CN103227345A - 电池、电池组、电子装置、电动车辆、以及蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了电池、电池组、电子装置、电动车辆、以及蓄电装置。所述电池包括：正极；负极；和电解质，所述电解质包含流体电解质和非流体电解质，在所述流体电解质中，在保持流动性的同时存在包含溶剂和电解质盐的电解液，在所述非流体电解质中，通过高分子材料保持包含溶剂和电解质盐的电解液。

Description

电池、电池组、电子装置、电动车辆、以及蓄电装置
技术领域
本发明涉及电池、电池组、电子装置、电动车辆、蓄电装置（电存储装置，electrical storage device）和电力系统。
背景技术
近年来，便携式电子装置如相机集成的VTR（磁带录像机）、移动电话和笔记本PC（个人电脑）已经广泛地普及，并且强烈需要尺寸、重量和厚度的降低以及更长的工作寿命。伴随其，作为电源的电池，特别是轻质且可获得高能量密度的二次电池的开发被推进。
其中，在充放电反应中使用锂（Li）的吸留（occlusion）和放出（emission）的二次电池（所谓的锂离子二次电池）可获得比铅蓄电池或镍镉电池更高的能量密度，因此受到很大期望。作为这种二次电池，已经广泛使用其中利用层压膜包装电极体以实现重量和厚度的降低的层压膜型电池。
这种层压膜型电池轻且因此能量密度大。然而，伴随由于电池内部的气体产生等而造成的外包装构件的变形，在使用由与相关技术中的电解液相似的流体电解质（流动性电解质，fluidic electrolyte）构成的电解质的情况下，液体泄漏等变得成问题。作为解决这种问题的方法，在层压膜型电池中使用非流体电解质（非流动性电解质，non-fluidic electrolyte）引起了关注。在使用非流体电解质的电池中，涉及的液体泄漏较少且稳定性增加，因此存在如下优势：可以将轻且薄的材料如铝层压膜用于外包装构件。
然而，在最近的电子装置中，由于存在进一步推进高性能和多功能的倾向，所以频繁重复二次电池的充放电，并由此充放电容量倾向于下降。特别地，在低温环境中的劣化显著，并因此进一步期望电池特性的提高。另外，在用于车辆或电力均衡（electric power equalization）的蓄电应用中，电池可用于环境温度低的环境中，且因此期望电池特性的提高。
在使用非流体电解质的二次电池中，这些特性特别成问题。即，在相关技术的具有流动性的电解液中，离子在液体中的移动变得容易。相反，非流体电解质中的离子传导性因其粘度而下降。另外，在将可高度变形的外包装材料用于层压膜的情况中，存在如下问题：电极体倾向于变形，且因此电极之间的粘附性下降，并且电池特性进一步劣化。在使用其中层压片状电极的层压电极体的电池中，这种倾向变得更加显著。
为了提高这种性能，日本未审查专利申请公开号08-511274和2009-70636提出了一种使用离子液体（将双(氟磺酰基)酰亚胺等用作阴离子）作为电解液的技术。日本未审查专利申请公开号08-511274和2009-70636公开了一种方法，其中通过使用电解液降低电池中的电荷传递阻力，并由此提高电池的输出特性和循环特性。
另外，日本未审查专利申请公开号2004-165151和2010-129449公开了一种使用电解质的技术，在所述电解质中，预先向溶剂中添加在使用的初始期间在电池的充放电期间在电极上形成称作SEI（固体电解质界面）的膜的化合物。日本未审查专利申请公开号2004-165151和2010-129449公开了一种方法，其中通过在电极上形成SEI而使电极表面稳定，并由此抑制电池的输出特性和循环特性的下降。
发明内容
然而，在日本未审查专利申请公开号08-511274、2009-70636、2004-165151和2010-129449中公开的包含电解质盐的电解质中，电池特性在一定程度上得到提到，但是在未来尝试逐渐增加的高容量的情况下，必须进一步改善上述电池特性下降的问题。特别地，这种现象在长期使用、高温环境或低温环境中使用时变得显著，从而因离子传导性的下降而导致电池特性的进一步劣化。
期望提供一种电池，其中可以抑制在长期使用、或高温环境或低温环境中使用时的电池特性的降低。另外，期望提供使用所述电池的电池组、电子装置、电动车辆、蓄电装置、和电力系统。
根据本发明的一个实施方式，提供一种电池，其包括：正极；负极；和电解质，所述电解质包含流体电解质和非流体电解质，在所述流体电解质中，在保持流动性的同时存在包含溶剂和电解质盐的电解液（包含溶剂和电解质盐的电解液保持流动性地存在），在所述非流体电解质中，通过高分子材料（聚合物材料，polymeric material）保持（support）包含溶剂和电解质盐的电解液。
在本发明的电池中，优选的是，非流体电解质存在于正极和负极之间，流体电解质至少存在于正极和负极的活性物质层内部的空隙（void）中。更优选的是，流体电解质存在于正极和负极之间。
在本发明的电池中，优选的是，在正极和负极之间设置（interpose）多孔隔膜，并且在正极和负极的至少一个与隔膜之间存在非流体电解质。
在本发明的电池中，优选的是，电解质盐包含由化学式1表示的酰亚胺盐化合物（imide salt compound）。特别地，优选的是，电解质盐为由其中至少一个Z是氟原子的化学式1表示的酰亚胺盐化合物。
M+[(ZY)2N]-…（化学式1）
（在此，M+表示一价阳离子，Y表示SO2或CO，且Z独立地表示氟原子或可聚合的官能团）。
在本发明的电池中，优选的是，非流体电解质在电解质中的体积比为0至6体积%。
在本发明的电池中，优选的是，高分子材料的重均分子量为500,000以上。
在本发明的电池中，优选的是，正极活性物质为由化学式I表示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐，
LiaM1bPO4…（化学式I）
（在此，M1表示选自II族至XV族的元素中的至少一种元素，并且a和b表示在0≤a≤2.0和0.5≤b≤2.0范围内的值）。
本发明的电池组、电子装置、电动车辆、蓄电系统和电力系统包括上述电池。
根据本发明，可以提供一种电池，其中非流体电解质增大电极之间的粘附性（adhesiveness），流体电解质保持高离子传导性，且由此即使在高温环境或低温环境中也可以保持高电池特性。
附图说明
图1是电极体的二次电子像，其中二次电子像通过能量分散X射线光谱（SEM-EDX）获得且示出本发明的非流体电解质和电解液的横截面状态；
图2A至2C是示出根据本发明的第一实施方式的使用层压电极体的层压膜型电池的构造的外部透视图和分解透视图；
图3是以放大方式示出容纳在图2B中所示的电池中的层压电极体的一部分的横截面图；
图4A和4B是示出用于容纳在图2B中所示的电池中的层压电极体的正极和负极的透视图；
图5是示出根据本发明的第二实施方式的使用卷绕电极体的层压膜型电池的构造的分解透视图；
图6是示出容纳在图5中所示的电池中的卷绕电极体的横截面图；
图7是示出根据本发明第三实施方式的方形电池的构造的示意图；
图8是示出根据本发明第四实施方式的圆柱形电池的构造的横截面图；
图9是示出根据本发明第五实施方式的电池组的电路构造实例的方块图；
图10是示出其中根据本发明第六实施方式将蓄电系统用于房屋的实例的示意图；和
图11是示出采用应用本发明的串联混合动力系统的混合动力汽车的构造的实例的示意图。
具体实施方式
在下文中，对用于实施本发明的优选实施方式（在下文中，称作实施方式）进行说明。另外，如下进行说明。
1.第一实施方式（本发明电解质的实例）
2.第二实施方式（使用本发明电解质的层压膜型电池的实例）
3.第三实施方式（使用本发明电解质的方形电池的实例）
4.第四实施方式（使用本发明电解质的圆柱形电池的实例）
5.第五实施方式（使用本发明电解质的电池组的实例）
6.第六实施方式（使用电池的蓄电系统等的实例）
1.第一实施方式
在该第一实施方式中，对本发明的电解质进行说明。
本发明的电解质包含流体电解质和非流体电解质，在所述流体电解质中，在保持流动性的同时存在包含溶剂和电解质盐的电解液，在所述非流体电解质中，由高分子材料保持包含溶剂和电解质盐的电解液。在本发明的电解质中，非流体电解质可以存在于构成电池的正极和负极之间，且流体电解质可以至少存在于正极和负极的活性物质层内部的空隙中。优选的是，流体电解质存在于正极和负极之间。另外，多孔隔膜可以设置在正极和负极之间，并且非流体电解质可以存在于正极和负极的至少一个与隔膜之间。另外，流体电解质可以是通过将非流体电解质中包含的高分子材料的一部分溶出（elute）而得到的电解液。即使当电解液包含高分子材料时，在保持流动性的情况下，也将电解液看作流体电解质。
在本发明的电池中，流体电解质和非流体电解质两者都作为电解质存在。因此，非流体电解质使正极和负极相互紧密接触。结果，抑制了电极的变形，抑制了正极和负极之间的电池反应性的下降，流体电解质（流动化电解质，fluidized electrolyte）因其流动性而在电解质中保持高离子传导性。此外，由于非流体电解质使正极和负极相互紧密接触，所以因伴随充放电的膨胀和收缩而造成的电极变形不太可能发生，并且可以抑制因正极和负极之间的粘附性下降而造成的电池反应性下降。
在本发明的电解质中，优选的是，基于全部电解质，即，非流体电解质层和流体电解质的总体积，非流体电解质层的体积比为0至6体积%。鉴于此，可以以相对适当的方式获得由流体电解质造成的高离子传导性和由非流体电解质层造成的电极之间的粘附性。
另外，在本发明的电解质中，优选的是，基于正极、负极和隔膜的总孔体积，高分子材料的体积比为0至0.3体积%。
另外，例如，可以以使得在将电池拆开以取出包括正极和负极的电极体之后，通过能量分散X射线光谱（SEM-EDX）对电极体的横截面的SEM图像如二次电子像和反射电子像的对比度进行分析的方式，对本发明的在电池中形成的非流体电解质层和流体电解质进行分析。
在由电极体的横截面的二次电子像和反射电子像的对比度确认非流体电解质层的体积比的情况下，例如，非流体电解质的面积和流体电解质的面积的面积比由通过能量分散X射线光谱（SEM-EDX）等获得的SEM图像计算，且可以将该面积比设定为非流体电解质和流体电解质的体积比。如图1中所示，在二次电子像和反射电子像中，作为液体流体电解质的电解液未实际拍照为图像，且被确认为固体集电体、活性物质、和导电材料或粘合材料之间的空隙部分（即，活性物质层的空隙部分），或者隔膜的未占用部分（空闲部分，vacant portion）。另外，半固体非流体电解质用与固体集电体、活性物质、导电材料或粘合材料、或者隔膜不同的对比度表示。
另外，可以通过使用相关技术中的元素分析方法，即，能量分散X射线光谱（SEM-EDX）等进行电解质的元素分析来对非流体电解质层和流体电解质的形成比进行分析。在使用这种方法的情况下，为了防止对电解质中的不必要成分进行无意的分析，优选的是，在利用有机溶剂如碳酸二甲酯（DMC）对电极的表面进行清洁之后进行分析。
电解液
电解液包含溶剂和电解质盐。
作为溶剂，例如，可以使用非水溶剂。非水溶剂的实例包括碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、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、异丁酸甲酯、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、环丁砜、磷酸三甲酯、二甲基亚砜等。它们可以单独使用或者可以将其多种混合并使用。
其中，优选使用选自由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯组成的组中的至少一种作为非水溶剂。在这种情况下，特别地，优选使用高粘度（高介电常数）溶剂（例如，比介电常数ε≥30）如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯与低粘度溶剂（例如粘度≤1mPa·s）如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的组合。这是因为，提高了电解质盐的离解性和离子移动性，由此可以获得相对优异的效果。
作为电解质盐，可以包含一种以上轻金属盐如锂盐。锂盐的实例包括六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）、高氯酸锂（LiClO4）、六氟砷酸锂（LiAsF6）、四苯基硼酸锂（LiB(C6H5)4）、甲磺酸锂（LiCH3SO3）、三氟甲磺酸锂（LiCF3SO3）、四氯铝酸锂（LiAlCl4）、六氟硅酸二锂（Li2SiF6）、氯化锂（LiCl）、溴化锂（LiBr）等。其中，选自由六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和六氟砷酸锂组成的组中的至少一种是优选的，且六氟磷酸锂和四氟硼酸锂是更优选的。
作为电解质盐，可以包含下述的由化学式1表示的酰亚胺盐化合物。酰亚胺盐化合物的特殊优点在于，酰亚胺盐在高温环境中不太可能分解。因此，从可以抑制在高温环境中使用期间或者在储存在高温环境中之后的使用期间电池特性的下降的观点来看，优选使用酰亚胺盐化合物作为电解质盐。
