CN103367715A - 正极活性物质、正极、二次电池、电池组以及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了正极活性物质、正极、二次电池、电池组以及电动车辆。所述正极活性物质是具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物。以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。

Description

正极活性物质、正极、二次电池、电池组以及电动车辆
技术领域
本发明涉及作为含锂化合物的正极活性物质，涉及使用所述正极活性物质的正极和二次电池，并涉及使用所述二次电池的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子装置。
背景技术
近年来，各种电子装置如移动电话和个人数字助理（PDA）已经被广泛使用，并且需要进一步降低电子装置的尺寸和重量并实现它们的长寿命。因此，作为用于电子装置的电源，已经开发了电池，特别是能够提供高能量密度的小且轻质的二次电池。近来，已经考虑将这种二次电池应用于除了上述电子装置之外的各种其他应用。这种其他应用的代表性实例包括可连接且可拆除地安装在电子装置等上的电池组、电动车辆如电动汽车、电力存储系统如家用电力服务器和电动工具如电钻。
已经提出了利用各种充放电原理而获得电池容量的二次电池。特别地，利用电极反应物的插入和提取的二次电池或利用电极反应物的析出和溶解的二次电池引起了关注，因为这种二次电池提供比铅电池、镍镉电池等更高的能量密度。
二次电池包含正极、负极和电解液。正极包含有助于充放电反应的正极活性物质。作为正极活性物质，通常，广泛使用含锂化合物如LiCoO2、LiNiO2和Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2。
在二次电池的开发领域中，已经考虑将充电电压升高至大于4.2V的值以满足实现二次电池的高容量的需要。然而，在提高充电电压的情况下，含锂化合物容易劣化。由此，作为二次电池的重要特性之一的循环特性下降。因此，目前非常难以提高充电电压。因此，作为用于高充电电压的正极活性物质，提出了由通式Li1+a[MnbMn1-b]1-aO2-c表示的富锂的含锂化合物（例如，参见Electrochemical and Solid-State Letters，9(5)，A221-A224（2006））。在式中，M表示过渡金属元素（除了Mn之外），并且满足0<a<0.25、0.3≤b<0.7和-0.1≤c≤0.2。在其中使用富锂的含锂化合物的情况下，获得大于约250mAh/g的放电容量。
在其中使用富锂的含锂化合物的情况下，循环特性等提高。另一方面，锂离子主要因增大的电阻而不易插入和提取，因此，负荷特性下降。由于下降的负荷特性的这种缺点会是对其实际应用的障碍，所以进行了各种研究以提高负荷特性。
具体地，在由通式Li1+x-sMn1-x-yMyO2-t表示的高度含锂的过渡金属复合氧化物颗粒中，随着颗粒的位置从中心侧到达表面侧，颗粒的晶体结构由层状结构变为尖晶石结构（例如，参见日本未审查专利申请公开号2011-096626）。在式中，M表示除了Mn以外的过渡金属元素，并且满足0<x<0.33、0<y<0.66、0<s<0.3和0<t<0.15。
在由通式Li1+XMn2-Y-ZMZO4+δ表示的具有尖晶石型晶体结构的锂锰复合氧化物中，平均粒径为5μm以上至20μm以下，BET比表面积等于或小于1m2/g，且平均微晶直径（average crystallite diameter）等于或大于100nm（例如，参见日本未审查专利申请公开号2002-226214）。在式中，M表示Ni等，并且满足0≤X≤1/3、0≤Y≤1/3、0<Z≤0.25和-0.14≤δ≤0.5。
在由通式LixMn2Oy表示的具有尖晶石型结构的锂锰复合氧化物中，BET比表面积等于或大于2m2/g，且微晶直径等于或大于30nm（例如，参见日本未审查专利申请公开号H08-002921）。在式中，满足1<x<1.6、4<y<4.8、（8/3+4/3×x）<y<（4+1/2×x）。
在由通式Li1+xM2-xO4表示的具有尖晶石型（Fd3-m）的锂过渡金属复合氧化物中，比表面积为0.35m2/g以上至0.8m2/g以下，并且微晶大小为170nm以上至490nm以下（例如，参见WO2009/054436）。在式中，M表示Mn等，并且满足0.01≤X≤0.08。
