本技術涉及一種二次電池、一種電池組、一種電子裝置、一種電動車輛、一種儲存裝置以及一種電力系統(tǒng)。

背景技術：

二次電池(例如，鋰離子二次電池)越來越需要提高性能，并且預期提高電池特征，例如，高容量和高輸出。

作為用于二次電池的負電極的負電極材料，使用高電位負電極材料(例如，鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂))，而非傳統(tǒng)的碳基負電極材料。近年來，使用高電位負電極材料等的二次電池的開發(fā)正在積極進行中。

下面的專利文檔1到5公開了與二次電池相關的技術。

引用列表

專利文檔

專利文檔1：日本專利申請公開號2011-91039

專利文檔2：日本專利申請公開號2011-113961

專利文檔3：日本專利號5191232

專利文檔4：日本專利申請公開號2013-16522

專利文檔5：國際公開號2011/145301

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題

二次電池需要抑制氣體的生成和循環(huán)特征的退化。

因此，本技術的一個目標在于，提供一種二次電池、一種電池組、一種電子裝置、一種電動車輛、一種儲存裝置以及一種電力系統(tǒng)，其可以抑制氣體的生成和循環(huán)特征的退化。

問題的解決方案

為了解決上述問題，本技術是一種二次電池，包括：正電極，包括具有正電極活性材料的正電極活性材料層；負電極，包括具有負電極活性材料的負電極活性材料層；以及電解質，其中，所述正電極活性材料至少包含具有橄欖石結構并且包含至少鋰、鐵以及磷的磷酸鋰鐵化合物或具有尖晶石結構并且包含至少鋰和錳的鋰錳復合氧化物中的任一個，所述負電極活性材料包含含鈦無機氧化物，并且所述二次電池滿足以下公式(A)、公式(B)以及公式(C)：

公式(A)

1.005≤(Ac/Aa)

(式中，Ac：正電極的電極面積(cm²)；以及Aa：負電極的電極面積(cm²))；

公式(B)

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

(式中，Q_C1(mAh/cm²)：每個單位面積的第一正電極充電容量；以及Q_A1(mAh/cm²)：每個單位面積的第一負電極充電容量)；以及

公式(C)

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

(式中，Q_CL(mAh/cm²)：所述正電極的每個單位面積的不可逆容量；以及Q_AL(mAh/cm²)：所述負電極的每個單位面積的不可逆容量)。

本技術是一種二次電池，包括：正電極，包括具有正電極活性材料的正電極活性材料層；負電極，包括具有負電極活性材料的負電極活性材料層；以及電解質，其中，所述正電極活性材料的表示電位相對于容量(V對Li/Li+)的變化的曲線至少具有高原區(qū)域和電位上升區(qū)域，其中，所述電位在充電結束階段大幅上升并且改變，所述負電極活性材料包含含鈦無機氧化物，并且所述二次電池滿足以下公式(A)、公式(B)以及公式(C)：

公式(A)

1.005≤(Ac/Aa)

(式中，Ac：正電極的電極面積(cm²)；以及Aa：負電極的電極面積(cm²))；

公式(B)

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

(式中，Q_C1(mAh/cm²)：每個單位面積的第一正電極充電容量；以及Q_A1(mAh/cm²)：每個單位面積的第一負電極充電容量)；以及

公式(C)

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

(式中，Q_CL(mAh/cm²)：所述正電極的每個單位面積的不可逆容量；以及Q_AL(mAh/cm²)：所述負電極的每個單位面積的不可逆容量)。

本技術的一種電池組、一種電子裝置、一種電動車輛、一種儲存裝置以及一種電力系統(tǒng)包括上述二次電池。

本發(fā)明的效果

根據(jù)本技術，可以抑制氣體的生成和循環(huán)特征的退化。

附圖說明

圖1A是示出二次電池的外觀的示意性布線圖，圖1B是示出二次電池的配置實例的示意性布線圖，圖1C是示出二次電池的外觀的底面?zhèn)鹊氖疽庑圆季€圖；

圖2A和2B是通過封裝材料封裝的電池部件的側視圖；

圖3A是示出正電極的配置實例的透視圖，圖3B是示出負電極的配置實例的透視圖；

圖4A是示出電池部件的配置的一部分的示意性剖視圖，圖4B是示出電池成分的配置的示意性平面圖；

圖5A是示出正電極和負電極相對于容量的電位變化的實例的示圖，圖5B是示出正電極和負電極相對于容量的電位變化的實例的示圖，圖5C是示出正電極和負電極相對于容量的電位變化的實例的示圖；

圖6A是示出二次電池的外觀的示意性布線圖，圖6B是示出二次電池的配置實例的示意性布線圖，圖6C是示出二次電池的外觀的底面?zhèn)鹊氖疽庑圆季€圖，圖6D是通過封裝材料封裝的電池部件的側視圖；

圖7A是配置電池部件的正電極的配置實例，圖7B是配置電池部件的負電極的配置實例；

圖8是容納纏繞的電極主體的二次電池的分解透視圖；

圖9是沿著I-I線的在圖8示出的纏繞的電極主體50的截面結構的示圖；

圖10是二次電池的配置實例的剖視圖；

圖11是示出在圖10示出的纏繞的電極主體90的放大部分的示圖；

圖12是示出簡化電池組的配置實例的分解透視圖；

圖13A是示出簡化電池組的外觀的示意性透視圖，并且圖13B是示出簡化電池組的外觀的示意性透視圖；

圖14是示出在本技術的二次電池應用于電池組中的情況下的電路配置實例的方框圖；

圖15是示出應用本技術的房屋的儲存系統(tǒng)的實例的示意圖；

圖16是示意性示出使用應用本技術的串聯(lián)式混合系統(tǒng)的混合動力車輛的配置的示意圖。

具體實施方式

(本技術的概述)

首先，為了促進理解本技術，描述本技術的概述。所謂的碳基負電極材料在大電流電荷和低溫電荷中具有問題。同時，如果高電位負電極材料(例如，鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂))用于負電極，則負電極電位高于Li沉積材料，因此，不太可能發(fā)生Li沉積，并且負電極不退化。因此，如果鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)用于負電極，則即使負電極的電極面積制造成小于正電極的電極面積，負電極也不退化，并且可以抑制明顯降低安全性。

進一步，在限定充電容量的電極是正電極的情況下，如果正電極的面積小于負電極的面積，則在正電極與作為反電極的負電極之間的間隙內消耗Li，因此，在循環(huán)期間，容量減少。因此，為了避免在循環(huán)期間容量減少，可以僅僅將正電極的面積制造成大于負電極的面積。

進一步，在正電極容量超過負電極容量的組合中組裝電池時，電荷由負電極限定。即，充電終止在負電極的充電結束階段由激烈的電壓變化(電壓降落)限定。結果，發(fā)現(xiàn)負電極電位下降，并且生成大量氣體。

本專利申請的發(fā)明人基于以上知識努力學習，并且發(fā)現(xiàn)使正電極的面積大于負電極的面積可以在循環(huán)中抑制容量減小。進一步，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了由正電極限定電荷(即，由正電極的充電結束階段的電壓變化限定電荷終止)，負電極需要持續(xù)保持大容量。因此，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，避免負電極的電位降低，可以抑制生成氣體等。

在將高電位負電極材料(例如，鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂))用作負電極材料的二次電池中，檢查負電極面積的幅度相關性。然而，未限定在正電極與負電極之間的容量平衡。限定電極面積和容量平衡都很重量。限定電極面積和容量平衡，可以實現(xiàn)具有在長時間段內不退化的特征的電池。

描述在上述專利文檔1到5與本技術之間的差異。例如，在專利文檔1(日本專利申請公開號2011-91039)中描述的二次電池通過負電極限定電荷，從而不能抑制氣體的生成。

專利文檔2(日本專利申請公開號2011-113961)描述了使正電極的面積大于負電極的面積。然而，專利文檔2未提及限定電極面積和容量平衡。

專利文檔3(日本專利號5191232)和專利文檔4(日本專利申請公開號2013-16522)描述了電極容量比(正電極容量/負電極容量)是1或更大。然而，在電極容量比(正電極容量/負電極容量)是1時，電荷受到正電極和負電極的影響，并且負電極電位下降，并且可以造成生成氣體。在電極容量比超過1時，電荷由負電極限定，因此，負電極電位下降，并且可以造成生成氣體。

專利文檔5(國際公開號2011/145301)描述了將鎳基含鋰復合氧化物用作正電極活性材料并且將石墨材料用作負電極活性材料的鋰二次電池。在該鋰二次電池中將石墨材料用作負電極活性材料的情況下，在放電時限定正電極電位和負電極電位，可以抑制過放電退化，并且可以實現(xiàn)電池的長壽命。然而，在該鋰二次電池中將非碳基材料用作負電極活性材料的情況下，在放電時不限定正電極電位和負電極電位。進一步，在該鋰二次電池中，在負電極的放電結束階段，由電位上升終止放電。然而，在一個電極的電位上施加放電結束階段，電位變化變大，并且可以達到電解質溶液分解的電位。相反，在本技術的二次電池中，在這兩個電極上施加放電結束階段的電壓變化。因此，電位未到達電解質溶液分解電位，并且除了實現(xiàn)長期循環(huán)穩(wěn)定性，還可以在放電時抑制實際使用電壓。因此，可以提高輸出。

在后文中，參考附圖，描述本技術的實施方式。注意，按照以下順序提供描述。

1、第一實施方式(二次電池的實例)

2、第二實施方式(二次電池的實例)

3、第三實施方式(二次電池的實例)

4、第四實施方式(二次電池的實例)

5、第五實施方式(電池組的實例)

6、第六實施方式(電池組的實例)

7、第七實施方式(儲存系統(tǒng)等的實例)

8、其他實施方式(修改)

注意，下面描述的實施方式是本技術的有利具體實例，并且本技術的內容不受到這些實施方式的限制。進一步，在本說明書中描述的效果僅僅是實例，沒有限制性，并且不否認存在與示例性描述的效果不同的效果。

1、第一實施方式

(1-1)二次電池的配置實例

描述根據(jù)本技術的第一實施方式的二次電池。圖1A是示出二次電池的外觀的示意性布線圖，并且圖1B是示出二次電池的配置實例的示意性布線圖。注意，圖1B示出了在圖1A示出的二次電池的底面和表面顛倒的情況的配置。進一步，圖1C是示出二次電池的外觀的底面?zhèn)鹊氖疽庑圆季€圖。圖2A和2B是通過封裝材料封裝的電池部件的側視圖。圖3A是示出正電極的配置實例的透視圖。圖3B是示出負電極的配置實例的透視圖。

例如，二次電池是非水電解質二次電池，并且是鋰離子二次電池等。如圖1A到1C以及圖2A到2B所示，二次電池包括電池部件40和封裝材料31。使用封裝材料31封裝電池部件40。分別連接至正電極集電器露出部分4C和負電極集電器露出部分5C的正電極桶32和負電極桶33在相同的方向從封裝材料31的密封部分的一側拉到外面。正電極桶32和負電極桶33在相同的方向從封裝材料31的密封部分的一側拉到外面。

將深拉、壓花等提前應用于封裝材料31的至少一個表面中，使得形成凹入部分36。電池部件40容納在凹入部分36內。在圖1B，凹入部分36形成在配置封裝材料31的第一封裝部分31A內，并且電池部件40容納在凹入部分36內。然而，第二封裝部分31B設置為覆蓋凹入部分36的開口，并且凹入部分36的開口的外圍通過熱熔絲膠合并且密封。

(電池部件)

如圖2A和2B所示，電池部件40具有層壓電極結構，其中，在圖3A示出的近似方形正電極4以及設置為朝著正電極4的在圖3B示出的近似方形負電極5通過隔離件6交替地層壓。注意，雖然未示出，但是電池部件40可以包括電解質。在這種情況下，例如，在電池部件40中，電解質(電解質層)可以至少形成在正電極4與隔離件6之間或者在負電極5與隔離件6之間。制備電解質，使得電解質溶液保持在例如高分子化合物內，并且是凝膠電解質等。注意，在作為液體電解質的電解質溶液用作電解質的情況下，未形成電解質層，并且電池部件40浸有在封裝材料31內填充的電解質溶液。