另外，当在形成期间进行高温非流体化处理时，非流体电解质可以增大电极之间的粘附性。因此，当在非流体电解质的形成期间进行高温处理时，优选使用在高温环境下不太可能分解的酰亚胺盐化合物作为电解质盐。结果，可以增大电极之间的粘附性而不因酰亚胺盐化合物的分解造成电池反应性的下降。
M+[(ZY)2N]-…（化学式1）
（在此，M+表示一价阳离子，Y表示SO2或CO，且各个取代基Z独立地表示氟原子或可聚合的官能团。）
构成M+的阳离子的实例包括碱金属离子如锂离子（Li+）、钠离子（Na+）和钾离子（K+）、其他金属元素离子、铵阳离子、鏻阳离子（phosphoniumcation）等。其中，锂离子是优选的。
以化学式1表示的酰亚胺盐化合物的实例包括各种酰亚胺盐化合物如双(氟磺酰基)酰亚胺锂、(氟磺酰基)(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂和双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂。
此外，作为酰亚胺盐化合物，优选使用其中化学式1中的至少一个取代基Z是氟原子的化合物（其可以是全氟化的）。这是因为，获得了相对优异的电池特性。酰亚胺盐化合物的实例包括双(氟磺酰基)酰亚胺锂、(氟磺酰基)(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂、(氟磺酰基)(五氟乙基磺酰基)酰亚胺锂、(氟磺酰基)(九氟丁基磺酰基)酰亚胺锂、(氟磺酰基)(苯基磺酰基)酰亚胺锂、(氟磺酰基)(五氟苯基磺酰基)酰亚胺锂、(氟磺酰基)(乙烯基磺酰基)酰亚胺锂等。这些酰亚胺盐化合物可以单独使用或者可以将其两种以上混合并使用。在此，化学式1中的酰亚胺盐化合物不限于这些酰亚胺盐化合物。
相对于溶剂，电解质盐在电解液中的含量优选为0.6至2.0mol/kg，更优选为0.6至1.5mol/kg。这是因为，可以获得高离子传导性。
非流体电解质
非流体电解质可以由具有离子传导性的固体所形成的完全固体型电解质构成，但是优选在高分子材料保持电解液的同时，使用非流体化（非流动化）的半固体电解质。在这种情况下，作为由高分子材料保持的电解液，可以使用上述电解液。
相对于非流体电解质，非流体电解质中保持的电解液的质量比优选为90至99质量%以下。另外，关于所述的存在于正极和负极之间的本发明的电解质，基于正极、负极和隔膜的总空隙体积，高分子材料的体积比优选为0至0.3体积%，但是当考虑高分子材料的比重时，非流体电解质中保持的电解液的质量比对应于上述范围。在非流体电解质中保持的电解液的量过量的情况下，可能不能获得因电极之间的紧密接触而造成的足以保持电池形状的效果。在非流体电解质中保持的电解液的量不充分的情况下，非流体电解质中的离子传导性变得不充分，且由此存在电池特性可能下降的担忧。
作为高分子材料，可以使用各种材料，但是根据形成非流体电解质的层的方法，存在分别优选且适当使用的高分子材料。因此，会对形成非流体电解质层的方法进行说明。
作为形成非流体电解质层的方法，优选使用对电解液或半固体电解质前体进行非流体化处理的方法。该方法的优选实例包括：（1）在常温下或在加热状态下将电解液浸渍到高分子材料中的方法，（2）关于包含以聚合物胶凝剂的形式存在的高分子材料的电解液进行聚合处理如紫外线固化或热固化的方法，和（3）其中将通过在高温下在电解液中熔化高分子材料而获得的材料冷却至常温的方法等。在使用方法（2）或（3）的情况下，在形成非流体电解质层之后，进一步注入电解液，由此可以实现本发明的电池构造，其中存在非流体电解质和流体电解质两者。
另外，后面将对形成非流体电解质层的方法连同制造电池的方法的细节进行说明。
在使用在常温下或在加热状态下将电解质浸渍到高分子材料中的方法（1）的情况中，作为高分子材料，吸收溶剂和凝胶的材料是可能的。高分子材料的实例包括氟基高分子材料（氟类高分子材料，fluorine-basedpolymeric material）如包含聚偏氟乙烯或偏二氟乙烯和六氟丙烯作为成分的共聚物；醚基高分子材料（醚类高分子材料）如聚环氧乙烷和包含聚环氧乙烷的交联体（cross-linking body）；具有氧化烯（环氧烷烃，烯烃氧化物）单元的氧化烯基高分子材料（氧化烯类高分子材料，alkyleneoxide-based polymeric material）；包含聚丙烯腈、聚环氧丙烷或聚甲基丙烯酸甲酯作为重复单元的高分子材料等。可以单独使用一种这些高分子材料或者可以混合并使用其两种以上。
特别地，从氧化还原稳定性的观点来看，氟基高分子材料是优选的，且其中，聚偏氟乙烯是优选的。这是因为，在利用电解液进行非流体化的过程中，不太可能发生溶胀或溶解（分解，dissolution），聚偏氟乙烯对非流体电解质层的定位是有利的，且在电解液的非流体化之后，聚偏氟乙烯强烈附着至正极或负极，由此可以保持电池形状。由于相同的观点，高分子材料的重均分子量优选为500,000以上。
另外，高分子材料的重均分子量可以通过例如凝胶渗透色谱（GPC）法、粘弹性测量法、熔体流动速率（MFR）测量法、光散射法、和沉降速度法等测量。
此外，共聚物可包含不饱和二元酸（dibasic acid）的单酯如单甲基马来酸酯、卤代乙烯如三氟氯乙烯（ethylene trifluoride chloride）、不饱和化合物的环状碳酸酯如碳酸亚乙烯酯、含环氧基的丙烯酸类乙烯基单体等作为成分。这是因为，可以获得相对优异的特性。
在使用关于包含以聚合物胶凝剂的形式存在的高分子材料的电解液进行聚合处理如紫外线固化或热固化的方法（2）的情况中，聚合物胶凝剂的实例包括具有不饱和双键如丙烯酰基基团、甲基丙烯酰基基团、乙烯基基团和烯丙基基团的化合物。具体地，聚合物胶凝剂的实例包括丙烯酸、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、聚乙二醇单丙烯酸酯、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、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、丙烯酸N,N-二乙基氨基乙酯（N,N-diethylaminoethyl acrylate）、丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、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、聚亚烷基二醇二丙烯酸酯、聚亚烷基二醇二甲基丙烯酸酯等。此外，聚合物胶凝剂的实例包括三官能单体如三羟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单体如季戊四醇烷氧基化的四丙烯酸酯和二三羟甲基丙烷烷氧基化的四丙烯酸酯（ditrimethylolpropane alkoxylate tetraacrylate）。其中，具有丙烯酰基基团或甲基丙烯酰基基团的氧化亚烷基二醇基化合物（氧化亚烷基二醇类化合物，oxyalkylene glycol-based compound）是优选的。可以单独使用任一种聚合物胶凝剂或者可以混合并使用其两种以上。
由聚合物胶凝剂产生的高分子材料的重均分子量优选为500,000以上。这是因为，重均分子量越大，电解液非流体化的倾向越大，且即使当薄时，也可以形成相对于正极或负极和隔膜具有高粘附强度的非流体电解质层。
在使用其中将通过在高温下在电解液中溶解高分子材料而获得的材料冷却至常温的方法（3）的情况中，可以使用任何聚合物化合物（高分子化合物），只要其作为高分子材料相对于电解液形成凝胶且作为电池材料稳定即可。具体地，聚合物化合物的实例包括具有环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（丙烯酸酯衍生物类聚合物）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；氟基树脂（氟类树脂）如聚氟乙烯和聚偏氟乙烯；含CN基团的聚合物如聚丙烯腈和聚偏氰乙烯（polyvinylidene cyanide）；聚乙烯醇基聚合物（聚乙烯醇类聚合物）如聚乙酸乙烯酯和聚乙烯醇；含卤素的聚合物如聚氯乙烯和聚偏氯乙烯等等。可以单独使用任一种高分子材料或者可以混合并使用其两种以上。另外，可以使用高分子材料的改性化合物、衍生物、无规共聚物、交替共聚物、接枝共聚物、嵌段聚合物等。
这些高分子材料的重均分子量优选为500,000以上。这是因为，重均分子量越大，电解液非流体化的倾向越大，且即使当薄时，也可以形成与正极或负极和隔膜具有高粘附强度的非流体电解质层。
效果
当关于电池使用第一实施方式的电解质时，可以提高在长时间使用期间或者在高温环境或低温环境中使用期间的电池特性。
即，在本发明中，在电池中存在流体电解质和非流体电解质两者，在流体电解质中，在保持流动性的同时存在电解液，且在非流体电解质中，通过高分子材料保持电解液。因此，正极和负极之间的粘附性因非流体电解质而增大，且可以因流体电解质而保持高离子传导性。另外，当将酰亚胺盐化合物用作电解质盐时，可以抑制充放电期间或储存在高温环境中期间的电解质盐的分解。另外，由于可以在非流体电解质的形成期间进行高温下的非流体化处理，所以可以形成具有相对高粘附性的非流体电解质层。另外，当将酰亚胺盐化合物用作电解质盐时，可以抑制低温环境中的电池特性的下降。
2.第二实施方式
在该第二实施方式中，对使用第一实施方式的电解质的电池的构造实例进行说明。
（2-1）电池的第一构造
第二实施方式的电池的第一构造是所谓的层压膜型电池，其中通过层压膜包装通过层压电极而获得的层压电极体。图2A示出了从根据本发明第二实施方式的电池1的一个主表面侧看到的外部透视图，图2B示出了从电池1的另一个主表面侧看到的分解透视图，且图2C示出了从电池1的另一个主表面侧看到的外部透视图。图3以放大方式示出了显示沿图2B中所示的层压电极体10的线III-III的层压结构的一部分的横截面图。
在该电池中，主要通过膜状外包装构件5包装正极引线2和负极引线3附着的层压电极体10。如图2B中所示，容纳在电池1中的层压电极体10具有如下构造，其中矩形正极11和矩形负极12与夹在其间的隔膜13层压在一起，利用保护带通过固定至其的固定构件14来保护最外周部。另外，分别在隔膜13与正极11之间和隔膜13与负极12之间形成非流体电解质层15。非流体电解质层15是例如其中通过高分子材料保持电解液的胶凝层（gelatinous layer）。使用这种膜状外包装构件5的电池结构称作层压膜型。
正极引线2和负极引线3从例如用外包装构件5包装的电池1的内部引出至外部。正极引线2由例如金属材料如铝形成，且负极引线3由例如金属材料如铜、镍和不锈钢形成。这些金属材料例如以薄板状或网状形成。
外包装构件
外包装构件5是例如通过在金属层的两个表面上形成树脂层而获得的层压膜。在层压膜中，在金属层的暴露于电池外部的表面上形成外侧树脂层，并在金属层的与发电元件如层压电极体10相反的电池内侧表面上形成内侧树脂层。
金属层具有阻挡湿气、氧和光进入以保护内容物的重要功能，且从亮度、延伸性、价格和处理容易性的观点来看，经常将铝（Al）用于形成金属层。外侧树脂层具有外观的美观性、韧性、柔性等，且将树脂材料如尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）用于形成外侧树脂层。内侧树脂层是可以用热或超声波熔化和熔合的部分，且因此聚烯烃对于内侧树脂层是优选的，并且经常使用流延聚丙烯（CPP）。根据需要，可以分别在金属层与外侧树脂层之间和金属层与内侧树脂层之间设置粘附层。
在外包装构件5中，设置凹部（concave portion）5a，其例如通过在从内侧树脂层朝向外侧树脂层的方向上进行深冲压（deep drawing）而形成且容纳层压电极体10，并且以与层压电极体10相反地布置内侧树脂层。通过熔合等使外包装构件5的相互相反的内侧树脂层在凹部5a的外边缘部相互紧密接触。分别在外包装构件5与正极引线2之间和外包装构件5与负极引线3之间布置提高外包装构件5的内侧树脂层与由金属材料形成的正极引线2和负极引线3之间的粘附性的粘附膜4。粘附膜4由与金属材料具有高粘附性的树脂材料形成。例如，粘附膜4由聚烯烃基树脂（聚烯烃类树脂）如聚乙烯、聚丙烯、以及从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，可以由具有不同结构的层压膜、聚合物膜如聚丙烯或金属膜代替其中金属层由铝（Al）形成的铝层压膜而形成外包装构件5。
分别在外包装构件5与正极引线2之间和外包装构件5与负极引线3之间插入防止环境空气或湿气进入的粘附膜4。粘附膜4由相对于正极引线2和负极引线3具有粘附性的材料形成。这种材料的实例包括聚烯烃树脂如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、和改性聚丙烯。
电解质
如图3中所示，例如，分别在隔膜13与正极11之间和隔膜13与负极12之间形成非流体电解质层15。另外，将电解液（未示出）注入到电池1中，由此与非流体电解质层15一起存在流体电解质。非流体电解质层15和流体电解质与第一实施方式中相同。
