-1.電池組3-2.電動(dòng)車(chē)輛3-3.電力存儲(chǔ)系統(tǒng)3-4.電動(dòng)工具1.使用用于可再充電電池的活性物質(zhì)的電極圖1示出了作為使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于可再充電電池的活性物質(zhì)的電極的負(fù)極的截面構(gòu)造，并且圖2A和2B以及圖3A和3B示出了作為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于可再充電電池的活性物質(zhì)的負(fù)極活性物質(zhì)的截面構(gòu)造。圖4至圖7是負(fù)極活性物質(zhì)的截面結(jié)構(gòu)的HAADF STEM照片(下面，簡(jiǎn)稱(chēng)為“TEM照片”)。負(fù)極的整體構(gòu)造負(fù)極例如用于可再充電電池等中，并且如圖1所示，包括在負(fù)極集電體I上的負(fù)極活性物質(zhì)層2。上述負(fù)極活性物質(zhì)層2可以設(shè)置在負(fù)極集電體I的兩個(gè)表面上或者可以僅設(shè)置在一個(gè)表面上。然而，可以省略負(fù)極集電體I。負(fù)極集電體例如，負(fù)極集電體I由具有優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性、電子傳導(dǎo)性和機(jī)械強(qiáng)度的導(dǎo)電材料形成，并且這種導(dǎo)電材料是例如如Cu、N1、或不銹鋼的金屬材料。其中，不與Li形成金屬間化合物且可以與負(fù)極活性物質(zhì)層2合金化的材料是優(yōu)選的。負(fù)極集電體I優(yōu)選包含碳(C)和硫(S)作為構(gòu)成元素。這是因?yàn)橛捎谪?fù)極集電體I的物理強(qiáng)度被改善，所以即使在充放電期間負(fù)極活性物質(zhì)層2膨脹和收縮時(shí)，負(fù)極集電體I也不易于變形。具體地，例如，負(fù)極集電體I是摻雜有C和S的金屬箔等。C和S的含量沒(méi)有特別限制；然而，其中，IOOppm以下是優(yōu)選的。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。負(fù)極集電體I的表面(與負(fù)極活性物質(zhì)層2接觸的表面)可以被粗糙化，或者可以不被粗糙化。未被粗糙化的負(fù)極集電體I例如是輥壓的(rolled)金屬箔等，并且伴隨此，被粗糙化的負(fù)極集電體I例如是經(jīng)受電解處理、噴砂(sandblasting)處理等的金屬箔等。電解處理是一種通過(guò)在電解槽中利用電解法在金屬箔等的表面上形成細(xì)顆粒以提供不規(guī)則度的方法。通常，由電解法制造的金屬箔被稱(chēng)為電解箔(例如，電解Cu箔等)。其中，負(fù)極集電體I的表面優(yōu)選被粗糙化。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)錨固效應(yīng)改善了負(fù)極活性物質(zhì)層2相對(duì)于負(fù)極集電體I的粘附性。負(fù)極集電體I的表面粗糙度(例如，十點(diǎn)平均粗糙度(ten-point average roughness) Rz等)沒(méi)有特別限制；然而,為了利用錨固效應(yīng)來(lái)改善負(fù)極活性物質(zhì)層2的粘著性，其優(yōu)選盡可能大。然而，如果表面粗糙度過(guò)大，則存在負(fù)極活性物質(zhì)層2的粘著性相反會(huì)降低的可能性。負(fù)極活性物質(zhì)層負(fù)極活性物質(zhì)層2包含能夠吸留和釋放電極反應(yīng)物(鋰離子)的顆粒形式的一種或兩種以上負(fù)極活性物質(zhì)，并且根據(jù)需要，可以進(jìn)一步包含其他材料，例如，負(fù)極粘結(jié)劑或負(fù)極導(dǎo)電劑。上述負(fù)極活性物質(zhì)包含Si和O作為構(gòu)成元素，并且根據(jù)需要還可以包含一種或兩種或更多種其他元素。然而，在負(fù)極活性物質(zhì)的表面中，Si相對(duì)于Si和O的原子比率(Si/(Si+O))為30原子％至75原子％。嚴(yán)格地說(shuō)，“表面”是在其中負(fù)極活性物質(zhì)用于可再充電電池中的情況下與電解液接觸的負(fù)極活性物質(zhì)的最外表面(負(fù)極活性物質(zhì)與電解液之間的界面)。這里，在負(fù)極活性物質(zhì)的表面上形成后面待描述的導(dǎo)電層的情況下，“表面”是與導(dǎo)電層接觸的負(fù)極活性物質(zhì)的最外表面(負(fù)極活性物質(zhì)與導(dǎo)電層之間的界面)。該原子比率通過(guò)原子比率(原子％) =[Si的原子量/ (Si的原子量+0的原子量)]X 100來(lái)計(jì)算。此處，例如，可以通過(guò)使用能量分散型X射線光譜法(TEM/EDX)從表面?zhèn)葴y(cè)量負(fù)極活性物質(zhì)的截面來(lái)確定Si和O的每一個(gè)各自的原子量。TEM裝置被設(shè)定為由JEOL, Ltd.制造的JEM-2100F，并且EDX裝置被設(shè)定為由JEOL，Ltd制造的JED-2300T。測(cè)量條件為加速電壓=200kVm、束電流=240pA、束直徑=0.15mm、以及分析(總)時(shí)間=30秒。包括Si作為負(fù)極活性物質(zhì)的構(gòu)成元素的原因是因?yàn)榭梢垣@得更高的能量密度，由此可以獲得較大的電池容量。此外，包括Si和O作為負(fù)極活性物質(zhì)的構(gòu)成元素的原因是因?yàn)榭梢垣@得優(yōu)異的循環(huán)特性等。在負(fù)極活性物質(zhì)的表面中原子比率是30原子％至75原子％的原因是因?yàn)榭梢垣@得優(yōu)異的初始充放電特性和循環(huán)特性。詳細(xì)地，當(dāng)原子比率小于30原子％時(shí)，由于與Si的量相比，O的量變得太大，因此電阻增加。以這種方式，從初始充放電時(shí)很難獲得足夠的充放電效率。另一方面，當(dāng)原子比率超過(guò)75原子％時(shí)，由于與O的量相比，Si的量變得太大，因此改善了鋰離子的可接受性，但是如果重復(fù)充放電，則Si將容易被劣化(表面劣化)。以這種方式，很難獲得足夠的循環(huán)特性。因此，為了獲得優(yōu)異的初始充放電特性和循環(huán)特性同時(shí)確保鋰離子的可接受性，原子比率應(yīng)當(dāng)在上述范圍內(nèi)。在上文中，負(fù)極活性物質(zhì)的表面中的原子比率更優(yōu)選為30原子％至70原子％。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。在上述負(fù)極活性物質(zhì)中的至少表面附近部分(表面和其附近的部分)中，原子比率可以以任何方式朝向負(fù)極活性物質(zhì)的中心過(guò)渡(transition)。換句話說(shuō)，原子比率可以逐漸減少，可以逐漸增加，或者可以不變。在上文中，優(yōu)選的是，原子比率從負(fù)極活性物質(zhì)的表面到中心逐漸減少。這是因?yàn)?，由于在?fù)極活性物質(zhì)的中心側(cè)，與O的量相比Si的量變大，因此確保了鋰離子的釋放和吸留的量。以這種方式，可以獲得較大的電池容量。此外，這是因?yàn)?，由于在?fù)極活性物質(zhì)的表面?zhèn)?，與O的量相比Si的量變小，如果負(fù)極活性物質(zhì)的表面中的原子比率在上述范圍內(nèi)，則鋰離子易于移入和移出，并且可以獲得高循環(huán)特性。在負(fù)極活性物質(zhì)中的至少表面附近部分的結(jié)晶性(結(jié)晶度，crystallinity)沒(méi)有特別限制；然而，此處，非結(jié)晶性或低結(jié)晶性是優(yōu)選的。這使得即使在充放電時(shí)負(fù)極活性物質(zhì)膨脹和收縮，負(fù)極活性物質(zhì)也不易于被損壞(破裂等)。此處，術(shù)語(yǔ)“低結(jié)晶性”是指其中結(jié)晶區(qū)域(結(jié)晶顆粒(crystal grains))散布在非結(jié)晶區(qū)域中的結(jié)晶狀態(tài)，并且將在下面描述其細(xì)節(jié)。在上述負(fù)極活性物質(zhì)的表面附近部分具有低結(jié)晶性的情況下，低結(jié)晶性部分中的結(jié)晶性的程度沒(méi)有特別限制。在上述中，優(yōu)選的是，源自Si的(111)面和(220)面的結(jié)晶顆粒的平均面積占有率(average areaoccupancy rate)為35%以下,并且結(jié)晶顆粒的平均粒徑為50nm以下。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。此處，下面將給出平均面積占有率和平均粒徑的測(cè)量方法的描述。如果上述負(fù)極活性物質(zhì)具有上述性能，則整體上可以采用任何構(gòu)造。例如，如圖2A中所示,該材料物理上可以整體為一種粒狀體(granularbody)(負(fù)極活性物質(zhì)100)。例如,上述負(fù)極活性物質(zhì)100的O相對(duì)于Si的原子比(atom ratio)z(0/Si)滿足0.5≤ζ≤1.8。即，負(fù)極活性物質(zhì)100包括Si的氧化物(SiOz:0.5彡ζ彡1.8)。這是因?yàn)榭梢垣@得優(yōu)異的電池容量、初始充放電特性、循環(huán)特性等。如上所述，優(yōu)選的是，原子比率從負(fù)極活性物質(zhì)100的表面到中心逐漸減少。這是因?yàn)?，由于在?fù)極活性物質(zhì)100的中心側(cè)與O的量相比，Si的量變大并且在表面?zhèn)扰cO的量相比，Si的量變小，因此可以獲得上述優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，負(fù)極活性物質(zhì)100的內(nèi)側(cè)部分(內(nèi)部，inner portion)的原子比率沒(méi)有特別限制；然而,此處,在從負(fù)極活性物質(zhì)100的表面朝向中心的300nm的位置處，原子比率優(yōu)選為35原子％至60原子％。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。此處，負(fù)極活性物質(zhì)100可以包括Si和O并且還可以包括一種或兩種或更多種其他元素。具體地，優(yōu)選的是，負(fù)極活性物質(zhì)100包括Fe作為構(gòu)成元素。這是為了降低負(fù)極活性物質(zhì)100的電阻。在上述負(fù)極活性物質(zhì)100內(nèi)，F(xiàn)e可以與Si和O分開(kāi)(以游離狀態(tài))存在，或者可以與Si和O中的至少一種形成合金或化合物。例如，可以使用EDX等來(lái)確認(rèn)包括上述Fe的負(fù)極活性物質(zhì)100的狀態(tài)(Fe結(jié)合狀態(tài)等)。上述負(fù)極活性物質(zhì)100的結(jié)晶性沒(méi)有特別限制，并且其可以具有高結(jié)晶性或低結(jié)晶性。由于關(guān)于上述負(fù)極活性物質(zhì)100的低結(jié)晶性的細(xì)節(jié)與后面待描述的覆蓋部分202的低結(jié)晶性相同，因此將省略其描述?？商鎿Q地，例如，如圖2B所示，材料可以是包括核部分201和覆蓋部分202的復(fù)合粒狀體(composite granular body)(負(fù)極活性物質(zhì)200)。在上述負(fù)極活性物質(zhì)200中，覆蓋部分202設(shè)置在核部分201的表面上并且例如可以使用掃描電子顯微鏡(SEM)等以這種方式來(lái)確認(rèn)其中核部分201被覆蓋部分202覆蓋(涂覆)的狀態(tài)。此外，如圖4至圖6所示，可以利用TEM等來(lái)確認(rèn)核部分201和覆蓋部分202的結(jié)晶性(結(jié)晶狀態(tài))。如上所述，優(yōu)選的是原子比率從負(fù)極活性物質(zhì)200的表面到核部分201與覆蓋部分202的界面逐漸減小。這是因?yàn)橛捎谠谪?fù)極活性物質(zhì)200的中心側(cè)(核部分201)與O的量相比Si的量變大并且在表面?zhèn)?覆蓋部分202)與O的量相比Si的量變小，可以獲得上述優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，負(fù)極活性物質(zhì)200的內(nèi)側(cè)部分的原子比率沒(méi)有特別限制；然而，此處，在核部分201和覆蓋部分202的界面處，原子比率優(yōu)選為35原子％至60原子％。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。
例如，核部分201包括Si和O作為構(gòu)成材料，并且O相對(duì)于Si的原子比x(0/Si)滿足OS X <0.5。S卩，例如，核部分201包括硅基材料(SiOx:0 < X < 0.5)。這是因?yàn)椋c其中原子比X在該范圍之外的情況(X > 0.5)相比，由于核部分201在充放電期間更容易吸留和釋放鋰離子并且不可逆容量降低，因此可以獲得大的電池容量。如從上述組成(原子比X)清楚的是,核部分201的形成材料可以是Si單質(zhì)(x=0),或者可以是Si的氧化物(SiOx:0〈x〈0.5)。然而,X優(yōu)選盡可能小，并且x=0 (Si單質(zhì))是更優(yōu)選的。這是因?yàn)?，由于可以獲得更高的能量密度，因此電池容量變得更大。此外，這是因?yàn)椋捎诤瞬糠?01的劣化被抑制，因此放電容量從充電和放電循環(huán)的初始期間不易于降低。然而，“單質(zhì)”是通常意義上的簡(jiǎn)單單質(zhì)并且不必指100%純度。即，Si單質(zhì)可以包括痕量雜質(zhì)(除了 O以外的元素)。核部分201的結(jié)晶性可以是高結(jié)晶性、低結(jié)晶性、或非結(jié)晶性中的任何一種；然而，此處，高結(jié)晶性或低結(jié)晶性是優(yōu)選的，并且高結(jié)晶性是更優(yōu)選的。這是因?yàn)椋捎诤瞬糠?01在充放電期間更易于吸留和釋放鋰離子，所以可以獲得高電池容量等。此外，這是因?yàn)楹瞬糠?01在充放電期間不易于膨脹和收縮。在上述中，通過(guò)X射線衍射獲得的源自Si的(111)晶面的衍射峰的半值寬度(half-value width) (2Θ)優(yōu)選為20°以下。此外,源自Si的(111)晶面的晶粒尺寸(crystallite size)優(yōu)選為IOnm以上。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。此處，核部分201可以包括Si和O并且還可以包括一種或兩種或更多種其他元素。具體地，優(yōu)選的是，核部分201包括Fe作為構(gòu)成元素。這是為了降低核部分201的電阻。Fe相對(duì)于Si和O的比率(Fe/ (Si+O))沒(méi)有特別限制;然而，其中，0.01質(zhì)量％至