從電池部件40中拉出多個正電極4和分別與其電氣連接的正電極集電器露出部分4C以及多個負電極5和分別與其電氣連接的負電極集電器露出部分5C。

由多層形成的正電極集電器露出部分4C彎曲，以在彎曲部分中具有適當?shù)乃沙诘臓顟B(tài)中形成大約U形橫截面。正電極桶32通過諸如超聲波焊接或電阻焊接等方法連接至由多層形成的正電極集電器露出部分4C的尖端部分。

作為連接至正電極集電器露出部分4C的正電極桶32，例如，可以使用由鋁(Al)等制成的金屬鉛主體。

注意，在正電極桶32的一部分內提供用于在封裝材料31與正電極桶32之間提高粘合性的粘附膜34。粘附膜34由與金屬材料具有高粘附性的樹脂材料配置成。在正電極桶32由以上金屬材料配置成的情況下，例如，粘附膜34有利地由聚烯烴樹脂配置成，例如，聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯或改性聚丙烯。

與正電極4一樣，由多層形成的負電極集電器露出部分5C彎曲，以在彎曲部分中具有適當?shù)乃沙诘臓顟B(tài)中形成大約U形橫截面。負電極桶33通過諸如超聲波焊接或電阻焊接等方法連接至由多層形成的負電極集電器露出部分5C的尖端部分。

作為連接至負電極集電器露出部分5C的負電極桶33，例如，可以使用由鎳(Ni)等制成的金屬鉛主體。

在負電極桶33的一部分內提供用于在封裝材料31與負電極桶33之間提高粘合性的粘附膜34，與正電極桶32一樣。

(正電極)

如圖3A所示，正電極4具有一種結構，其中，正電極活性材料層4B位于正電極集電器4A的兩個表面上。注意，雖然未示出，但是正電極活性材料層4B可以僅僅位于正電極集電器4A的一個表面上。作為正電極集電器4A，例如，使用金屬箔，例如，鋁(Al)箔、鎳(Ni)箔或不銹鋼(SUS)箔。

進一步，正電極集電器露出部分4C整體從正電極集電器4A中延伸。如上所述，由多層形成的正電極集電器露出部分4C彎曲，以具有大約U形橫截面，并且尖端部分通過諸如超聲波焊接或電阻焊接等方法與正電極桶32連接。

正電極活性材料層4B形成在正電極集電器4A的方形主平面部分上。在露出正電極集電器4A的狀態(tài)中的正電極集電器露出部分4C起著正電極端子的作用?？梢匀我庠O置正電極集電器露出部分4C的寬度。尤其地，在從相同側拉出正電極桶32和負電極桶33的情況下，與第一實施方式一樣，正電極集電器露出部分4C的寬度有利地小于正電極4的寬度的50％。獲得這種正電極4，使得將正電極集電器露出部分4C提供給方形正電極集電器4A的一側，并且形成正電極活性材料層4B，并且切割不需要的部分。注意，可以單獨形成和連接用作正電極端子的正電極集電器4A和正電極集電器露出部分4C。

(正電極活性材料層)

例如，正電極活性材料層4B包含可以儲存/釋放鋰的正電極材料，作為正電極活性材料。正電極活性材料層4B可以根據(jù)需要包含其他材料，例如，粘合劑和導電劑。作為正電極活性材料，可以使用一種類型或兩種或多種類型的正電極材料。

(正電極活性材料)

作為可以儲存/釋放鋰的正電極材料，使用正電極活性材料，其中，表示電位相對于容量(V對Li/Li+)的變化的曲線至少具有電位大約恒定的高原區(qū)域以及電位上升區(qū)域，在電位上升區(qū)域中，所述電位在充電結束階段大幅上升并且改變。作為這種正電極活性材料，可以至少使用具有橄欖石結構的磷酸鋰鐵化合物或具有尖晶石結構的鋰錳復合氧化物中的任一個。

具有橄欖石結構的磷酸鋰鐵化合物是具有橄欖石結構的磷酸鋰鐵化合物，并且包含至少鋰、鐵以及磷。

具有尖晶石結構的鋰錳復合氧化物是具有尖晶石結構的鋰錳復合氧化物，并且包含至少鋰和錳。

具有橄欖石結構的磷酸鋰鐵化合物的實例包括由(化學式1)表示的磷酸化合物：

(化學式1)

Li_uFe_rM1_(1-r)PO₄

(式中，M1表示由鈷(Co)、錳(Mn)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鈮(Nb)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鎢(W)以及鋯(Zr)構成的組中的至少一種類型。r是在0<r≤1范圍內的值。u是在0.9≤u≤1.1范圍內的值。注意，鋰成分依據(jù)充電和放電的狀態(tài)而不同，并且u值表示在完全放電狀態(tài)中的值。)

由(化學式1)表示的磷酸鋰化合物的實例通常包括Li_uFePO₄(u與上述u同義)和Li_uFe_rMn_(1-r)PO₄(u與上述u同義，r與上述r同義)。

具有尖晶石結構的鋰錳復合氧化物的實例包括由(化學式2)表示的鋰復合氧化物：

(化學式2)

Li_vMn_(2-w)M2_wO_s

(式中，M2表示由鈷(Co)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、錫(Sn)、鈣(Ca)、鍶(Sr)以及鎢(W)構成的組中的至少一種類型。V、w和s是在0.9≤v≤1.1、0≤w≤0.6以及3.7≤s≤4.1范圍內的值。注意，鋰成分依據(jù)充電和放電的狀態(tài)而不同，并且v值表示在完全放電狀態(tài)中的值。)

具體而言，由(化學式2)表示的鋰復合氧化物的實例是Li_vMn₂O₄(v與上述v同義)。

具有橄欖石結構的磷酸鋰鐵化合物和具有尖晶石結構的鋰錳復合氧化物可以涂有碳材料等。

(導電劑)

作為導電劑，例如，使用碳材料，例如，炭黑或石墨。

(粘合劑)

作為粘合劑，例如，使用至少一種類型，其選自樹脂材料，例如，聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)，苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)以及羧甲基纖維素(CMC)；以及共聚物，其具有作為主要材料的上述樹脂材料。

(負電極)

如圖3B所示，負電極5具有一種結構，其中，負電極活性材料層5B位于負電極集電器5A的兩個表面上。注意，雖然未示出，但是負電極活性材料層5B可以僅僅位于負電極集電器5A的一個表面上。例如，負電極活性材料層5B由金屬箔配置成，例如，銅(Cu)箔、鎳(Ni)箔或不銹鋼(SUS)箔。負電極集電器露出部分5C整體從負電極集電器5A中延伸。由多層形成的負電極集電器露出部分5C彎曲，以具有大約U形橫截面，并且尖端部分通過諸如超聲波焊接或電阻焊接等方法與負電極桶33連接。

負電極活性材料層5B形成在負電極集電器5A的方形主平面部分上。在露出負電極集電器5A的狀態(tài)中的負電極集電器露出部分5C起著負電極端子的作用?？梢匀我庠O置負電極集電器露出部分5C的寬度。尤其地，在從相同側拉出正電極桶32和負電極桶33的情況下，與第一實施方式一樣，負電極集電器露出部分5C的寬度有利地小于負電極5的寬度的50％。獲得這種負電極5，使得將負電極集電器露出部分5C提供給方形負電極集電器5A的一側，并且形成負電極活性材料層5B，并且切割不需要的部分。注意，可以單獨形成和連接用作負電極端子的負電極集電器5A和負電極集電器露出部分5C。

(負電極活性材料層)

例如，負電極活性材料層5B包含可以儲存/釋放鋰的一種、兩種或多種類型的負電極材料，作為負電極活性材料，并且可以根據(jù)需要包含其他材料，例如，粘合劑和導電劑，與正電極活性材料層4B的材料一樣。

作為可以儲存/釋放鋰的負電極材料，可以使用包含作為配置元素的至少鈦(Ti)和氧氣的含鈦無機氧化物。含鈦無機氧化物的實例包括含鈦鋰復合氧化物和含鈦氧化物。注意，含鈦無機氧化物可以摻雜除了Ti以外的雜元素，例如，不同的金屬元素，以提高導電性。

含鈦鋰復合氧化物是由以下(化學式3)到(化學式5)表示的一種、兩種或多種類型的含鈦鋰復合氧化物：

(化學式3)

Li[Li_xM3_(1-3x)/2Ti_(3+x)/2]O₄

(M3是Mg、Ca、Cu、Zn以及Sr中的至少一種類型，并且x滿足0≤x≤1/3)；

(化學式4)

Li[Li_yM4_1-3yTi_1+2y]O₄

(M4是Al、Sc、Cr、Mn、Fe、Ga以及Y中的至少一種類型，并且y滿足0≤y≤1/3)；以及

(化學式5)

Li[Li_1/3M5_zTi_(5/3)-z]O₄

(M5是V、Zr以及Nb中的至少一種類型，并且z滿足0≤z≤2/3)。

含鈦鋰復合氧化物是除了Li和Ti還包含作為配置元素的另一種、兩種或多種類型的金屬元素的氧化物，并且具有尖晶石晶體結構。注意，在(化學式3)中的M3是可以變成二價離子的金屬元素，在(化學式4)中的M4是可以變成三價離子的金屬元素，并且在(化學式5)中的M5是可以變成四價離子的金屬元素。

只要含鈦鋰復合氧化物滿足由(化學式3)表示的化學式條件，就不特別限制由(化學式3)表示的含鈦鋰復合氧化物。然而，例如，可以使用Li₄Ti₅O₁₂(Li[Li_1/3Ti_5/3]O₄)或Li_3.75Ti_4.875Mg_0.375O₁₂。只要含鈦鋰復合氧化物滿足由(化學式4)表示的化學式條件，就不特別限制由(化學式4)表示的含鈦鋰復合氧化物。然而，例如，可以使用LiCrTiO₄。只要含鈦鋰復合氧化物滿足由(化學式5)表示的化學式條件，就不特別限制由(化學式5)表示的含鈦鋰復合氧化物。然而，例如，可以使用Li₄Ti_4.95Nb_0.05O₁₂。

含鈦氧化物是包含Ti和氧氣的氧化物。含鈦氧化物的實例包括TiO₂。TiO₂可以是金紅石、銳鈦礦或板鈦礦二氧化鈦。

注意，含鈦無機氧化物(例如，含鈦鋰復合氧化物)可以涂有碳。為了涂有碳，使用化學氣相沉積(CVD)方法等分解碳氫化合物等，并且碳膜可以僅僅在含鈦鋰復合氧化物的表面上生長。

(隔離件)

隔離件6配置有絕緣薄膜，其具有大離子透過率并且具有預定的機械強度。例如，隔離件6配置有由基于聚烯烴的樹脂材料(例如，聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE))制成的多孔膜以及由無機金屬(例如，無紡布)制成的多孔膜。注意，隔離件6可以具有層壓兩種或多種類型的多孔膜的結構。其中，具有基于聚烯烴的多孔膜(例如，聚丙烯或聚乙烯)的隔離件6在正電極4與負電極5之間具有優(yōu)異的分離性，并且可以進一步減小內部短路和開路電壓，從而有利。

注意，隔離件6可以是薄片隔離件，或者可以是通過曲折的方式折疊的一片帶狀隔離件。在使用薄片隔離件的情況下，電池部件40具有正電極4和負電極5通過薄片隔離件層壓的結構。在使用通過曲折的方式折疊的這片帶狀隔離件的情況下，電池部件40具有正電極4和負電極5通過使用曲折的方式折疊的這片帶狀隔離件層壓的結構或者在夾入負電極5的狀態(tài)中正電極4和負電極5通過使用曲折的方式折疊的一對隔離件6層壓的結構。

(電解質)