另外，在不使用隔膜13的情况下，可以使用非流体电解质层15代替使正极11和负极12绝缘并防止正极11和负极12之间的物理接触的隔膜13。在这种情况下，在正极11和负极12之间布置非流体电解质层15。
正极
例如，各个正极11具有其中分别在具有一对相反表面的正极集电体11A的两个表面上设置正极活性物质层11B的构造。正极集电体11A由例如金属箔如铝箔形成。如图4A中所示，连接至正极引线2的各个正极极耳（positive electrode tab）11C从正极集电体11A连续延伸。从层压的多个正极11延伸的多片正极极耳11C相互固定且将正极集电体11A连接至其。另外，在图4A中，为了阐明正极极耳11C的构造，以其中不形成其一部分的状态示出正极活性物质层11B。然而，实际上，在正极极耳11C的一部分以外的部分处形成正极活性物质层11B。
正极活性物质层11B包含例如正极活性物质、导电材料和粘合材料。正极活性物质层11B包含能够吸留和放出锂离子的正极材料的任一种以上作为正极活性物质，并可以根据需要包含其他材料如粘合材料和导电材料。
能够吸留和放出锂离子的正极材料的适当实例包括含锂化合物如氧化锂、磷锂氧化物、硫化锂和包含锂的层间化合物，并且可以混合并使用其两种以上。为了提高能量密度，包含锂、过渡金属元素和氧（O）的含锂化合物是优选的。这些含锂化合物的实例包括由化学式I表示的具有橄榄石型结构、由化学式II表示的层状岩盐型结构等的锂复合磷酸盐。作为含锂化合物，包含选自由钴（Co）、镍（Ni）、锰（Mn）和铁（Fe）组成的组中的至少一种作为过渡金属元素的化合物是更优选的。这些含锂化合物的实例包括由化学式III表示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐，由化学式IV、化学式V或化学式VI表示的具有层状岩盐型结构的锂复合氧化物，由化学式VII表示的具有尖晶石型结构的锂复合氧化物等。具体地，这些含锂化合物的实例包括LiNi0.50Co0.20Mn0.30O2、LiaCoO2（a
Figure BDA00002752478000131
1）、LibNiO2（b
Figure BDA00002752478000132
1）、Lic1Nic2Co1-c2O2（c1
Figure BDA00002752478000133
1、0<c2<1）、LidMn2O4（d
Figure BDA00002752478000134
1）、LieFePO4（e
Figure BDA00002752478000135
1）等。
LiaM1bPO4…（化学式I）
（在此，M1表示选自II族至XV族的元素中的至少一种元素，且a和b表示在0≤a≤2.0和0.5≤b≤2.0范围内的值。）
LicNi(1-d-e)MndM2eO(1-f)Xg…（化学式II）
（在此，M2表示选自II族至XV族的元素（除了镍（Ni）和锰（Mn）以外）的至少一种元素。X表示选自XVI族和XVII族的元素（除了氧（O）以外）的至少一种元素。c、d、e、f和g表示在如下范围内的值：0≤c≤1.5、0≤d≤1.0、0≤e≤1.0、-0.10≤f≤0.20、和0≤g≤0.2。）
LihM3PO4…（化学式III）
（在此，M3表示选自由如下组成的组中的至少一种：钴（Co）、锰（Mn）、铁（Fe）、镍（Ni）、镁（Mg）、铝（Al）、硼（B）、钛（Ti）、钒（V）、铌（Nb）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、钙（Ca）、锶（Sr）、钨（W）和锆（Zr）。h表示在0.9≤h≤1.1范围内的值。另外，锂的组成随着充放电状态而不同，且z的值表示在完全放电状态下的值。）
LiiMn(1-j-k)NijM4kO(1-m)Fn…（化学式IV）
（在此，M4表示选自由如下组成的组中的至少一种：钴（Co）、镁（Mg）、铝（Al）、硼（B）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、锆（Zr）、钼（Mo）、锡（Sn）、钙（Ca）、锶（Sr）和钨（W）。i、j、k、m、和n表示在如下范围内的值：0.8≤i≤1.2、0＜j<0.5、0≤k≤0.5、j+k<1、-0.1≤m≤0.2、和0≤n≤0.1。另外，锂的组成随着充放电状态而不同，且i的值表示在完全放电状态下的值。）
LioNi(1-p)M5pO(1-q)Fr…（化学式V）
（在此，M5表示选自由如下组成的组中的至少一种：钴（Co）、锰（Mn）、镁（Mg）、铝（Al）、硼（B）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、锡（Sn）、钙（Ca）、锶（Sr）和钨（W）。o、p、q、和r表示在如下范围内的值：0.8≤o≤1.2、0.005≤p≤0.5、-0.1≤q≤0.2、0≤r≤0.1。另外，锂的组成随着充放电状态而不同，并且o的值表示在完全放电状态下的值。）
LisCo(1-t)M6tO(1-u)Fv…（化学式VI）
（在此，M6表示选自由如下组成的组中的至少一种：镍（Ni）、锰（Mn）、镁（Mg）、铝（Al）、硼（B）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、锡（Sn）、钙（Ca）、锶（Sr）和钨（W）。s、t、u、和v表示在如下范围内的值：0.8≤s≤1.2、0≤t<0.5、-0.1≤u≤0.2、0≤v≤0.1。另外，锂的组成随着充放电状态而不同，且s的值表示在完全放电状态下的值。）
LiwMn(1-x)M7xOyFz…（化学式VII）
（在此，M7表示选自由如下组成的组中的至少一种：钴（Co）、镍（Ni）、镁（Mg）、铝（Al）、硼（B）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、锡（Sn）、钙（Ca）、锶（Sr）、和钨（W）。w、x、y、和z表示在如下范围内的值：0.9≤w≤1.1、0≤x≤0.6、3.7≤y≤4.1、和0≤g≤0.1。另外，锂的组成随着充放电状态而不同，且w的值表示在完全放电状态下的值。）
其中，优选使用由化学式I和化学式III表示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐作为正极活性物质。特别地，作为化学式I中的M1和化学式III中的M3，优选包含铁（Fe）。当铁（Fe）的含量较大时，其是更优选的。这是因为，当使用本发明的包含非流体电解质和流体电解质两者的电解质时，可以获得相对优异的电池特性。
此外，从获得相对高的电极填充性能（electrode filling property）和循环特性的观点来看，可以使用其中由上述含锂化合物中的任一种形成的核颗粒的表面涂布有由其他含锂化合物中的任一种或碳材料形成的细颗粒的复合颗粒。
另外，能够吸留和放出锂离子的正极材料的实例包括氧化物、二硫化物、硫属元素化物、导电聚合物等。氧化物的实例包括氧化钒（V2O5）、二氧化钛（TiO2）、二氧化锰（MnO2）等。二硫化物的实例包括二硫化铁（FeS2）、二硫化钛（TiS2）、二硫化钼（MoS2）等。作为硫属元素化物，层状化合物或尖晶石型化合物是特别优选的，且其实例包括硒化铌（NbSe2）等。导电聚合物的实例包括硫磺、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚吡咯等等。正极材料可以为上述材料以外的其他材料。另外，可以以任意组合混合上述正极材料中的两种以上。
在使用氮（N2）作为吸收气体的情况下在根据BET（Brunauer,Emmett,Teller）法的测量中，将正极活性物质的比表面积设定为0.05至2.0m2/g，并优选为0.2至0.7m2/g。这是因为，在这种范围内可以获得相对有效的充放电特性。
另外，作为导电材料，例如，使用碳材料如炭黑和石墨。作为粘合材料，例如，可以使用选自如下的至少一种：树脂材料如聚偏氟乙烯（PVdF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚丙烯腈（PAN）、苯乙烯丁二烯橡胶SBR）、和羧甲基纤维素（CMC）、和包含这些树脂材料作为主要成分的共聚物。
负极
例如，负极具有其中分别在具有一对相反表面的负极集电体12A的两个表面上设置负极活性物质层12B的构造。负极集电体12A由例如金属箔如铜箔形成。如图4B中所示，连接至负极引线3的各个负极极耳12C从负极集电体12A连续延伸。从层压的多个负极12延伸的多片负极极耳12C相互固定且将负极集电体12A连接至其。另外，在图4B中，为了阐明负极极耳12C的构造，以其中不形成其一部分的状态示出负极活性物质层12B。然而，实际上，在负极极耳12C的一部分之外的部分处形成负极活性物质层12B。
负极活性物质层12B包含能够吸留和放出锂离子的负极材料中的任一种或多种作为负极活性物质，且与正极活性物质层11B类似，可以根据需要包含其他材料如粘合材料和导电材料。
另外，在电池1中，能够吸留和放出锂离子的负极材料的电化学当量大于正极11的电化学当量，且理论地设定以使得在充电期间锂金属不析出到负极12上。
能够吸留和放出锂离子的负极材料的实例包括碳材料如非石墨化碳、易石墨化碳、石墨、热解碳、焦炭、玻璃碳、有机高分子材料焙烧体、碳纤维和活性炭。其中，焦炭的实例包括沥青焦、针状焦、石油焦等。有机高分子材料焙烧体表示通过在合适的高温下将高分子材料如酚醛树脂或呋喃树脂焙烧而获得的碳化材料，且在一些部分中可以分类为非石墨化碳或易石墨化碳。这些碳材料是优选的，因为在充放电期间发生的晶体结构的变化非常小，且可以获得高充放电容量，并且可以获得满意的循环特性。特别地，石墨是优选的，因为电化学当量可以大，且可以获得高能量密度。另外，非石墨化碳是优选的，因为可以获得优异的循环特性。此外，充放电电位低的材料，具体地，充放电电位接近锂金属的充放电电位的材料是优选的，因为可以容易地实现电池的高能量密度。
作为能够吸留和放出锂离子的负极材料，可以列举能够吸留和放出锂离子且包含金属元素和准金属元素中的至少一种的材料。这是因为，当使用这种材料时可以获得高能量密度。特别地，更优选将这种材料与碳材料组合使用，因为可以获得高能量密度和优异的循环特性。负极材料可以为单质金属元素或准金属元素、它们的合金或它们的化合物，且负极材料可至少部分具有它们的相的一种以上。另外，在本发明中，除了两种以上金属元素的合金之外，术语“合金”还包括包含一种以上金属元素和一种以上准金属元素的合金。另外，合金可包含非金属元素。合金的构造包括固溶体、共晶（低共熔混合物）、金属间化合物以及其中这些构造中的两种以上共存的构造。
构成负极材料的金属元素或准金属元素的实例包括能够与锂形成合金的金属元素或准金属元素。具体地，金属元素或准金属元素的实例包括镁（Mg）、硼（B）、铝（Al）、钛（Ti）、镓（Ga）、铟（In）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）、铋（Bi）、镉（Cd）、银（Ag）、锌（Zn）、铪（Hf）、锆（Zr）、钇（Y）、钯（Pd）、铂（Pt）等。它们可以为晶体材料或无定形材料。
作为负极材料，例如，包含短周期型周期表的4B族的金属元素或准金属元素作为构成元素的材料是优选的，包含硅（Si）和锡（Sn）中的至少一种作为构成元素的材料是更优选的，且至少包含硅的材料是还更优选的。这是因为，硅（Si）和锡（Sn）具有大的吸留和放出锂离子的容量且可以获得高能量密度。包含硅和锡中的至少一种的负极材料的实例包括单质硅、硅的合金或化合物、单质锡、锡的合金或化合物、以及至少部分具有这些的一种以上的材料。
硅的合金的实例包括包含选自由如下组成的组中的至少一种作为除了硅以外的第二构成元素的合金：锡（Sn）、镍（Ni）、铜（Cu）、铁（Fe）、钴（Co）、锰（Mn）、锌（Zn）、铟（In）、银（Ag）、钛（Ti）、锗（Ge）、铋（Bi）、锑（Sb）、和铬（Cr）。锡的合金的实例包括包含选自由如下组成的组中的至少一种作为除了锡（Sn）以外的第二构成元素的合金：硅（Si）、镍（Ni）、铜（Cu）、铁（Fe）、钴（Co）、锰（Mn）、锌（Zn）、铟（In）、银（Ag）、钛（Ti）、锗（Ge）、铋（Bi）、锑（Sb）、和铬（Cr）。
锡（Sn）或硅（Si）的化合物的实例包括包含氧（O）或碳（C）的化合物。此外，除了锡（Sn）或硅（Sn）之外，锡或硅化合物可还包含上述第二构成元素。
其中，作为负极材料，包含钴（Co）、锡（Sn）、和碳（C）作为构成元素且其中碳的含量为9.9至29.7质量%，钴（Co）基于锡（Sn）和钴（Co）的总和的比率为30至70质量%的含SnCoC的材料是优选的。这是因为，在这种组成范围内可以获得高能量密度和优异的循环特性。
这种含SnCoC的材料可还根据需要包含其他构成元素。作为其他构成元素，例如，硅（Si）、铁（Fe）、镍（Ni）、铬（Cr）、铟（In）、铌（Nb）、锗（Ge）、钛（Ti）、钼（Mo）、铝（Al）、磷（P）、镓（Ga）或铋（Bi）是优选的，且含SnCoC的材料可包含这些构成元素中的两种以上。这是因为，可以进一步提高容量或循环特性。