关于锰复合氧化物，镍复合氧化物和钴复合氧化物，比表面积等于或大于5m2/g，且微晶直径等于或小于70nm（例如，参见日本未审查专利申请公开号2006-202724）。
在由通式Li(LixMgyAlzMn2-x-y-z)O4表示的具有尖晶石型（Fd3-m）的锂过渡金属复合氧化物中，比表面积为0.35m2/g以上至0.8m2/g以下，并且微晶大小为170nm以上至490nm以下（例如，参见日本未审查专利申请公开号2010-097947）。在式中，满足0.01≤x≤0.08、0.02≤y≤0.07和0.06≤z≤0.14。
发明内容
近年来，不断开发应用二次电池的电子装置等的高性能和多功能，并且电子装置等的使用频率也提高。因此，期望二次电池的负荷特性的进一步提高。
期望提供能够提高负荷特性的正极活性物质、正极、二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子装置。
根据本发明的一个实施方式，提供一种二次电池，包括：正极；负极；和电解液。所述正极包含具有层状盐型晶体结构（bedded salt-type crystalstructure）的富锂的含锂化合物。所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径（crystallite diameter）D的乘积（product）SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
根据本发明的一个实施方式，提供一种正极活性物质。所述正极活性物质是具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物。以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
根据本发明的一个实施方式，提供一种正极，其包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物。所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
根据本发明的一个实施方式，提供一种电池组，其包括：二次电池；控制所述二次电池的使用状态的控制部；和根据所述控制部的指令切换所述二次电池的使用状态的开关部。所述二次电池包含：正极；负极；和电解液。所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物。所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
根据本发明的一个实施方式，提供一种电动车辆，其包括：二次电池；将从所述二次电池供应的电力转换为驱动力的转换部；根据所述驱动力运行的驱动部；和控制所述二次电池的使用状态的控制部。所述二次电池包含：正极；负极；和电解液。所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物。所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
根据本发明的一个实施方式，提供一种电力存储系统，其包含：二次电池；供应有来自所述二次电池的电力的一个或多个电气装置；和控制从所述二次电池到所述一个或多个电气装置的电力供应的控制部。所述二次电池包含：正极；负极；和电解液。所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物。所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
根据本发明的一个实施方式，提供一种电动工具，其包含：二次电池；和供应有来自所述二次电池的电力的可动部。所述二次电池包含：正极；负极；和电解液。所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物。所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
根据本发明的一个实施方式，提供一种电子装置，其具有二次电池作为电力供应源。所述二次电池包含：正极；负极；和电解液。所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物。所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