7.5質(zhì)量％是優(yōu)選的。這是為了不僅降低核部分201的電阻而且還改善鋰離子的擴(kuò)散。在核部分201的內(nèi)部，F(xiàn)e可以與Si和O分開(kāi)地(以游離狀態(tài))存在，或者可以與Si和O中的至少一種形成合金或化合物。這也同樣適用于后面待描述的Al等。例如可以利用EDX等來(lái)確認(rèn)包括上述Fe的核部分201的狀態(tài)(Fe的結(jié)合狀態(tài)等)。此外，核部分201 可以包括來(lái)自 Al、Cr、N1、B、Mg、Ca、T1、V、Mn、Co、Cu、Ge、Y、Zr、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Ta、W、Pb、La、Ce、Pr、和Nd中的至少一種元素作為構(gòu)成元素。在上述之中，來(lái)自Al、Ca、Mn、Cr、Mg、和Ni中的至少一種是優(yōu)選的。這種為了降低核部分201的電阻。Al等相對(duì)于Si和O的比率(Al等/ (Si+O))沒(méi)有特別限制。此處，當(dāng)核部分201包括Al時(shí)，結(jié)晶被降低，由此上述核部分201在充放電期間不易于膨脹和收縮并且改善了鋰離子的擴(kuò)散。核部分201的平均粒徑(中位直徑(median diameter) D50)沒(méi)有特別限制；然而，此處，0.1 μ m至20 μ m是優(yōu)選的。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。詳細(xì)地，由于如果D50太小則表面積增大，因此存在導(dǎo)致安全性降低的可能性,然而如果D50太大,則存在由于在充電期間的膨脹而導(dǎo)致?lián)p壞負(fù)極活性物質(zhì)200的可能性。此外，如果D50太小，則存在將變得難以涂覆包括負(fù)極活性物質(zhì)200的漿料的可能性。覆蓋部分202設(shè)置在核部分201的表面的至少一部分上。由于該原因，覆蓋部分202可以僅覆蓋(涂覆)核部分201的表面的一部分，或者可以覆蓋(涂覆)其整體。在前者的情況下，覆蓋部分202可以散布在核部分201的表面上的多個(gè)位置中。
例如，覆蓋部分202包括Si和O作為構(gòu)成元素，并且O相對(duì)于Si的原子比y (0/Si)滿足0.5 SyS 1.8。即，例如，覆蓋部分202包括硅基材料(Si0y:0.1.8)。這是為了即使當(dāng)重復(fù)充放電時(shí)也能抑制負(fù)極活性物質(zhì)200的劣化。以這種方式，覆蓋部分202化學(xué)和物理上保護(hù)核部分201，同時(shí)確保了核部分201中的鋰離子的可接受性。具體地，當(dāng)覆蓋部分202置于(interpose)核部分201與電解液之間時(shí)，由于高度反應(yīng)性的核部分201不易于與電解液接觸，因此電解液的分解反應(yīng)被抑制。在這種情況下，如果覆蓋部分202由具有與核部分201相同基體(基材，base )的材料(包含共同的元素(Si )作為構(gòu)成元素的材料)形成，則覆蓋部分202相對(duì)于上述核部分201的粘附性也變大。此外，由于覆蓋部分202具有柔性(易于變形的性能)，因此即使當(dāng)核部分201在充放電期間膨脹和收縮時(shí)，覆蓋部分202也更易于伴隨此膨脹和收縮(伸縮(伸展，stretch))。以這種方式，由于覆蓋部分202在核部分201的膨脹和收縮期間幾乎不易于損壞(斷裂(snapping)等)，因此即使當(dāng)重復(fù)充放電時(shí)也保持了通過(guò)覆蓋部分202的核部分201的覆蓋狀態(tài)。因此，即使當(dāng)核部分201在充放電期間破裂，由于新表面較不易于被暴露并且新表面不易于與電解液接觸，所以電解液的分解反應(yīng)被顯著抑制。如從上述組成(原子比y)清楚的是，覆蓋部分202的形成材料是Si的氧化物(SiOy)0尤其是，原子比y優(yōu)選滿足0.7彡y彡1.3，且更優(yōu)選y=l.2，這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。此處，覆蓋部分202可以包括Si和O并且還可以包括一種或兩種或更多種其他元素。具體地，優(yōu)選的是，覆蓋部分202包括來(lái)自Fe、Al、和Ca中的至少一種作為構(gòu)成元素。這是為了降低覆蓋部分202的電阻。Fe等相對(duì)于Si和O的比率(Fe等/ (Si+O))是任意的。覆蓋部分202的結(jié)晶性沒(méi)有特別限制；然而，優(yōu)選低于核部分201的結(jié)晶性(接近非結(jié)晶性)，并且更具體地，低結(jié)晶性或非結(jié)晶性(無(wú)定形性(amorphousness))是優(yōu)選的。這是因?yàn)?，即使核部?01的表面被覆蓋部分202覆蓋，由于與高結(jié)晶性的情況相比鋰離子易于擴(kuò)散，因此核部分201易于 且順利地吸留和釋放鋰離子。此處，“覆蓋部分202的結(jié)晶性低于核部分201的結(jié)晶性”是指，在核部分201具有高結(jié)晶性的情況下，覆蓋部分202例如具有低結(jié)晶性或非結(jié)晶性?？商鎿Q地，是指，例如，在核部分201具有低結(jié)晶性的情況下，覆蓋部分202具有非結(jié)晶性。尤其是，覆蓋部分202更優(yōu)選具有非結(jié)晶性。這是因?yàn)?，由于覆蓋部分202的柔性增加，所以上述覆蓋部分202在充放電期間更易于跟隨核部分201的膨脹和收縮。此外，這是因?yàn)椋捎诟采w部分202不太可能捕獲鋰離子，因此更難以抑制鋰離子移動(dòng)到核部分201中并且移出核部分201。此處，圖4至圖7示出了其中核部分201是高結(jié)晶性Si并且覆蓋部分202是非結(jié)晶性SiOy的情況。另一方面，在圖5和圖6中示出了其中核部分201是高結(jié)晶性Si并且覆蓋部分202是低結(jié)晶性SiOy的情況。此處，“低結(jié)晶性”是指在利用HAADF STEM等來(lái)觀察覆蓋部分202的截面或表面的情況下，存在非結(jié)晶區(qū)域和結(jié)晶區(qū)域(結(jié)晶顆粒)兩者的結(jié)晶狀態(tài)。如果可以由TEM照片確認(rèn)非結(jié)晶區(qū)域和結(jié)晶區(qū)域混合的狀態(tài)，則上述覆蓋部分202具有低結(jié)晶性。此處，在非結(jié)晶區(qū)域和結(jié)晶區(qū)域混合的情況下，結(jié)晶區(qū)域被觀察為具有粒狀輪廓的區(qū)域(結(jié)晶顆粒)。由于在上述結(jié)晶顆粒的內(nèi)側(cè)部分觀察到歸因于結(jié)晶性的條紋圖案(結(jié)晶橫條紋(結(jié)晶十字條紋，crystal cross stripes)),因此可以使結(jié)晶顆粒與非結(jié)晶區(qū)域區(qū)分開(kāi)。相反，“非結(jié)晶性”與無(wú)定形態(tài)相同并且是指在利用HAADFSTEM等觀察覆蓋部分的情況下不存在結(jié)晶區(qū)域和僅存在非結(jié)晶區(qū)域的結(jié)晶狀態(tài)。此處，例如，在觀察期間的放大率設(shè)定為1.2X106倍。非結(jié)晶性與低結(jié)晶性之間的差別從圖4和圖5中示出的TEM照片是顯然的。在覆蓋部分202具有非結(jié)晶性的情況下，如圖4中所示，僅觀察到非結(jié)晶區(qū)域，并且沒(méi)有觀察到結(jié)晶區(qū)域(具有結(jié)晶橫條紋的結(jié)晶顆粒)。相反，在覆蓋部分202具有低結(jié)晶性的情況下，如圖5所示，觀察到其中結(jié)晶顆粒(由箭頭示出的部分)散布在非結(jié)晶區(qū)域中的狀態(tài)。由于上述結(jié)晶顆粒具有對(duì)應(yīng)于Si的晶格間距d的預(yù)定間隔的結(jié)晶橫條紋，因此，使得與周?chē)姆墙Y(jié)晶區(qū)域明顯區(qū)分開(kāi)。此處，由于當(dāng)圖5所示的TEM照片進(jìn)行傅里葉變換時(shí)(當(dāng)獲得對(duì)應(yīng)于電子衍射圖的圖時(shí))點(diǎn)以環(huán)形狀排列，證實(shí)了在覆蓋部分202的內(nèi)側(cè)部分存在大量的結(jié)晶區(qū)域。此處，例如，利用HAADF STEM的外殼部分的觀察程序如下。首先，在將粘合劑涂布在由Cu制成的TEM格柵(grid)的表面上之后，將樣品(負(fù)極活性物質(zhì)200)噴灑在粘合劑上。隨后，利用真空沉積法將碳材料(石墨)沉積在粉末樣品的表面上。隨后，在利用聚焦離子束(FIB)法將薄膜(Pt/W)沉積在碳材料的表面上之后，進(jìn)行另外的薄膜處理(加速電壓=30kV)。最后，利用HAADF STEM (加速電壓=200kV)來(lái)觀察負(fù)極活性物質(zhì)200的截面。上述觀察方法是對(duì)樣品的組成敏感的方法，由此通?？梢垣@得具有大致與原子序數(shù)的平方成比例的亮對(duì)比度的圖像。在圖4和圖5所示的TEM照片中，可以觀察到以線L作為邊界的具有不同結(jié)晶狀態(tài)的區(qū)域。證實(shí)了，當(dāng)利用EDX來(lái)分析具有這些不同結(jié)晶狀態(tài)的區(qū)域時(shí)，相對(duì)于線L位于內(nèi)側(cè)的區(qū)域是具有高結(jié)晶性的核部分201 (Si)，并且相對(duì)于線L位于外側(cè)的區(qū)域是具有低結(jié)晶性或非結(jié)晶性的覆蓋部分202 (SiOy)0覆蓋部分202的低結(jié)晶性的程度沒(méi)有特別限制；然而，優(yōu)選的是源自Si的(111)面和(220)面的結(jié)晶顆粒的平均面積占有率為35%以下，更優(yōu)選為25%以下，并且甚至更優(yōu)選為20%以下。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。如圖5中所示，“源自(111)面的結(jié)晶顆粒”是具有其中晶格間距d=0.3Inm的結(jié)晶橫條紋的結(jié)晶區(qū)域，并且“由于(220)面產(chǎn)生的結(jié)晶顆粒”是具有其中晶格間距d=0.19nm的結(jié)晶橫條紋的結(jié)晶區(qū)域。用于計(jì)算上述平均面積占有率的程序如下。最后，如圖6中所示，利用HAADF STEM來(lái)觀察覆蓋部分202的截面以獲得TEM照片。在這種情況下，進(jìn)行設(shè)置使得觀察放大率=1.2X IO6倍，并且觀察區(qū)域=65.6nmX65.7nm。此處，圖6是其中觀察了與圖5相同的區(qū)域的TEM照片。隨后，在研究了結(jié)晶橫條紋的有無(wú)、晶格間距d的值等，并且規(guī)定了其中存在源自Si的(111)面的結(jié)晶顆粒和源自Si的(220)面的結(jié)晶顆粒的范圍之后，在TEM照片中描繪上述結(jié)晶顆粒的輪廓。隨后，在計(jì)算每個(gè)結(jié)晶顆粒的面積之后，面積占有率(％)=(結(jié)晶顆粒的面積的總和/觀察區(qū)域的面積)X 100。上述輪廓的描繪和面積占有率的計(jì)算可以人工進(jìn)行，或者可以利用專(zhuān)用處理軟件等機(jī)械地進(jìn)行。最后，在對(duì)40個(gè)區(qū)域重復(fù)面積占有率的計(jì)算操作之后，計(jì)算對(duì)于每個(gè)區(qū)域計(jì)算的面積占有率的平均值(平均面積占有率)。在這種情況下，為了通過(guò)考慮結(jié)晶顆粒的分布趨勢(shì)來(lái)計(jì)算平均面積占有率，優(yōu)選的是，覆蓋部分202在厚度方向上進(jìn)行二等分(bisect)，并且在內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分中各自對(duì)于20個(gè)區(qū)域計(jì)算面積占有率。
如上所述，當(dāng)在厚度方向上對(duì)覆蓋部分202進(jìn)行二等分時(shí)，平均面積占有率在內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分中可以是相同的，或者可以是不同的。尤其是，在內(nèi)側(cè)部分中的結(jié)晶顆粒的平均面積占有率優(yōu)選與外側(cè)部分中的結(jié)晶顆粒的平均面積占有率相同或大于外側(cè)部分中的結(jié)晶顆粒的平均面積占有率(內(nèi)側(cè)部分的平均面積占有率 > 外側(cè)部分的平均面積占有率)。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。這對(duì)于平均粒徑也同樣是適用的。此處，在內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分中的平均面積占有率和平均粒徑分別如上所述被設(shè)定為均對(duì)于20個(gè)區(qū)域進(jìn)行計(jì)算。此外，上述結(jié)晶顆粒的平均粒徑?jīng)]有特別限制；然而，其中，55nm以下是優(yōu)選的，并且50nm以下是更優(yōu)選的。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。上述平均粒徑的計(jì)算程序與計(jì)算平均面積占有率的情況相同，不同之處在于，在對(duì)于每個(gè)區(qū)域計(jì)算平均粒徑之后，計(jì)算上述平均粒徑的平均值(最終平均粒徑)。此處，例如，在測(cè)量結(jié)晶顆粒的粒徑的情況下，在結(jié)晶顆粒的輪廓被轉(zhuǎn)化為圓(環(huán)形，circle)之后(在規(guī)定具有與由結(jié)晶顆粒的輪廓限定的形狀相等的面積的圓之后)，圓的直徑被設(shè)定為粒徑。與計(jì)算平均面積占有率的情況類(lèi)似，可以人工或機(jī)械地計(jì)算上述粒徑。此外，覆蓋部分202的平均厚度沒(méi)有特別限制；然而，其中，盡可能薄是優(yōu)選的，并且Inm至3000nm是更優(yōu)選的。這是因?yàn)楹瞬糠?01更易于吸留和釋放鋰離子，并且覆蓋部分202更有效地呈現(xiàn)保護(hù)功能。具體地，當(dāng)平均厚度小于Inm時(shí)，存在覆蓋部分202很難保護(hù)核部分201的可能性。另一方面，當(dāng)平均厚度大于3000nm時(shí)，電阻變高并且存在核部分201在充放電期間很難吸留和釋放鋰離子的可能性。這是因?yàn)?，在覆蓋部分202的形成材料是SiOy的情況下，SiOy具有易于吸留鋰離子但不易于釋放已經(jīng)吸留的鋰離子的性能。