另外，含SnCoC的材料具有包含锡（Sn）、钴（Co）和碳（C）的相，且优选的是，这种相具有低结晶性或无定形结构。另外，在含SnCoC的材料中，优选的是，作为构成元素存在的碳（C）的至少一部分与作为其他构成元素存在的金属元素或准金属元素结合。认为循环特性的下降是因为锡（Sn）等的聚集或结晶，但是当碳（C）与其他元素结合时，可以抑制聚集或结晶。
检查元素的结合状态的测量法的实例包括X射线光电子能谱（XPS）。在XPS中，在石墨的情况下，在经历能量校准以使得在84.0eV处获得金原子的4f轨道（Au4f）的峰的装置中，在284.5eV处显示碳的1s轨道（C1s）的峰。另外，在表面污染碳的情况中，在284.8eV处显示峰。另一方面，在碳原子的电荷密度增加的情况下，例如，在碳与金属元素或准金属元素结合的情况下，在低于284.5eV的范围中显示C1s峰。即，在低于284.5eV的范围中显示对于含SnCoC的材料获得的C1s的合成波的峰的情况下，含SnCoC的材料中包含的碳的至少一部分处于与作为其他构成元素存在的金属元素或准金属元素结合的状态。
另外，在XPS测量中，例如，将Cls峰用于光谱能量轴的校准。通常，在含SnCoC的材料的表面存在表面污染碳，且由此将表面污染碳的C1s峰设定为284.8eV，并将其用作能量基准。在XPS测量中，以包含表面污染碳的峰和含SnCoC的材料中的碳的峰两者的波形的形式获得C1s峰的波形。因此，例如，通过使用市售软件进行的分析将表面污染碳的峰和含SnCoC的材料中的碳的峰相互分离。在波形分析中，将存在于最小结合能侧的主峰的位置用作能量基准（284.8eV）。
此外，可以吸留和放出锂离子的负极材料的实例还包括其他金属化合物和高分子材料。其他金属化合物的实例包括氧化物如钛酸锂（Li4Ti5O12）、二氧化锰（MnO2）和钒氧化物（V2O5，V6O13）、硫化物如硫化镍（NiS）和硫化钼（MoS2）、以及锂氮化物如氮化锂（Li3N）。高分子材料的实例包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等。
隔膜
隔膜13是将正极11和负极12相互隔开以防止因电极的相互接触而造成短路并使得锂离子可从其中通过的组件（component）。隔膜13由例如，合成树脂如聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯的多孔膜或陶瓷的多孔膜形成，且可具有其中层压两种以上多孔膜的结构。隔膜13浸渍有非流体电解质。
除了聚乙烯之外，隔膜13可还包含聚丙烯（PP）、聚偏氟乙烯（PVdF）和聚四氟乙烯（PTFE）中的任一种。另外，隔膜13可以通过陶瓷多孔膜构造，且可以将各种聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚四氟乙烯（PTFE）混入到陶瓷多孔膜中。此外，可以将聚偏氟乙烯（PVdF）涂布或沉积到聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚四氟乙烯（PTFE）的多孔膜的表面上。在将聚偏氟乙烯（PVdF）涂布到多孔膜的表面上的情况下，可以将无机颗粒如氧化铝（Al2O3）和二氧化硅（SiO2）混入到聚偏氟乙烯（PVdF）中。
另外，隔膜13可具有其中层压聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚四氟乙烯（PTFE）的多孔膜中的两种以上的结构。从短路防止效果优异和实现因停止效应（shut-down effect）而造成的电池的稳定性的观点来看，聚烯烃的多孔膜是优选的。
（2-2）电池的第二构造
第二实施方式的电池的第二构造是其中将带状电极层压并卷绕以得到卷绕电极体来代替层压电极体，然后利用层压膜包装卷绕电极体的层压膜型电池。
图5是示出根据本发明第二实施方式的电池1的第二构造实例的分解透视图，且图6是示出沿图5中的线VI-VI的卷绕电极体20的横截面结构的图。第二构造的电池1与第一构造的电池1相同，不同之处在于，使得电极体具有卷绕结构，由此对共同的部分提供相同的参考标号。
卷绕电极体20通过如下获得：经由隔膜13和非流体电解质层15层压带状正极21和负极22，并卷绕所得层压体，并且根据需要通过固定构件14固定卷绕远端部。在电池1内部存在非流体电解质层15和流体电解质（未示出）。
（2-3）电池的制造方法
例如，通过下列三种制造方法（第一至第三制造方法）制造第二实施方式的电池1。
（2-3-1）第一制造方法
在第一制造方法中，对第一实施方式中所述的在常温下或在加热时将电解液浸渍到高分子材料如聚偏氟乙烯中的方法（1）进行说明。
正极的制造
首先，制备正极11。例如，将正极材料、粘合材料和导电材料混合以形成正极混合物，然后，将正极混合物分散在有机溶剂中以形成糊膏状正极混合物浆料。随后，通过使用刮刀、棒式涂布机（bar coater）等将正极混合物浆料均匀地涂布到正极集电体11A的两个表面上并进行干燥。最后，在根据需要对涂布膜进行加热的同时通过使用辊压机等对涂布膜进行压缩成型以形成正极活性物质层11B。在这种情况下，可以将压缩成型重复多次。
负极的制造
然后，制备负极12。例如，将负极材料、粘合材料和根据需要的导电材料混合以形成负极混合物，然后，将负极混合物分散在有机溶剂中以形成糊膏状负极混合物浆料。随后，通过使用刮刀、棒式涂布机等将负极混合物浆料均匀地涂布到负极集电体12A的两个表面上并进行干燥。最后，在根据需要对涂布膜进行加热的同时通过使用辊压机等对涂布膜进行压缩成型以形成负极活性物质层12B。
电解液的制备
以预定的比率混合溶剂和电解质盐，由此制备电解液。
然后，将保持电解液且形成非流体电解质层15的高分子材料如聚偏氟乙烯（PVdF）分别沉积到正极11和负极12的两个表面或隔膜13的两个表面上。将高分子材料混入在溶剂中并涂布或喷射到正极11和负极12的两个表面或隔膜13的两个表面上，然后将溶剂挥发，由此将高分子材料沉积到表面上。此时，根据与之后注入的电解液的量的关系对高分子材料的沉积量进行设定，使得在形成电池之后存在非流体电解质和流体电解质两者。另外，优选设定高分子材料的沉积量，使得在形成电池之后非流体电解质和流体电解质具有第一实施方式中所述的体积比。作为高分子材料，可以使用第一实施方式中所述的材料。
然后，通过隔膜13对正极11和负极12进行层压并且将固定构件14粘附到所得层压结构上，从而固定层压结构，由此制造层压电极体10。随后，通过超声焊接等将正极引线2连接至将从多个正极11延伸的多个正极极耳11C相互固定的部分。类似地，通过超声焊接等将负极引线3连接至将从多个负极12延伸的多个负极极耳12C相互固定的部分。
在制造卷绕电极体20的情况中，将正极引线2连接至正极21且将负极引线3连接至负极22。通过超声焊接等将正极引线2连接至正极21的未形成正极活性物质层21B且由此露出正极集电体21A的部分。类似地，关于负极引线3，通过超声焊接等将负极引线3连接至负极22的未形成负极活性物质层22B且由此露出负极集电体22A的部分。随后，通过隔膜13层压并卷绕正极21和负极22，然后将固定构件14粘附到所得卷绕电极的最外周部上，由此制造卷绕电极体20。
随后，将层压电极体10或卷绕电极体20容纳在对外包装构件5设置的凹部5a中，然后将外包装构件5热熔合以形成袋状。随后，将预定量的电解液注入到袋状外包装构件5中，然后在减压环境中通过热熔合将外包装构件5的开口密封。最后，在对外包装构件5施加重量的同时对其进行加热以将电解液浸渍到高分子材料中，由此形成非流体电解质层15。结果，可以获得本发明的电池1。
（2-3-2）第二制造方法
在该第二制造方法中，对第一实施方式中所述的关于包含以聚合物胶凝剂的形式存在的高分子材料的电解液进行聚合处理如紫外线固化或热固化的方法（2）进行说明。
首先，分别与第一制造方法类似地制备正极11和负极12。随后，制备第一实施方式中所述的包含电解液和以聚合物胶凝剂的形式存在的高分子材料、以及根据需要的聚合引发剂和聚合抑制剂的前体溶液。将前体溶液涂布到正极11和负极12的表面上并通过照射紫外线或加热将其固化，由此形成非流体电解质层15。
随后，通过使用其上形成非流体电解质层15的正极11和负极12，利用与第一制造方法相同的方法制造层压电极体10。
在制造卷绕电极体20的情况中，分别将正极引线2和负极引线3连接至其上形成非流体电解质层15的正极21和负极22，然后通过与第一制造方法相同的方法制造卷绕电极体20。
最后，将层压电极体10或卷绕电极体20容纳在对外包装构件5设置的凹部5a中，然后将外包装构件5热熔合以形成袋状。随后，将预定量的电解液注入到袋状外包装构件5中，然后例如在减压环境中通过热熔合将外包装构件5的开口密封，由此可以获得本发明的电池1。因此，在电池1内部可以存在非流体电解质层15和流体电解质两者。此时，优选设定电解液的添加量，使得预先形成的非流体电解质层15与流体电解质具有第一实施方式中所述的体积比。
（2-3-3）第三制造方法
在该第三制造方法中，对第一实施方式中所述的将通过在高温下在电解液中溶解高分子材料而获得的材料冷却至常温的方法（3）进行说明。
首先，分别与第一制造方法类似地制备正极11和负极12。随后，将第一实施方式中所述的电解液、高分子材料和溶剂在高温下溶解以制备前体溶液，并且将该前体溶液涂布到正极11和负极12的表面上，并将该涂布的前体溶液冷却至常温，由此形成非流体电解质层15。
随后，通过使用其上形成非流体电解质层15的正极11和负极12，利用与第一制造方法相同的方法制造层压电极体10。在制造卷绕电极体20的情况中，分别将正极引线2和负极引线3连接至其上形成非流体电解质层15的正极21和负极22，然后通过与第一制造方法相同的方法制造卷绕电极体20。
最后，将层压电极体10或卷绕电极体20容纳在对外包装构件5设置的凹部5a中，然后将外包装构件5热熔合以形成袋状。随后，将预定量的电解液注入到袋状外包装构件5中，然后例如在减压环境中通过热熔合将外包装构件5的开口密封，由此可以获得本发明的电池1。因此，在电池1内部存在非流体电解质层15和流体电解质两者。此时，优选设定电解液的添加量，使得预先形成的非流体电解质层15与流体电解质具有第一实施方式中所述的体积比。
效果
在第二实施方式的电池中，即使在高温环境或低温环境中也可以保持优异的电池特性。
3.第三实施方式
在该第三实施方式中，对使用第一实施方式的电解质的电池的另一种构造实例进行说明。
（3-1）电池的第一构造
第三实施方式的电池的第一构造是所谓的方形电池，其中将通过层压电极获得的层压电极体插入到方形外壳中。图7示出了根据本发明第三实施方式的方形电池30的构造。将层压电极体40容纳在方形外壳31中。另外，方形电池30可以通过使用卷绕电极体代替层压电极体40组装。
方形电池30包括方管状外壳（方筒状外壳，square tubular exteriorcasing）31、容纳在外壳31中的作为发电元件（generator element）存在的层压电极体40、关闭外壳31的开口的电池盖32、设置在电池盖32的近似中心部的电极销33等。
外壳31例如利用具有导电性的金属如铁（Fe）作为具有底部的中空方形管状体形成。优选的是，外壳31的内表面具有其中例如，进行了镀镍或涂布有导电涂布材料以增加外壳31的导电性的构造。另外，外壳31的外周面可以覆盖有由例如塑料片、纸等形成的外标签或者可以对其涂布绝缘涂布材料以便保护外壳31。与外壳31类似，电池盖32可以由具有导电性的金属如铁（Fe）形成。
层压电极体40具有与第二实施方式相同的构造且可以通过经由隔膜层压正极和负极而获得。在层压电极体40的正极与隔膜之间和层压电极体40的负极与隔膜之间都存在非流体电解质和流体电解质两者。正极、负极和隔膜与第一实施方式和第二实施方式中相同，且由此不再重复它们的详细说明。
对具有上述构造的层压电极体40设置连接至多个正极的正极端子41和连接至多个负极集电体的负极端子。正极端子41和负极端子在轴向上引出至层压电极体40的一端。另外，利用固定手段如焊接将正极端子41连接至电极销33的下端。另外，利用固定手段如焊接将负极端子连接至外壳31的内表面。
电极销33由导电轴构件形成且以从绝缘体34的上端突出头部的状态由绝缘体34保持。电极销33通过绝缘体34固定至电池盖32的近似中心部。绝缘体34由高度绝缘的材料形成且装入到设置在电池盖32的表面侧上的穿透孔35中。另外，电极销33穿过穿透孔35且和将正极端子41的前端固定至电极销33的下端面。
将设置电极销33等的电池盖32装入外壳31的开口中并且利用固定手段如焊接将外壳31和电池盖32的接触表面相互粘附。因此，通过电池盖32将外壳31的开口密封，由此以气密性和液密性（fluid-tight）方式进行构造。对电池盖32设置内压释放机构36，所述内压释放机构36在外壳31内部的压力增大预定值以上时使电池盖32的一部分破裂且使得内压逸出（排出）至外部。