如本文中所使用的，术语“富锂的”是指Li在含锂化合物中过量的状态。更具体地，术语“富锂的”是指在表示含锂化合物的平均组成的情况下，Li的摩尔比大于1的状态。“以平方米/克（m2/g）计的比表面积S”通过BET法测量。此外，“以微米（μm）计的微晶直径D”通过粉末X射线衍射法，基于分析结果（在2θ=19±2°附近的衍射线的半带宽）由谢乐公式（Scherrer’s formula）计算。
根据本发明上述实施方式的正极活性物质、正极和二次电池，由于具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物的比表面积S和微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g，所以使得可以提高负荷特性。此外，根据本发明上述实施方式的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子装置，可以获得类似的效果。
应理解，上述一般描述和下列详细描述都是例示性的，且旨在提供所要求的本发明的进一步说明。
附图说明
包括附图以提供本发明公开内容的进一步理解，且附图被并入且构成本说明书的一部分。所述附图对实施方式进行说明并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是示出根据本发明实施方式的二次电池的构造（圆柱体型）的横截面图。
图2是示出图1中所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的横截面图。
图3是示出根据本发明实施方式的另一种二次电池的构造（层压膜型）的透视图。
图4是沿图3中所示的螺旋卷绕电极体的线IV-IV所截取的横截面图。
图5是示出二次电池的应用例（电池组）的构造的方框图。
图6是示出二次电池的应用例（电动车辆）的构造的方框图。
图7是示出二次电池的应用例（电力存储系统）的构造的方框图。
图8是示出二次电池的应用例（电动工具）的构造的方框图。
具体实施方式
在下文中将参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。以下列顺序给出说明。
1.正极活性物质
2.正极活性物质的应用例（锂二次电池）
2-1.正极和锂离子二次电池（圆柱体型）
2-2.正极和锂离子二次电池（层压膜型）
2-3.正极和锂金属二次电池
3.二次电池的应用
3-1.电池组
3-2.电动车辆
3-3.电力存储系统
3-4.电动工具
[1.正极活性物质]
[正极活性物质的构造]
根据本发明实施方式的正极活性物质是包含Li作为构成元素的化合物（含锂化合物），且例如，用于锂二次电池（在下文中简称为“二次电池”）的正极等。
含锂化合物具有层状盐型晶体结构，且是所谓的富锂的（Li过量的）化合物。含锂化合物是富锂的化合物的一个原因是，由于在这种情况下，含锂化合物包含大量的Li作为构成元素，所以在初始充电时，可以在负极中基本完成不可逆容量的产生反应。
更具体地，已知由于在二次电池的初始充放电时在负极的表面上形成涂层（如SEI膜），所以产生不可逆容量。因此，在初始充电时从正极活性物质提取的锂离子用于产生不可逆容量而被消耗。在这种情况下，如果在二次电池的初始充电时的充电电压高（如等于或大于4.4V的值），则从正极活性物质提取足够量的锂离子，因此，锂离子用于在负极中产生不可逆容量而被消耗。由此，在初始充放电时完成不可逆容量的产生反应。因此，在初始充放电之后在充分使用二次电池时进行随后的充放电时，从正极活性物质提取的锂离子用于产生电池容量而被消耗。由此，在初始充电之后的随后的充放电时，稳定地获得高电池容量。
应注意，在其中用于二次电池的负极活性物质以及正极活性物质都是金属基材料（金属类材料）或其氧化物的情况下，由此也可以产生不可逆容量。为此的一个原因在于，在初始充电时从正极活性物质提取的锂离子很可能与金属基材料中的元素或金属基材料的氧化物中的氧发生不可逆的反应。金属基材料的实例包括包含Si、Sn或两者的材料，因为由此可以获得高能量密度。更具体地，金属基材料的实例包括Si的单质、合金和化合物，以及Sn的单质、合金和化合物中的一种或多种。金属基材料的氧化物的实例包括作为Si的氧化物的SiOv（0.2<v<1.4）和Sn的氧化物（具有任意组成）。特别地，在其中负极活性物质为金属基材料的氧化物的情况下，倾向于提高不可逆容量。应注意，与其中负极活性物质是低结晶碳、无定形碳等的情况下类似，不可逆容量也倾向于提高。