電解質包含高分子化合物以及包含溶劑和電解質鹽的非水電解質(電解質溶液)。電解質包含凝膠電解質，其中，非水電解質保持在高分子化合物內。例如，高分子化合物浸有電解質溶液并且膨脹，并且變成所謂的凝膠。在電解質中，例如，吸收并且保持電解質溶液的凝膠高分子化合物本身用作離子導體。注意，電解質可以是作為液體電解質的電解質溶液。

(非水電解質)

非水電解質包括電解質鹽以及溶解該電解質鹽的非水溶劑。

(電解質鹽)

電解質鹽包含一種或兩種或多種輕金屬化合物，例如，鋰鹽。這個鋰鹽的實例包括六氟磷酸鋰(LiPF₆)、四氟硼酸鋰(LiBF₄)、高氯酸鋰(LiClO₄)、六氟砷酸鋰(LiAsF₆)、四苯基硼酸鋰(LiB(C₆H₅)₄)、甲磺酸鋰(LiCH₃SO₃)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF₃SO₃)、四氯鋁酸鋰(LiAlCl₄)、氟硅酸二鋰(Li₂SiF₆)、氯化鋰(LiCl)、以及溴化鋰(LiBr)。其中，由六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、以及六氟砷酸鋰構成的組的至少一種類型有利，并且六氟磷酸鋰更有利。

(非水溶劑)

非水溶劑的實例包括：基于內酯的溶劑，例如，γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯或ε-己內酯；基于碳酸酯的溶劑，例如，碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)或碳酸二乙酯(DEC)；基于醚的溶劑，例如，1,2-二甲氧基乙烷、1-乙氧基-2-甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、四氫呋喃或2-甲基四氫呋喃；基于腈的溶劑，例如，乙腈；基于環(huán)丁砜的溶劑；磷酸；磷酸酯溶劑；吡咯烷酮；磺酸酐；或羧酸酯?？梢詥为毷褂萌魏我环N類型的上述非水溶劑，或者兩種或多種類型的非水溶劑可以混合使用。

進一步，作為非水溶劑，有利地使用環(huán)狀碳酸酯(例如，碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)或碳酸丁烯酯(BC))和鏈式碳酸酯(例如，碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)或碳酸二乙酯(DEC))的混合物，并且有利地使用包含化合物的非水溶劑，其中，環(huán)狀碳酸酯或鏈式碳酸酯的一部分或所有氫原子氟化。關于氟化的化合物，有利地使用氟代碳酸乙烯酯(4-氟-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮；FEC)或二氟乙烯碳酸酯(4,5-二氟-1,3-二氧戊環(huán)-2-酮；DFEC)。其中，有利地將二氟乙烯碳酸酯用作非水溶劑，這是因為二氟乙烯碳酸酯具有優(yōu)異的循環(huán)特征改進效應。

(高分子化合物)

作為保持非水電解質的高分子化合物(基質高分子化合物)，可以使用具有與溶劑兼容的性能的高分子化合物。氟基高分子化合物的實例包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、在重復單元內包含偏二氟乙烯(VdF)和六氟丙烯(HFP)的共聚物、在重復單元內包含偏二氟乙烯(VdF)和三氟乙烯(TFE)的共聚物。此外，實例包括：聚氧化乙烯(PEO)；醚基高分子化合物，例如，包含聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)的交聯(lián)主體、在重復單元內包含聚環(huán)氧丙烷(PPO)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的交聯(lián)主體；硅樹脂；以及聚磷腈改性聚合物?？梢詥为毷褂萌魏我环N類型的高分子化合物，或者兩種或多種類型的高分子化合物可以混合使用。

(封裝材料)

封裝材料31由容納電池部件40的第一封裝部分31A以及用作覆蓋電池部件40的蓋體的第二封裝部分31B配置成。

作為用作封裝材料31的實例的膜封裝材料的復合薄膜由多層薄膜制成，其中，外部樹脂層和內部樹脂層分別形成在金屬層的兩個表面上，例如，金屬箔，并且具有防濕性和絕緣性。作為外部樹脂層，由于韌性并且由于外觀和彈性，所以使用尼龍(Ny)或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。金屬箔起著最重要的作用，以阻止水分、氧氣以及光滲透，并且保護作為內含物的電池部件40。由于亮度、拉伸性能、價格以及容易處理，所以最頻繁地使用鋁(Al)。內部樹脂層是通過熱量或超聲波溶解的部分，并且彼此融合，并且頻繁地使用基于聚烯烴的樹脂材料，例如，未拉伸的聚丙烯(CPP)。注意，封裝材料31可以由膜封裝材料配置成，該膜封裝材料由具有另一個層壓結構的復合薄膜、聚丙烯的高分子薄膜、或金屬薄膜制成，代替上述復合薄膜。

(本技術的二次電池的特征配置)

本技術的二次電池滿足以下公式(A)、公式(B)以及公式(C)：

公式(A)

1.005≤(Ac/Aa)

(式中，Ac：正電極的電極面積(cm²)；以及Aa：負電極的電極面積(cm²))；

公式(B)

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

(式中，Q_C1(mAh/cm²)：每個單位面積的第一正電極充電容量；以及Q_A1(mAh/cm²)：每個單位面積的第一負電極充電容量)；以及

公式(C)

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

(式中，Q_CL(mAh/cm²)：所述正電極的每個單位面積的不可逆容量；以及Q_AL(mAh/cm²)：所述負電極的每個單位面積的不可逆容量)。

具有滿足公式(A)到(C)的配置的二次電池具有以下結構：正電極的電極面積Ac(cm²)大于負電極的電極面積Aa(cm²)。具有滿足公式(A)到(C)的配置的二次電池具有以下配置：每個單位面積的第一正電極充電容量Q_C1(mAh/cm²)小于每個單位面積的第一負電極充電容量Q_A1(mAh/cm²)。進一步，正電極的每個單位表面面積的不可逆容量Q_CL(mAh/cm²)和負電極的每個單位表面面積的不可逆容量Q_AL(mAh/cm²)的比率(Q_CL/Q_AL)在預定的范圍內。

在這種二次電池中，可以抑制循環(huán)特征的退化，并且可以抑制氣體的生成。在后文中，參考在圖5A到5C示出的示圖，描述本技術的二次電池的特征。圖5A是示出關于本技術的二次電池的正電極和負電極相對于容量的電位變化(V對Li/Li⁺)的實例的示圖。圖5B是示出關于具有與本技術的二次電池不同的配置的另一個二次電池的正電極和負電極相對于容量的電位變化(V對Li/Li⁺)的實例的示圖。圖5C是示出關于具有與本技術的二次電池不同的配置的另一個二次電池的正電極和負電極相對于容量的電位變化(V對Li/Li⁺)的實例的示圖。

在滿足公式(A)到(C)的二次電池中，負電極的電極面積小于正電極的電極面積。因此，可以抑制由在正電極與負電極之間的間隙消耗的不可逆容量，并且循環(huán)特征可以在長時間段內穩(wěn)定。即，可以抑制在反復充電和放電時容量退化。注意，關于公式(A)的上限值，從獲得更高度有效的二次電池的角度來看，面積比有利地較小，從而(Ac/Aa)≤1.50有利。在Ac大于Aa的1.5倍的情況下，不朝著負電極的部分的面積要浪費，并且在配置電池時，電池不充足。因此，不利。

進一步，在滿足公式(A)到(C)的二次電池中，二次電池的充電終止在正電極的充電結束階段由大幅電位上升持續(xù)限定。即，限定充電終止的電極始終是正電極。例如，如在圖5A表示電位變化的曲線中所示，滿足關系Q_A1>Q_C1，并且二次電池的充電終止在正電極的充電結束階段由大幅電位上升限定。進一步，限定充電終止的電極是正電極。進一步，即使造成與充電和放電相關聯(lián)的使用區(qū)域間隙，也確保邊緣，因此，不造成限定充電終止的電極逆轉。如果限定二次電池的充電終止的電極是負電極，并且充電終止在負電極的充電結束階段由大幅電位下降限定，則負電極的電位下降為電解質溶液不能穩(wěn)定存在的電位，并且由于電解質溶液分解，所以發(fā)生大量氣體。

進一步，在滿足公式(A)到(C)的二次電池中，滿足公式(C)，因此，放電終止不僅僅在一個電極的放電結束階段由大幅電壓變化限定，并且在放電結束階段的電壓變化由這兩個電極分享。因此，抑制電極的過放電狀態(tài)，并且可以抑制特征的退化。進一步，放電截止電壓可以減小。因此，可以提高輸出。例如，在放電時的截止電壓設置為1.0V的情況下，在正電極的電位與負電極的電位之間的差值變成1.0V。在負電極的不可逆容量極大的情況下，放電僅僅由負電極確定。因此，負電極電位上升為負電極的高原電位+1.0V，并且可以經(jīng)受更可能發(fā)生副作用的電位區(qū)域。在這種情況下，為了抑制副作用，可以僅僅促使放電截止電壓上升(例如，1.5V等)，但是如果放電截止電壓下降，則效率退化，并且輸出減少。因此，更好地減小放電截止電壓。

例如，在具有橄欖石結構的磷酸鋰鐵化合物用作正電極活性材料并且含鈦鋰復合氧化物用作負電極材料的情況下，有利地將放電截止電壓減小為0.9V。為了減小截止電壓并且抑制副作用，如果正電極的電位在放電時減小的位置和負電極的電位上升的位置設置為幾乎相同的位置，則可以使僅僅一個電極的電位變化較小。

同時，在滿足公式(C)的二次電池中，如圖5B所示，放電終止僅僅在負電極的放電結束階段由大幅電位變化限定，并且負電極的電位在放電結束階段上升，并且負電極處于極度過放電狀態(tài)中。進一步，可以在負電極上造成副作用，并且負電極可以退化。如圖5C所示，放電終止僅僅在負電極的放電結束階段由大幅電位變化限定，并且正電極的電位在放電結束階段下降，并且正電極處于極度過放電狀態(tài)中。進一步，可以造成副作用，并且正電極可以退化。

(限定電極面積的方法)

在公式(A)的正電極的電極面積表示正電極活性材料層的形成區(qū)域的面積，并且負電極的電極面積表示負電極活性材料層的形成區(qū)域的面積。例如，從電極面積中排除未形成電極活性材料層的電極集電器露出部分的區(qū)域。

例如，使用具有層壓的電極結構的電池部件的二次電池可以如下限定正電極的電極面積Ac和負電極的電極面積Aa。在通過隔離件朝著的這對正電極活性材料層和負電極活性材料層之中的正電極活性材料層的形成區(qū)域的面積是正電極的電極面積Ac，并且負電極活性材料層的形成區(qū)域的面積是負電極的電極面積Aa。在圖4A和4B示出的實例中，正電極活性材料層的形成區(qū)域是具有縱向寬度Dc和橫向寬度Wc的方形，并且正電極的電極面積Ac是Ac＝Dc×Wc。同樣，負電極活性材料層的形成區(qū)域是具有縱向寬度Da和橫向寬度Wa的方形，并且負電極的電極面積Aa是Aa＝Da×Wa。

注意，在電極面積變得更大時，在正電極與負電極之間的間隙的面積變得較小，并且可以提高每個單位體積的能量密度，因此，電極面積有利地是40cm²或更大。進一步，如果層壓的數(shù)量增大，則電池(二次電池)的厚度增大，并且與充電和放電相關聯(lián)的發(fā)熱造成溫度部分，并且電池易于退化。響應于此，具有層壓的電極結構的電池部件的厚度有利地在15mm內，以提高散熱。

(1-2)制造二次電池的方法

例如，上述二次電池可以由以下過程制造。

(制造正電極)

混合正電極活性材料、導電劑以及粘合劑，并且制備正電極混合物。在溶劑(例如，N-甲基-2-吡咯烷酮)內分配正電極混合物，并且獲得正電極混合漿體。接下來，在帶狀正電極集電器4A的兩個表面上涂覆正電極混合漿體，并且使溶劑干燥。然后，使用輥式壓制機等壓縮模制正電極集電器4A，并且形成正電極活性材料層4B，從而獲得正電極薄片。將正電極薄片切割成預定的尺寸，并且生產(chǎn)正電極4。此時，露出一部分正電極集電器4A，并且形成正電極活性材料層4B。隨后，切割正電極集電器露出部分的不需要部分，并且形成正電極集電器露出部分4C。因此，獲得正電極4。