内压释放机构36包括在电池盖32的内表面中在纵向上线性延伸的两个第一开口槽36a（第一开口槽36a中的一个未示出）和在电池盖32的相同内表面中在垂直于纵向的横向上延伸并且其两端与两个第一开口槽36a连通的第二开口槽36b。两个第一开口槽36a以相互平行的方式设置，从而在电池盖32的横向上在相互相对地布置的两个长边侧的内侧附近追随电池盖32的长边侧外边缘。另外，第二开口槽36b以在电极销33的纵向的一侧位于一个短边侧外边缘与电极销33之间的近似中心部的方式设置。
例如，第一开口槽36a和第二开口槽36b具有横截面在下表面侧开口的V形。另外，第一开口槽36a和第二开口槽36b的形状不限于该实施方式中所示的V形。例如，第一开口槽36a和第二开口槽36b的形状可以为U形或半圆形。
设置电解液注入口37以渗透通过电池盖32。电解液注入口37用于在利用电池盖32覆盖外壳31之后注入电解液并在注入电解液之后利用密封构件38密封。
（3-2）电池的制造方法
第三实施方式的层压电极体40根据第二实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，在方形电池30的厚度大的情况下，优选根据第二实施方式中所述的第二制造方法或第三制造方法制造方形电池30。与第二实施方式中的层压膜型电池1不同，在具有大厚度的方形电池30中，难以通过在密封之后从电池外部进行压缩和加热而形成非流体电解质层，从而使得通过高分子材料保持电解液。因此，必需在预先在正极和负极的表面上形成非流体电解质层之后制造层压电极体40并组装方形电池30。
方形电池的组装
将通过预先在正极和负极的表面上形成非流体电解质层制造的层压电极体40容纳在作为由例如，金属如铝（Al）和铁（Fe）形成的方形壳体的外壳31内部。
另外，在将对电池盖32设置的电极销33与连接至层压电极体40的正极端子41连接之后，利用电池盖32将外壳31的入口密封。然后，例如在减压下，将电解液从电解液注入口37注入。因此，在电池中存在非流体电解质和流体电解质两者。此时，优选设定电解液的添加量，使得预先形成的非流体电解质层和流体电解质层具有第一实施方式中所述的体积比。最后，利用密封构件38将电解液注入口37密封。以这种方式，可以获得本发明的图7中所示的方形电池30。
效果
第三实施方式的方形电池30具有与第二实施方式的电池1相同的效果。
4.第四实施方式
在第四实施方式中，对使用第一实施方式的电解质的电池的另一种构造实例进行说明。
（4-1）电池的构造
电池的结构
图8示出了显示根据第四实施方式的圆柱形电池50的实例的横截面图。例如，圆柱形电池50是能够充放电的非水电解质二次电池。圆柱形电池50是所谓的圆柱型且在具有近似中空圆柱形状的电池壳51中容纳通过利用夹在其间的隔膜63将带状正极61和负极62卷绕而形成的卷绕电极体60。在卷绕电极体60中，分别在正极61与隔膜63之间和负极62与隔膜63之间存在非流体电解质和流体电解质两者（未示出）。
电池壳51由例如其上进行镀镍的铁形成，并且电池壳51的一端关闭且另一端开口。在电池壳51的内部，将一对绝缘板52a和52b布置为与卷绕周面垂直，使得将卷绕电极体60夹在绝缘板52a和52b之间。
作为电池壳51的材料，可以列举铁（Fe）、镍（Ni）、不锈钢（SUS）、铝（Al）、钛（Ti）等。为了防止电池壳51伴随圆柱形电池50的充放电因电化学电解液而被腐蚀，例如，可以在电池壳51上镀镍等。在电池壳51的开口端，以使得通过绝缘密封垫圈58填塞作为正极引线板的电池盖53、安全阀机构和PTC（正温度系数）元件57的方式将它们设置在电池盖53的内侧。
电池盖53由例如与电池壳51相同的材料形成且具有通过其排出在电池内部产生的气体的开口。在安全阀机构中，安全阀54、盘保持器（discholder）55和防护盘（shielding disc）56依次相互重叠。安全阀54的突出部54a与通过子盘59从卷绕电极体60突出的正极引线65连接，布置所述子盘59以覆盖在防护盘56的中心部形成的孔部56a。当通过子盘59将安全阀54和正极引线65相互连接时，可以在安全阀54的反转时防止正极引线65从孔部56a中被拉出。另外，安全阀机构通过PTC元件57与电池盖53电连接。
在安全阀机构中，当圆柱形电池50的内压因电池内部短路或电池外部加热而达到预定值以上时，安全阀54反转并由此将突出部54a、电池盖53和卷绕电极体60电断开。即，当安全阀54反转时，通过防护盘56压住正极引线65，并且由此释放安全阀54和正极引线65之间的连接。盘保持器55由绝缘材料形成，且当安全阀54反转时，安全阀54和防护盘56是绝缘的。
另外，在电池内部进一步产生气体并由此电池内压进一步增大的情况下，安全阀54的一部分破裂且将气体排出至电池盖53侧。
另外，例如，在防护盘56的孔部56a的周边设置多个排气孔（未示出），由此在由卷绕电极体60产生气体的情况下，将气体有效地排出至电池盖53侧。
当升高温度时，PTC元件57的电阻值增大且由此将电池盖53和卷绕电极体60电断开。因此，阻挡了电流并由此防止了由过量电流而造成的异常发热。垫圈58由例如绝缘材料形成，且可以将沥青涂布在垫圈58的表面上。
将容纳在圆柱形电池50中的卷绕电极体60围绕中心销64卷绕。卷绕电极体60具有与第二实施方式相同的构造且可以通过利用夹在其间的隔膜63对正极61和负极62进行层压并在纵向上对所得层压体进行卷绕而获得。分别在卷绕电极体60的正极61与隔膜63之间和负极62与隔膜63之间存在非流体电解质和流体电解质两者。正极61、负极62和隔膜63与第一实施方式或第二实施方式中相同，由此不再重复其详细说明。
将正极引线65连接至正极61且将负极引线66连接至负极62。将正极引线65如上所述焊接至安全阀54并电连接至电池盖53。将负极引线66焊接至电池壳51并电连接至其。
（3-2）电池的制造方法
非流体电解质层的形成
卷绕电极体60根据第二实施方式中所述的第二制造方法或第三制造方法制造。与第二实施方式中的层压膜型电池1不同，在圆柱形电池50中，难以通过在密封之后从电池外部进行压缩和加热而形成非流体电解质层。因此，必需在预先在正极61和负极62的表面上形成非流体电解质层之后制造卷绕电极体60并组装圆柱形电池50。
电池的组装
通过焊接等将正极引线65连接至正极61并通过焊接等将负极引线66连接至负极62。然后，利用夹在其间的隔膜63将正极61和负极62卷绕以形成卷绕电极体60。
随后，将正极引线65的前端焊接至安全阀机构并将负极引线66的前端焊接至电池壳51。然后，利用夹在一对绝缘板52a和52b之间的卷绕电极体60的卷绕表面将卷绕电极体60容纳在电池壳51中。在将卷绕电极体60容纳在电池壳51中之后，将电解液注入到电池壳51的内部。因此，在电池内部存在非流体电解质和流体电解质两者。此时，优选设定电解液的添加量，使得预先形成的非流体电解质层和流体电解质具有第一实施方式中所述的体积比。
随后，以使得通过垫圈58填塞电池盖53、包括安全阀54等的安全阀机构和PTC元件57的方式将它们固定至电池壳51的开口端。以这种方式，可以获得本发明的图8中所示的圆柱形电池50。
效果
第四实施方式的圆柱形电池50具有与第二实施方式的电池1和第三实施方式的方形电池30相同的效果。
5.第五实施方式
在第五实施方式中，对设置有使用根据第一实施方式的其中存在非流体电解质和流体电解质两者的电解质的电池的电池组进行说明。
图9示出了显示在将本发明的电池（电池1、方形电池30或圆柱形电池50）应用于电池组的情况下的电路构造实例的方块图。电池组包括组装电池301、外包装、设置有充电控制开关302a和放电控制开关303a的开关单元304、电流检测电阻器307、温度检测元件308和控制单元310。
另外，电池组设置有正极端子321和负极端子322，并且在对电池组进行充电时，将正极端子321和负极端子322分别连接至充电器的正极端子和负极端子以进行充电。另外，在用于电子装置时，将正极端子321和负极端子322连接至电子装置的正极端子和负极端子以进行放电。
组装电池301通过将多个串联和/或并联的电池301a连接而获得。电池301a是本发明的电池。另外，在图9中，将其中以两个并联和三个串联（2P3S）的方式连接六个电池301a的情况示出为实例，但是除此以外，任意连接方法如n个并联m个串联（n和m是整数）都是可行的。
开关单元304设置有充电控制开关302a和二极管302b以及放电控制开关303a和二极管303b，并通过控制单元310控制。对于在从正极端子321到组装电池301的方向上流动的充电电流，二极管302b具有反向极性，且对于在从负极端子322到组装电池301的方向上流动的放电电流，二极管302b具有正向极性。对于充电电流，二极管303b具有正向极性，且对于放电电流，二极管303b具有反向极性。另外，在该实例中，在正极侧上设置开关单元304，但是其可以设置在负极侧上。
以使得在电池电压变为过充电检测电压时将充电控制开关302a关闭并由此使得充电电流不通过电流通路流入到组装电池301中的方式，通过充放和放电控制单元控制充电控制开关302a。在将充电控制开关关闭之后，仅可以通过二极管302b放电。另外，以使得在充电期间流过大电流时将充电控制开关302a关闭以便阻挡充电电流流过组装电池301的电流通路的方式，通过控制单元310控制充电控制开关302a。
以使得在电池电压变为过放电检测电压时将放电控制开关303a关闭并由此使得放电电流不通过电流通路流入到组装电池301中的方式，通过控制单元310控制放电控制开关303a。在将放电控制开关303a关闭之后，仅可以通过二极管303b充电。另外，以使得在放电期间流过大电流时将放电控制开关303a关闭以便阻挡放电电流流过组装电池301的电流通路的方式，通过控制单元310控制放电控制开关303a。
例如，温度检测元件308是热敏电阻器并设置在组装电池301附近以测量组装电池301的温度并将测得的温度供应至控制单元310。电压检测单元311测量组装电池301和构成组装电池301的各个电池301a的电压，A/D转换测得的电压并将转换的电压供应至控制单元310。电流测量单元313使用电流检测电阻器307测量电流并将该测得的电流供应至控制单元310。
开关控制单元314基于从电压检测单元311和电流测量单元313输入的电压和电流来控制开关单元304的充电控制开关302a和放电控制开关303a。当几个电池301a的电压变为过充电检测电压或过放电检测电压以下时，或者当大电流突然流动时，开关控制单元314将控制信号传送至开关单元304，从而防止过充电、过放电以及过电流充放电。
在此，例如，在电池是锂离子二次电池且将在相对于Li/Li+为0V的附近变为锂合金的材料用作负极活性物质的情况下，将过充电检测电压限定为例如4.20V±0.05V并将过放电检测电压限定为例如，2.4V±0.1V。
可以将例如半导体开关如MOSFET用作充放电开关。在这种情况下，MOSFET的寄生二极管充当二极管302b和303b。在将P-通道型FET用作充放电开关的情况下，开关控制单元314分别对充电控制开关302a和放电控制开关303a的各自栅极提供控制信号DO和CO。在充电控制开关302a和放电控制开关303a是P-通道型开关的情况下，对于比源电位低预定值以上的栅极电位开启开关。即，在正常充放电运行时，将控制信号CO和DO设定为低水平并将充电控制开关302a和放电控制开关303a开启。
另外，例如，在充电或放电期间，将控制信号CO和DO设定为高水平，且将充电控制开关302a和放电控制开关303a关闭。
存储器317由RAM或ROM，例如，作为非易失性存储器的EPROM（可擦可编程只读存储器）等构成。在存储器317中，预先储存由控制单元310计算的值、在制造过程阶段测得的在各个电池301a的初始状态的电池的内部电阻值等，并可以适当地对这些值进行改写。另外，当将电池301a的完全充电容量储存在存储器317中时，例如，可以与控制单元310组合来计算残余容量。
在温度检测单元318中，使用温度检测元件308测量温度，并且在异常发热时，进行充放电控制，或者在残余容量的计算期间进行校正。
6.第六实施方式
在第六实施方式中，对其上安装有根据第二至第四实施方式的各电池或根据第五实施方式的电池组的装置如电子装置、电动车辆和蓄电装置进行说明。可以将第二至第五实施方式中描述的电池和电池组用于对装置如电子装置、电动车辆和蓄电装置供应电力。
电子装置的实例包括笔记本电脑、PDA（便携式信息终端）、移动电话、无绳电话听筒（cordless phone handset）、录像机（video movie）、数字照相机、电子书、电子字典、音乐播放器、收音机、头戴受话器、游戏机、导航系统、存储卡、起搏器、助听器、电动工具、电动剃须刀、冰箱、空调、电视机、立体声系统、热水器、微波炉、洗碟机、洗衣机、干燥器、照明装置、玩具、医疗装置、机器人、路调器、信号装置等。
另外，电动车辆的实例包括铁路车辆、高尔夫手推车、电动手推车、电动车辆（包括混合动力汽车）等，并且将电池用作车辆的驱动电源或备用电源。
蓄电装置的实例包括用于源于房屋的建筑物、或者发电设施的蓄电的电源。
在下文中，在上述应用实例中，对使用应用本发明的电池的蓄电装置的蓄电系统的具体实例进行说明。
作为蓄电系统，可以列举下列构造。第一蓄电系统是通过从可再生能量进行发电的发电机对蓄电装置进行充电的蓄电系统。第二蓄电系统是设置有蓄电装置并对连接至蓄电装置的电子装置供应电力的蓄电系统。第三蓄电系统是从蓄电装置供应电力的电子装置。该蓄电系统以与外部电力供应网络合作而有效地实现电力供应的系统而执行。