含锂化合物的组成没有特别限制，只要与Li一起，所述化合物还包含一种或多种元素作为构成元素即可。上述“一种或多种元素”的种类可以是金属元素（包括准金属元素）、非金属元素或者其两者。此外，金属元素可包含过渡金属元素，或者不必包含过渡金属元素。
含锂化合物由例如下式（1）表示。更具体地，含锂化合物是包含Li和一种或多种过渡金属元素作为构成元素的锂过渡金属复合氧化物。
Li1+a[MnbM1-b]1-aO2-c...（1）
在式（1）中，M表示一种或多种过渡金属元素（除了Mn之外），且a至c满足0<a<0.25、0.3≤b<0.7和-0.1≤c≤0.2。
作为过渡金属元素，由式（1）表示的含锂化合物包含除了Mn以外的一种或多种过渡金属元素（M）以及Mn。含锂化合物包含Mn作为构成元素的一个原因在于，由此获得高能量密度。M的种类没有特别限制，只要M是除了Mn以外的一种或多种过渡金属元素即可。特别地，优选的是，M是Co、Ni、Fe等中的一种或多种。更优选的是，M是Co、Ni或两者，因为由此进一步提高了能量密度。
含锂化合物优选由下式（2）表示，因为由此获得了更高的能量密度。从e和f的可行范围清楚的是，含锂化合物通常包含Mn和Ni作为构成元素。然而，含锂化合物不一定包含Co作为构成元素。
Li1+d[MneCofNi1-e-f]1-dO2-g...（2）
在式（2）中，d至g满足0<d<0.25、0.3≤e<0.7、0≤f<（1-e）和-0.1≤g≤0.2。
特别地，含锂化合物的比表面积S（m2/g）和微晶直径D（μm）的乘积SD（=比表面积S×微晶直径D）等于或大于1.4×10-6m3/g，且优选等于或大于1.8×10-6m3/g。为此的一个原因在于，在这种情况下，在具有层状盐型晶体结构的富锂的锂化合物中，比表面积S和微晶直径D之间的关系变得合适，且因此，电阻下降。由此，即使进行高电压充电，也易于插入和提取锂离子。
更具体地，通常，作为当在含锂化合物中插入和提取锂离子时产生的电阻分量，已知作为体积电阻（bulk resistance）、晶界电阻（grain boundaryresistance）和电极界面电阻（electrode interface resistance）的三种电阻。“体积电阻”是因锂离子的扩散系数和锂离子到含锂化合物和电解液之间的界面的扩散距离而产生的电阻。“晶界电阻”是因锂离子在微晶之间的界面中的扩散而产生的电阻。“电极界面电阻”是因锂离子在含锂化合物和电解液之间的界面中的插入和提取而产生的反应电阻。
推测在上述三种电阻分量中，在具有层状盐型晶体结构的含锂化合物中，晶界电阻和电极界面电阻大于体积电阻。因此，在使用含锂化合物作为正极活性物质的二次电池中，晶界电阻和电极界面电阻会大大影响负荷特性。
在含锂化合物中，在其中比表面积S增大的情况下，使得可插入/提取锂离子的部分（面积）增大，因此，作为正极活性物质和电解液之间的界面中的电阻的电极界面电阻降低。另一方面，在其中比表面积S下降的情况下，使得可插入/提取锂离子的部分（面积）下降，因此，电极界面电阻增大。
此外，在其中微晶直径D增大的情况下，在含锂化合物的单位体积中包含的微晶数目下降，因此，作为微晶之间的电阻的晶界电阻下降。另一方面，在其中微晶直径D下降的情况下，微晶数目增大，因此，晶界电阻增大。
考虑到上述倾向，为了提高二次电池的负荷特性，必须增大比表面积S和微晶直径D两者以便降低含锂化合物的晶界电阻和电极界面电阻。然而，即使比表面积S和微晶直径D两者都不增大，通过提高其一种并降低其另一种使得两者之间的平衡变得合适，因此，晶界电阻和电极界面电阻两者具体下降。决定比表面积S和微晶直径D之间的平衡是否变得合适的因素（阈值）是上述乘积SD的值（1.4×10-6m3/g）。即，只要对比表面积S和微晶直径D进行设定，使得乘积SD变得等于或大于1.4×10-6m3/g，则即使比表面积S和微晶直径D两者都不增大，两者之间的平衡也变得合适。由此，使得可以充分降低晶界电阻和电极界面电阻两者。
为了确认，乘积SD的上述条件是仅适用于具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，即，其中体积电阻倾向于充分低于晶界电阻和电极界面电阻的含锂化合物的特殊条件。