(制造負電極)

混合負電極活性材料、導電劑以及粘合劑，并且制備負電極混合物。在溶劑(例如，N-甲基-2-吡咯烷酮)內分配負電極混合物，并且獲得負電極混合漿體。接下來，將負電極混合漿體應用于負電極集電器5A中，并且使溶劑干燥。然后，使用輥式壓制機等壓縮模制負電極集電器5A，并且形成負電極活性材料層5B，并且獲得負電極薄片。將負電極薄片切割成預定的尺寸，并且生產(chǎn)負電極5。此時，露出一部分負電極集電器5A，并且形成負電極活性材料層5B。隨后，切割負電極集電器露出部分的不需要部分，并且形成負電極集電器露出部分5C。因此，獲得負電極5。

(形成基質高分子化合物層)

接下來，在隔離件的兩個主平面的至少一個上應用包含非水電解質、高分子化合物以及N-甲基-2-吡咯烷酮等的分散溶劑的涂抹溶液，然后，使其干燥，使得形成基質高分子化合物層。

(層壓過程)

接下來，正電極4和負電極5交替地插入隔離件6內，其中，形成基質高分子化合物層，并且例如，預定數(shù)量的正電極4和負電極5按照正電極4、隔離件6、負電極5…、隔離件6、負電極5、隔離件6以及正電極4的順序分層并且層壓。接下來，正電極4、負電極5以及隔離件6固定在緊密按壓的狀態(tài)中，使得產(chǎn)生電池部件40。為了更牢固地固定電池部件40，例如，可以使用固定部件35，例如，膠帶。在使用固定部件35固定電池部件40的情況下，例如，將固定部件35提供給電池部件40的兩個側部分。

(集電器露出部分切割過程)

接下來，多個正電極集電器露出部分4C和多個負電極集電器露出部分5C彎曲成具有U形橫截面。接下來，與其形成U形彎曲部分的正電極集電器露出部分4C和負電極集電器露出部分5C的尖端切割并且拉平。在集電器露出部分切割過程中，提前形成具有最佳形狀的U形彎曲部分，并且根據(jù)U形彎曲部分，切割正電極集電器露出部分4C和負電極集電器露出部分5C的超過部分。

(正電極桶和負電極桶連接過程)

接下來，連接正電極集電器露出部分4C和正電極桶32。連接負電極集電器露出部分5C和負電極桶33。注意，提前為正電極桶32和負電極桶33提供粘附膜34。

(封裝過程)

使用封裝材料31封裝產(chǎn)生的電池部件40。拉出正電極桶32和負電極桶33的頂部部分、在朝著頂部部分的側邊的底部部分、以及由頂部部分和底部部分夾入的兩個側部分中的一個使用加熱頭加熱并且熱融合。

接下來，通過未熱融合的另一個側部分的開口，傾倒電解質溶液。最后，電解質溶液倒入其內的側部分的封裝材料31熱融合，并且在封裝材料31內密封電池部件40。此時，進行真空密封，使得基質高分子化合物層浸有非水電解質，高分子化合物膨脹，并且形成由凝膠電解質制成的電解質層(未示出)。因此，完成二次電池。注意，通過應用于正電極和負電極的至少一個的兩個表面或者隔離件的至少一個表面上，可以形成電解質層。

2、第二實施方式

(2-1)二次電池的配置實例

描述根據(jù)本技術的第二實施方式的二次電池。圖6A是示出根據(jù)本技術的第二實施方式的二次電池的外觀的示意性布線圖，并且圖6B是示出二次電池的配置實例的示意性布線圖。注意，圖6B示出了在圖6A示出的二次電池的底面和表面顛倒的情況的配置。進一步，圖6C是示出二次電池的外觀的底面?zhèn)鹊氖疽庑圆季€圖。圖6D是通過封裝材料封裝的電池部件的側視圖。

根據(jù)第二實施方式的二次電池與第一實施方式的二次電池的相似，除了電池部件的配置等于第一實施方式的不同以外。因此，在后文中，主要描述與第一實施方式的不同之處，并且適當省略描述與第一實施方式重疊的部分。

如圖6A到6D所示，二次電池包括電池部件40和封裝材料31。使用封裝材料31封裝電池部件40。分別連接至正電極集電器露出部分4C和負電極集電器露出部分5C的正電極桶32和負電極桶33在朝著彼此的側邊拉出，這與根據(jù)第一實施方式的二次電池不同，其中，正電極桶32和負電極桶33從封裝材料31的密封部分拉到外面。

(電池部件)

電池部件40具有層壓電極結構，其中，在圖7A示出的近似方形正電極4以及在圖7B示出的并且設置為朝著正電極4的近似方形負電極5通過隔離件6交替地層壓。注意，雖然未示出，但是電池部件40可以包括電解質層，與第一實施方式相似。在這種情況下，例如，在電池部件40中，電解質(電解質層)可以至少形成在正電極4與隔離件6之間或者在負電極5與隔離件6之間。制備電解質，使得電解質溶液保持在例如高分子化合物內，并且是凝膠電解質。注意，在作為液體電解質的電解質溶液用作電解質的情況下，未形成電解質層，并且電池部件40浸有在封裝材料31內填充的電解質溶液。

如圖6D所示，從電池部件40中拉出多個正電極4和分別與其電氣連接的正電極集電器露出部分4C以及多個負電極5和分別與其電氣連接的負電極集電器露出部分5C。正電極桶32和負電極桶33分別連接至正電極集電器露出部分4C和負電極集電器露出部分5C。進一步，正電極集電器露出部分4C和負電極集電器露出部分5C彎曲成具有大約U形橫截面。正電極桶32和負電極桶33在不同的方向朝著外面從封裝材料31的密封部分中拉出。

根據(jù)第二實施方式的二次電池滿足公式(A)到(C)，與第一實施方式一樣，因此，具有與根據(jù)第一實施方式的二次電池相似的效果。

(2-2)制造二次電池的方法

可以制造二次電池，與第一實施方式一樣，除了形成在圖6D示出的電池部件40，代替在圖2A和2B示出的電池部件40。

3、第三實施方式

(3-1)二次電池的配置實例

描述根據(jù)本技術的第三實施方式的二次電池。根據(jù)第三實施方式的二次電池與第一實施方式的二次電池相似，除了使用作為纏繞的電池部件的纏繞的電極主體50代替層壓的電池部件以外。

圖8是容納纏繞的電極主體的二次電池的分解透視圖。二次電池在封裝材料60內部容納與正電極引線52和負電極引線53連接的纏繞的電極主體50。

正電極引線52由金屬材料(例如，鋁)配置成，并且負電極引線53由金屬材料(例如，銅、鎳或不銹鋼)配置成。這些金屬材料通過薄板的方式或網(wǎng)格模式的方式形成。封裝材料60與第一實施方式的封裝材料30相似。

正電極引線52和負電極引線53在相同的方向從封裝材料60的內部朝著外面拉出。與第一實施方式的粘附膜相似的粘附膜61設置在封裝材料60與正電極引線52之間以及在封裝材料60與負電極引線53之間。粘附膜61提高了在封裝材料60與均由金屬材料制成的正電極引線52和負電極引線53之間的粘附性。

圖9示出纏繞的電極主體50的沿著I-I線的在圖8示出的纏繞的電極主體50的截面結構。如圖9所示，獲得纏繞的電極主體50，使得帶狀正電極54和帶狀負電極55通過帶狀隔離件56和電解質層57層壓并且纏繞，并且保護帶58根據(jù)需要保護最外面的外圍部分。注意，正電極、負電極以及隔離件與第一實施方式的相似，除了形狀以外。電解質層57與第一實施方式的電解質層相似。在作為液體電解質的電解質溶液用作電解質的情況下，未形成電解質層57，并且在省略電解質層57的配置中的纏繞的電極主體50浸有在封裝材料60內填充的電解質溶液。

根據(jù)第三實施方式的二次電池滿足公式(A)到(C)，與第一實施方式一樣，因此，具有與根據(jù)第一實施方式的二次電池相似的效果。

(限定電極面積的方法)

注意，在使用具有纏繞的電極結構的電池部件的二次電池中，與第三實施方式一樣，例如，可以如下限定正電極的電極面積Ac和負電極的電極面積Aa。在通過隔離件朝著的這對正電極和負電極之中的在正電極集電器的一個表面上形成的正電極活性材料層的形成區(qū)域的面積和在另一個表面上形成的正電極活性材料層的形成區(qū)域的面積的總面積是正電極的電極面積Ac。同樣，在負電極集電器的一個表面上形成的負電極活性材料層的形成區(qū)域的面積和在另一個表面上形成的負電極活性材料層的形成區(qū)域的面積的總面積是負電極的電極面積Aa。

(3-2)制造二次電池的方法

例如，上述二次電池可以由以下過程制造。

(制造正電極的方法)

混合正電極活性材料、導電劑以及粘合劑，并且制備正電極混合物。在溶劑(例如，N-甲基-2-吡咯烷酮)內分配正電極混合物，并且產(chǎn)生正電極混合漿體。接下來，在正電極集電器54A上涂覆正電極混合漿體，并且使溶劑干燥。然后，使用輥式壓制機等壓縮模制正電極集電器54A，從而形成正電極活性材料層54B，并且產(chǎn)生正電極54。

(制造負電極的方法)

混合負電極活性材料、導電劑以及粘合劑，并且制備負電極混合物。在溶劑(例如，N-甲基-2-吡咯烷酮)內分配負電極混合物，并且產(chǎn)生負電極混合漿體。接下來，將負電極混合漿體應用于負電極集電器55A中，并且使溶劑干燥。然后，使用輥式壓制機等壓縮模制負電極集電器55A，從而形成負電極活性材料層55B，并且產(chǎn)生負電極55。

在正電極54和負電極55的兩個表面上應用一種前驅體溶液，該前驅體溶液包含非水電解質、高分子化合物以及混合溶劑。混合溶劑揮發(fā)，并且形成電解質層57。然后，正電極引線52通過焊接連接至正電極集電器54A的端部部分，并且負電極引線53通過焊接連接至負電極集電器55A的端部部分。

接下來，在其上形成電解質層57的正電極54和負電極55通過隔離件56層壓，并且獲得層壓主體。在縱向纏繞層壓主體。保護帶58膠合在最外面的外圍部分上，并且形成纏繞的電極主體50。

最后，例如，將纏繞的電極主體50放在封裝材料60之間，并且封裝材料60的外邊緣部分粘在一起，并且由熱融合等密封。此時，粘附膜61插在正電極引線52和負電極引線53與封裝材料60之間。因此，完成在圖8和圖9示出的二次電池。

(制造二次電池的另一種方法)

可以如下產(chǎn)生二次電池。首先，產(chǎn)生正電極54和負電極55，并且制備非水電解質，與以上描述一樣。

接下來，在隔離件56的兩個主平面的至少一個上應用包含非水電解質、高分子化合物以及N-甲基-2-吡咯烷酮等的分散溶劑的涂抹溶液，使涂抹溶液干燥，并且形成基質高分子化合物層。

接下來，正電極54和負電極55通過具有至少一個主平面的隔離件56層壓，在該主平面上，形成基質高分子化合物層并且獲得層壓主體。在縱向纏繞層壓主體，保護帶58膠合至最外面的外圍部分，并且產(chǎn)生纏繞的電極主體50。

接下來，由封裝材料60以及外部外圍邊緣部分夾入纏繞的電極主體50，除了一側熱融合并且形成為袋子以外，并且纏繞的電極主體50容納在封裝材料60內部。此時，粘附膜61插在正電極引線52和負電極引線53與封裝材料60之間。