覆蓋部分202的平均厚度通過(guò)以下程序來(lái)計(jì)算。首先，利用SEM等來(lái)觀察I個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)200。為了測(cè)量覆蓋部分202的厚度，觀察期間的放大率優(yōu)選是可以視覺(jué)上證實(shí)(確認(rèn))核部分201與覆蓋部分202的邊界的放大率。隨后，在10個(gè)任意點(diǎn)處測(cè)量覆蓋部分202的厚度之后，計(jì)算其平均值(每一個(gè)的平均厚度T)。在這種情況下，優(yōu)選的是設(shè)定測(cè)量位置使得被廣泛地分散而不是盡可能多地集中在特定位置的附近。隨后，重復(fù)上述平均值的計(jì)算操作直到利用SEM觀察的個(gè)數(shù)的總數(shù)達(dá)到100。最后，計(jì)算關(guān)于100個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)200計(jì)算的平均值(每一個(gè)的平均厚度T)的平均值(平均厚度T的平均值)并將其設(shè)定為覆蓋部分202的平均厚度。此外，覆蓋部分202相對(duì)于核部分201的平均覆蓋率(average coatingrate)沒(méi)有特別限制；然而，優(yōu)選盡可能大，并且此處，30%以上(30%至100%)是更優(yōu)選的。這是為了改善覆蓋部分202的保護(hù)功能。覆蓋部分202的平均覆蓋率通過(guò)以下程序來(lái)計(jì)算。首先，與計(jì)算平均厚度的情況類(lèi)似，利用SEM等來(lái)觀察負(fù)極活性物質(zhì)200的一個(gè)樣品。觀察期間的放大率優(yōu)選是在核部分201中可以視覺(jué)上識(shí)別被覆蓋部分202覆蓋的部分和未覆蓋部分的放大率。隨后,在核部分201的外邊緣(輪廓),測(cè)量被覆蓋部分202覆蓋的部分的長(zhǎng)度和未覆蓋部分的長(zhǎng)度。此處，計(jì)算覆蓋率(每一個(gè)的覆蓋率:％)=(被覆蓋部分202覆蓋的部分的長(zhǎng)度/核部分201的外邊緣的長(zhǎng)度)X100。隨后，重復(fù)上述覆蓋率的計(jì)算操作，直到用SEM觀察的個(gè)數(shù)的總數(shù)達(dá)到100。最后，計(jì)算關(guān)于100個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)200計(jì)算的覆蓋率(每個(gè)的覆蓋率)的平均值，并將其設(shè)定為覆蓋部分202的平均覆蓋率。
此處，覆蓋部分202優(yōu)選鄰近核部分201 ;然而，可以在核部分201與覆蓋部分202之間插入天然氧化物膜(Si02)。例如，上述天然氧化物膜是其中核部分201的表面層附近在大氣中被氧化的天然氧化物膜。如果核部分201存在于負(fù)極活性物質(zhì)200的中央并且覆蓋部分202存在于外側(cè)，則天然氧化物膜的存在對(duì)核部分201和覆蓋部分202的功能幾乎沒(méi)有任何影響。此處，為了證實(shí)負(fù)極活性物質(zhì)200包括核部分201和覆蓋部分202，除了上面描述的SEM觀察之外，例如，還可以利用X射線光電子能譜(XPS)、能量分散型X射線分析(EDX)等來(lái)分析負(fù)極活性物質(zhì)200。在這種情況下，如果測(cè)量負(fù)極活性物質(zhì)200的中心部分和表面部分的氧化程度(原子X(jué)，y)，則可以確認(rèn)核部分201和覆蓋部分202的組成。此處,為了研究被覆蓋部分202覆蓋的核部分201的組成，可以利用諸如HF的酸來(lái)溶解并除去覆蓋部分202。例如，用于測(cè)量氧化程度的詳細(xì)程序如下。首先，利用燃燒法來(lái)量化負(fù)極活性物質(zhì)200并且計(jì)算Si的量和O的量的總和。接下來(lái)，在利用HF等沖洗并除去覆蓋部分202之后，利用燃燒法來(lái)量化核部分201并且計(jì)算Si的量和O的量。最后，從Si的量和O的量的總和減去核部分201的Si的量和O的量，并且計(jì)算覆蓋部分202的Si的量和O的量。以這種方式，由于確定了核部分201的Si的量和O的量，因此可以確定核部分201的氧化程度。類(lèi)似地，也可以確定覆蓋部分202的氧化程度。此處，代替沖洗并除去覆蓋部分202，氧化的程度可以利用被覆蓋部分202覆蓋的核部分201和未覆蓋的核部分201來(lái)測(cè)量。此處，在負(fù)極活性物質(zhì)層2中，多個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)200可以相互分開(kāi)(分散)，或者它們中的兩個(gè)以上可以接觸(或連接)。在其中兩個(gè)以上負(fù)極活性物質(zhì)200接觸的情況下，負(fù)極活性物質(zhì)200的位置關(guān)系可以是任意的。此外，覆蓋部分202在其內(nèi)側(cè)部分中包括一個(gè)或兩個(gè)以上空隙(spaces)，并且優(yōu)選在上述空隙的至少一部分中設(shè)置有導(dǎo)電材料。即，優(yōu)選的是，導(dǎo)電材料插入到所述空隙中，并且所述空隙被填充有導(dǎo)電材料。這是因?yàn)楦纳屏素?fù)極活性物質(zhì)200的導(dǎo)電性，并且伴隨此，抑制了電解液的分解反應(yīng)而不抑制伴隨上述核部分201的膨脹和收縮的覆蓋部分202的膨脹和收縮性能。例如，上述導(dǎo)電材料優(yōu)選包含碳(C)作為構(gòu)成元素，并且，作為這種導(dǎo)電材料的具體實(shí)例，存在后面待描述為“其他負(fù)極活性物質(zhì)”的碳材料等。具體地，存在于覆蓋部分202的內(nèi)側(cè)部分的空隙被用作用于緩和當(dāng)在充放電期間負(fù)極活性物質(zhì)200膨脹和收縮時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力的空隙。由于該原因，當(dāng)覆蓋部分202具有空隙時(shí)，負(fù)極活性物質(zhì)200在充放電期間幾乎不可能被損壞。另一方面，由于所述空隙導(dǎo)致高度反應(yīng)性的覆蓋部分202在其內(nèi)側(cè)部分中被暴露，因此在暴露的表面處電解液易于分解。關(guān)于該點(diǎn)，當(dāng)在空隙中設(shè)置導(dǎo)電材料時(shí)，由于高度反應(yīng)性的覆蓋部分202不易于在空隙的內(nèi)側(cè)部分中暴露，因此抑制了電解液的分解反應(yīng)。而且，由于碳在變形性(柔性)和高導(dǎo)電性方面是優(yōu)異的，因此包括碳作為構(gòu)成元素的導(dǎo)電材料不易于抑制伴隨核部分201的膨脹和收縮的覆蓋部分202的膨脹和收縮性能，伴隨此，改善了覆蓋部分202的導(dǎo)電性。此處，導(dǎo)電材料可以僅包括C作為構(gòu)成元素，或者同樣還可以包括C和任何一種或兩種或更多種其他元素。上述“其他元素”的類(lèi)型沒(méi)有特別限制；然而，例如存在氫(H)、氧(O)等。上述空隙的形成因素沒(méi)有特別限制。這是因?yàn)?，與進(jìn)行形成的因素?zé)o關(guān)，如果在覆蓋部分202中存在空隙，則空隙可以實(shí)現(xiàn)起到用于緩和應(yīng)力的空隙的作用。覆蓋部分202可以是單層，或者可以是多層；然而，此處，如圖7中所示，多層是優(yōu)選的。這是因?yàn)橛糜诰徍蛻?yīng)力的空隙易于在覆蓋部分202中(層之間)形成。圖7中所示的虛線表示每一層的近似邊界。然而，覆蓋部分202可以整個(gè)是多層的，或者僅一部分可以是多層的。此處，例如，如圖3A和圖3B所示，優(yōu)選的是，導(dǎo)電層210設(shè)置在負(fù)極活性物質(zhì)100和200的表面上。這是因?yàn)橛捎诟叨确磻?yīng)性的負(fù)極活性物質(zhì)100和200并不易于與電解液接觸，因此抑制了電解液的分解反應(yīng)。此外，這是為了降低負(fù)極活性物質(zhì)100和200的電阻。導(dǎo)電層210可以涂布在負(fù)極活性物質(zhì)100和200的表面的僅一部分上，或者可以涂布在其整體上。在前者的情況下，導(dǎo)電層210可以散布在負(fù)極活性物質(zhì)100和200的表面上的多個(gè)位置中。導(dǎo)電層210優(yōu)選具有比負(fù)極活性物質(zhì)100和200更低的電阻，更具體地，優(yōu)選包括C作為構(gòu)成元素。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。這里，在導(dǎo)電層210的形成材料與導(dǎo)電材料的形成材料相同的情況下，代替導(dǎo)電材料，覆蓋部分202的空隙可以用導(dǎo)電層210的一部分填充，并且可以密封空隙。這是因?yàn)榭梢曰旧弦砸慌鷣?lái)形成導(dǎo)電材料和導(dǎo)電層210。此處，通常，當(dāng)利用拉曼光譜法來(lái)測(cè)量碳材料時(shí)，在拉曼光譜中在1590CHT1附近檢測(cè)到源自石墨結(jié)構(gòu)的G帶峰(band peak)并且在1350CHT1附近檢測(cè)到源自缺陷的D帶峰。G帶峰的強(qiáng)度IG和D帶峰的強(qiáng)度ID的比率IG/ID也被稱(chēng)作G/D比，并且是表示碳材料的結(jié)晶性(純度)的指數(shù)。包括C作為構(gòu)成元素的導(dǎo)電層210的比率IG/ID沒(méi)有特別限制；然而，此處，0.3至
3.2是優(yōu)選的，并且約2是更優(yōu)選的。這是因?yàn)榭梢垣@得優(yōu)異的粘合特性、導(dǎo)電性和變形性。具體地，由于當(dāng)比率IG/ID小于0.3時(shí)粘合特性增加，因此改善了導(dǎo)電層210之間的粘著性以及導(dǎo)電層相對(duì)于負(fù)極活性物質(zhì)100和200的粘著性。然而，由于導(dǎo)電性降低并且發(fā)生硬化，因此存在伴隨負(fù)極活性物質(zhì)100和200的膨脹和收縮導(dǎo)電層210將不易于膨脹和收縮并且不能獲得足夠的導(dǎo)電性的可能性。另一方面，由于當(dāng)比率IG/ID大于3.2時(shí)，導(dǎo)電性增加并且發(fā)生軟化，因此伴隨負(fù)極活性物質(zhì)100和200的膨脹和收縮，導(dǎo)電層210將易于膨脹和收縮，伴隨此，獲得了足夠的導(dǎo)電性。然而，由于粘合特性降低，因此存在導(dǎo)電層210之間的粘著性以及導(dǎo)電層210相對(duì)于負(fù)極活性物質(zhì)100和200的粘著性會(huì)降低的可能性。相反，如果比率IG/ID為0.3至3，則導(dǎo)電層210的粘著性和導(dǎo)電性增加，并且伴隨此，伴隨負(fù)極活性物質(zhì)100和200的膨脹和收縮，導(dǎo)電層210易于膨脹和收縮。此外，導(dǎo)電層210可以包括C并且還可以包括一種或兩種或更多種其他元素。上述“其他元素”的類(lèi)型沒(méi)有特別限制；然而，例如，存在H、0等。作為導(dǎo)電層210的形成材料的具體實(shí)例，存在后面待描述為“其他負(fù)極活性物質(zhì)”的碳材料等。導(dǎo)電層210的平均厚度沒(méi)有特別限制；然而，其中，200nm以下是優(yōu)選的。此外，導(dǎo)電層210相對(duì)于負(fù)極活性物質(zhì)100和200的平均覆蓋率沒(méi)有特別限制；然而，此處，優(yōu)選為30%以上。這是因?yàn)榭梢垣@得更大的效果。尤其是，如果平均厚度大于200nm，則由于包括負(fù)極活性物質(zhì)100和200的漿料的性能劣化，存在將變得難以涂覆(覆蓋)漿料的可能性。此處，導(dǎo)電層210的平均覆蓋率和平均厚度的計(jì)算程序的細(xì)節(jié)與用于上述覆蓋部分202的相同。
例如，負(fù)極粘結(jié)劑包括一種或兩種或更多種任意的合成橡膠、聚合物材料等。例如，合成橡膠是苯乙烯-丁二烯類(lèi)橡膠、氟類(lèi)橡膠、乙烯丙烯二烯等。例如，聚合物材料是聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚酰胺-酰亞胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸鋰、聚丙烯酸鈉、聚馬來(lái)酸、它們的共聚物等。除了這些之外，聚合物材料例如可以是羧甲基纖維素、丁苯橡膠、聚乙烯醇等。例如，負(fù)極導(dǎo)電劑包括任意碳材料例如石墨、炭黑、乙炔黑或科琴黑中的一種或兩種以上。此處，只要負(fù)極導(dǎo)電劑是具有導(dǎo)電性的材料，其可以是金屬材料、導(dǎo)電聚合物等。此處，根據(jù)需要，負(fù)極活性物質(zhì)層2可以包括上述負(fù)極活性物質(zhì)，以及與其一起的一種或兩種或更多種任何其他類(lèi)型的負(fù)極活性物質(zhì)?！捌渌?lèi)型的負(fù)極活性物質(zhì)”包括例如碳材料。這是因?yàn)樨?fù)極活性物質(zhì)層2的電阻降低，并且伴隨此，負(fù)極活性物質(zhì)層2在充放電期間不易于膨脹和收縮。例如，上述碳材料是易石墨化碳、(002)面的面間距為0.37nm以上的難石墨化碳、(002)面的面間距為0.34nm以下的石墨等。更具體地，碳材料是熱解碳、焦炭、玻璃化碳纖維、有機(jī)高分子化合物燒成體、活性炭、炭黑等。其中，焦炭包括浙青焦炭、針狀焦炭、石油焦炭等。有機(jī)高分子化合物燒成體是其中在適當(dāng)?shù)臏囟认聦⒎尤?shù)脂、呋喃樹(shù)脂等燒成并碳化的燒成體。碳材料的形狀可以是纖維狀、球形、粒狀或鱗片狀中的任何一種。此外，其他負(fù)極活性物質(zhì)可以是金屬氧化物或高分子化合物。例如，金屬氧化物是氧化鐵、氧化釕、氧化鑰等。例如，高分子化合物是聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等。例如，負(fù)極活性物質(zhì)層2利用涂布法、燒成法(燒結(jié)法)或組合它們中的兩種或更多種的方法來(lái)形成。例如，涂布法是在將負(fù)極活性物質(zhì)與負(fù)極粘結(jié)劑等混合之后，將負(fù)極活性物質(zhì)分散在有機(jī)溶劑等中的涂布方法。燒成法是在利用與涂布法相同的程序進(jìn)行涂布之后，在高于負(fù)極粘結(jié)劑的熔點(diǎn)的溫度下進(jìn)行熱處理的方法。可以使用常用的方法作為燒成法。例如，燒成法包括氣氛燒成法、反應(yīng)燒成法、熱壓燒成法等。制造負(fù)極的方法例如通過(guò)以下程序來(lái)制造負(fù)極。