换句话说，在其中在具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物中，对比表面积S和微晶直径D进行设定，使得乘积SD满足上述条件的情况下，获得晶界电阻和电极界面电阻两者都下降的特定优势。另一方面，即使在具有其他晶体结构如尖晶石型晶体结构的含锂化合物中，对比表面积S和微晶直径D进行设定，使得乘积SD满足上述条件，也不能获得晶界电阻和电极界面电阻两者都下降的特定优势。为此的一个原因在于，在具有尖晶石型晶体结构的含锂化合物中，在三维的状态下扩展锂离子的扩散通道，因此，几乎在根本不受比表面积S和微晶直径D影响的情况下，易于插入和提取锂离子。类似地，在具有层状盐型晶体结构的非富锂的含锂化合物、具有橄榄石型晶体结构的含锂化合物等中，即使乘积SD仅满足上述条件，也不能获得特定的优势。
具有尖晶石型晶体结构的含锂化合物的实例包括LiMn2O4。具有层状盐型晶体结构的非富锂的含锂化合物的实例包括LiCoO2和LiNiO2。具有橄榄石型晶体结构的含锂化合物的实例包括LiFePO4和LiMnPO4。
“比表面积S（m2/g）”通过如上所述的BET法作为比表面积测量方法而测得。用于比表面积测量方法的装置的实例包括得自位于日本东京的Mountech Co.，Ltd.的Fully-automatic BET Specific Surface Area AnalyzerMacsorb（全自动BET比表面积分析仪Macsorb）。此外，如上所述，“微晶直径D（μm）”通过粉末X射线衍射法，基于分析结果（在2θ=19±2°附近的衍射线的半带宽）由谢乐公式计算。用于粉末X射线衍射法的装置的实例包括得自位于日本东京的Rigaku Corporation的Powder X-rayDiffraction Analyzer RINT1100（粉末X射线衍射分析仪RINT1100）。
应注意，只要乘积SD满足上述条件，则比表面积S和微晶直径D各自的值没有特别限制。在这种情况下，比表面积S的值可以大于微晶直径D的值，反之亦然。为此的一个原因在于，只要乘积SD满足上述条件，则可以获得上述优势而与比表面积S和微晶直径D各自的绝对值无关。
特别地，比表面积S优选等于或小于20m2/g。为此的一个原因在于，如果表面积S过大，则在使用包含正极活性物质的浆料形成正极的步骤中，浆料的状态可能因降低的固体含量浓度（solid content concentration）而劣化。由此，利用浆料进行涂布变得难以进行，且利用浆料进行涂布之后的干燥费时。因为浆料的粘度增大，所以通过稀释浆料所需要的增加的溶剂量造成这种降低的固体含量浓度。此外，微晶直径D优选等于或小于40μm，且更优选等于或小于20μm。为此的一个原因在于，在其中微晶直径D过大的情况下，即使使得可形成单晶颗粒，粒径也变得庞大，因此，在形成正极的步骤中，正极活性物质等的填充状态可能下降。
根据诸如合成作为正极活性物质的含锂化合物的步骤和形成包含正极活性物质的正极的步骤的条件来控制比表面积S和微晶直径D各自的值。在合成含锂化合物的步骤中，形成前体的步骤的条件随其形成方法而变化。在通过使用共沉淀法而形成前体的情况中的条件的实例包括原料的种类、反应时的pH、反应温度、添加剂种类、反应速度和反应时间。在通过使用破碎和混合法而形成前体的情况中的条件的实例包括原料的种类、破碎强度和破碎时间。对前体进行焙烧的步骤的条件的实例包括原料的种类、混合、焙烧温度和焙烧时间。形成正极的步骤的条件的实例包括压缩成型时的压制压力。
[使用正极活性物质的方法]
当对使用正极活性物质的二次电池进行充放电时，在初始充电时的充电电压（正极电位：相对于锂金属的标准电位）优选高，且特别地，优选等于或大于4.4V。为此的一个原因在于，在这种情况下，在初始充电时从正极活性物质提取充分量的锂离子，因此，使得可以在负极中基本完成不可逆容量的产生反应。然而，为了抑制含锂化合物的分解反应，优选的是，在初始充电时的充电电压不过高，且特别地，等于或小于4.6V。在初始充电之后的充电时的充电电压（正极电位：相对于锂金属的标准电位）没有特别限制。
[正极活性物质的功能和效果]
根据正极活性物质，具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物的比表面积S和微晶直径D的乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g。在这种情况下，如上所述，对比表面积S和微晶直径D之间的平衡进行合适地设定，从而使得可以具体地降低晶界电阻和电极界面电阻两者。因此，即使进行高电压充电，锂离子也易于插入和提取。因此，使得可以提高使用正极活性物质的二次电池的负荷特性。