接下來，通過封裝材料60的未融合部分，傾倒電解質溶液。然后，封裝材料60的未融合部分通過熱融合等密封。此時，進行真空密封，使得基質高分子化合物層浸有非水電解質，高分子化合物膨脹，并且形成電解質層57。因此，可以獲得預期的二次電池。

進一步，還可以如下產(chǎn)生二次電池。首先，如上所述，產(chǎn)生正電極54和負電極55。在正電極引線52和負電極引線53連接至正電極54和負電極55之后，正電極54和負電極55通過隔離件56層壓并且纏繞。保護帶58膠合至最外面的外圍部分，并且形成纏繞的電極主體50。接下來，由封裝材料60以及外部外圍邊緣部分夾入纏繞的電極主體50，除了一側熱融合并且形成為袋子以外，并且纏繞的電極主體50容納在封裝材料60內部。接下來，根據(jù)需要制備電解質成分以及非水電解質，該電解質成分包含作為高分子化合物的原材料的單體、聚合引發(fā)劑以及另一種材料(例如，阻聚劑)，并且將電解質成分倒在封裝材料60內部。

在傾倒電解質成分之后，在真空環(huán)境下，封裝材料60的開口部分熱融合并且密封。接下來，應用熱量，并且單體聚合，并且獲得高分子化合物，使得形成電解質層57。因此，可以獲得預期的二次電池。

4、第四實施方式

(4-1)二次電池的配置實例

描述根據(jù)本技術的第四實施方式的二次電池。圖10是示出根據(jù)第四實施方式的二次電池的實例的剖視圖。二次電池是所謂的圓筒型二次電池，并且包括纏繞的電極主體90，其中，在幾乎空心圓柱電池殼81內，帶狀正電極91和帶狀負電極92通過隔離件93與液體電解質(未示出，并且在后文中，也酌情稱為電解質溶液)纏繞在一起。

電池殼81具有空心結構，一個端部部分關閉并且另一個端部部分打開，并且例如，由Fe、Al或其合金構成。注意，可以在電池殼81的表面上電鍍Ni等。一對絕緣板82和83設置為從上面和下面夾入纏繞的電極主體90，并且相對于纏繞的外圍表面垂直延伸。

電池蓋84、安全閥機構85以及熱敏電阻部件(正溫度系數(shù)部件：PTC部件)86通過墊圈87在電池殼81的打開的端部部分內填縫。因此，密封電池殼81。

例如，電池蓋84由與電池殼81的材料相似的材料構成。安全閥機構85和熱敏電阻部件86位于電池蓋84內部，并且安全閥機構85通過熱敏電阻部件86與電池蓋84電氣連接。在安全閥機構85中，在內部壓力因內部短路或者來自外面的加熱而變成固定的或更大壓力時，碟片85A顛倒，并且切割在電池蓋84與纏繞的電極主體90之間的電氣連接。熱敏電阻部件86防止由大電流造成的異常發(fā)熱。在熱敏電阻部件86中，電阻隨著溫度的上升而增大。例如，墊圈87由絕緣材料構成，并且可以在墊圈87的表面上應用瀝青。

中心栓94可以插入纏繞的電極主體90的中心內。例如，由Al等的導電材料構成的正電極引線95連接至正電極91，并且由Ni等的導電材料構成的負電極引線96連接至負電極92。正電極引線95焊接至安全閥機構85并且與電池蓋84電氣連接，并且負電極引線96焊接至電池殼81并且與電池殼81電氣連接。

圖11示出在圖10示出的纏繞的電極主體90的放大部分。在后文中，詳細描述正電極91、負電極92以及隔離件93。

(正電極)

例如，正電極91具有一種結構，其中，正電極活性材料層91B位于正電極集電器91A的兩個表面上。注意，雖然未示出，但是正電極91可以具有正電極活性材料層91B僅僅位于正電極集電器91A的一個表面上的區(qū)域。作為正電極集電器91A，例如，可以使用金屬箔，例如，鋁(Al)箔、鎳(Ni)箔或不銹鋼(SUS)箔。

正電極活性材料層91B包含可以儲存/釋放鋰的一種或兩種或多種正電極材料，作為正電極活性材料，并且可以根據(jù)需要包含其他材料，例如，粘合劑和導電劑。注意，作為正電極活性材料，可以使用導電劑和粘合劑，與第一實施方式相似。

正電極91包括通過點焊或超聲波焊接與正電極集電器91A的一個端部部分連接的正電極引線95。

(負電極)

例如，負電極92具有一種結構，其中，負電極活性材料層92B位于負電極集電器92A的兩個表面上。注意，雖然未示出，但是負電極92可以具有負電極活性材料層92B僅僅位于負電極集電器92A的一個表面上的區(qū)域。負電極集電器92A可以由金屬箔配置成，例如，銅箔或鋁箔。

負電極活性材料層92B包含可以儲存/釋放鋰的一種或兩種或多種負電極材料，作為負電極活性材料，并且可以根據(jù)需要包含其他材料，例如，粘合劑和導電劑，與正電極活性材料層91B的材料相似。注意，作為負電極活性材料，可以使用導電劑和粘合劑，與第一實施方式相似。

(隔離件)

隔離件93與根據(jù)第一實施方式的隔離件6相似，除了隔離件93具有帶狀形狀以外。

(非水電解質)

非水電解質與第一實施方式的非水電解質相似。

根據(jù)第四實施方式的二次電池滿足公式(A)、公式(B)以及公式(C)，與第一實施方式相似，從而具有與根據(jù)第一實施方式的二次電池相似的效果。

(限定電極面積的方法)

注意，與第四實施方式一樣，使用具有纏繞的電極結構的電池部件的二次電池可以限定正電極的電極面積Ac和負電極的電極面積Aa，與第三實施方式一樣。

(4-2)制造二次電池的方法

(產(chǎn)生正電極和負電極以及制備非水電解質)

首先，產(chǎn)生正電極54和負電極55以及制備非水電解質，與第三實施方式一樣。

(組裝非水電解質電池)

正電極引線95通過焊接等連接至正電極集電器91A，并且負電極引線96通過焊接等連接至負電極集電器92A。隨后，正電極91和負電極92通過隔離件93纏繞，并且獲得纏繞的電極主體90。正電極引線95的尖端部分焊接至安全閥機構，并且負電極引線96的尖端部分焊接至電池殼81。隨后，纏繞的電極主體90的纏繞表面由這對絕緣板82和83夾入，并且纏繞的電極主體90容納在電池殼81內部。在纏繞的電極主體90容納在電池殼81內部之后，非水電解質倒入電池殼81內部，并且隔離件93浸有非水電解質。隨后，電池蓋84、由安全閥等制成的安全閥機構85以及熱敏電阻部件86通過墊圈87在電池殼81的打開的端部部分內填縫來固定。因此，產(chǎn)生在圖10示出的本技術的二次電池。

5、第五實施方式

在第五實施方式中，描述使用復合薄膜二次電池的單個電池的電池組的實例，與第一、第二以及第三實施方式的那些相似。

該電池組是簡化電池組(也稱為軟包裝)。該簡化電池組通常嵌入電子裝置內，例如，智能電話，電池、保護電路等使用絕緣膠帶等固定，露出一部分電池，并且提供輸出，例如，連接至電子裝置的主體的連接器。

描述簡化電池組的配置的實例。圖12是示出簡化電池組的配置實例的分解透視圖。圖13A是示出簡化電池組的外觀的示意性透視圖，并且圖13B是示出簡化電池組的外觀的示意性透視圖。

如圖12以及圖13A和圖13B所示，簡化電池組包括電池101、從電池101中拉出的桶102a和102b、絕緣膠帶103a到103c、絕緣板104、在其內形成保護電路(保護電路模塊(PCM))的電路板105以及連接器106。例如，電池101與第一到第三實施方式的任何二次電池相似。

絕緣板104和電路板105在電池101的前端設置在平臺部分101a上，并且從電池101中拉出的桶102a和102b連接至電路板105。

用于輸出的連接器106連接至電路板105。電池101、絕緣板104以及電路板105的部件使用粘合在預定地方的絕緣膠帶103a到103c固定。

6、第六實施方式

圖14是示出在根據(jù)本技術的第一到第四實施方式的二次電池應用于電池組中的情況下的電路配置實例的方框圖。電池組包括組合電池301、封裝、包括充電控制開關302a和放電控制開關303a的開關單元304、電流檢測電阻307、溫度檢測元件308以及控制單元310。

進一步，電池組包括正電極端子321和負電極端子322。在充電時，正電極端子321和負電極端子322分別連接至充電器的正電極端子和負電極端子，并且進行充電。進一步，在使用電子裝置時，正電極端子321和負電極端子322分別連接至電子裝置的正電極端子和負電極端子，并且進行放電。

形成組合電池301，使得多個二次電池301a串聯(lián)和/或并聯(lián)。作為二次電池301a，可以使用本技術的第一到第四實施方式的至少任何二次電池。注意，圖14示出了以下情況：6個二次電池301a在兩個電池并聯(lián)和三個電池串聯(lián)(2P3S)的設置中連接。然而，可以使用任何方法，例如，n個電池并聯(lián)和m個電池串聯(lián)(n和m是整數(shù))。

開關單元304包括充電控制開關302a、二極管302b、放電控制開關303a以及二極管303b，并且由控制單元310控制。二極管302b在從正電極端子321到組合電池301的方向流動的充電電流的相反方向并且相對于在從負電極端子322到組合電池301的方向流動的放電電流在正方向具有極性。二極管302b相對于充電電流在正方向并且在放電電流的相反方向具有極性。注意，在這個實例中，在+側上提供開關單元304。然而，還可以在-側上提供開關單元304。

充電控制開關302a由充電和放電控制單元控制，以便在電池電壓變成過充電檢測電壓時，關閉充電控制開關，使得充電電流不在組合電池301的電流路徑內流動。在關閉充電控制開關302a之后，通過二極管302b，僅僅能夠放電。進一步，充電控制開關302a由控制單元310控制，以便在大電流在充電時流過時，關閉充電控制開關，并且中斷在組合電池301的電流路徑內流動的充電電流。

放電控制開關303a由控制單元310控制，以便在電池電壓變成過放電測電壓時，關閉放電控制開關，并且放電電流不在組合電池301的電流路徑內流動。在關閉放電控制開關303a之后，通過二極管302b，僅僅能夠充電。進一步，放電控制開關303a由控制單元310控制，以便在大電流在放電時流過時，關閉放電控制開關，并且中斷在組合電池301的電流路徑內流動的放電電流。

溫度檢測元件308(例如)是熱敏電阻，并且位于組合電池301附近，測量組合電池301的溫度并且將測量的溫度提供給控制單元310。電壓檢測單元311測量組合電池301以及配置組合電池301的二次電池301a的電壓，進行測量的電壓的A/D轉換，并且將轉換的電壓提供給控制單元310。電流測量單元313使用電流檢測電阻307測量電流，并且將測量的電流提供給控制單元310。

開關控制單元314根據(jù)從電壓檢測單元311和電流測量單元313中輸入的電壓和電流控制開關單元304的充電控制開關302a和放電控制開關303a。在二次電池301a的任何電壓變成過充電檢測電壓或過放電檢測電壓或更小時，或者在大電流大幅流動時，通過將控制信號發(fā)送給開關單元304，開關控制單元314防止過充電、過放電以及過電流充電和放電。

在此處，例如，在鋰離子二次電池使用鋰鈷氧化物和石墨的情況下，例如，過充電檢測電壓確定為4.20V、0.05V，并且例如，過放電檢測電壓確定為2.4V、0.1V。

作為充電和放電開關，可以使用MOSFET的半導體開關等。在這種情況下，MOSFET的寄生二極管用作二極管302b和303b。在P通道型FET用作充電和放電開關時，開關控制單元314將控制信號DO和CO提供給充電控制開關302a和放電控制開關303a的相應柵極。在P通道型的情況下，由比電源電位低預定值或以上的柵極電位打開充電控制開關302a和放電控制開關303a。即，在正常的充電和放電操作中，將控制信號DO和CO設置為低電平，并且使充電控制開關302a和放電控制開關303a進入打開狀態(tài)。