此處，由于關(guān)于負(fù)極集電體I和負(fù)極活性物質(zhì)層2的形成材料已經(jīng)給出了細(xì)節(jié)，因此將省略其描述。在使用負(fù)極活性物質(zhì)100的情況下，首先，例如，利用氣體霧化方法、水霧化方法、熔融和粉碎方法等來(lái)獲得顆粒狀(粉末狀)的Si氧化物(SiOz:0.5 ≤ Z ≤ 1.8)。在這種情況下，金屬材料與原料一起熔融并且在Si氧化物中可以包括金屬元素諸如Fe等。隨后，在高溫(例如，1000° C以下)下加熱該Si氧化物。以這種方式，由于Si氧化物的表面經(jīng)受還原處理并且表面處的原子比率變化，因此可以獲得負(fù)極活性物質(zhì)100。在這樣的情況下，根據(jù)需要，可以使用H2氣體等。例如，根據(jù)諸如壓力、加熱溫度、和引入的H2氣體的量的條件來(lái)控制負(fù)極活性物質(zhì)100的表面的原子比率。在使用負(fù)極活性物質(zhì)200的情況下，首先，例如，利用氣體霧化方法、水霧化方法、熔融和粉碎方法等來(lái)獲得顆粒狀(粉末狀)的核部分201 (SiOx:0 ≤ X ≤ 0.5)。此處，在核部分201中包括諸如Fe的金屬元素的情況下，使金屬材料與原料一起熔融。隨后，例如，通過(guò)使用氣相生長(zhǎng)法諸如氣相沉積法或?yàn)R射法，在核部分201的表面上形成覆蓋部分202(Si0y:0.1.8)。當(dāng)使用這種氣相生長(zhǎng)法時(shí)，存在覆蓋部分202易于變成非結(jié)晶性的趨勢(shì)。在這種情況下，通過(guò)在加熱的同時(shí)進(jìn)行沉積處理，或者在形成覆蓋部分202之后加熱，可以使得覆蓋部分202具有低結(jié)晶性。例如，根據(jù)諸如加熱的溫度、持續(xù)時(shí)間等的條件來(lái)控制低結(jié)晶性的程度。通過(guò)上述加熱處理，可以從覆蓋部分202的內(nèi)部除去水分,并且伴隨此,改善了覆蓋部分202相對(duì)于核部分201的粘著性。隨后，利用與在獲得負(fù)極活性物質(zhì)100的情況中相同的程序，在高溫(例如，1000° C以下)下加熱(還原)覆蓋部分202，并且改變覆蓋部分202的表面的原子比率，由此獲得負(fù)極活性物質(zhì)200。例如，根據(jù)諸如引入的H2氣體的壓力、溫度和量的條件來(lái)控制覆蓋部分202的表面的原子比率。在形成覆蓋部分202的情況下，根據(jù)需要，優(yōu)選通過(guò)在旋轉(zhuǎn)核部分201的同時(shí)利用開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)如開(kāi)閉器(shutter)來(lái)控制是否進(jìn)行沉積工藝而從幾個(gè)方向移動(dòng)穿過(guò)多次來(lái)在核部分201的表面上進(jìn)行沉積工藝。這是因?yàn)槔酶采w部分202易于均勻地覆蓋核部分201的表面。此外，這是因?yàn)?，由于覆蓋部分202為多層，因此用于緩解應(yīng)力的空隙易于在層之間形成。在覆蓋部分202具有空隙的情況下，優(yōu)選的是，利用熱分解化學(xué)氣相沉積(CVD)法等來(lái)沉積導(dǎo)電材料并且將導(dǎo)電材料填充在覆蓋部分202的空隙中。在使用上述熱分解CVD法的情況下，作為碳源(有機(jī)氣體)，例如，使用了甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷等。通過(guò)使用熱分解CVD法，由于碳源達(dá)到細(xì)空隙的內(nèi)側(cè)部分并且熱分解，因此可以容易地用導(dǎo)電材料填充細(xì)空隙。如上所述，其中以這種方式將導(dǎo)電材料填充在覆蓋部分202的細(xì)空隙中的結(jié)構(gòu)是首次通過(guò)利用熱分解CVD法等與覆蓋部分202分開(kāi)地形成導(dǎo)電材料而實(shí)現(xiàn)的特征結(jié)構(gòu)。在獲得負(fù)極活性物質(zhì)100和200之后，根據(jù)需要，可以利用氣相生長(zhǎng)法、濕涂布法等在負(fù)極活性物質(zhì)100和200的表面上形成導(dǎo)電層210。例如，氣相生長(zhǎng)法是氣相沉積法(蒸汽沉積法)、派射法、熱分解CVD法、電子束沉積法、糖碳化法(sugar carbonizationmethod)等。其中，熱分解CVD法是優(yōu)選的。這是因?yàn)閷?dǎo)電層210易于以均勻的厚度形成。例如，當(dāng)使用氣相沉積法時(shí)，蒸氣直接吹在負(fù)極活性物質(zhì)100和200的表面上以形成導(dǎo)電層210。例如，當(dāng)使用濺射法時(shí)，在引入Ar氣體的同時(shí)利用粉末濺射法來(lái)形成導(dǎo)電層210。例如，當(dāng)使用CVD法時(shí)，在將其中使金屬氯化物升華的氣體和H2、N2等的混合氣體混合使得金屬氯化物的摩爾比變?yōu)?.03至0.3之后，進(jìn)行加熱(1000 ° C以上)并且形成導(dǎo)電層210。例如，當(dāng)使用濕涂布法時(shí)，通過(guò)在將含金屬的溶液加入到包括負(fù)極活性物質(zhì)100和200的漿料中的同時(shí)加入堿性溶液來(lái)形成金屬氫氧化物。之后，通過(guò)利用氫進(jìn)行還原處理(450° C)在負(fù)極活性物質(zhì)100和200的表面上形成導(dǎo)電層210。此處，在使用碳材料作為導(dǎo)電層210的形成材料的情況下，在將負(fù)極活性物質(zhì)100和200引入到室中并且將有機(jī)氣體引入到室中之后，通過(guò)進(jìn)行加熱處理(10000Pa、1000° C以上X5小時(shí))來(lái)形成導(dǎo)電層210。有機(jī)氣體的類(lèi)型沒(méi)有特別限制，只要其通過(guò)熱分解產(chǎn)生碳即可；然而，例如，存在甲烷、乙燒、乙稀、乙塊、丙燒等。此處，在形成導(dǎo)電層210的情況下，在形成步驟中，可以進(jìn)行表面還原處理和導(dǎo)電層210的形成處理。在這種情況下，根據(jù)需要，其還原量可以通過(guò)利用過(guò)氧化氫和濃硫酸的氧化反應(yīng)來(lái)將表面變成SiO2而有意地減少還原操作來(lái)控制。隨后，在將負(fù)極活性物質(zhì)和其他材料諸如負(fù)極粘結(jié)劑混合并將其設(shè)定為負(fù)極混合物之后，將混合物溶解在諸如有機(jī)溶劑的溶劑中并且將其設(shè)定為負(fù)極混合物漿料。最后，在負(fù)極集電體I的表面上涂布負(fù)極混合物漿料之后通過(guò)進(jìn)行干燥來(lái)形成負(fù)極活性物質(zhì)層2。之后，如果有必要，可以使負(fù)極活性物質(zhì)層2經(jīng)受壓縮成型和加熱(燒成)。負(fù)極的作用和效果根據(jù)上述負(fù)極，負(fù)極活性物質(zhì)包括Si和O作為構(gòu)成元素，并且在負(fù)極活性物質(zhì)的表面中Si相對(duì)于Si和O的原子比率為30原子％至75原子％。以這種方式，如上所述，由于負(fù)極活性物質(zhì)的表面處的原子比率被優(yōu)化，因此實(shí)際上保持了鋰離子的順利吸留和釋放，抑制了電阻的增加，并且還抑制了在重復(fù)充放電的情況下Si的表面劣化。因此，可以改善利用該負(fù)極的可再充電電池的性能。特別地，只要原子比率在負(fù)極活性物質(zhì)的至少表面附近的部分中從負(fù)極活性物質(zhì)的表面朝向中心減小，或不變，就可以獲得更大的效果。此外，只要負(fù)極活性物質(zhì)的至少表面附近的部分為非結(jié)晶性或低結(jié)晶性并且結(jié)晶顆粒的平均面積占有率為35%以下且平均粒徑為50nm以下，就可以獲得更大的效果。此外，在負(fù)極活性物質(zhì)的原子比ζ滿足0.5 ^ z ^ 1.8的情況下，只要原子比率朝向負(fù)極活性物質(zhì)的中心逐漸減小并且從負(fù)極活性物質(zhì)的表面朝向其中心的300nm位置的原子比率為35原子％至60原子％，就可以獲得更大的效果。此外，在負(fù)極活性物質(zhì)包括核部分201 (原子比X為O < X < 0.5)和覆蓋部分202(原子比y為0.5 < y < 1.8)的情況下，只要原子比率從負(fù)極活性物質(zhì)的表面朝向核部分201和覆蓋部分202的界面逐漸減小并且界面處的原子比率為30原子％至60原子％，就可以獲得更大的效果。在這種情況下，只要核部分201的中位直徑(D50)、覆蓋部分202的平均厚度或平均覆蓋率、當(dāng)覆蓋部分202在厚度方向上二等分時(shí)在外側(cè)部分和內(nèi)側(cè)部分中的平均面積占有率與平均粒徑之間的大小關(guān)系、覆蓋部分202中的結(jié)晶顆粒的平均面積占有率和平均粒徑在合適的范圍內(nèi)，就可以獲得更大的效果。

此外，只要覆蓋部分202包括空隙，并且空隙設(shè)置有導(dǎo)電材料，就可以獲得更大的效果。此外，只要導(dǎo)電層210設(shè)置在負(fù)極活性物質(zhì)的表面上，就可以獲得更大的效果。在這種情況下，只要導(dǎo)電層210包括C作為構(gòu)成元素，并且導(dǎo)電層210的比率IG/ID為0.3至
3.2，就可以獲得甚至更大的效果。此外，只要導(dǎo)電層210的平均厚度和平均面積占有率在合適的范圍內(nèi)，就可以獲得更大的效果。2.可再充電電池接著，將給出使用上述用于可再充電電池的負(fù)極的可再充電電池的描述。2-1.方型圖8和圖9表示方型可再充電電池的截面構(gòu)造，并且圖9示出了沿圖8所示的線IX-1X的截面。此外，圖10示意性地示出了圖9所示的正極21和負(fù)極22的平面構(gòu)造?？稍俪潆婋姵氐恼w構(gòu)造方型可再充電電池主要將電池元件20容納在電池殼11的內(nèi)部。上述電池元件20是其中正極21和負(fù)極22通過(guò)隔膜23層壓并卷繞的卷繞和層壓體，并且被構(gòu)造成具有與電池殼11的形狀相應(yīng)的扁平形狀。例如，電池殼11是具有方形外殼(square exterior)的外部構(gòu)件。如圖9中所示，具有方形外殼的構(gòu)件具有的縱向方向上的截面具有矩形形狀或基本矩形形狀(包括其部分彎曲)，并且可應(yīng)用于具有卵形形狀以及方形形狀的方型電池。即，具有方形外殼的構(gòu)件是具有帶有基本矩形形狀(卵形形狀)的開(kāi)口部分的有底矩型或有底卵型的容器形構(gòu)件(vessel-shapedmember),其中用直線連接方形形狀或弧。此處，圖9示出了電池殼11具有矩形截面形狀的情況。例如，存在電池殼11由導(dǎo)電材料諸如Fe、Al或其合金形成并且具有作為電極端子的功能的情況。尤其是，在充放電期間，為了利用堅(jiān)固性(抗變形性)來(lái)抑制電池殼11的膨脹，比Al更硬的Fe是優(yōu)選的。此處，在電池殼11由Fe制成的情況下，在電池殼11的表面上可以鍍有Ni等。此外，電池殼11具有其中一個(gè)端部敞開(kāi)而另一個(gè)端部封閉的中空結(jié)構(gòu)，并且用附著至其開(kāi)口端部的絕緣板12和電池蓋13密封。絕緣板12設(shè)置在電池元件20與電池蓋13之間，且例如由絕緣材料如聚丙烯形成。例如，電池蓋13由與電池殼11相同的材料形成，并且可以以與電池殼11相同的方式用作電極端子。作為正極端子的端子板14設(shè)置在電池蓋13的外部，并且端子板14通過(guò)絕緣套(insulating case) 16與電池蓋13電絕緣。例如,絕緣套16由絕緣材料如聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯形成。在電池蓋13的大致中央設(shè)置通孔，并且將正極銷(xiāo)15插入到通孔中，以便電連接至端子板14并且通過(guò)墊圈17與電池蓋13電絕緣。例如，墊圈17由絕緣材料形成，并且可以在墊圈17的表面上涂布浙青。在電池蓋13的外緣附近，設(shè)置打開(kāi)閥(opening valve) 18和注入孔19。打開(kāi)閥18電連接至電池蓋13，并且在電池的內(nèi)部壓力由于內(nèi)部短路、來(lái)自外部的加熱等而為設(shè)定量以上的情況下，通過(guò)與電池蓋13分離來(lái)釋放內(nèi)部壓力。例如，注入孔19通過(guò)由不銹鋼球形成的密封構(gòu)件19A阻塞。將由如Al的導(dǎo)電材料形成的正極引線24連接至正極21的端部(例如，內(nèi)端部)，并且將由如Ni的導(dǎo)電材料形成的負(fù)極引線25連接至負(fù)極22的端部(例如，外端部)。將正極引線24焊接至正極銷(xiāo)15的一個(gè)端部并且電連接至端子板14，并且將負(fù)極引線25焊接至電池殼11并電連接至電池殼11。正極例如，正極21具有在正極集電體21A的兩個(gè)表面上的正極活性物質(zhì)層21B。然而，正極活性物質(zhì)層21B可以設(shè)置在正極集電體21A的僅一側(cè)上。例如，正極集電體21A由如Al、N1、或不銹鋼的導(dǎo)電材料形成。正極活性物質(zhì)層21B包含能夠吸留和釋放鋰離子的任何一種或兩種以上正極材料作為正極活性物質(zhì)，并且根據(jù)需要，可以進(jìn)一步包含其他材料例如正極粘結(jié)劑或正極導(dǎo)電劑。此處，例如，正極粘結(jié)劑或正極導(dǎo)電劑的細(xì)節(jié)與前面描述的負(fù)極粘結(jié)劑和負(fù)極導(dǎo)電劑相同。作為正極材料，含鋰化合物是優(yōu)選的。這是因?yàn)榭梢垣@得高能量密度。例如，含鋰化合物是包含Li和過(guò)渡金屬元素作為構(gòu)成元素的復(fù)合氧化物、包含Li和過(guò)渡金屬元素作為構(gòu)成元素的磷酸鹽化合物等。在上述中，過(guò)渡金屬元素優(yōu)選是Co、N1、Mn和Fe中的任何一種或兩種以上。這是因?yàn)榭梢垣@得更高的電壓。例如，其化學(xué)式由LixMllO2 *LiyM12P04表不。在該式中，Mll和M12表不一種或多種過(guò)渡金屬兀素。X和y的值根據(jù)充放電狀態(tài)而變化，并且通常為0.05 < X < 1.10和0.05 < y < 1.10。特別地，當(dāng)正極材料包含Ni或Mn時(shí),存在體積穩(wěn)定性比率(volume stability ratio)提高的傾向。例如，包含Li和過(guò)渡金屬元素的復(fù)合氧化物是由LixCo02、LixNi02(x是任意值)或下式(I)表示的鋰鎳基復(fù)合氧化物(lithium nickel basedcomposite oxide)。例如,包含Li和過(guò)渡金屬元素的磷酸鹽化合物是LiFeP04、LiFei_uMnuP04 (u〈l)等。這是因?yàn)榭梢垣@得大的電池容量以及優(yōu)異的循環(huán)特性。此處，正極材料可以是除了上述材料外的材料。