另外，第四蓄电系统是电动车辆，其设置有从蓄电装置供应电力并将电力转换成车辆的驱动力的转换装置以及基于关于蓄电装置的信息进行关于车辆控制的信息处理的控制装置。第五蓄电系统是设置有通过网络向其他装置传输并从其他装置接收电力信息的电力信息传输和接受单元并基于所述传输和接受单元所接收的信息而进行上述蓄电装置的充放电控制的电力系统。第六蓄电系统是从上述蓄电装置供应电力或者将电力从发电机或电力网供应至蓄电装置的电力系统。在下文中，对蓄电系统进行说明。
（6-1）作为应用实例的房屋中的蓄电系统
参考图10，对其中将使用本发明电池的蓄电装置应用于房屋用蓄电系统的实例进行说明。例如，在用于房屋101的蓄电系统100中，通过电力网109、信息网络112、智能仪表107和功率枢纽108等将电力从集中电力系统102如热发电机102a、核发电机102b、水力发电机102c供应至蓄电装置103。另外，将电力从独立的电源如家用发电机104供应至蓄电装置103。储存供应至蓄电装置103的电力。通过使用蓄电装置103来供应在房屋101中使用的电力。还可以对建筑物使用相同的蓄电系统而不限于房屋101。
对房屋101设置家用发电机104、电力消耗装置105、蓄电装置103、控制各种装置的控制装置110、智能仪表107和获得各种信息碎片的传感器111。通过电力网109和信息网络112将各装置连接。作为家用发电机104，使用太阳能电池、燃料电池等，且将产生的电力供应至电力消耗装置105和/或蓄电装置103。电力消耗装置105的实例包括冰箱105a、空调105b、电视接收机105c、浴室105d等。此外，电力消耗装置105的实例包括电动车辆106。电动车辆106的实例包括电动车106a、混合动力汽车106b或电动摩托车106c。
将本发明的电池应用于该蓄电装置103。本发明的电池可以由上述锂离子二次电池构造。智能仪表107具有测量工业电力的用量并将该测得的用量传送至电力公司的功能。电力网109可以为直流电源型、交流电源型和非接触电源型或其组合中的任一种。
各种传感器111的实例包括运动检测传感器、亮度传感器、目标检测传感器、电力消耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、红外线传感器等。将通过各种传感器111获得的信息传送至控制装置110。通过从传感器111传送的信息把握气候条件、人的状况等，并可自动控制电力消耗装置105。因此，可以使得能量消耗最小化。此外，控制单元110可通过网络将关于房屋101的信息传送至外部电力公司等。
通过功率枢纽108进行处理如电力线的分支和直流交流转化。作为与控制装置110连接的信息网络112的通信方法，可以列举使用通信接口如UART（通用异步收发机（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter）：用于异步串行通信的传输/接受电路）的方法以及使用适用于无线电通信标准的传感器网络如蓝牙（Bluetooth）（蓝牙SIG的注册商标）、ZigBee和Wi-Fi的方法。蓝牙法用于多媒介通信并可以进行一对多连接通信（one-to-multi-connection communication）。ZigBee使用IEEE（电气与电子工程师协会）802.15.4的物理层。IEEE802.15.4是称作PAN（个人区域网络）或W（无线）PAN的短距离无线电网络标准的名称。
将控制装置110连接至外部服务器113。可以通过房屋101、电力公司和服务器供应商中的任一种来对服务器113进行控制。作为传送至服务器113和从服务器113接收的信息，例如，可以列举电力消耗信息、生活模式信息、电费、气候信息、自然灾难信息和关于电力交易的信息。可以将这些种类的信息传输至家用电力消耗装置（例如，电视接收机）和从家用电力消耗装置（例如，电视接收机）接收这些种类的信息，但是可以将这些种类的信息传输至设置在房屋外部的装置（例如移动电话等）和从其接收这些种类的信息。可以在例如具有显示功能的电视接收机、移动电话和PDA（个人数字助理）等上显示这些种类的信息。
控制各单元的控制装置110包括CPU（中央处理单元）、RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）等，且在该实例中，容纳在蓄电装置103中。控制装置110通过信息网络112与蓄电装置103、家用发电机104、电力消耗装置105、各种传感器111和服务器113连接，且具有例如调节工业电力的用量和发电量的功能。此外，除了该功能之外，控制装置110可还具有在电力市场中进行电力交易的功能等。
如上所述，可以在蓄电装置103中储存家用发电机104（光伏发电（photovoltaic generation）和风力发电）以及集中电力系统102如热发电机102a、核发电机102b和水力发电机102c产生的输出。因此，即使当家用发电机104所产生的输出发生变化时，也可以将输出至外部的电力的量均一，或者可以控制为如需要那样多地放电。例如，可以考虑下述使用方法。具体地，将从光伏发电获得的电力储存在蓄电装置103中，并且还在夜晚中将便宜的半夜电力储存在蓄电装置103中，然后，在白天电费贵的时间将蓄电装置103中储存的电力放电以进行使用。
另外，在该实例中，对其中将控制装置110容纳在蓄电装置103中的实例进行了说明，但是控制装置110可以容纳在智能仪表107内，或者可以独立构造。此外，蓄电系统100可以用于公寓楼的作为目标的多个住宅或者可以用于作为目标的多个独立式房屋中。
（6-2）作为应用实例的车辆蓄电系统
参考图11，对将本发明应用于车辆用蓄电系统的实例进行说明。图11示意性示出了采用应用本发明的串联混合动力系统的混合动力汽车的构造实例。所述串联混合动力系统是通过使用由通过发动机驱动的发电机产生的电力或使用在电池中暂时储存的电力，利用电力-驱动力转换装置运行的车辆。
在混合动力车辆200中，安装了发动机201、发电机202、电力-驱动力转换装置203、驱动轮204a、驱动轮204b、轮205a、轮205b、电池208、车辆控制装置209、各种传感器210和充电口211。作为电池208，应用上述本发明的电池。
混合动力车辆200使用电力-驱动力转换装置203作为电源运行。电力-驱动力转换装置203的实例是电动机。电力-驱动力转换装置203通过电池208的电力运行，且将电力-驱动力转换装置203的扭矩传递至驱动轮204a和204b。另外，可以通过根据需要使用直流交流（DC-AC）转换或逆向转换（AC-DC转换）而将电力-驱动力转换装置203应用于交流电动机或直流电动机。各种传感器210通过车辆控制装置209控制发动机速度，或者节流阀的开口程度（未示出）（节流阀开口程度）。各种传感器210的实例包括速度传感器、加速度传感器、发动机速度传感器等。
可以将发动机201的扭矩传递至发电机202，并可以将使用扭矩通过发电机202产生的电力储存在电池208中。
当通过制动机构（未示出）使混合动力车辆200减速时，将减速期间的阻力作为扭矩添加至电力-驱动力转换装置203，且将因所述扭矩而通过电力-驱动力转换装置203产生的再生电力储存在电池208中。
当将电池208连接至混合动力车辆200外部的外部电源时，可以通过使用充电口211作为输入口从外部电源对电池208供应电力并可以储存所供应的电力。
尽管未示出，但是可以提供基于关于电池的信息来进行关于车辆控制的信息处理的信息处理装置。作为这种信息处理装置，例如，可以列举基于关于电池的残余量的信息来进行电池的残余量的显示的信息处理装置等。
另外，在上文中，对使用由通过发动机驱动的发电机产生的电力或在电池中暂时储存的电力，利用电动机运行的串联混合动力汽车进行了说明。然而，本发明可以有效地应用于使用发动机的输出和电动机的输出两者作为驱动源的并联混合动力车辆，其通过适当变换仅利用发动机运行、仅利用电动机运行以及利用发动机和电动机运行的三种类型而使用这些类型。此外，可以将本发明有效地应用于使用仅通过驱动电动机的驱动而不使用发动机而运行的所谓的电动车辆。
实施例
在下文中，参考实施例对本发明进行详细说明。另外，本发明的构造不限于下述实施例。
另外，用于实施例和比较例中的酰亚胺盐化合物如下。
化学式A：双(氟磺酰基)酰亚胺锂
化学式B：(氟磺酰基)(三氟磺酰基)酰亚胺锂
化学式C：双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锂
Figure BDA00002752478000341
实施例1-1至1-24和比较例1-1和1-2
在实施例1-1至1-24以及比较例1-1和1-2中，通过改变非流体电解质层的膜厚度而改变非流体电解质相对于全部电解质的体积比，并改变非流体电解质层的形成期间的处理温度，然后对电池特性进行评价。
实施例1-1
正极的制造
将92质量份作为正极活性物质存在的磷酸铁锂（LiFePO4）、3质量份作为导电材料存在的科琴黑和5质量份作为粘合材料存在的聚偏氟乙烯（PVdF）混合以制备正极混合物。然后，将该正极混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）中以制备正极混合物浆料。以使得正极集电体的一部分露出的方式将该正极混合物浆料涂布到由带状铝箔形成的厚度为10μm的正极集电体的两个表面上。然后，将涂布的正极混合物浆料的分散介质蒸发并干燥，然后使用辊压机进行压缩成型。以这种方式，形成了厚度为30μm且体积密度为2.0g/cc的正极活性物质层。最后，将其上形成有正极活性物质层的所得正极集电体切割成具有50cm（50mm）宽度和300mm长度的形状，并将正极端子连接至正极集电体的露出部，由此形成正极。
负极的制造
将97质量份作为负极活性物质存在的中间相碳微球（meso-carbonmicro bead）、3质量份作为粘合材料存在的聚偏氟乙烯（PVdF）混合以制备负极混合物。然后，将该负极混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）中以制备负极混合物浆料。以使得负极集电体的一部分露出的方式将该负极混合物浆料涂布到由带状铜箔形成的厚度为10μm的负极集电体的两个表面上。然后，将涂布的负极混合物浆料的分散介质蒸发并干燥，然后使用辊压机进行压缩成型。以这种方式，形成了厚度为30μm且体积密度为1.65g/cc的负极活性物质层。最后，将其上形成有负极活性物质层的所得负极集电体切成具有50cm（50mm）宽度和300mm长度的形状，并将负极端子连接至负极集电体的露出部，由此形成负极。
隔膜
将具有16μm厚度且通过将保持电解液的高分子材料涂布在微细多孔的聚乙烯膜的两个表面上而获得的构件用作隔膜。作为高分子材料，使用根据凝胶渗透色谱法测得的重均分子量为1,000,000的聚偏氟乙烯（PVdF），并以每个表面1μm的厚度（两个表面的总厚度为2μm）将PVdF涂布到微细多孔的聚乙烯膜的两个表面上，由此获得隔膜。
电解液
作为电解液，使用通过相对于碳酸亚乙酯（EC）:碳酸甲乙酯（EMC）=3:7（质量比）的非水溶剂，以1.0mol/kg的浓度添加化学式A的酰亚胺盐化合物而获得的材料。
另外，通过使得利用涂布在隔膜表面上的聚偏氟乙烯保持电解液而形成非流体电解质层。
电池的组装
利用夹在其间的隔膜对正极和负极进行卷绕，由此制造卷绕电极体。随后，将卷绕电极体插入到通过将铝层压膜形成为袋状而获得的外包装构件中，将2g电解液注入到外包装构件中，然后在减压气氛中通过热熔合将外包装构件密封。最后，将电池整体加热至100°C并压制以使得通过隔膜表面上的聚合物化合物（高分子化合物）来保持电解液的一部分并使得电解液胶凝。以这种方式，在隔膜表面上形成非流体电解质层，由此制造层压膜型电池。
另外，在实施例1-1的电池中，非流体电解质在全部电解质（非流体电解质层和流体电解质层的总体积）中的体积比为2.2体积%。非流体电解质在全部电解质中的体积比由通过使用能量分散X射线光谱（SEM-EDX）获得的SEM图像计算。即，从二次电子像获得残留而未胶凝的非流体电解质层的横截面积和流体电解质层的横截面积，所述二次电子像通过在拆开电池并取出卷绕电极体之后扫描电极体的横截面而获得，且通过假定横截面的比率与体积比近似相同而计算体积比。
实施例1-2
以与实施例1-1相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，在电池的组装期间，将形成非流体电解质层时的加热温度设定为110°C。在实施例1-2的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为2.2体积%。
实施例1-3
以与实施例1-1相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，在电池的组装期间，将形成非流体电解质层时的加热温度设定为120°C。在实施例1-3的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为2.2体积%.