然后，在過充電或過放電時，例如，將控制信號DO和CO設置為高電平，并且使充電控制開關302a和放電控制開關303a進入關閉狀態(tài)。

存儲器317由RAM或ROM構成，并且由作為非易失性存儲器的可擦可編程序只讀存儲器(EPROM)等制成。存儲器317提前儲存在控制單元310內計算的值、在生產(chǎn)工藝階段中測量的在二次電池301a的初始階段的電池的內部電阻值等，并且還可以適當?shù)刂貙懼怠＿M一步，存儲器317儲存二次電池301a的完全充電容量，從而例如與控制單元310一起計算殘余容量。

溫度檢測單元318使用溫度檢測元件308測量溫度，并且在異常發(fā)熱時執(zhí)行充電和放電控制，并且在計算殘余容量時校正。

7、第七實施方式

根據(jù)第一到第四實施方式的二次電池以及根據(jù)本技術的第五和第六實施方式的電池組可以用于安裝在裝置(例如，電子裝置、電動車輛或儲存裝置)上或者供應電力。

電子裝置的實例包括筆記本型電腦、便攜式信息終端(PDA)、移動電話、無繩擴展單元、攝像機、數(shù)碼相機、電子書、電子詞典、音樂播放器、無線電、耳機、游戲機、導航系統(tǒng)、存儲器卡、起搏器、助聽器、電動工具、電動剃須刀、冰箱、空調、電視機、立體聲音響系統(tǒng)、熱水器、電磁波、洗碗機、洗衣機、干衣機、照明裝置、玩具、醫(yī)療器械、機器人、道路調節(jié)以及交通燈。

進一步，電動車輛的實例包括鐵路車輛、高爾夫球車、電動推車以及電車(包括混合動力汽車)。二次電池用作上述實例的驅動電源或輔助電源。

儲存裝置的實例包括用于電力儲存源，用于建筑物(例如，房屋)或者用于發(fā)電設施。

在后文中，描述在上述應用之中使用應用本技術的二次電池的儲存裝置的儲存系統(tǒng)的具體實例。

儲存系統(tǒng)的配置可以如下。第一儲存系統(tǒng)是儲存裝置由從可再生能源中發(fā)電的發(fā)電裝置給儲存裝置充電的儲存系統(tǒng)。第二儲存系統(tǒng)是包括儲存裝置并且給連接至儲存裝置的電子裝置提供電力的儲存系統(tǒng)。第三儲存系統(tǒng)是從儲存裝置中接收電力的供應的電子裝置。實現(xiàn)這些儲存系統(tǒng)，作為與外部供電網(wǎng)絡配合實現(xiàn)有效電源的系統(tǒng)。

進一步，第四儲存系統(tǒng)是電動車輛，該電動車輛包括：轉換裝置，其在從儲存裝置中接收電力時，將電力轉換成車輛的驅動力；以及控制裝置，其根據(jù)與儲存裝置相關的信息，執(zhí)行與車輛控制相關的信息處理。第五儲存系統(tǒng)是電力系統(tǒng)，該電力系統(tǒng)包括電力信息傳輸/接收單元，該單元通過網(wǎng)絡將信號傳輸給另一個裝置/從一個裝置中接收信號，并且根據(jù)由傳輸/接收單元接收的信息，控制儲存裝置的充電和放電。第六儲存系統(tǒng)是電力系統(tǒng)，其從儲存裝置中接收電力的供應并且將電力從發(fā)電裝置或電力網(wǎng)絡中供應給儲存裝置。在后文中，描述儲存系統(tǒng)。

(7-1)作為應用實例的在房屋內的儲存系統(tǒng)

參照圖15，描述將使用本技術的二次電池的儲存裝置應用于房屋的儲存系統(tǒng)中的一個實例。例如，在用于房屋401的儲存系統(tǒng)400中，通過電力網(wǎng)絡409、信息網(wǎng)絡412、智能電表407、電力集線器408等將電電力從熱力發(fā)電402a、原子能發(fā)電402b以及水力發(fā)電402c的集中電力系統(tǒng)402中供應給儲存裝置403。此外，將電力從獨立電源(例如，發(fā)電裝置404)中供應給儲存裝置403。還儲存供應給儲存裝置403的電力。使用儲存裝置403供應在房屋401內使用的電力。不僅可以在房屋401內，還可以在建筑物內使用相似的儲存系統(tǒng)。

房屋401具有發(fā)電裝置404、耗電裝置405、儲存裝置403、控制各種裝置的控制裝置410、智能電表407、以及獲取各種信息的傳感器411。裝置由電力網(wǎng)絡409和信息網(wǎng)絡412連接。太陽能電池或燃料電池用作發(fā)電裝置404，并且將生成的電力供應給耗電裝置405和/或儲存裝置403。耗電裝置405是冰箱405a、作為空間調節(jié)裝置的空調405b、作為電視接收器的電視405c、浴室405d等。進一步，耗電裝置405包括電動車輛406。電動車輛406是電動汽車406a、混合動力汽車406b以及電動摩托車406c。

本技術的二次電池應用于儲存裝置403中。本技術的二次電池可以(例如)由上述鋰離子二次電池配置成。智能電表407包括測量所使用的商用電力的量的功能，并且將測量的使用量傳輸給電力公司。電力網(wǎng)絡409可以是直流配電、交流配電以及非接觸式配電的組合中的一個。

各種傳感器411是例如運動傳感器、照度傳感器、物體檢測傳感器、功耗傳感器、振動傳感器、接觸式傳感器、溫度傳感器以及紅外傳感器。將各種傳感器411所獲取的信息傳輸給控制裝置410。根據(jù)從傳感器411中獲得的信息，掌握天氣狀態(tài)、個人狀態(tài)等，自動控制耗電裝置405，并且可以盡可能減少能耗。進一步，控制裝置410可以通過互聯(lián)網(wǎng)將關于房屋401的信息傳輸給外部電力公司等。

電力集線器408實現(xiàn)電力線分支和直流-交流轉換的處理。作為與控制裝置410連接的信息網(wǎng)絡412的通信模式，包括使用通信接口的方法，例如，通用異步接收器-收發(fā)器：異步接收器收發(fā)器電路(UART)；或者由無線通信標準(例如，藍牙、ZigBee或Wi-Fi)使用傳感器網(wǎng)絡的方法。藍牙系統(tǒng)可以應用于多媒體通信中，并且可以執(zhí)行一對多連接通信。ZigBee使用電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)802.15.4的物理層。IEEE802.15.4是稱為個人區(qū)域網(wǎng)絡(PAN)或無線(W)PAN的短距離無線網(wǎng)絡標準的名稱。

控制裝置410與外部服務器113連接。服務器113可以由房屋401、電力公司以及服務供應商中的任一個管理。由服務器113傳輸和接收的信息(例如)是功耗信息、生活模式信息、電費信息、天氣信息、自然災害信息以及關于電力交易的信息。可以由家庭耗電裝置(例如，電視接收器)傳輸和接收這些信息塊，或者可以在房屋外面由裝置(例如，移動電話)傳輸和接收這些信息塊。可以在具有顯示功能的裝置上顯示這些信息塊，例如，電視接收器、移動電話或個人數(shù)字助理(PDA)。

控制單元的控制裝置410由中央處理單元(CPU)、隨機存儲器(RAM)、ROM(只讀存儲器)等配置成。在該實例中，控制裝置410容納在儲存裝置403內?？刂蒲b置410通過信息網(wǎng)絡412與儲存裝置403、家庭發(fā)電裝置404、耗電裝置405、各種傳感器411以及服務器113連接，并且具有調節(jié)商用電力的使用量和發(fā)電量的功能。注意，此外，控制裝置410還具有在電力市場上執(zhí)行電力交易的功能。

如上所述，不僅從熱力發(fā)電402a、原子能發(fā)電402b以及水力發(fā)電402c的集中電力系統(tǒng)402中，而且從家庭發(fā)電裝置404(太陽能發(fā)電和風力發(fā)電)中生成的電力可以儲存在儲存裝置403內。因此，即使家庭發(fā)電裝置404的生成電力變化，也可以將發(fā)送到外面的電力量控制為恒定，或者可以控制為僅僅根據(jù)需要排放。例如，可以將由太陽能發(fā)電獲得的電力儲存在儲存裝置403內，可以在夜間將便宜的半夜電力儲存在儲存裝置403內，并且在電費較高的白天，可以放電和使用儲存在儲存裝置403內的電力。

注意，在此處，描述了控制裝置410儲存在儲存裝置403內的實例。然而，控制裝置410可以儲存在智能電表407內或者可以單獨配置。進一步，儲存系統(tǒng)400可以用于公寓式住宅的多個家庭，或者可以用于多個獨立式住宅。

【7-2】作為應用實例的在車輛內的儲存系統(tǒng)

參照圖16，描述將本技術應用于車輛的儲存系統(tǒng)中的一個實例。圖16示意性示出使用應用本技術的串聯(lián)式混合系統(tǒng)的混合動力車輛的配置的一個實例。串聯(lián)式混合系統(tǒng)是使用功率驅動力轉換裝置運行的汽車，該轉換裝置使用由引擎驅動的發(fā)電機生成的電力或者一次性儲存在電池內的電力。

在混合動力車輛500內，安裝了引擎501、發(fā)電機502、功率驅動力轉換裝置503、驅動輪504a、驅動輪504b、車輪505a、車輪505b、電池508、車輛控制器509、各種傳感器510以及充電端口511。本技術的上述二次電池應用于電池508中。

混合動力車輛500使用作為電源的功率驅動力轉換裝置503運行。功率驅動力轉換裝置503的一個實例為馬達。功率驅動力轉換裝置503由電池508的電力操作，并且將功率驅動力轉換裝置503的旋轉力傳輸給驅動輪504a和504b。注意，通過在需要的地方使用DC-AC或AC-DC轉換，功率驅動力轉換裝置503適用于交流電機和直流電機中。各種傳感器510通過車輛控制裝置509控制發(fā)動機速度以及節(jié)流閥的開口(未示出)(節(jié)流閥開口)。各種傳感器510包括速度傳感器、加速度傳感器、發(fā)動機速度傳感器等。

將引擎501的旋轉力傳送給發(fā)電機502，并且在電池508內可以儲存由發(fā)電機502使用旋轉力生成的電力。

在混合動力車輛500由制動機構(未示出)減速時，在減速時的阻力作為旋轉力添加到功率驅動力轉換裝置503中。在電池508內儲存由功率驅動力轉換裝置503使用旋轉力生成的再生電力。

通過與在混合動力車輛500外面的電源連接，電池508可以使用作為輸入端口的充電端口511從外部電源中接收電源，并且可以儲存所接收的電力。

雖然未示出，但是還可以包括信息處理裝置，該裝置根據(jù)有關二次電池的信息，執(zhí)行關于車輛控制的信息處理。這種信息處理裝置的實例包括一種信息處理裝置，該裝置根據(jù)有關電池的剩余量的信息，顯示電池剩余量。

注意，作為一個實例，描述了馬達使用由引擎操作的發(fā)電機生成的電力或者一次性儲存在電池內的電力運行的串聯(lián)式混合動力汽車。然而，本技術可以有效地用于并聯(lián)式混合動力汽車中，該并聯(lián)式混合動力汽車將引擎和馬達的輸出用作驅動源，并且適當?shù)厍袚Q和使用三個系統(tǒng)，包括僅僅通過引擎運行、僅僅通過馬達運行、以及通過引擎和馬達運行。進一步，本技術可以有效地應用于所謂的電動車輛中，該電動車輛通過僅僅由驅動馬達驅動來運行，而不使用引擎。

【實例】

在后文中，通過實例，詳細描述本技術。注意，本技術不限于以下實例的配置。

<實例1-1>

如下制備實例1-1的復合薄膜二次電池。

(正電極生產(chǎn))