例如，該材料可以是LixMHyO2 (M14是來(lái)自Ni和式(I)中所示的M13中的至少一種，χ>1，并且y是任意值)等。LiNihMnxO2 (I) (M13 是來(lái)自 Co、Mn、Fe、Al、V、Sn、Mg、T1、Sr、Ca、Zr、Mo、Tc、Ru、Ta、W、Re、Y、Cu、Zn、Ba、B、Cr、S1、Ga、P、Sb 和 Nb 中的至少一種，并且 x 滿足 0.005〈χ〈0.5。)此外，例如，正極材料可以是氧化物、二硫化物、硫?qū)僭鼗?硫族化物)、導(dǎo)電聚合物等。例如，氧化物可以是氧化鈦、氧化釩、二氧化錳等。例如，二硫化物可以是二硫化鈦、硫化鑰等。例如，硫?qū)僭鼗锟梢允俏壍取＠?，?dǎo)電聚合物可以是硫磺、聚苯胺、聚噻吩等。負(fù)極例如，負(fù)極22具有與上述用于可再充電電池的負(fù)極相同的構(gòu)造，并且具有在負(fù)極集電體22Α的兩個(gè)表面上的負(fù)極活性物質(zhì)層22Β。負(fù)極集電體22Α和負(fù)極活性物質(zhì)層22Β的構(gòu)造分別與負(fù)極集電體I和負(fù)極活性物質(zhì)層2的構(gòu)造相同。能夠吸留和釋放鋰離子的負(fù)極材料的可充電容量?jī)?yōu)選大于正極21的放電容量。這是為了防止Li金屬在充放電期間無(wú)意沉積。如圖10中所示，例如，正極活性物質(zhì)層21Β設(shè)置在正極集電體21Α的表面的一部分上(例如，縱向方向的中央?yún)^(qū)域)。相反，例如，負(fù)極活性物質(zhì)層22Β設(shè)置在負(fù)極集電體22Α的整個(gè)表面上。以這種方式，負(fù)極活性物質(zhì)層22Β設(shè)置在負(fù)極集電體22Α中的面對(duì)正極活性物質(zhì)層21Β的區(qū)域(面對(duì)區(qū)域(對(duì)向區(qū)域)Rl)以及非面對(duì)區(qū)域(非對(duì)向區(qū)域)(非面對(duì)區(qū)域R2)。在這種情況下，在負(fù)極活性物質(zhì)層22Β中，設(shè)置在面對(duì)區(qū)域Rl中的部分與充電關(guān)聯(lián)，而設(shè)置在非面對(duì)區(qū)域R2中的部分幾乎不與充電關(guān)聯(lián)。此處，在圖10中，正極活性物質(zhì)層21Β和負(fù)極活性物質(zhì)層22Β被陰影化。如上所述，在負(fù)極活性物質(zhì)層22Β中包括的負(fù)極活性物質(zhì)的原子比率在其表面在預(yù)定的范圍內(nèi)。然而，當(dāng)在充放電期間鋰離子移動(dòng)到負(fù)極活性物質(zhì)中并移出負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，負(fù)極活性物質(zhì)的原子比率可以從形成負(fù)極活性物質(zhì)層22Β期間的狀態(tài)變化。然而，在非面對(duì)區(qū)域R2中，幾乎不存在充電影響，并且負(fù)極活性物質(zhì)層22Β的形成狀態(tài)被保持原樣。由于該原因，與負(fù)極活性物質(zhì)的表面中的原子比率相關(guān)，優(yōu)選檢查非面對(duì)區(qū)域R2的負(fù)極活性物質(zhì)層22Β。這是因?yàn)榭梢砸粤己玫脑佻F(xiàn)性來(lái)精確地檢查負(fù)極活性物質(zhì)的表面中的原子比率，而不取決于充電歷史(充電的有無(wú)、次數(shù)等)。上述還適用于其他系列的參數(shù)如負(fù)極活性物質(zhì)的物理性能(結(jié)晶顆粒的平均粒徑和平均面積占有率)以及其組成(原子比X至ζ)。負(fù)極22的完全充電狀態(tài)下的最大利用率(下文，簡(jiǎn)稱(chēng)為“負(fù)極利用率”)沒(méi)有特別限制，并且可以根據(jù)正極21的容量與負(fù)極22的容量的比率任意地設(shè)定。上述“負(fù)極利用率”由利用率Z (%) = (Χ/Υ) X 100表示。此處，X是在負(fù)極22的完全充電狀態(tài)下每單位面積的鋰離子的吸留量，且Y是每單位面積負(fù)極22的能夠電化學(xué)吸留的鋰離子的量。
可以例如使用以下程序來(lái)確定吸留量X。首先，在對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電從而達(dá)到完全充電狀態(tài)(滿充電狀態(tài))之后，將可再充電電池拆開(kāi)并且切掉負(fù)極22中的與正極21面對(duì)的部分(檢查負(fù)極)。隨后，利用該檢查負(fù)極，使評(píng)價(jià)電池組裝有設(shè)置為對(duì)電極的金屬鋰。最后，在對(duì)評(píng)價(jià)電池進(jìn)行放電并測(cè)量初始放電期間的放電容量之后，通過(guò)用放電容量除以檢查負(fù)極的面積來(lái)計(jì)算吸留量X。在上述情況中的“放電”是指電流在從檢查負(fù)極釋放鋰離子的方向流動(dòng)，例如，在0.1mA/cm2的電流密度下進(jìn)行恒定電流(固定電流)放電，直至電池電壓達(dá)到1.5V。另一方面，例如，在對(duì)以恒定電流和恒定電壓(固定電壓)完成上述放電的評(píng)價(jià)電池充電直到電池電壓達(dá)到OV并進(jìn)行充電容量的測(cè)量之后，通過(guò)用其充電容量除以檢查負(fù)極的面積來(lái)計(jì)算吸留量Y。在上述情況下的“充電”是指電流在從檢查負(fù)極吸留鋰離子的方向流動(dòng)，例如，進(jìn)行電流密度為0.1mA/cm2和電池電壓為OV的恒定電壓充電直到電流密度達(dá)到 0.02mA/cm2。尤其是，負(fù)極利用率優(yōu)選為35%至80%。這是因?yàn)榭梢垣@得優(yōu)異的初始充放電特性、循環(huán)特性、負(fù)荷特性等。隔膜隔膜23將正極21與負(fù)極22分開(kāi)，并且使鋰離子通過(guò)其中同時(shí)防止由于兩個(gè)電極的接觸引起的電流的短路。例如，隔膜23是由合成樹(shù)脂或陶瓷形成的多孔膜，并且可以是其中層壓了兩種或更多種多孔膜的層壓膜。例如，合成樹(shù)脂可以是聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等。電解液用作為液體形式電解質(zhì)的電解液浸潰隔膜23。電解液是其中將電解質(zhì)鹽溶解在溶劑中的電解液，并且如果有必要，可以進(jìn)一步包含其他材料，如添加劑。例如，溶劑包含一種或兩種以上任何非水溶劑，如有機(jī)溶劑。例如，非水溶劑可以是碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、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-甲基吡咯烷二酮、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、二甲亞砜等。這是因?yàn)榭梢垣@得優(yōu)異的電池容量、循環(huán)特性、保存特性等。在上述中，來(lái)自碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、和碳酸甲乙酯中的至少一種是優(yōu)選的。這是因?yàn)榭梢垣@得優(yōu)異的特性。在這種情況下，高粘度(高介電常數(shù))溶劑(例如，相對(duì)介電常數(shù)ε ≥30)如碳酸亞乙酯或碳酸亞丙酯與低粘度溶劑如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸二 乙酯(例如，粘度≤ImPa *s)的組合是更優(yōu)選的。這是因?yàn)楦纳屏穗娊赓|(zhì)鹽的離解性和離子的移動(dòng)程度。特別地，優(yōu)選的是，溶劑包含不飽和環(huán)狀碳酸酯。這是因?yàn)?，由于在充電和放電期間在負(fù)極22的表面上形成穩(wěn)定的涂層，從而抑制了電解液的分解反應(yīng)。不飽和環(huán)狀碳酸酯是具有一個(gè)或兩個(gè)以上不飽和碳鍵的環(huán)狀碳酸酯。例如，不飽和環(huán)狀碳酸酯是碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯基亞乙酯、碳酸亞甲基亞乙酯等。溶劑中不飽和環(huán)狀碳酸酯的含量沒(méi)有特別限制；然而，例如，可以為0.01wt%M 10wt%。另外，溶劑優(yōu)選包括鹵代碳酸酯，S卩，來(lái)自鹵代鏈狀碳酸酯和鹵代環(huán)狀碳酸酯中的至少一種。這是因?yàn)?，由于在充電和放電期間在負(fù)極22的表面上形成穩(wěn)定的涂層，從而抑制了電解液的分解反應(yīng)。鹵代鏈狀碳酸酯是具有鹵素作為構(gòu)成元素的鏈狀碳酸酯，并且鹵代環(huán)狀碳酸酯是具有鹵素作為構(gòu)成元素的環(huán)狀碳酸酯。鹵素的類(lèi)型沒(méi)有特別限制；然而，此處，F(xiàn)、Cl或Br是優(yōu)選的，并且F是更優(yōu)選的。這是因?yàn)榕c其他鹵素相比可以獲得更大的效果。然而，鹵素的數(shù)目與一個(gè)相比更優(yōu)選兩個(gè)，并且此外，可以是三個(gè)以上。這是因?yàn)?，由于形成保護(hù)膜的能力增加且形成了更堅(jiān)固和更穩(wěn)定的涂層，因此抑制了電解液的分解反應(yīng)。例如，鹵代鏈狀碳酸酯是碳酸氟甲基甲酯(碳酸氟甲酯甲酯)、碳酸二(氟甲基)酯、或碳酸二氟甲基甲酯(碳酸二氟甲酯甲酯)等。鹵代環(huán)狀碳酸酯是4-氟-1，3-二氧戊環(huán)-2-酮；4，5-二氟-1，3-二氧戊環(huán)-2-酮等。鹵代環(huán)狀碳酸酯還包括幾何異構(gòu)體。溶劑中鹵代碳酸酯的含量沒(méi)有特別限制；然而，例如，可以為0.01被％至50wt%。此外，溶劑優(yōu)選包含磺內(nèi)酯(環(huán)狀磺酸酯)。這是因?yàn)樘岣吡穗娊庖旱幕瘜W(xué)穩(wěn)定性。例如，磺內(nèi)酯是丙烷磺內(nèi)酯(丙磺酸內(nèi)酯)、丙烯磺內(nèi)酯(丙烯磺酸內(nèi)酯)等。溶劑中磺內(nèi)酯的含量沒(méi)有特別限制；然而，例如，其可以為0.5被％至5wt%。此外，優(yōu)選溶劑包含酸酐。這是因?yàn)樘岣吡穗娊庖旱幕瘜W(xué)穩(wěn)定性。例如，酸酐是羧酸酐、二磺酸酐、羧酸磺酸酐等。例如，羧酸酐是琥珀酸酐、戊二酸酐、馬來(lái)酸酐等。例如，二磺酸酐是乙烷二磺酸酐、丙烷二磺酸酐等。例如，羧酸磺酸酐是磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐、磺基丁酸酐等。溶劑中酸酐的含量沒(méi)有特別限制；然而，例如，其可以為0.5被％至5wt%。例如，電解質(zhì)鹽包含一種或兩種以上任何輕金屬鹽，如鋰鹽。例如，鋰鹽是LiPF6、LiBF4' LiClO4' LiAsF6, LiB (C6H5) 4、LiCH3SO3' LiCF3SO3' LiAlCl4, Li2SiF6' LiCl、LiBr 等，并且可以是另一種鋰鹽。這是因?yàn)榭梢垣@得優(yōu)異的電池容量、循環(huán)特性、保存特性等。在上述中，任意LiPF6、LiBF4, LiClO4、和LiAsF6中的一種或兩種以上是優(yōu)選的，LiPF6或LiBF4是更優(yōu)選的，且LiPF6是甚至更優(yōu)選的。這是因?yàn)椋捎趦?nèi)側(cè)部分的內(nèi)阻降低，所以可以獲得優(yōu)異的特性。優(yōu)選的是電解質(zhì)鹽相對(duì)于溶劑的含量為0.3mol/kg以上至3.0moI/kg以下。這是因?yàn)榭梢垣@得高離子傳導(dǎo)性?？稍俪潆婋姵氐淖饔迷谠摲叫涂稍俪潆婋姵刂?，例如，在充電期間，從正極21釋放的鋰離子通過(guò)電解液被負(fù)極22吸留，并且，在放電期間，從負(fù)極22釋放的鋰離子通過(guò)電解液被正極21吸留。在該可再充電電池中，尤其是，在未充電狀態(tài)下負(fù)極活性物質(zhì)中的Si的至少一部分優(yōu)選預(yù)先與Li合金化，即，優(yōu)選在未充電狀態(tài)下在負(fù)極22 (負(fù)極活性物質(zhì))中預(yù)先吸留(換句話說(shuō)，預(yù)摻雜(pre-doped))鋰離子。這是因?yàn)椋捎谠诔潆姾头烹姷某跏紩r(shí)間時(shí)不可逆容量降低，與不進(jìn)行預(yù)摻雜的情況相比，初始充放電特性、循環(huán)特性等被改善。關(guān)于預(yù)摻雜的有無(wú)，如參照?qǐng)D10描述的，優(yōu)選檢查非面對(duì)區(qū)域R2的負(fù)極活性物質(zhì)層22B。制造可再充電電池的方法例如，通過(guò)以下程序來(lái)制造可再充電電池。在制造正極21的情況下，首先，在通過(guò)混合正極活性物質(zhì)以及如果需要的正極粘結(jié)劑、正極導(dǎo)電劑等來(lái)設(shè)置正極混合物之后，在有機(jī)溶劑等中進(jìn)行分散從而形成糊狀正極混合物漿料。隨后，通過(guò)利用涂布裝置如刮刀或棒式涂布機(jī)將該正極混合物漿料涂布在正極集電體21A上，然后進(jìn)行干燥，來(lái)形成正極活性物質(zhì)層21B。最后，如果有必要在進(jìn)行加熱的同時(shí)，使用輥壓機(jī)等對(duì)正極活性物質(zhì)層2IB進(jìn)行壓縮成形。在這種情況下，重復(fù)壓縮成形多次。例如，在制造負(fù)極22的情況下，利用與用于上述負(fù)極相同的制造程序在負(fù)極集電體22A上形成負(fù)極活性物質(zhì)層22B。此處，例如，在鋰離子預(yù)摻雜到負(fù)極22中的情況下，在使正極活性物質(zhì)等與Li金屬粉末混合之后，在惰性氣體(例如，諸如Ar氣體)的氣氛中進(jìn)行加熱(例如，在500° C下)。可替換地，例如，在制造負(fù)極22之后，可以利用氣相沉積法等在負(fù)極活性物質(zhì)層22B上沉積Li金屬。在制造電池元件20的情況下，首先，利用焊接法等，將正極引線24連接至正極集電體21A，并且將負(fù)極引線25連接至負(fù)極集電體22A。隨后，在隔膜23的任一側(cè)層壓正極21和負(fù)極22之后，在縱向方向上對(duì)它們卷繞。最后，使卷繞體成型，從而具有扁平形狀。在組裝可再充電電池的情況下，首先，在將電池元件20容納在電池殼11的內(nèi)部中之后，將絕緣板12安裝在電池元件20上。隨后，利用焊接法等，將正極引線24連接至正極銷(xiāo)15，并且將負(fù)極引線25連接至電池殼11。在這種情況下，利用激光焊接法等將電池蓋13固定至電池殼11的開(kāi)口端部。最后，在將電解液從注入孔19注入到電池殼11的內(nèi)部并浸潰到隔膜23中之后，用密封構(gòu)件19A來(lái)封閉注入孔19?？