实施例1-4至1-6
分别以与实施例1-1至1-3相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，对于每个表面将涂布到隔膜表面上的聚偏氟乙烯的厚度设定为2μm（两个表面的总厚度为4μm）。在实施例1-4至1-6的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为4.1体积%。
实施例1-7至1-9
分别以与实施例1-1至1-3相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，对于每个表面将涂布到隔膜表面上的聚偏氟乙烯的厚度设定为3μm（两个表面的总厚度为6μm）。在实施例1-7至1-9的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为5.6体积%。
实施例1-10至1-12
分别以与实施例1-1至1-3相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，对于每个表面将涂布到隔膜表面上的聚偏氟乙烯的厚度设定为8μm（两个表面的总厚度为16μm）。在实施例1-10至1-12的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为10体积%。
比较例1-1
以与实施例1-1相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，不将聚偏氟乙烯涂布到隔膜的表面上。
实施例1-13至1-24
以与实施例1-1至1-12相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，代替化学式A的酰亚胺盐化合物，将六氟磷酸盐（LiPF6）用作电解质盐。在实施例1-13至1-15的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为2.2体积%。在实施例1-16至1-18的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为4.1体积%。在实施例1-19至1-21的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为5.6体积%。在实施例1-22至1-24的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为10体积%。
比较例1-2
以与比较例1-1相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，代替化学式A的酰亚胺盐化合物，将六氟磷酸盐（LiPF6）用作电解质盐。
电池的评价
（a）高温循环试验
在23°C的环境下以0.2C的充电电流对各实施例和比较例的电池进行恒流充电，直至电池电压达到4.0V之后，以4.0V的电池电压对电池进行恒压充电，并在充电电流达到0.05C的时间点处停止充电。随后，以0.2C的放电电流对电池进行恒流放电，直至电池电压达到2.0V。在相同条件下进行两个充放电循环并测量在第2个循环时的放电容量。
随后，在与上述充放电条件相同的条件下重复充放电可达到300个循环，不同之处在于，将环境温度设定为65°C，然后测量在第300个循环时的放电容量。通过下式计算在高温环境中的300个循环之后的容量保持率。
高温容量保持率[%]=（在第300个循环时的放电容量/在第2个循环时的放电容量）×100
（b）高温储存试验
在23°C的环境下以0.2C的充电电流对各实施例和比较例的电池进行恒流充电，直至电池电压达到4.0V，以4.0V的电池电压对电池进行恒压充电，并在充电电流达到0.05C的时间点处停止充电。随后，以0.2C的放电电流对电池进行恒流放电，直至电池电压达到2.0V。在相同条件下进行两个充放电循环，然后测量电池厚度。
随后，在23°C的环境下以4.0V的电池电压对各实施例和比较例的电池进行充电持续3小时，然后在保持在充电状态下的同时将电池在80°C的恒温槽中储存24小时，然后测量储存后的电池厚度。通过下式计算高温储存之后的电池厚度增加率。
高温储存之后的电池厚度增加率[%]={（高温储存之后的电池厚度-高温储存之前的电池厚度）/高温储存之前的电池厚度}×100
（c）放电温度特性试验
在23°C的环境下以0.2C的充电电流对各实施例和比较例的电池进行恒流充电直至电池电压达到4.0V之后，以4.0V的电池电压对电池进行恒压充电，并在充电电流达到0.05C的时间点处停止充电。随后，以0.2C的放电电流对电池进行恒流放电，直至电池电压达到2.0V。在相同条件下进行两个充放电循环。
随后，在23°C的环境下以4.0V的电池电压对各实施例和比较例的电池进行充电持续3小时且以0.2C的放电电流对电池进行恒流放电，直至电池电压达到2.0V之后，测量此时的放电容量（23°C放电容量）。然后，在23°C的环境下以4.0V的电池电压对电池进行充电持续3小时且在0°C的环境下以0.2C的放电电流对电池进行恒流放电，直至电池电压达到2.0V之后，测量此时的放电容量（0°C放电容量）。通过下式计算放电温度容量保持率（discharge-temperature capacity retention rate）。
放电温度容量保持率[%]＝（0°C放电容量/23°C放电容量）×100
将评价结果示于下述表1中。
表1
Figure BDA00002752478000391
Figure BDA00002752478000401
从表1中可以看出，在其中将化学式A的酰亚胺盐化合物用作电解质盐的实施例1-1至1-12和比较例1-1中，在存在非流体电解质和流体电解质两者的实施例1-1至1-12中，电池特性提高。在其中体积比超过6体积%的实施例1-10至1-12中，与其中不设置非流体电解质的比较例1-1相比，高温容量保持率提高，且高温储存之后的电池厚度增加率下降。在其中非流体电解质的体积比为6体积%以下的实施例1-1至1-9中，与实施例1-10至1-12和比较例1-1相比，高温容量保持率和放电温度容量保持率提高，并且高温储存之后的电池厚度增加率下降且在所有试验中获得满意的结果。另外，在形成非流体电解质层期间的加热温度越高，高温环境下的容量保持率越大，且高温储存之后的电池厚度增加率越小。
认为这是因为，当设置非流体电解质层时，夹在正极和负极之间的隔膜与正极和负极紧密接触，且由此提高了电池反应性。另外，认为这是因为，当将非流体电解质的体积比设定为预定比率时，可以在保持紧密接触效果的同时获得由不胶凝的流体电解质造成的高离子传导性，并且由此提高了电池反应性。
另外，当将由化学式A表示的酰亚胺盐化合物用作电解质盐时，即使在高温环境下电解质盐也不太可能分解。因此，可以提高非流体电解质层的形成期间的加热温度，且由此即使其薄时，也形成了具有高粘合强度的非流体电解质层。结果，提高了电池特性。
另一方面，即使在其中将六氟磷酸锂用作电解质盐的实施例1-13至1-24和比较例1-2的情况下，也获得了与使用化学式A的酰亚胺盐的实施例1-1至1-12和比较例1-1近似相同的倾向。然而，在使用六氟磷酸锂的情况下，放电温度容量保持率近似恒定而与非流体电解质层的形成期间的加热温度无关，但是高温环境下的容量保持率随加热温度的升高而显著下降，由此使得高温储存之后的电池厚度增加率提高。认为这是因为，与由化学式A表示的酰亚胺盐化合物相比，六氟磷酸锂具有在高温环境中分解的倾向。
因此，据揭示，优选的是，存在非流体电解质和流体电解质两者，且当将非流体电解质相对于全部电解质的体积比设定为0至6体积%时，可以实现相对优异的电池特性并且这是更优选的。另外，在这种情况下，应理解，当将预定的酰亚胺盐化合物用作电解质盐时，可以获得相对优异的电池特性。特别地，当在相对较高的温度下进行非流体电解质的形成时，进一步提高了电池特性。在这种情况下，即使当非流体电解质的体积比低时，由于电池特性不太可能下降且流体电解质的体积比增大，所以也进一步提高了电池特性。
实施例2-1至2-7和比较例2-1
在实施例2-1至2-7和比较例2-1中，将聚丙烯腈（PAN）用作形成非流体电解质层的高分子材料并对电池特性进行评价。
实施例2-1
以与实施例1-1相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，将重均分子量为700,000的聚丙烯腈（PAN）用作涂布到隔膜表面上的高分子材料，并将非流体电解质层的形成期间的加热温度设定为80°C。在实施例2-1的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为2.2体积%。
实施例2-2
以与实施例1-1相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，将重均分子量为700,000的聚丙烯腈（PAN）用作涂布到隔膜表面上的高分子材料，并将非流体电解质层的形成期间的加热温度设定为90°C。在实施例2-2的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为2.2体积%。
实施例2-3
以与实施例1-1相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，将重均分子量为700,000的聚丙烯腈（PAN）用作涂布到隔膜表面上的高分子材料，并将非流体电解质层的形成期间的加热温度设定为100°C。在实施例2-3的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为2.2体积%。
实施例2-4
以与实施例1-1相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，将重均分子量为700,000的聚丙烯腈（PAN）用作涂布到隔膜表面上的高分子材料，对于每个表面将涂布到隔膜表面上的聚丙烯腈（PAN）的厚度设定为2μm（两个表面的总厚度为4μm），并将非流体电解质层的形成期间的加热温度设定为90°C。在实施例2-4的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为4.1体积%。
实施例2-5
以与实施例1-1相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，将重均分子量为700,000的聚丙烯腈（PAN）用作涂布到隔膜表面上的高分子材料，对于每个表面将涂布到隔膜表面上的聚丙烯腈（PAN）的厚度设定为3μm（两个表面的总厚度为6μm），并将非流体电解质层的形成期间的加热温度设定为90°C。在实施例2-5的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为5.6体积%。
实施例2-6至2-8
以与实施例2-1至2-3相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，代替化学式A的酰亚胺盐化合物，将六氟磷酸盐（LiPF6）用作电解质盐。在实施例2-6至2-8的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为2.2体积%.