如下生產(chǎn)正電極。首先，由混合器揉合作為正電極活性材料的85質量百分比的LiFePO₄、作為粘合劑的5質量百分比的聚偏二氟乙烯、作為導電劑的10質量百分比的碳以及額外的N-甲基吡咯烷酮。進一步加入和分配N-甲基吡咯烷酮(NMP)，使得可以獲得預定的粘度，并且獲得正電極混合漿體。注意，涂有碳的LiFePO₄用于提高導電性。

接下來，在厚度為15μm的鋁箔的兩個表面上涂覆正電極混合漿體，以便形成正電極集電器露出部分，然后，使其干燥，并且由輥式壓制機等壓縮模制，使得形成正電極活性材料層。

(負電極生產(chǎn))

如下生產(chǎn)負電極。首先，揉合作為負電極活性材料的85質量百分比的Li₄Ti₅O₁₂、作為粘合劑的5質量百分比的聚偏二氟乙烯、作為導電劑的10質量百分比的碳以及額外的N-甲基吡咯烷酮，并且獲得負電極混合漿體。注意，涂有碳的Li₄Ti₅O₁₂用于提高導電性。

接下來，在厚度為15μm的鋁箔的兩個表面上涂覆負電極混合漿體，然后，使其干燥，并且由輥式壓制機等壓縮模制，使得形成負電極活性材料層。

注意，在正電極活性材料層和負電極活性材料層分別應用于并且形成在正電極集電器和負電極集電器上之前，通過提前測量負電極混合物的每個重量的鋰吸收容量以及負電極混合物的每個重量的鋰發(fā)射容量，并且調整正電極混合漿體和負電極混合漿體的涂抹量以及電極面積，將(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)調整成預定值。在實例1-1中，進行調整，使得獲得(Ac/Aa)＝1.07、(Q_A1/Q_C1)＝1.21以及(Q_CL/Q_AL)＝1.01。注意，通過在將混合物應用于預定尺寸內之后沖壓電極，使用用于反電極的Li金屬來組裝鈕扣電池，進行充電和放電，并且測量容量，來獲得負電極混合物的每個重量的鋰吸收容量和負電極混合物的每個重量的鋰發(fā)射容量。此時，雖然取決于電極的區(qū)域密度，但是在充電和放電時的電流是0.2C，并且通過大約0.1到1mA的電流值，進行充電和放電。

(電池部件生產(chǎn))

如下生產(chǎn)電池部件。首先，將電極沖壓成具有預定尺寸，由聚乙烯制成并且具有16μm厚度的多孔膜切割成大于正電極，并且獲得隔離件。接下來，按照正電極、隔離件、負電極、…、負電極、隔離件以及正電極的順序，層壓如上所述獲得的16個正電極、15個負電極以及30個隔離件，如圖2A和2C所示。電池部件的厚度是5mm。注意，電池部件的上下最外層是正電極活性材料層。然而，這些部分不朝著負電極，因此，不促進電池反應。進一步，在層壓電極時，如圖4B所示，調整負電極和正電極的相對位置，使得從層壓方向觀看，負電極活性材料層的投影表面在正電極活性材料層的投影表面內。

(二次電池生產(chǎn))

接下來，16個正電極集電器露出部分同時通過超聲波焊接連接至由鋁制成的正電極桶。同樣，15個負電極集電器露出部分同時超聲波焊接至由鋁制成的負電極桶。接下來，作為封裝材料，制備具有層壓結構的2個方形鋁復合薄膜，其中，按照順序層壓由未拉伸的聚丙烯(CPP)制成的樹脂層、粘附層、鋁箔、粘附層以及由尼龍制成的樹脂層。容納電池部件的凹入部分形成在這2個方形鋁復合薄膜中的一個的一部分內。接下來，電池部件容納在這個鋁復合薄膜的凹入部分內，使得正電極桶和負電極桶的端部拉到外面。接下來，剩余的鋁復合薄膜分層，以覆蓋電池部件容納在其內的凹入部分，并且除了一側以外的外圍邊緣部分熱融合，以形成袋形。

接下來，通過質量比PC:DMC:LiPF₆＝35:50:15混合碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)以及六氟磷酸鋰(LiPF₆)，制備電解質溶液。

接下來，通過袋狀鋁復合薄膜的開口部分(未融合部分)，倒入電解質溶液，并且電池部件浸有電解質溶液。然后，熱融合和密封開口部分。獲得預期的二次電池。

<實例1-2>到<實例1-4>

通過調整正電極混合漿體和負電極混合漿體的涂抹量以及電極面積，將Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)調整為在以下表1中示出的值。與實例1-1一樣，產(chǎn)生二次電池，除了以上問題以外。

<比較實例1-1>到<比較實例1-4>

通過調整正電極混合漿體和負電極混合漿體的涂抹量以及電極面積，將Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)調整為在以下表1中示出的值。與實例1-1一樣，產(chǎn)生二次電池，除了以上問題以外。

(評估)

關于產(chǎn)生的二次電池，測量循環(huán)保持率和厚度增加率。

(測量循環(huán)保持率)

為所產(chǎn)生的電池進行以下循環(huán)測試，并且獲得容量保持率(循環(huán)保持率)。在預定的充電電壓2.3V和電流1C，在23℃下，進行CC-CV充電(恒流-恒壓充電)3個小時，然后，需要暫停一個小時，然后，進行放電，直到電壓為1V，放電電流為1C。該操作重復兩次。在第一循環(huán)計算第二放電，并且將此時的放電容量視為電池的初始階段放電容量。在相似的條件下，反復進行充電和放電，并且【在500個循環(huán)之后的容量/初始階段放電容量】×100(％)用作循環(huán)保持率。注意，1C是電流值，邏輯容量在一個小時內完全放電(充電)。0.5是電流值，邏輯容量在兩個小時內完全放電(充電)。

(測量厚度增加率)

關于進行循環(huán)測試的二次電池，測量在循環(huán)測試之前的電池厚度以及在循環(huán)測試之后的電池厚度，并且由{(在500個循環(huán)內的電池厚度)/在第一次充電和放電之后的電池厚度}×100(％)獲得電池厚度的增加率。

在表1示出評估結果。

【表1】

如在表1所示，發(fā)現(xiàn)在滿足公式(A)到(C)的實例1-1到1-4的二次電池中，循環(huán)特征有利，厚度增加率小，并且可以抑制氣體的生成。同時，比較實例1-1到1-4的二次電池不滿足公式(A)到(C)中的任一個，并且不能充分抑制氣體的生成或者循環(huán)特征的退化。注意，在比較實例1-2中，通過重復循環(huán)，將正電極活性材料層的不朝著負電極活性材料層的區(qū)域(稱為正電極的間隙部分)的殘余容量加入初始階段容量中，從而限定充電終止的電極從正電極切換成負電極。因此，不能充分抑制氣體的生成和循環(huán)特征的退化。在不滿足公式(B)的二次電池中，與比較實例1-2一樣，負電極的電極面積遠遠小于正電極的電極面積，并且正電極的間隙部分大。這種二次電池具有以下趨勢：如果重復循環(huán)，則正電極的間隙部分開始逐漸使用，與在重復循環(huán)的循環(huán)初始階段中的容量相比，正電極容量增加更多，與在循環(huán)初始階段中的差值相比，在負電極容量與正電極容量之間的差值變得更小，最后，正電極容量的幅度和負電極容量的幅度顛倒(即，正電極容量大于負電極容量)。

<實例2-1>到<實例2-4>和<比較實例2-1>到<比較實例2-3>

LiMn_0.75Fe_0.25PO₄用作正電極活性材料。通過調整正電極混合漿體和負電極混合漿體的涂抹量以及電極面積，將Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)調整為在以下表2中示出的值。與實例1-1一樣，產(chǎn)生二次電池，除了以上問題以外。

(評估)

與實例1-1一樣，關于實例和比較實例產(chǎn)生的二次電池，測量循環(huán)保持率和厚度增加率。

在表2示出評估結果。

【表2】

如在表2所示，在滿足公式(A)到(C)的實例2-1到2-4的二次電池中，發(fā)現(xiàn)循環(huán)特征有利，厚度增加率小，并且可以抑制氣體的生成。同時，比較實例2-1到2-3的二次電池不滿足公式(A)到(C)中的任一個，并且不能充分抑制氣體的生成或者循環(huán)特征的退化。

<實例3-1>到<實例3-4>和<比較實例3-1>到<比較實例3-3>

LiMn₂O₄用作正電極活性材料。通過調整正電極混合漿體和負電極混合漿體的涂抹量以及電極面積，將Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)調整為在以下表3中示出的值。與實例1-1一樣，產(chǎn)生二次電池，除了以上問題以外。

(評估)

與實例1-1一樣，關于實例和比較實例產(chǎn)生的二次電池，測量循環(huán)保持率和厚度增加率。

在表3示出評估結果。

【表3】

如在表3所示，發(fā)現(xiàn)在滿足公式(A)到(C)的實例3-1到3-4的二次電池中，循環(huán)特征有利，厚度增加率小，并且可以抑制氣體的生成。同時，比較實例3-1到3-3的二次電池不滿足公式(A)到(C)中的任一個，并且不能充分抑制氣體的生成或者循環(huán)特征的退化。

<實例4-1>到<實例4-4>和<比較實例4-1>到<比較實例4-4>

與實例1-1一樣，產(chǎn)生正電極和負電極。正電極引線連接至正電極集電器露出部分，并且負電極引線連接至負電極集電器露出部分。因此，獲得正電極和負電極。注意，在產(chǎn)生正電極和負電極時，通過調整正電極混合漿體和負電極混合漿體的涂抹量以及電極面積，將Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)調整為在以下表4中示出的值。

(隔離件)

作為隔離件，使用由聚乙烯(PE)制成的多孔膜(聚乙烯隔離件)，該多孔膜切割成具有厚度16mm并且大于正電極寬度。

聚偏二氟乙烯(PVdF)分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)內，并且制備基質樹脂溶液。

接下來，在隔離件的兩個表面上應用基質樹脂溶液，然后，使其干燥，使得從基質樹脂溶液中去除NMP。生產(chǎn)具有兩個表面的隔離件，由PVdF制成的基質高分子化合物層形成在這兩個表面上。

【組裝二次電池】

正電極、負電極以及隔離件按照正電極、隔離件、負電極以及隔離件的順序層壓，在其兩個表面上形成了基質高分子化合物層，并且通過扁平形狀的方式在縱向纏繞多次，并且使用膠帶固定完成部分，使得形成纏繞的電極主體。

接下來，纏繞的電極主體夾在封裝材料之間，并且三個側邊熱融合。注意，作為封裝材料，使用與實例1-1的鋁復合薄膜相似的兩個鋁復合薄膜。

隨后，倒入與實例1-1的電解質溶液相似的電解質溶液，并且剩余的一側在解壓之下熱融合并且密封。此時，基質高分子化合物層浸有電解質溶液，作為基質高分子化合物層的PVdF膨脹，并且形成凝膠電解質(凝膠電解質層)。獲得預期的二次電池。

(評估)

與實例1-1一樣，關于實例和比較實例產(chǎn)生的二次電池，測量循環(huán)保持率和厚度增加率。

在表4示出評估結果。

【表4】

如在表4所示，發(fā)現(xiàn)在滿足公式(A)到(C)的實例4-1到4-4的二次電池中，循環(huán)特征有利，厚度增加率小，并且可以抑制氣體的生成。同時，比較實例4-1到4-4的二次電池不滿足公式(A)到(C)中的任一個，并且不能充分抑制氣體的生成或者循環(huán)特征的退化。

<實例5-1>到<實例5-4>和<比較實例5-1>到<比較實例5-4>

(生產(chǎn)正電極)

制備與實例1-1的漿體相似的正電極混合漿體，并且在由帶狀鋁箔制成的正電極集電器的兩個表面上應用正電極混合漿體。隨后，應用的正電極混合漿體的分散介質蒸發(fā)并且干燥，并且由輥式壓制機壓縮模制正電極集電器，使得形成正電極活性材料層。最后，由鋁制成的正電極引線連接至正電極集電器露出部分，并且形成正電極。