稍俪潆婋姵氐淖饔煤托Ч鶕?jù)方型可再充電電池，由于負(fù)極22采用與上述負(fù)極相同的構(gòu)造，因此可以獲得優(yōu)異的電池特性。其他效果與用于負(fù)極的相同。2-2.圓柱型圖11和圖12表示圓柱型可再充電電池的截面構(gòu)造，并且圖12示出了圖11中所示的卷繞電極體40的放大部分。下面，如果有必要將參考前述方型可再充電電池的構(gòu)成要素(構(gòu)成元件)?？稍俪潆婋姵氐臉?gòu)造圓柱型可再充電電池在具有基本中空?qǐng)A柱體形狀的電池殼31的內(nèi)部中主要容納卷繞電極體40以及一對(duì)絕緣板32和33。卷繞電極體40是在隔膜43的任一側(cè)層壓并卷繞正極41和負(fù)極42的卷繞層壓體。電池殼31具有其中一個(gè)端部封閉且另一端部敞開(kāi)的中空結(jié)構(gòu)，并且由例如與電池殼11相同的材料形成。一對(duì)絕緣板32和33從上部和下部夾住卷繞電極體40，并且設(shè)置為使得垂直于卷繞周面延伸。在電池殼31的開(kāi)口端部中，通過(guò)墊圈37嵌塞電池蓋34、安全閥機(jī)構(gòu)35和熱敏電阻器(PTC元件)36，并且密封電池殼31。例如，電池蓋34由與電池殼31相同的材料形成。安全閥機(jī)構(gòu)35和熱敏電阻器36設(shè)置在電池蓋34的內(nèi)部，并且安全閥機(jī)構(gòu)35通過(guò)熱敏電阻器36電連接至電池蓋34。在安全閥機(jī)構(gòu)35中，在內(nèi)部壓力由于內(nèi)部短路、外部加熱等為固定值或更高的情況下，盤(pán)狀板35A反轉(zhuǎn)并且切斷電池蓋34與卷繞電極體40之間的電連接。熱敏電阻器36通過(guò)隨著溫度的升高而增大電阻來(lái)防止由于大電流導(dǎo)致的異常生熱。例如，墊圈37由絕緣材料形成，并且在其表面上可以涂布有浙青。中心銷(xiāo)44可以插入到卷繞電極體40的中央。將由如Al的導(dǎo)電材料形成的正極引線45連接至正極41，并將由如Ni的導(dǎo)電材料形成的負(fù)極引線46連接至負(fù)極42。將正極引線45焊接等至安全閥機(jī)構(gòu)35并電連接至電池蓋34。將負(fù)極引線46焊接等至電池殼31。例如，正極41具有在正極集電體41A的兩個(gè)表面上的正極活性物質(zhì)層41B。例如，負(fù)極42具有與上述用于可再充電電池的負(fù)極相同的構(gòu)造，并且具有在負(fù)極集電體42A的兩個(gè)表面上的負(fù)極活性物質(zhì)層42B。正極集電體41A、正極活性物質(zhì)層41B、負(fù)極集電體42A、負(fù)極活性物質(zhì)層42B和隔膜43的構(gòu)造分別與正極集電體21A、正極活性物質(zhì)層21B、負(fù)極集電體22A、負(fù)極活性物質(zhì)層22B和隔膜23的各自構(gòu)造相同。此外，浸潰在隔膜43中的電解液的組成與在方型可再充電電池中的電解液的組成相同?？稍俪潆婋姵氐牟僮髟谠搱A柱型可再充電電池中，例如，在充電期間，從正極41釋放的鋰離子通過(guò)電解液被負(fù)極42吸留，并且，在放電期間，從負(fù)極42釋放的鋰離子通過(guò)電解液被正極41吸
&3甶O制造可再充電電池的方法例如，通過(guò)下列程序來(lái)制造圓柱形可再充電電池。首先，例如，利用與用于正極21和負(fù)極22相同的制造程序，通過(guò)在正極集電體41A的兩側(cè)上形成正極活性物質(zhì)層41B來(lái)制造正極41，并且通過(guò)在負(fù)極集電體42A的兩側(cè)上形成負(fù)極活性物質(zhì)層42B來(lái)制造負(fù)極42。隨后，利用焊接法等，將正極引線45連接至正極41，并將負(fù)極引線46連接至負(fù)極42。隨后，在通過(guò)在隔膜43的任一側(cè)上層壓和卷繞正極41和負(fù)極42來(lái)制造卷繞電極體40之后，將中心銷(xiāo)44插入到卷繞體的中心。隨后，將卷繞電極體40容納在電池殼31的內(nèi)部同時(shí)被一對(duì)絕緣板32和33夾住。在這種情況下，利用焊接法等，將正極引線45連接至安全閥機(jī)構(gòu)35，并且將負(fù)極引線46的引出部分連接至電池殼31。隨后，將電解液注入到電池殼31的內(nèi)部并將其浸潰到隔膜43中。最后，在將電池蓋34、安全閥機(jī)構(gòu)35、和熱敏電阻器36連接至電池殼31的開(kāi)口端部之后，利用墊圈37在其上進(jìn)行嵌塞?？稍俪潆婋姵氐淖饔煤托Ч鶕?jù)該圓柱型可再充電電池，由于負(fù)極42采用與上述負(fù)極相同的構(gòu)造，因此可以獲得與方型可再充電電池相同的效果。2-3.層壓膜型圖13表示層壓膜型可再充電電池的分解透視圖，并且圖14示出了沿圖13所示的卷繞電極體50的線XIV-XIV的放大截面?？稍俪潆婋姵氐臉?gòu)造層壓膜型可再充電電池在膜狀外部構(gòu)件60的內(nèi)部主要容納卷繞電極體50。卷繞電極體50是這樣的卷繞層壓體，在該卷繞層壓體中，在隔膜55和電解質(zhì)層56的任一側(cè)層壓并卷繞正極53和負(fù)極54。將正極引線51連接至正極53，并且將負(fù)極引線52連接至負(fù)極54。卷繞電極體50的最外周部用保護(hù)帶57保護(hù)。例如，正極引線51和負(fù)極引線52以同一方向從外部構(gòu)件60的內(nèi)部引出到外部。正極引線51由例如如Al的導(dǎo)電材料形成，且負(fù)極引線52由例如如Cu、Ni或不銹鋼的導(dǎo)電材料形成。例如，上述材料具有薄板狀或網(wǎng)目狀。例如，外部構(gòu)件60為其中以該順序?qū)訅毫苏澈蠈?、金屬層和表面保護(hù)層的層壓膜。例如，在層壓膜中，通過(guò)粘合、粘合劑等使得粘合層對(duì)應(yīng)于卷繞電極體50將兩片膜的粘合層中的外周邊緣部(outer peripheral edgeportion)粘合在一起。例如,粘合層為聚乙烯、聚丙烯等的膜。例如，金屬層為Al箔等。例如，表面保護(hù)層為尼龍、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酷等的月吳。其中，關(guān)于外部構(gòu)件60，其中以該順序?qū)訅毫司垡蚁┠?、鋁箔和尼龍膜的鋁層壓膜是優(yōu)選的。然而，外部構(gòu)件60可以是具有其他層壓結(jié)構(gòu)的層壓膜，或者可以是諸如聚丙烯的聚合物膜或金屬膜。在外部構(gòu)件60與正極引線51和負(fù)極引線52之間，插入用于防止外部空氣侵入的粘合膜61。粘合膜61由對(duì)正極引線51和負(fù)極引線52具有粘著性的材料形成。例如，這種材料是聚烯烴樹(shù)脂，如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯或改性聚丙烯。例如，正極53具有在正極集電體53A的兩個(gè)表面上的正極活性物質(zhì)層53B。例如，負(fù)極54具有與上述用于可再充電電池的負(fù)極相同的構(gòu)造，并且具有在負(fù)極集電體54A的兩個(gè)表面上的負(fù)極活性物質(zhì)層54B。正極集電體53A、正極活性物質(zhì)層53B、負(fù)極集電體54A和負(fù)極活性物質(zhì)層54B的構(gòu)造分別與正極集電體21A、正極活性物質(zhì)層21B、負(fù)極集電體22A、和負(fù)極活性物質(zhì)層22B的各自構(gòu)造相同。此外，隔膜55的構(gòu)造與隔膜23的構(gòu)造相同。電解質(zhì)層56是其中使用高分子化合物保持電解液的電解質(zhì)層，且如果需要可以進(jìn)一步包含其他材料，如添加劑。電解質(zhì)層56是所謂的凝膠電解質(zhì)。凝膠電解質(zhì)優(yōu)選是能夠獲得高離子傳導(dǎo)率(例如，在室溫下為lmS/cm以上)并且防止電解液泄漏的電解質(zhì)層。例如，高分子化合物優(yōu)選包括任意聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、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、丁苯橡膠、丁腈橡膠、聚苯乙烯、聚碳酸酯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物等中的一種或兩種以上。其中，聚偏氟乙烯或偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物是優(yōu)選的。這是因?yàn)樗鼈冊(cè)陔娀瘜W(xué)上是穩(wěn)定的。例如，電解液的組成與方型可再充電電池中的電解液的組成相同。然而，在作為凝膠電解質(zhì)的電解質(zhì)層56中，電解液的溶劑是很寬的概念，不僅包括液體溶劑而且還包括能夠離解電解質(zhì)鹽的具有離子傳導(dǎo)性的材料。由于該原因，在使用具有離子傳導(dǎo)性的高分子化合物的情況下，高分子化合物也包括在溶劑中。此處，代替凝膠電解質(zhì)層56，可以使用電解液。在這種情況下，電解液浸潰到隔膜55中。可再充電電池的操作在該層壓膜型可再充電電池中，例如，在充電期間，從正極53釋放的鋰離子通過(guò)電解質(zhì)層56被負(fù)極54吸留。此外，例如，在放電期間，從負(fù)極54釋放的鋰離子通過(guò)電解質(zhì)層56被正極53吸留。制造可再充電電池的方法例如，通過(guò)下列三種程序來(lái)制造設(shè)置有凝膠電解質(zhì)層56的層壓膜型可再充電電池。在第一種程序中，首先，根據(jù)與正極21和負(fù)極22相同的制造程序來(lái)制造正極53和負(fù)極54。在這種情況下，通過(guò)在正極集電體53A的兩個(gè)面上形成正極活性物質(zhì)層53B來(lái)制造正極53，并且通過(guò)在負(fù)極集電體54A的兩個(gè)面上形成負(fù)極活性物質(zhì)層54B來(lái)制造負(fù)極54。隨后，在制備包含電解液、高分子化合物、有機(jī)溶劑等的前體溶液之后，將前體溶液涂布在正極53和負(fù)極54上從而形成凝膠電解質(zhì)層56。隨后，利用焊接法等，將正極引線51連接至正極集電體53A，并且將負(fù)極引線52連接至負(fù)極集電體54A。隨后，通過(guò)在隔膜55的任一側(cè)上層壓并卷繞由電解質(zhì)層56形成的正極53和負(fù)極54而制造卷繞電極體50之后，將保護(hù)帶57粘附至其最外周部。最后，在將卷繞電極體50夾在具有兩片膜形狀的外部構(gòu)件60中之后，利用諸如熱熔合的方法將外部構(gòu)件60的最外周緣部粘合在一起，并且將卷繞電極體50封閉在外部構(gòu)件60中。在這種情況下，將粘合膜61插入在正極引線51和負(fù)極引線52與外部構(gòu)件60之間。在第二種程序中，首先，將正極引線51連接至正極53，并且將負(fù)極引線52連接至負(fù)極54。隨后，在通過(guò)在隔膜55的任一側(cè)上層壓并卷繞正極53和負(fù)極54來(lái)制造作為卷繞電極體50的前體的卷繞體之后，將保護(hù)帶57粘附至其最外周部。隨后，在將卷繞體夾在具有兩片膜形狀的外部構(gòu)件60中之后，利用諸如熱熔合的方法將除了最外周緣部的一邊以外的外部構(gòu)件60的最外周緣部粘合，且將卷繞體容納在袋狀外部構(gòu)件60的內(nèi)部。隨后，在制備含有電解液、作為高分子化合物原料的單體、聚合引發(fā)劑、以及如果有必要的其它材料如聚合抑制劑的用于電解質(zhì)的組合物，并將其注入到袋狀外部構(gòu)件60的內(nèi)部之后，將外部構(gòu)件60的開(kāi)口部分利用諸如熱熔合的方法密封。最后，使單體經(jīng)受熱聚合以變成高分子化合物，并且形成凝膠電解質(zhì)層56。在第三種程序中，首先，除了使用在兩個(gè)表面上涂布有高分子化合物的隔膜55夕卜，以與上述第二種程序相同的方式，制造卷繞體并將其容納在袋狀外部構(gòu)件60的內(nèi)部。例如，涂布在隔膜55上的高分子化合物是設(shè)定偏二氟乙烯作為組分等的共聚物(均聚物、共聚物、或多元共聚物)。具體地，高分子化合物是其中設(shè)定聚偏氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯作為組分的二元共聚物，或者其中設(shè)定偏二氟乙烯、六氟丙烯和三氟氯乙烯作為組分的三元共聚物等。此處，可以與其中設(shè)定偏二氟乙烯作為組分的共聚物一起，使用一種或兩種以上其他高分子化合物。隨后，在制備電解液并將其注入到外部構(gòu)件60的內(nèi)部中之后，利用諸如熱熔合的方法密封外部構(gòu)件60的開(kāi)口部分。最后，通過(guò)在將重物施加至外部構(gòu)件60的同時(shí)進(jìn)行加熱，使隔膜55通過(guò)高分子化合物而粘附至正極53和負(fù)極54。以這種方式，由于電解液浸潰到高分子化合物中，所以使高分子化合物凝膠化從而形成電解質(zhì)層56。在該第三種程序中，與第一種程序中相比，電池的膨脹很大程度上被抑制。此外，與第二種程序相比，作為高分子化合物的原料的單體、有機(jī)溶劑等中的任一種幾乎不會(huì)保留在電解質(zhì)層56中，從而有利地控制了高分子化合物的形成工藝。以這種方式，使正極53、負(fù)極54、和隔膜55充分地粘附至電解質(zhì)層56。可再充電電池的作用和效果根據(jù)該層壓膜型可再充電電池，由于負(fù)極54采用與上述負(fù)極相同的構(gòu)造，因此可以獲得與方型可再充電電池相同的效果。3.可再充電電池的應(yīng)用接下來(lái)，將對(duì)上述可再充電電池的應(yīng)用例給出描述?？稍俪潆婋姵氐膽?yīng)用沒(méi)有特別限制，只要其被用于能夠使用電池作為驅(qū)動(dòng)電源或用于儲(chǔ)存電力的電力存儲(chǔ)源的機(jī)器、裝置、儀器、設(shè)備、系統(tǒng)(多個(gè)裝置的集合體等)即可。在可再充電電池被用作電源的情況下，電池可以是主電源(被優(yōu)先使用的電源)、或輔助電源(代替主電源使用的電源，或當(dāng)從主電源切換時(shí)使用的電源)。后者情況中的主電源的類(lèi)型不限于可再充電電池。可再充電電池的應(yīng)用的實(shí)例包括諸如以下的應(yīng)用。這樣的實(shí)例包括便攜式電子裝置，如攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、移動(dòng)電話、筆記本式計(jì)算機(jī)、無(wú)繩電話、立體聲耳機(jī)、便攜式無(wú)線電、便攜式電視機(jī)、便攜式信息終端等。然而，電子裝置的應(yīng)用不限于便攜式裝置。其可以是用于日常生活的便攜式設(shè)施，如電動(dòng)剃須刀。其可以是存儲(chǔ)裝置如后備電源或存儲(chǔ)卡。其可以是電動(dòng)工具，如電鉆或電鋸。