特别地，在其中含锂化合物是由式（1）表示的化合物或由式（2）表示的化合物，或者乘积SD等于或大于1.8×10-6m3/g的情况下，可以获得更高的效果。
[2.正极活性物质的应用例（锂二次电池）]
接下来，将给出上述正极活性物质的应用例的说明。例如，将正极活性物质用于锂二次电池的正极。
[2-1.正极和锂离子二次电池（圆柱体型）]
图1和图2示出了作为二次电池的实例的圆柱体型锂离子二次电池的横截面构造。图2示出了图1中所示的螺旋卷绕电极体20的放大部分。
[二次电池的总体构造]
此处所述的二次电池是通过作为电极反应物的Li（锂离子）的插入和提取获得负极22的容量的锂离子二次电池。
二次电池是例如所谓的圆柱体型二次电池。二次电池在基本中空的圆柱体状电池壳11内部包含螺旋卷绕电极体20以及一对绝缘板12和13。在螺旋卷绕电极体20中，例如，利用其间的隔膜23将正极21和负极22层压并将它们螺旋卷绕。
电池壳11具有其中电池壳11的一端关闭且电池壳11的另一端打开的中空结构。电池壳11可以由例如铁、铝、其合金等制成。应注意，电池壳11的表面可以镀有镍等。布置一对绝缘板12和13以其间夹持螺旋卷绕电极体20并垂直于螺旋卷绕周面延伸。
在电池壳11的开口端部，通过垫圈17进行填塞而连接电池盖14、安全阀机构15和正温度系数装置（PTC装置）16。由此，将电池壳11气密性密封。电池盖14可以由例如与电池壳11类似的材料制成。安全阀机构15和PTC装置16设置在电池盖14的内部。安全阀机构15通过PTC装置16而电连接至电池盖14。在安全阀机构15中，在其中内压因内部短路、外部加热等而变为特定水平以上的情况下，盘状板15A反转而切断电池盖14和螺旋卷绕电极体20之间的电连接。PTC装置16防止由大电流造成的异常生热。随着温度上升，PTC装置16的电阻相应增大。垫圈17可以由例如绝缘材料制成。垫圈17的表面可以涂布有沥青。
例如，在螺旋卷绕电极体20的中心，插入中心销24。然而，不一定在其中包含中心销24。例如，将由导电材料如铝制成的正极引线25连接至正极21。例如，将由导电材料如镍制成的负极引线26连接至负极22。通过焊接等将正极引线25连接至安全阀机构15，并电连接至电池盖14。通过焊接等将负极引线26连接至电池壳11，并电连接至电池壳11。
[正极]
正极21具有在正极集电体21A的一个表面或两个表面上的正极活性物质层21B。正极集电体21A可以由例如导电材料如铝、镍和不锈钢制成。正极活性物质层21B包含上述正极活性物质，且可根据需要包含其他材料如正极粘合剂和正极导电剂。
正极粘合剂的实例包括合成橡胶、高分子材料等中的一种或多种。合成橡胶的实例包括丁苯类橡胶、氟类橡胶和乙烯丙烯二烯。高分子材料的实例包括聚偏二氟乙烯和聚酰亚胺。
正极导电剂的实例包括碳材料等中的一种或多种。碳材料的实例包括石墨、炭黑、乙炔黑和科琴黑。正极导电剂可以是金属材料、导电聚合物等，只要所述材料具有导电性即可。
正极活性物质层21B可还包含其他种类的正极活性物质，只要正极活性物质层21B包含上述含锂化合物作为正极活性物质即可。这种其他正极活性物质的实例包括含锂化合物（除了对应于上述含锂化合物的化合物之外）如锂过渡金属复合氧化物和锂过渡金属磷酸盐化合物。锂过渡金属复合氧化物是包含Li和一种或多种过渡金属元素作为构成元素的氧化物。锂过渡金属磷酸盐是包含Li和一种或多种过渡金属元素作为构成元素的磷酸盐化合物。锂过渡金属复合氧化物的实例包括LiCoO2、LiNiO2和由下式（20）表示的锂镍基复合氧化物。锂过渡金属磷酸盐化合物的实例包括LiFePO4和LiFe1-uMnuPO4（u<1），因为由此，获得高电池容量并获得优异的循环特性。
LiNi1-zMzO2...（20）
在式（20）中，M是Co、Mn、Fe、Al、V、Sn、Mg、Ti、Sr、Ca、Zr、Mo、Tc、Ru、Ta、W、Re、Yb、Cu、Zn、Ba、B、Cr、Si、Ga、P、Sb和Nb中的一种或多种。z满足0.005<z<0.5。
除此以外，正极活性物质还可以为例如氧化物、二硫化物、硫属元素化物、导电聚合物等。氧化物的实例包括二氧化钛、氧化钒和二氧化锰。二硫化物的实例包括二硫化钛和硫化钼。硫属元素化物的实例包括硒化铌。导电聚合物的实例包括硫磺、聚苯胺和聚噻吩。然而，正极材料不限于上述材料。
[负极]
负极22具有在负极集电体22A的一个表面或两个表面上的负极活性物质层22B。