(生產(chǎn)負電極)

制備與實例1-1的漿體相似的負電極混合漿體，并且在由帶狀鋁箔制成的負電極集電器的兩個表面上應用負電極混合漿體，使得露出負電極集電器的一部分。隨后，應用的負電極混合漿體的分散介質蒸發(fā)并且干燥，并且由輥式壓制機壓縮模制負電極集電器，使得形成負電極活性材料層。最后，由鋁制成的負電極引線連接至負電極集電器露出部分，并且形成負電極。注意，在產(chǎn)生正電極和負電極時，通過調整正電極混合漿體和負電極混合漿體的涂抹量以及電極面積，將Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)調整為在以下表5中示出的值。

(制備電解質溶液)

制備與實例1-1的電解質溶液相似的電解質溶液。

(組裝電池)

接下來，纏繞隔離件，同時夾入正電極和負電極，使得獲得纏繞的電極主體。接下來，纏繞的電極主體插入電池殼內。負電極引線通過電阻焊接連接至電池殼的殼底部，并且正電極蓋通過超聲波焊接連接至正電極引線。接下來，倒入與實例1-1的電解質溶液相似的電解質溶液。隨后，正電極蓋在電池殼內填縫并且密封，并且獲得預期的圓筒型二次電池(18650尺寸)。

(評估)

與實例1-1一樣，測量實例和比較實例產(chǎn)生的二次電池的循環(huán)保持率。

在表5示出評估結果。

【表5】

如在表5所示，在滿足公式(A)到(C)的實例5-1到5-4的二次電池中，循環(huán)特征有利。注意，在實例5-1到5-4中，二次電池是將圓形罐用作封裝材料的二次電池，并且不太可能發(fā)生因氣體的生成造成的膨脹。因此，難以通過封裝材料的膨脹來評估氣體生成抑制效果，從而不進行氣體生成抑制效果的評估。然而，不否認氣體生成抑制效果。滿足公式(A)到(C)的實例5-1到5-4的二次電池顯示氣體生成抑制效果，與以上實例1-1等于一樣。

8、其他實施方式

本技術不限于本技術的上述實施方式和實例，并且在不背離本技術的精神的情況下，可以具有各種修改和應用。

例如，在上述實施方式和實例中描述的數(shù)值、結構、形狀、材料、原材料、生產(chǎn)工藝等僅僅是實例，并且可以根據(jù)需要使用與上述實施方式和實例不同的數(shù)值、結構、形狀、材料、原材料、生產(chǎn)工藝等。

進一步，除非背離本技術的精神，否則上述實施方式和實例的配置、方法、工藝、形狀、材料、數(shù)值等可以彼此相結合。

本技術可以采用以下配置。

【1】一種二次電池，包括：

正電極，包括具有正電極活性材料的正電極活性材料層；

負電極，包括具有負電極活性材料的負電極活性材料層；以及

電解質，其中，

所述正電極活性材料至少包含具有橄欖石結構并且包含至少鋰、鐵以及磷的磷酸鋰鐵化合物或具有尖晶石結構并且包含至少鋰和錳的鋰錳復合氧化物中的任一個，

所述負電極活性材料包含含鈦無機氧化物，并且

所述二次電池滿足以下公式(A)、公式(B)以及公式(C)：

公式(A)

1.005≤(Ac/Aa)

(式中，Ac：正電極的電極面積(cm²)；以及Aa：負電極的電極面積(cm²))；

公式(B)

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

(式中，Q_C1(mAh/cm²)：每個單位面積的第一正電極充電容量；以及Q_A1(mAh/cm²)：每個單位面積的第一負電極充電容量)；以及

公式(C)

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

(式中，Q_CL(mAh/cm²)：所述正電極的每個單位面積的不可逆容量；以及Q_AL(mAh/cm²)：所述負電極的每個單位面積的不可逆容量)。

【2】根據(jù)【1】所述的二次電池，其中，

所述(Ac/Aa)滿足(Ac/Aa)≤1.50。

【3】根據(jù)【1】或【2】所述的二次電池，其中，

所述磷酸鋰鐵化合物是由以下(化學式1)表示的磷酸鋰鐵化合物：

(化學式1)

Li_uFe_rM1_(1-r)PO₄

(式中，M1表示由鈷(Co)、錳(Mn)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鈮(Nb)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鎢(W)以及鋯(Zr)構成的組中的至少一種類型。r是在0<r≤1范圍內的值。u是在0.9≤u≤1.1范圍內的值。注意，鋰成分依據(jù)充電和放電的狀態(tài)而不同，并且u值表示在完全放電狀態(tài)中的值。)

【4】根據(jù)【3】所述的二次電池，其中，

所述磷酸鋰鐵化合物至少是Li_uFePO₄(u與上述u同義)或Li_uFe_rMn_(1-r)PO₄(u與上述u同義，r與上述r同義)中的任一個。

【5】根據(jù)【1】到【4】中任一項所述的二次電池，其中，

所述鋰錳復合氧化物是由以下(化學式2)表示的鋰錳復合氧化物：

(化學式2)

Li_vMn_(2-w)M2_wO_s

(式中，M2表示由鈷(Co)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、錫(Sn)、鈣(Ca)、鍶(Sr)以及鎢(W)構成的組中的至少一種類型。V、w和s是在0.9≤v≤1.1、0≤w≤0.6以及3.7≤s≤4.1范圍內的值。注意，鋰成分依據(jù)充電和放電的狀態(tài)而不同，并且v值表示在完全放電狀態(tài)中的值。)

【6】根據(jù)【5】所述的二次電池，其中，

所述鋰錳復合氧化物是Li_vMn₂O₄(v與上述v同義)。

【7】根據(jù)【1】到【6】中任一項所述的二次電池，其中，

所述含鈦無機氧化物是由以下(化學式3)到(化學式5)表示的含鈦無機氧化物和TiO₂中的至少一個：

(化學式3)

Li[Li_xM3_(1-3x)/2Ti_(3+x)/2]O₄

(M3是Mg、Ca、Cu、Zn以及Sr中的至少一種類型，并且x滿足0≤x≤1/3)；

(化學式4)

Li[Li_yM4_1-3yTi_1+2y]O₄

(M4是Al、Sc、Cr、Mn、Fe、Ga以及Y中的至少一種類型，并且y滿足0≤y≤1/3)；以及

(化學式5)

Li[Li_1/3M5_zTi_(5/3)-z]O₄

(M5是V、Zr以及Nb中的至少一種類型，并且z滿足0≤z≤2/3)。

【8】根據(jù)【1】到【7】中任一項所述的二次電池，進一步包括：

封裝材料，封裝包括至少正電極和負電極的電池部件，其中，

所述封裝材料是膜封裝材料。

【9】根據(jù)【8】所述的二次電池，其中，

所述電池部件具有層壓電極結構或纏繞電極結構。

【10】根據(jù)【1】到【9】中任一項所述的二次電池，進一步包括：

存在于所述正電極與所述負電極之間的隔離件。

【11】一種二次電池，包括：

正電極，包括具有正電極活性材料的正電極活性材料層；

負電極，包括具有負電極活性材料的負電極活性材料層；以及

電解質，其中，

所述正電極活性材料的表示電位相對于容量(V對Li/Li+)的變化的曲線至少具有高原區(qū)域和電位上升區(qū)域，其中，所述電位在充電結束階段大幅上升并且改變，

所述負電極活性材料包含含鈦無機氧化物，并且

所述二次電池滿足以下公式(A)、公式(B)以及公式(C)：

公式(A)

1.005≤(Ac/Aa)

(式中，Ac：正電極的電極面積(cm²)；以及Aa：負電極的電極面積(cm²))；

公式(B)

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

(式中，Q_C1(mAh/cm²)：每個單位面積的第一正電極充電容量；以及Q_A1(mAh/cm²)：每個單位面積的第一負電極充電容量)；以及

公式(C)

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

(式中，Q_CL(mAh/cm²)：所述正電極的每個單位面積的不可逆容量；以及Q_AL(mAh/cm²)：所述負電極的每個單位面積的不可逆容量)。

【12】一種電池組，包括：

根據(jù)【1】到【11】中任一項所述的二次電池；

控制單元，被配置成控制所述二次電池；以及

封裝，封裝所述二次電池。

【13】一種電子裝置，包括：

根據(jù)【1】到【11】中任一項所述的二次電池；以及

電子裝置，被配置成從所述二次電池中接收電力的供應。

【14】一種電動車輛，包括：

根據(jù)【1】到【11】中任一項所述的二次電池；

轉換裝置，被配置成從所述二次電池中接收電力的供應并且將所述電力轉換成車輛的驅動力；以及

控制裝置，被配置成根據(jù)關于所述二次電池的信息，執(zhí)行關于車輛控制的信息處理。

【15】一種儲存裝置，包括：

根據(jù)【1】到【11】中任一項所述的二次電池；以及

儲存裝置，被配置成將電力提供給連接至所述二次電池的電子裝置。

【16】根據(jù)【15】所述的儲存裝置，進一步包括：

電力信息控制裝置，被配置成通過網(wǎng)絡將信號傳輸給另一個裝置或者從另一個裝置中接收信號，并且

所述儲存裝置根據(jù)由所述電力信息控制裝置接收的信息，執(zhí)行所述二次電池的充電和放電控制。

【17】一種電力系統(tǒng)，其中，

從根據(jù)【1】到【11】中任一項所述的二次電池中供應電力，或者將電力從發(fā)電裝置或電力網(wǎng)絡中供應給所述二次電池。

附圖標記

4：正電極

4A：正電極集電器

4B：正電極活性材料層

4C：正電極集電器露出部分

5：負電極

5A：負電極集電器

5B：負電極活性材料層

5C：負電極集電器露出部分

6：隔離件

31：封裝材料

31A：第一封裝部分

31B：第二封裝部分

32：正電極桶

33：負電極桶

34：粘附膜

35：固定元件

36：凹入部分

40：電池部件

50：纏繞的電極主體

52：正電極引線

53：負電極引線

54：正電極

54A：正電極集電器

54B：正電極活性材料層

55：負電極

55A：負電極集電器

55B：負電極活性材料層

56：隔離件

57：電解質層

58：保護帶

60：封裝材料

61：粘附膜

66：隔離件

81：電池殼

82和83：絕緣板

84：電池蓋

85：安全閥機構

85A：碟片

86：熱敏電阻部件

87：墊圈

90：纏繞的電極主體

91：正電極

91A：正電極集電器

91B：正電極活性材料層

92：負電極

92A：負電極集電器

92B：負電極活性材料層

93：隔離件

94：中心栓

95：正電極引線

96：負電極引線

101：電池

101a：平臺部分

102a：桶

102b：桶

103a：絕緣膠帶

103b：絕緣膠帶

103c：絕緣膠帶

104：絕緣板

105：電路板

106：連接器

301：組合電池

301a：二次電池

302a：充電控制開關

302b：二極管

303a：放電控制開關

303b：二極管

304：開關單元

307：電流檢測電阻

308：溫度檢測部件

310：控制單元

311：電壓檢測單元

313：電流測量單元

314：開關控制單元

317：存儲器

318：溫度檢測單元

321：正電極端子

322：負電極引線

400：儲存系統(tǒng)

401：房屋

402：集中電力系統(tǒng)

402a：熱力發(fā)電

402b：原子能發(fā)電

402c：水力發(fā)電

403：儲存裝置

404：發(fā)電裝置

405：耗電裝置

405a：冰箱

405b：空調

405c：電視

405d：浴室

406：電動車輛

406a：電動汽車

406b：混合動力汽車

406c：電動摩托車

407：智能電表

408：電力集線器

409：電力網(wǎng)絡

410：控制裝置

411：傳感器

412：信息網(wǎng)絡

413：服務器

500：混合動力車輛

501：引擎

502：發(fā)電機

503：功率驅動力轉換裝置

504a：驅動輪

504b：驅動輪

505a：車輪

505b：車輪

508：電池

509：車輛控制裝置

510：傳感器

511：充電端口