其可以是用作筆記本式計(jì)算機(jī)等的電源的電池組。其可以是醫(yī)用電子裝置，如起搏器或助聽(tīng)器。其可以是電動(dòng)車(chē)輛，如電動(dòng)車(chē)(包括混合動(dòng)力車(chē)輛)。其可以是電力存儲(chǔ)系統(tǒng)，如存儲(chǔ)應(yīng)急情況等準(zhǔn)備的電力的家用電池系統(tǒng)。自然地，不排除除了上述之外的應(yīng)用。特別地，可再充電電池可以被有效地應(yīng)用于電池組、電動(dòng)車(chē)輛、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)、電動(dòng)工具、電子裝置等。這是因?yàn)?，由于需要?yōu)異的電池特性，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可再充電電池，可以獲得特性的有效改善。此處，電池組是使用可再充電電池的電源，換句話說(shuō)，是組裝電池。電動(dòng)車(chē)輛利用可再充電電池作為用于驅(qū)動(dòng)的電源而操作(運(yùn)行)，并且如上所述，可以是還設(shè)置有除了可再充電電池之外的驅(qū)動(dòng)源的車(chē)輛(混合動(dòng)力車(chē)等)。電力存儲(chǔ)系統(tǒng)是使用可再充電電池作為電力存儲(chǔ)源的系統(tǒng)。例如，在家用電力存儲(chǔ)系統(tǒng)中，電力被存儲(chǔ)在作為電力存儲(chǔ)源的可再充電電池中，并且由于該電力當(dāng)需要時(shí)被消耗，因此可用于家用電器等。電動(dòng)工具是利用可再充電電池作為驅(qū)動(dòng)電源能夠移動(dòng)可動(dòng)部(例如，鉆頭等)的工具。電子裝置是利用可再充電電池作為驅(qū)動(dòng)電源來(lái)執(zhí)行各種功能的裝置。此處，將具體地描述可再充電電池的一些應(yīng)用例。此處，由于下面描述的每個(gè)應(yīng)用例的構(gòu)造僅是示例性的，因此可以對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?-1.電池組圖15表示電池組的方框構(gòu)造。例如，如圖15中所示，在由塑性材料等形成的外殼60的內(nèi)部，該電池組設(shè)置有控制單元61、電源62、開(kāi)關(guān)單元63、電流測(cè)量單元64、溫度檢測(cè)單元65、電壓檢測(cè)單元66、開(kāi)關(guān)控制單元67、存儲(chǔ)器68、溫度檢測(cè)元件69、電流檢測(cè)電阻器(current detectingresistor) 70、正極端子 71 和負(fù)極端子 72?？刂茊卧?1控制整個(gè)電池組的操作(包括電源62的使用狀態(tài))，例如包括中央處理單元(CPU)等。電源62包括一個(gè)或兩個(gè)以上可再充電電池(未顯示)。例如，電源62可以是包括兩個(gè)以上可再充電電池的組裝電池，其可以串聯(lián)、并聯(lián)、或以兩種類(lèi)型的混合來(lái)連接。例如，電源62可以包括三個(gè)串聯(lián)的兩個(gè)并聯(lián)排連接的六個(gè)可再充電電池。開(kāi)關(guān)單元63根據(jù)來(lái)自控制單元61的指令來(lái)切換電源62的使用狀態(tài)(電源62與外部設(shè)備是否連接)。例如，開(kāi)關(guān)單元63包括充電控制開(kāi)關(guān)、放電控制開(kāi)關(guān)、充電二極管、和放電二極管(未顯示)等。例如，充電控制開(kāi)關(guān)和放電控制開(kāi)關(guān)是半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，例如使用金屬氧化物半導(dǎo)體的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。電流測(cè)量單元64利用電流檢測(cè)電阻器70測(cè)量電流并將測(cè)量結(jié)果輸出至控制單元61。溫度檢測(cè)單元65利用溫度檢測(cè)元件69測(cè)量溫度并被設(shè)置成將測(cè)量結(jié)果輸出至控制單元61。例如，在異常生熱期間控制單元61執(zhí)行充電和放電控制，或者當(dāng)控制單元61計(jì)算剩余容量時(shí)進(jìn)行校正處理的情況下，使用這種溫度測(cè)量結(jié)果。電壓檢測(cè)單元66測(cè)量電源62中的可再充電電池的電壓，利用模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換來(lái)轉(zhuǎn)換測(cè)量的電壓，并進(jìn)行將其供應(yīng)至控制單元61。開(kāi)關(guān)控制單元67根據(jù)來(lái)自電流測(cè)量單元64和電壓檢測(cè)單元66的信號(hào)輸入來(lái)控制開(kāi)關(guān)單元63的操作。例如，在電池電壓達(dá)到過(guò)充電檢測(cè)電壓的情況下，開(kāi)關(guān)控制單元67設(shè)置為斷開(kāi)開(kāi)關(guān)單元63(充電控制開(kāi)關(guān))，并且執(zhí)行控制使得充電電流不在電源62的電流通路中流動(dòng)。以這種方式，在電源62中，僅通過(guò)放電二極管放電是可行的。此處，例如，在充電期間大電流流動(dòng)的情況下，開(kāi)關(guān)控制單元67被設(shè)置為中斷充電電流。此外，例如，在電池電壓達(dá)到過(guò)放電檢測(cè)電壓的情況下，開(kāi)關(guān)控制單元67設(shè)置為斷開(kāi)開(kāi)關(guān)單元63 (放電控制開(kāi)關(guān))，并且執(zhí)行控制使得放電電流不在電源62的電流通路中流動(dòng)。以這種方式，在電源62中，僅通過(guò)充電二極管充電是可行的。此處，例如，在放電期間大電流流動(dòng)的情況下，開(kāi)關(guān)控制單元67被設(shè)置為中斷放電電流。這里，例如，在可再充電電池中，過(guò)充電檢測(cè)電壓為4.20V±0.05V，并且過(guò)放電檢測(cè)電壓為2.4V±0.1V。例如，存儲(chǔ)器68是作為非易失性存儲(chǔ)器的EEPROM等。例如，在存儲(chǔ)器68中存儲(chǔ)由控制單元61計(jì)算的數(shù)值和關(guān)于在生產(chǎn)工藝階段期間測(cè)量的可再充電電池的信息(例如，初始狀態(tài)的內(nèi)阻等)。此處，如果可再充電電池的完全充電容量存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器68中，則控制單元61能夠獲得諸如剩余容量等的信息。溫度檢測(cè)元件69測(cè)量電源62的溫度并將測(cè)量溫度輸出至控制單元61，并且是熱敏電阻器等。正極端子71和負(fù)極端子72是連接至通過(guò)使用電池組操作的外部設(shè)備(例如，筆記本式個(gè)人計(jì)算機(jī)等)或連接至用于對(duì)電池組進(jìn)行充電的外部設(shè)備(例如，充電器等)的端子。通過(guò)正極端子71和負(fù)極端子72進(jìn)行電源62的充電和放電。3-2.電動(dòng)車(chē)輛圖16表示作為電動(dòng)車(chē)輛的實(shí)例的混合動(dòng)力車(chē)的方框構(gòu)造。例如，如圖16中所示，在由金屬制成的外殼73的內(nèi)部，電動(dòng)車(chē)輛設(shè)置有控制單元74、發(fā)動(dòng)機(jī)75、電源76、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)77、差動(dòng)裝置78、發(fā)電機(jī)79、變速器(傳動(dòng)裝置，transmission)80、和離合器(clutch)81、逆變器(反相器，inverters) 82和83、以及各種類(lèi)型的傳感器84。此外，例如，電動(dòng)車(chē)輛設(shè)置有連接至差動(dòng)裝置78和變速器80的前輪驅(qū)動(dòng)軸85和前輪86、以及后輪驅(qū)動(dòng)軸87和后輪88。該電動(dòng)車(chē)輛能夠利用發(fā)動(dòng)機(jī)75或馬達(dá)77中的任一個(gè)作為驅(qū)動(dòng)源而運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)75是主電源，例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等。在發(fā)動(dòng)機(jī)75被設(shè)置為電源的情況下，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)75的驅(qū)動(dòng)力(旋轉(zhuǎn)力)通過(guò)作為驅(qū)動(dòng)部件的差動(dòng)裝置78、變速器80和離合器81而傳送至前輪86和后輪88。此處，發(fā)動(dòng)機(jī)75的旋轉(zhuǎn)力還被傳送至發(fā)電機(jī)79，由此使發(fā)電機(jī)79根據(jù)該旋轉(zhuǎn)力產(chǎn)生交流(AC)電力，并且伴隨此，AC電力通過(guò)逆變器83而轉(zhuǎn)換成直流(DC)電力，并存儲(chǔ)在電源76中。另一方面，在作為轉(zhuǎn)換單元的馬達(dá)77被設(shè)置為動(dòng)力源的情況下，從電源76供應(yīng)的電力(DC電力)通過(guò)逆變器82而轉(zhuǎn)換成AC電力，并且馬達(dá)77根據(jù)AC電力而被驅(qū)動(dòng)。例如，通過(guò)馬達(dá)77由電力轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)力(旋轉(zhuǎn)力)通過(guò)作為驅(qū)動(dòng)部件的差動(dòng)裝置78、變速器80和離合器81而傳送至前輪86和后輪88。此處，如果電動(dòng)車(chē)輛通過(guò)制動(dòng)機(jī)構(gòu)(未顯示)而被減速，則在減速期間的阻力可以以旋轉(zhuǎn)力的形式被傳送至馬達(dá)77，并且馬達(dá)77可以被設(shè)置為根據(jù)該旋轉(zhuǎn)力而產(chǎn)生AC電力。優(yōu)選的是，通過(guò)逆變器82將該AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，并且將新產(chǎn)生的DC電力儲(chǔ)存在電源76中?？刂茊卧?4控制整個(gè)電動(dòng)車(chē)輛的操作，并且例如包括CPU等。電源76包括一個(gè)或兩個(gè)以上可再充電電池(未顯示)。電源76通過(guò)與外部電源連接且從外部電源接收電力供應(yīng)而能夠存儲(chǔ)電力。例如，各種類(lèi)型的傳感器84被用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)75的轉(zhuǎn)數(shù)且控制節(jié)流閥(未顯示)的打開(kāi)程度(節(jié)流開(kāi)口)。例如，這些各種類(lèi)型的傳感器84包括速度傳感器、加速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)傳感器等。此處，在上面的描述中，作為電動(dòng)車(chē)輛已經(jīng)描述了混合動(dòng)力車(chē)；然而，電動(dòng)車(chē)輛可以是在沒(méi)有使用發(fā)動(dòng)機(jī)75的情況下僅使用電源76和馬達(dá)77操作的車(chē)輛(電動(dòng)車(chē)輛)。3-3.電力存儲(chǔ)系統(tǒng)圖17顯示了電力存儲(chǔ)系統(tǒng)的方框構(gòu)造。例如，如圖17中所示，在房屋89如普通住宅或商業(yè)建筑物的內(nèi)部，電力存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)置有控制單元90、電源91、智能儀表(智能計(jì)量器)92和功率樞紐(電源集線器)93。此處，例如電源91連接至位于房屋89的內(nèi)部的電氣設(shè)備94，并且伴隨此，能夠連接至?？吭诜课?9外面的電動(dòng)車(chē)輛96。此外，例如，電源91經(jīng)由功率樞紐93連接至位于房屋89中的家庭發(fā)電機(jī)95，并且伴隨此，能夠經(jīng)由智能儀表92和功率樞紐93連接至外部集中電力系統(tǒng)97。此處，例如，電氣設(shè)備94包括一種或兩種以上家用電器，如冰箱、空調(diào)、電視或熱水器。例如，家庭發(fā)電機(jī)95是太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)等中的一種或兩種以上。例如，電動(dòng)車(chē)輛96是電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)等中的一種或兩種以上。例如，集中電力系統(tǒng)97是熱力發(fā)電站、核能發(fā)電站、水力發(fā)電站、風(fēng)力發(fā)電站等中的一種或兩種以上?？刂茊卧?0控制例如包括中央處理單元(CPU)等的電力存儲(chǔ)系統(tǒng)的操作(包括電源91的使用狀態(tài))。電源91包括一個(gè)或兩個(gè)以上可再充電電池(未顯示)。例如，智能儀表92是位于房屋89中電力需求側(cè)且能夠與電力供應(yīng)側(cè)通信的網(wǎng)絡(luò)啟用電力儀表(network-enabled power meter)。伴隨此,例如,智能儀表92控制房屋89中的供應(yīng)和需求的平衡，同時(shí)如果需要與外部單元通信，并且能夠有效地提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。例如，在該電力存儲(chǔ)系統(tǒng)中，電力從作為外部電源的集中電力系統(tǒng)97經(jīng)由智能儀表92和功率樞紐93存儲(chǔ)在電源91中，并且伴隨此，電力從作為獨(dú)立電源的太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)95經(jīng)由功率樞紐93存儲(chǔ)在電源91中。由于存儲(chǔ)在電源91中的電力如果需要根據(jù)來(lái)自控制單元91的指令而供應(yīng)至電氣設(shè)備94或電動(dòng)車(chē)輛96，因此電氣設(shè)備94變得可操作，并且電動(dòng)車(chē)輛96能夠被充電。