负极集电体22A可以由例如导电材料如铜、镍和不锈钢制成。优选将负极集电体22A的表面粗糙化。由此，因为所谓的锚固效应，提高了负极活性物质层22B相对于负极集电体22A的粘附特性。在这种情况下，至少对在与负极活性物质层22B相对的区域中的负极集电体22A的表面粗糙化是足够的。粗糙化方法的实例包括通过使用电解处理形成微粒的方法。电解处理是通过使用电解方法在电解槽中在负极集电体22A的表面上形成微粒而提供凹凸的方法。通过电解法制造的铜箔通常称作“电解铜箔”。
负极活性物质层22B包含一种或多种能够插入和提取锂离子的负极材料作为负极活性物质，且根据需要可还包含其他材料如负极粘合剂和负极导电剂。负极导电剂和负极导电剂的细节例如分别与正极粘合剂和正极导电剂的细节类似。然而，负极材料的可充电容量优选大于正极21的放电容量以便防止在充电中间锂金属无意地析出在负极22上。即，能够插入和提取锂离子的负极材料的电化学当量优选大于正极21的电化学当量。
负极材料例如为碳材料。在碳材料中，在锂离子的插入和提取时的其晶体结构变化极小。因此，碳材料提供高能量密度和优异的循环特性。此外，碳材料也充当负极导电剂。碳材料的实例包括可石墨化碳、其中（002）面的间距等于或大于0.37nm的非石墨化碳和其中（002）面的间距等于或小于0.34nm的石墨。更具体地，碳材料的实例包括热解碳、焦炭、玻璃状碳纤维、有机高分子化合物焙烧体、活性炭和炭黑。在上述之中，焦炭的实例包括沥青焦、针状焦和石油焦。有机高分子化合物焙烧体通过在合适的温度下将高分子化合物如酚醛树脂和呋喃树脂焙烧（碳化）而获得。除此以外，碳材料可以是在约1000°C以下的温度下进行了热处理的低结晶性碳或无定形碳。应注意，碳材料的形状可以是纤维状、球状、粒状和鳞片状中的任一种。
此外，负极材料是例如包含一种或两种以上金属元素和准金属元素的材料（金属基材料），因为由此获得更高的能量密度。这种金属基材料可以是单质、合金或化合物，可以是其两种以上，或者可以在其部分或全部中具有一种或多种相。除了由两种以上金属元素构成的材料之外，“合金”还包括包含一种或多种金属元素和一种或多种准金属元素的材料。此外，“合金”可包含非金属元素。其结构的实例包括固溶体、共晶（低共熔混合物）、金属间化合物和其中其两种以上共存的结构。
上述金属元素和上述准金属元素的实例包括能够与Li形成合金的一种或多种金属元素和准金属元素。其具体实例包括Mg、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、Pd、和Pt。特别地，优选使用Si、Sn或两者。Si和Sn具有优异的插入和提取锂离子的能力，且因此提供高能量密度。
包含Si、Sn或两者的材料可以为Si或Sn的单质、合金或化合物，可以为其两种以上，或者可以在其一部分或全部中具有其一种或多种相。单质仅指通常意义上的单质（在其中可以包含少量的杂质），且不必指100%纯度的单质。
Si的合金包含一种或多种元素如Sn、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb和Cr作为除了Si以外的构成元素。Si的化合物包含C、O等中的一种或多种作为除了Si以外的构成元素。例如，Si的化合物可以包含一种或多种对于Si的合金所述的元素作为除了Si以外的构成元素。
Si的合金和Si的化合物的实例包括SiB4、SiB6、Mg2Si、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv（0<v≤2）、和LiSiO。SiOv中的v可以在0.2<v<1.4的范围内。
Sn的合金包含例如，一种或多种元素如Si、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb、和Cr作为除了Sn以外的构成元素。Sn的化合物包含例如诸如C和O中的一种或多种元素作为除了Sn以外的构成元素的材料。应注意，Sn的化合物可以包含例如对于Sn的合金所述的一种或多种元素作为除了Sn以外的构成元素。Sn的合金和Sn的化合物的实例包括SnOw（0<w≤2）、SnSiO3、LiSnO和Mg2Sn。
此外，作为含Sn的材料，例如，除了作为第一构成元素的Sn之外还包含第二构成元素和第三构成元素的材料是优选的。第二构成元素的实例包括元素如Co、Fe、Mg、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Ce、Hf、Ta、W、Bi、和Si中的一种或多种。第三构成元素的实例包括B、C、Al、P等中的一种或多种。在包含第二构成元素和第三构成元素的情况下，获得了高电池容量、优异的循环特性等。