电池的评价
（a）高温循环试验
（b）高温储存试验
（c）放电温度特性试验
与实施例1-1类似，分别对各实施例和比较例进行上述试验以计算高温容量保持率、高温储存之后的电池厚度增加率和放电温度容量保持率。
将评价结果示于下述表2中。另外，在表2中，将其中将聚偏氟乙烯用作高分子材料的实施例1-1至1-3和1-10至1-12与其中不设置非流体电解质层的比较例1-1和1-2一起示出以用于参考。
表2
Figure BDA00002752478000441
从表2可以看出，在将由化学式A表示的酰亚胺盐化合物用作电解质盐的情况下，在其中将聚丙烯腈用作高分子材料的实施例2-1至2-5中，获得了与其中将聚偏氟乙烯用作高分子材料的实施例1-1至1-3近似相同的电池特性。另外，与其中不设置非流体电解质层的比较例1-1相比，显著提高了电池特性。
另外，即使当将六氟磷酸锂用作电解质盐时，在其中将聚丙烯腈用作高分子材料的实施例2-6至2-8中，也获得了与其中将聚偏氟乙烯用作高分子材料的实施例1-10至1-12近似相同的电池特性。在这种情况下，与其中不设置非流体电解质层的比较例1-1相比，也显著提高了电池特性。
实施例3-1至3-6
在实施例3-1至3-6中，通过改变形成非流体电解质层的高分子材料的重均分子量来对电池特性进行评价。
实施例3-1
以与实施例1-13相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，将重均分子量为350,000的聚偏氟乙烯（PVdF）用作涂布到隔膜表面上的高分子材料。
实施例3-2
以与实施例1-13相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，将重均分子量为500,000的聚偏氟乙烯（PVdF）用作涂布到隔膜表面上的高分子材料。
实施例3-3
以与实施例1-13相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，将重均分子量为750,000的聚偏氟乙烯（PVdF）用作涂布到隔膜表面上的高分子材料。
实施例3-4
以与实施例1-13相同的方式制造层压膜型电池。
实施例3-5
以与实施例1-13相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，将重均分子量为350,000的聚丙烯腈（PAN）用作涂布到隔膜表面上的高分子材料，并将非流体电解质层的形成期间的加热温度设定为80°C。
实施例3-6
以与实施例1-13相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，将重均分子量为700,000的聚丙烯腈（PAN）用作涂布到隔膜表面上的高分子材料，并将非流体电解质层的形成期间的加热温度设定为80°C。
电池的评价
（a）高温循环试验
（b）高温储存试验
（c）放电温度特性试验
与实施例1-1类似，分别对各实施例和比较例进行上述试验以计算高温容量保持率、高温储存之后的电池厚度增加率和放电温度容量保持率。
将评价结果示于下述表3中。另外，在表3中，将其中不设置非流体电解质层的比较例1-2一起示出以用于参考。
表3
从表3中可以看出，在其中将聚偏氟乙烯用作高分子材料的实施例3-1至3-4中，聚偏氟乙烯的重均分子量越大，电池特性越大。认为这是因为，当聚偏氟乙烯的重均分子量增大时，非流体电解质层的粘附性进一步增大，且由此正极和负极之间的电池反应性增大。
另外，在其中将聚丙烯腈用作高分子材料的实施例3-5和3-6中，也观察到了相同的倾向。
在所有实施例3-1至3-6中，与其中不设置非流体电解质层的比较例1-2相比，电池特性都得到了提高。
实施例4-1至4-6
在实施例4-1至4-6中，改变正极活性物质的种类和电解质盐的种类，并且以使得其体积比近似恒定的方式形成非流体电解质层，然后对电池特性进行评价。
实施例4-1
以与实施例1-5相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，代替化学式A的酰亚胺盐化合物，将化学式B的酰亚胺盐化合物用作电解质盐。在实施例4-1的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为4.1体积%。
实施例4-2
以与实施例1-5相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，代替化学式A的酰亚胺盐化合物，将化学式C的酰亚胺盐化合物用作电解质盐。在实施例4-2的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为4.1体积%。
实施例4-3
以与实施例1-5相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，代替磷酸铁锂（LiFePO4），将锂铁锰磷酸盐（LiFe0.75Mn0.25PO4）用作正极活性物质。在实施例4-3的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为4.1体积%。
实施例4-4
以与实施例1-5相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，代替磷酸铁锂（LiFePO4），将锂锰磷酸盐（LiMnPO4）用作正极活性物质。在实施例4-4的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为4.1体积%。
实施例4-5
以与实施例1-5相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，代替磷酸铁锂（LiFePO4），将钴酸锂（LiCoO2）用作正极活性物质，并将对于每个表面的层厚度设定为1μm（两个表面的总厚度为2μm）。在实施例4-5的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为4.2体积%。由于当将钴酸锂（LiCoO2）用作正极活性物质时，正极活性层的体积密度发生变化（增大），所以对非流体电解质层的厚度进行调节，使得非流体电解质层的体积比与实施例4-1近似相同。
实施例4-6
以与实施例1-5相同的方式制造层压膜型电池，不同之处在于，代替磷酸铁锂（LiFePO4），将锂镍钴锰复合氧化物（LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2）用作正极活性物质，并将对于每个表面的层厚度设定为1μm（两个表面的总厚度为2μm）。在实施例4-6的电池中，非流体电解质在全部电解质中的体积比为4.2体积%。
电池的评价
（a）高温循环试验
（b）高温储存试验
（c）放电温度特性试验
与实施例1-1类似，分别对各实施例和比较例进行上述试验以计算高温容量保持率、高温储存之后的电池厚度增加率和放电温度容量保持率。另外，在其中使用具有层状结构的钴基正极活性物质的实施例4-5和4-6中，将充电期间的上限电压设定为4.2V并将放电终止电压设定为3.0V。除此以外，以与实施例1-1相同的方式进行上述试验。
将评价结果示于下述表4中。另外，在表4中，将实施例1-5和1-17与其中不设置非流体电解质层的比较例1-1一起示出以用于参考。
表4
Figure BDA00002752478000501
从表4中可以看出，在其中将磷酸铁锂（LiFePO4）用作正极活性物质的实施例4-1、4-2和1-5中，在使用其中化学式1中的取代基Z中的至少一个是氟原子的酰亚胺盐的情况下，显著提高了电池特性。
另外，在其中将由化学式A表示的酰亚胺盐化合物用作电解质盐的实施例4-3至4-6和1-5中，在使用具有橄榄石结构的材料作为正极活性物质的情况下，显著提高了电池特性。其中，与包含锰（Mn）作为过渡金属的锂锰磷酸盐相比，在使用其中包含铁（Fe）和锰（Mn）作为过渡金属的锂锰铁磷酸盐的情况下，电池特性得到提高，并且在使用仅包含铁（Fe）作为过渡金属的磷酸铁锂（锂铁磷酸盐）的情况下，进一步提高了电池特性。即，作为过渡金属的铁在具有橄榄石结构的材料中的含量越大，获得的电池特性越好。
在所有实施例4-1至4-6中，与其中不设置非流体电解质层的比较例1-1相比，电池特性都得到了提高。
另外，本发明可具有下列构造。
[1]一种电池，包括：正极；负极；和电解质，所述电解质包含流体电解质和非流体电解质，在所述流体电解质中，在保持流动性的同时存在包含溶剂和电解质盐的电解液，在所述非流体电解质中，通过高分子材料保持包含溶剂和电解质盐的电解液。
[2]根据[1]的电池，其中所述非流体电解质存在于所述正极和所述负极之间，且所述流体电解质至少存在于所述正极和所述负极的活性物质层内部的空隙中。
[3]根据[2]的电池，其中所述流体电解质存在于所述正极和所述负极之间。
[4]根据[1]至[3]中任一项的电池，其中在所述正极和所述负极之间设置多孔隔膜，并且在所述正极和所述负极的至少一个与所述隔膜之间存在所述非流体电解质。
[5]根据[1]至[4]中任一项的电池，其中所述电解质盐包含由化学式1表示的酰亚胺盐化合物，
M+[(ZY)2N]-…（化学式1）
（在此，M+表示一价阳离子，Y表示SO2或CO，且Z独立地表示氟原子或可聚合的官能团）。
[6]根据[5]的电池，其中所述电解质盐是由其中至少一个Z是氟原子的化学式1表示的酰亚胺盐化合物。
[7]根据[1]至[6]中任一项的电池，其中所述非流体电解质在所述电解质中的体积比为0至6体积%。
[8]根据[1]至[7]中任一项的电池，其中相对于所述非流体电解质，所述电解液在所述非流体电解质中的含量为90至99质量%。
[9]根据[1]至[8]中任一项的电池，其中所述高分子材料的重均分子量为500,000以上。
[10]根据[1]至[9]中任一项的电池，其中所述高分子材料为聚偏氟乙烯和聚丙烯腈中的至少一种。
[11]根据[1]至[10]中任一项的电池，其中所述正极活性物质是由化学式I表示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐，
LiaM1bPO4…（化学式I）
（在此，M1表示选自II族至XV族的元素中的至少一种元素，并且a和b表示在0≤a≤2.0和0.5≤b≤2.0范围内的值）。
[12]根据[11]的电池，其中所述由化学式I表示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐包含铁作为M1。
[13]一种电池组，包括：根据[1]的电池；控制电池的控制单元；和其中容纳所述电池的外包装。
[14]一种电子装置，包括：根据[1]的电池，其中从所述电池供应电力。
[15]一种电动车辆，包括：根据[1]的电池；转换装置，从所述电池向所述转换装置供应电力并且所述转换装置将所述电力转换成车辆的驱动力；和控制装置，基于关于所述电池的信息进行关于车辆控制的信息处理。
[16]一种蓄电装置，包含：根据[1]的电池，其中所述蓄电装置对连接至所述电池的电子装置供应电力。
[17]根据[16]的蓄电装置，还包括：通过网络向其他装置传输信号并从其他装置接收信号的电力信息控制装置，其中基于由电力信息控制装置接收的信息来进行电池的充电和放电控制。
[18]一种电力系统，其中从根据[1]的电池供应电力或者将电力从发电机或电力网络供应至所述电池。
本发明包含与在2012年1月26日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2012-014502中公开的内容相关的主题，由此通过参考将其全部内容并入本文中。
本领域技术人员应理解，可以根据设计要求和其他因素进行各种修改、组合、亚组合和改变，只要它们在所附权利要求书或其等价物的范围内即可。

Claims (18)

1.一种电池，包括：
正极；
负极；和
电解质，所述电解质包含流体电解质和非流体电解质，在所述流体电解质中，在保持流动性的同时存在包含溶剂和电解质盐的电解液，在所述非流体电解质中，通过高分子材料保持包含溶剂和电解质盐的电解液。
2.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述非流体电解质存在于所述正极和所述负极之间，并且
所述流体电解质至少存在于所述正极和所述负极的活性物质层内部的空隙中。
3.根据权利要求2所述的电池，
其中，所述流体电解质存在于所述正极和所述负极之间。
4.根据权利要求1所述的电池，
其中，在所述正极和所述负极之间设置多孔隔膜，并且
在所述正极和所述负极的至少一个与所述隔膜之间存在所述非流体电解质。
5.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述电解质盐包含由化学式1表示的酰亚胺盐化合物，
M+[(ZY)2N]-…（化学式1）
在此，M+表示一价阳离子，Y表示SO2或CO，且Z独立地表示氟原子或可聚合的官能团。
6.根据权利要求5所述的电池，
其中，所述电解质盐是由其中至少一个Z是氟原子的化学式1表示的酰亚胺盐化合物。
7.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述非流体电解质在所述电解质中的体积比为0至6体积%。
8.根据权利要求1所述的电池，
其中，相对于所述非流体电解质，所述电解液在所述非流体电解质中的含量为90至99质量%。
9.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述高分子材料的重均分子量为500,000以上。
10.根据权利要求9所述的电池，
其中，所述高分子材料为聚偏氟乙烯和聚丙烯腈中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述正极活性物质是由化学式I表示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐，
LiaM1bPO4…（化学式I）
在此，M1表示选自II族至XV族的元素中的至少一种元素，并且a和b表示在0≤a≤2.0和0.5≤b≤2.0范围内的值。
12.根据权利要求11所述的电池，
其中，所述由化学式I表示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐包含铁作为M1。
13.一种电池组，包括：
根据权利要求1所述的电池；
控制所述电池的控制单元；和
其中容纳所述电池的外包装。
14.一种电子装置，包括：
根据权利要求1所述的电池，
其中从所述电池供应电力。
15.一种电动车辆，包括：
根据权利要求1所述的电池；
转换装置，从所述电池向所述转换装置供应电力并且所述转换装置将所述电力转换成车辆的驱动力；和
控制装置，基于关于所述电池的信息进行关于车辆控制的信息处理。
16.一种蓄电装置，包括：
根据权利要求1所述的电池，
其中，所述蓄电装置对连接至所述电池的电子装置供应电力。
17.根据权利要求16所述的蓄电装置，还包括：
通过网络向其他装置传输信号并从其他装置接收信号的电力信息控制装置，
其中，基于由所述电力信息控制装置接收的信息来进行所述电池的充电和放电控制。
18.一种电力系统，
其中，从根据权利要求1所述的电池供应电力或者将电力从发电机或电力网络供应至所述电池。
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