S卩，電力存儲(chǔ)系統(tǒng)利用電源91并且使得能夠在房屋89中存儲(chǔ)和供應(yīng)電力?？梢匀我馐褂迷陔娫?1中存儲(chǔ)的電力。由于該原因，例如，電力可以在電力消費(fèi)低的深夜從集中電力系統(tǒng)97存儲(chǔ)在電源91中，并且存儲(chǔ)在電源91中的電力可以在電力消費(fèi)聞的白天使用。此處，上述電力存儲(chǔ)系統(tǒng)可以位于每個(gè)房屋(一個(gè)家庭)中或者可以位于多個(gè)房屋(多個(gè)家庭)中。3-4.電動(dòng)工具圖18顯示了電動(dòng)工具的方框構(gòu)造。例如，如圖18中所示，電動(dòng)工具是電鉆并且在由塑性材料(塑料)等形成的工具主體98的內(nèi)部設(shè)置有控制單元99和電源100。例如，作為可動(dòng)部的鉆頭部101能夠以可操作(可旋轉(zhuǎn)地)的方式連接至工具主體98?？刂茊卧?9控制例如包括中央處理單元(CPU)等的電動(dòng)工具的操作(包括電源100的使用狀態(tài))。電源100包括一個(gè)或兩個(gè)以上可再充電電池(未顯示)。如果需要，該控制單元99將電力從電源100供應(yīng)至鉆頭部101，使得能夠根據(jù)操作開(kāi)關(guān)(未示出)的操作來(lái)使其移動(dòng)。實(shí)施例將給出本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述。實(shí)施例1-1 至 1-12根據(jù)以下程序，制造圖13和圖14中所示的層壓膜型可再充電電池。在制造正極53的情況下，首先，將91質(zhì)量份的正極活性物質(zhì)(LiCoO2)、6質(zhì)量份的正極導(dǎo)電材料(石墨)、和3質(zhì)量份的正極粘結(jié)劑(聚偏氟乙烯:PVDF)混合以形成正極混合物。隨后，將該正極混合物分散在有機(jī)溶劑(N-甲基-2-吡咯烷酮:NMP)中以形成糊狀正極混合物漿料。隨后，通過(guò)利用涂布裝置將該正極混合物漿料涂布在正極集電體53A(具有12 μ m厚度的Al箔帶)的兩個(gè)面上，然后進(jìn)行干燥而形成正極活性物質(zhì)層53B。最后，利用輥壓機(jī)對(duì)正極活性物質(zhì)層53B進(jìn)行壓縮成型。在這種情況下，調(diào)節(jié)正極活性物質(zhì)層53B的厚度使得當(dāng)在完全充電時(shí)Li金屬不沉積在負(fù)極54上。在制造負(fù)極54的情況下，首先，利用氣體霧化法來(lái)獲得高度結(jié)晶的Si氧化物(SiOx中位直徑D50=4ym)。在這種情況下，通過(guò)在原料(Si)的熔融和固化期間調(diào)節(jié)O2引入量來(lái)控制組成(原子比ζ)。隨后，通過(guò)加熱(1000° C以下)Si氧化物，同時(shí)供應(yīng)H2氣體，并使Si氧化物的表面還原來(lái)獲得負(fù)極活性物質(zhì)。負(fù)極活性物質(zhì)的構(gòu)造如表I中所示。在原子比率中，“表面”是最外表面的原子比率，“內(nèi)部”是從表面朝向中心的300nm的位置的原子比率，“過(guò)渡(變化，transition)”是在表面與上述內(nèi)側(cè)部分位置之間的原子比率的過(guò)渡(原子比率傾向于在朝向中心的方向上變化)。最后，如果有必要，利用氣相沉積法在負(fù)極活性物質(zhì)的表面上形成導(dǎo)電層(C)。此處，導(dǎo)電層的平均厚度=IOOnm,平均覆蓋率=80%，并且比率 IG/ID=1.8。隨后，在以90:10的干重量比混合負(fù)極活性物質(zhì)和負(fù)極粘結(jié)劑的前體之后，用NMP稀釋所得物從而形成糊狀負(fù)極混合物漿料。負(fù)極粘結(jié)劑的前體是包含NMP和N，N- 二甲基乙酰胺(DMAC)的聚酰胺酸。隨后，利用涂布裝置將負(fù)極混合物漿料涂布在負(fù)極集電體54A(具有15 μ m厚度的輥壓Cu箔)的兩個(gè)表面上并干燥。最后，為了提高粘結(jié)性能，在對(duì)涂布膜進(jìn)行熱壓之后，在真空氣氛中進(jìn)行燒成(400° C 乂1小時(shí))。以這種方式，由于形成了負(fù)極粘結(jié)劑(聚酰亞胺)，形成了包含負(fù)極活性物質(zhì)和負(fù)極粘結(jié)劑的負(fù)極活性物質(zhì)層54B。此處，以使得負(fù)極利用率變?yōu)?5%的方式調(diào)節(jié)負(fù)極活性物質(zhì)層54B的厚度。在制備電解液的情況下，將電解質(zhì)鹽(LiPF6)溶解在溶劑(碳酸亞乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC))中。在這種情況下，溶劑的組成設(shè)定為按重量比EC:DEC=50:50，并且電解質(zhì)鹽相對(duì)于溶劑的含量設(shè)定為lmol/kg。
在組裝可再充電電池的情況下，首先，將由Al制成的正極引線51焊接至正極集電體53A的一端，并且伴隨此，將由Ni制成的負(fù)極引線52焊接至負(fù)極集電體54A的一端。隨后，在依次層壓正極53、隔膜55、負(fù)極54和隔膜55且在縱向方向上卷繞從而形成作為卷繞電極體50的前體的卷繞體之后，用保護(hù)帶57 (膠粘帶)來(lái)固定卷繞體的端部。隔膜55是這樣的層壓膜(厚度20 ym)，其中多孔聚乙烯是主要組分的膜被多孔聚丙烯是主要組分的膜夾住。隨后，在將卷繞體夾在外部構(gòu)件60中之后，使除了最外周緣部的一邊之外的最外周緣部熱熔合，并且將卷繞體容納在袋狀外部構(gòu)件60的內(nèi)部中。從外部，外部構(gòu)件60是其中層壓了尼龍膜(厚度30 u m)、Al箔(厚度40 u m)、和非延展聚丙烯膜(厚度30 u m)的鋁層壓膜。隨后，將電解液從外部構(gòu)件60的開(kāi)口部分注入，并浸潰到隔膜55中，從而形成卷繞電極體50。最后，在真空氣氛中熱熔合外部構(gòu)件60的開(kāi)口部分。當(dāng)檢查可再充電電池的初始充放電特性和循環(huán)特性時(shí)，獲得了表I中所示的結(jié)果。在檢查初始充放電特性的情況下，首先，為了使電池狀態(tài)穩(wěn)定化，在室溫(23° C)的氣氛中對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電和放電一次循環(huán)。隨后，在通過(guò)在相同氣氛中對(duì)可再充電電池進(jìn)行再次充電而測(cè)量充電容量之后，通過(guò)放電來(lái)測(cè)量放電容量。最后，計(jì)算初始效率(％)=(放電容量/充電容量)X 100。在充電期間，在3mA/cm2的恒定電流密度下進(jìn)行充電直到電壓達(dá)到4.2V之后，在4.2V的恒定電壓下再次進(jìn)行充電直到電流密度達(dá)到0.3mA/cm2。在放電期間，在3mA/cm2的恒定電流密度下進(jìn)行放電直到電壓達(dá)到2.5V。在檢查循環(huán)特性的情況下，首先，在為了使電池狀態(tài)穩(wěn)定化對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電和放電一次循環(huán)之后，再次進(jìn)行充電和放電并且測(cè)量放電容量。隨后，通過(guò)對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電和放電直到循環(huán)的總數(shù)達(dá)到100次來(lái)測(cè)量放電容量。最后，計(jì)算容量保持率(容量維持率，capacitymaintenance efficiency) (%)=(第100次循環(huán)的放電容量/第2次循環(huán)的放電容量)X 100。氣氛溫度和充放電條件設(shè)置為與檢查充放電特性的情況相同。表I`
權(quán)利要求
1.一種可再充電電池，包括: 正極； 包含活性物質(zhì)的負(fù)極；和 電解液， 其中，所述活性物質(zhì)能夠吸留和釋放鋰離子并且包括Si和O作為構(gòu)成元素，并且其中，在所述活性物質(zhì)的表面中Si相對(duì)于Si和O的原子比率(Si/ (Si+O))為30原子％至75原子％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池，其中，至少在所述活性物質(zhì)中的表面附近部分中，所述原子比率從所述活性物質(zhì)的表面朝向中心減少，或者不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池，其中，至少所述活性物質(zhì)中的表面附近部分是非結(jié)晶性，或者是結(jié)晶區(qū)域(結(jié)晶顆粒)散布在非結(jié)晶區(qū)域中的低結(jié)晶性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可再充電電池，其中，在所述活性物質(zhì)的低結(jié)晶性部分中，由Si的(111)面和(220)面引起的結(jié)晶顆粒的平均面積占有率為35%以下，并且所述結(jié)晶顆粒的平均粒徑為50nm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池， 其中，所述活性物質(zhì)的O相對(duì)于Si的原子比Z (O/Si)滿足0.5 < Z < 1.8， 其中，所述原子比率在所述活性物質(zhì)的表面與從所述表面朝向中心的300nm的位置之間朝向中心逐漸減小，并且 其中，從所述活性物質(zhì)的表面朝`向所述中心的300nm的位置處的所述原子比率為35原子％至60原子％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池， 其中，所述活性物質(zhì)包括核部分和至少設(shè)置在所述核部分的表面的一部分上的覆蓋部分， 其中，所述核部分的O相對(duì)于Si的原子比X (O/Si)滿足O < x〈0.5， 其中，所述覆蓋部分的O相對(duì)于Si的原子比y (O/Si)滿足0.5 SyS 1.8， 其中，所述原子比率從所述活性物質(zhì)的表面朝向所述核部分與所述覆蓋部分的界面逐漸減小，并且 其中，所述界面處的所述原子比率為35原子％至60原子％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可再充電電池， 其中，所述核部分的中位直徑(D50)為0.1 μ m至20 μ m， 其中，所述覆蓋部分的平均厚度為Inm至3000nm,并且 其中，所述覆蓋部分相對(duì)于所述核部分的平均覆蓋率為30%以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可再充電電池， 其中，所述覆蓋部分的結(jié)晶性低于所述核部分的結(jié)晶性，并且所述覆蓋部分具有低結(jié)晶性， 其中，當(dāng)所述覆蓋部分在厚度方向上二等分時(shí)，在源自Si的(111)面和(220)面的所述結(jié)晶顆粒的內(nèi)側(cè)部分中的平均面積占有率和平均粒徑與在外側(cè)部分中的平均面積占有率和平均粒徑相同或大于在外側(cè)部分中的平均面積占有率和平均粒徑，并且 其中，在所述覆蓋部分中，由Si的(111)面和(220)面引起的所述結(jié)晶顆粒的所述平均面積占有率為35%以下，并且所述結(jié)晶顆粒的所述平均粒徑為50nm以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可再充電電池， 其中，所述覆蓋部分具有多層，其中在所述層之間具有空隙，并且 其中，包括C作為構(gòu)成元素的導(dǎo)電材料設(shè)置在所述空隙中的至少一部分上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池， 其中，在所述活性物質(zhì)的所述表面的至少一部分上設(shè)置導(dǎo)電層， 其中，所述導(dǎo)電層包括C作為構(gòu)成元素， 其中，通過(guò)拉曼光譜法測(cè)量的所述導(dǎo)電層的G帶峰強(qiáng)度IG和D帶峰強(qiáng)度ID的比率IG/ID 為 0.3 至 3.2。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可再充電電池， 其中，所述導(dǎo)電層的平均厚度為200nm以下，并且 并且，所述導(dǎo)電層相對(duì)于所述活性物質(zhì)的平均覆蓋率為30%以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池， 其中，所述負(fù)極具有在集電體上的活性物質(zhì)層并且所述活性物質(zhì)層包括所述活性物質(zhì)，并且 其中，所述集電體包括C和S作為構(gòu)成元素，并且C和S的含量為IOOppm以下。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池， 其中，在未充電狀態(tài)下，將所述活性物質(zhì)中的Si的至少一部分與Li合金化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池， 其中，所述活性物質(zhì)包括Fe作為構(gòu)成元素。
15.一種用于可再充電電池的活性物質(zhì)，所述活性物質(zhì)能夠吸留和釋放鋰離子并且包括Si和O作為構(gòu)成元素，并且在所述活性物質(zhì)的表面中，Si相對(duì)于Si和O的原子比率(Si/(Si+O))為30原子％至75原子％。
16.一種電子裝置，包括: 作為電力供應(yīng)源的可再充電電池， 其中，所述可再充電電池包括正極、包含活性物質(zhì)的負(fù)極、以及電解液， 其中，所述活性物質(zhì)能夠吸留和釋放鋰離子并且包括Si和O作為構(gòu)成元素， 其中，在所述活性物質(zhì)的表面中，Si相對(duì)于Si和O的原子比率(Si/ (Si+O))為30原子％至75原子％。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于可再充電電池的活性物質(zhì)、可再充電電池和電子裝置。所述可再充電電池包括正極；包含活性物質(zhì)的負(fù)極；和電解液，其中所述活性物質(zhì)能夠吸留和釋放鋰離子并且包括Si和O作為構(gòu)成元素，并且在所述活性物質(zhì)的表面中Si相對(duì)于Si和O的原子比率(Si/(Si+O))為30原子%至75原子%。
文檔編號(hào)H01M4/48GK103178249SQ201210541209
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者廣瀨貴一, 川瀨賢一, 田中伸史, 藤永卓士, 高椋輝 申請(qǐng)人:索尼公司