特别地，包含Sn、Co和C作为构成元素的材料（含SnCoC的材料）是优选的。含SnCoC的材料的组成例如如下。即，C含量为9.9质量%以上至29.7质量%以下，且Sn和Co的含量的比率（Co/（Sn+Co））为20质量%以上至70质量%以下，因为在这种组成范围内获得了高能量密度。
优选的是，所述含SnCoC的材料具有包含Sn、Co和C的相。这种相优选为低结晶或无定形的。所述相是能够与Li发生反应的反应相。因为所述反应相的存在，获得了优异的特性。在将CuKα射线用作特定X射线且插入速度为1°/分钟的情况下，通过所述相的X射线衍射获得的衍射峰的半带宽优选基于2θ的衍射角等于或大于1°。由此，锂离子更平稳地插入和提取，且降低了与电解液的反应性。应注意，在一些情况下，除了低结晶性相或无定形相之外，所述含SnCoC的材料还包括含有各构成元素的单质或一部分的相。
可以通过在与Li发生电化学反应前后的X射线衍射图之间的比较而容易地确定通过X射线衍射获得的衍射峰是否对应于能够与Li发生反应的反应相。例如，如果在与Li发生电化学反应之后的衍射峰位置从在与Li发生电化学反应之前的衍射峰位置发生变化，则获得的衍射峰对应于能够与Li发生反应的反应相。在这种情况下，例如，在2θ=20°以上至50°以下的范围内看到了低结晶性反应相或无定形反应相的衍射峰。这种反应相具有例如上述各构成元素且其低结晶性或无定形结构可能主要由C的存在而引起。
在含SnCoC的材料中，作为构成元素的C的一部分或全部优选与作为其他构成元素的金属元素或准金属元素结合，因为由此抑制了Sn等的凝聚或结晶。可以通过例如X射线光电子能谱（XPS）检查元素的结合状态。在市售的装置中，例如，使用Al-Kα射线、Mg-Kα射线等作为软X射线。在C的一部分或全部与金属元素、准金属元素等结合的情况下，在低于284.5eV的区域中显示C的1s轨道（C1s）的合成波的峰。在装置中，进行能量校准，使得在84.0eV处获得Au原子的4f轨道（Au4f）的峰。此时，通常，由于在材料表面上存在表面污染碳，所以将表面污染碳的C1s的峰被视为284.8eV，将284.8eV用作能量标准。在XPS测量中，以包含表面污染碳的峰和含SnCoC的材料中的碳的峰的形式获得C1s的峰的波形。因此，例如，可以通过将市售的软件用于将两个峰相互分离来进行分析。在波形分析中，在最低结合能侧存在的主峰的位置为能量标准（284.8eV）。
应注意，含SnCoC的材料不限于仅由Sn、Co和C（SnCoC）作为构成元素构成的材料。即，含SnCoC的材料可还根据需要包含例如Si、Fe、Ni、Cr、In、Nb、Ge、Ti、Mo、Al、P、Ga、Bi等中的一种或多种作为构成元素。
除了含SnCoC的材料之外，包含Sn、Co、Fe和C作为构成元素的材料（含SnCoFeC的材料）也是优选的。所述含SnCoFeC的材料的组成是任意的。例如，其中将Fe的含量设定为小的组成如下。即，C的含量为9.9质量%以上至29.7质量%以下，Fe的含量为0.3质量%以上至5.9质量%以下，Sn和Co的含量的比率（Co/（Sn+Co））为30质量%以上至70质量%以下。此外，其中将Fe的含量设定为大的组成如下。即，C的含量为11.9质量%以上至29.7质量%以下，Sn、Co和Fe的含量的比率（（Co+Fe）/（Sn+Co+Fe））为26.4质量%以上至48.5质量%以下，且Co和Fe的含量的比率（Co/（Co+Fe））为9.9质量%以上至79.5质量%以下。在这种组成范围内，获得了高能量密度。所述含SnCoFeC的材料的物理性质（如半带宽）与上述含SnCoC的材料类似。
除此以外，负极材料还可以是例如金属氧化物、高分子化合物等。金属氧化物的实例包括氧化铁、氧化钌和氧化钼。高分子化合物的实例包括聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯。
负极活性物质层22B通过例如涂布法、气相沉积法、液相沉积法、喷涂法、焙烧法（烧结法）、或两种以上这些方法的组合形成。所述涂布法是其中例如在将粒状（粉末）负极活性物质与负极粘合剂等混合之后，将混合物分散在溶剂如有机溶剂中，并用所得物对负极集电体22A进行涂布的方法。所述气相沉积法的实例包括物理沉积法和化学沉积法。更具体地，其实例包括真空蒸发法、溅射法、离子镀法、激光烧蚀法、热化学气相沉积法、化学气相沉积（CVD）法和等离子体化学气相沉积法。所述液相沉积法的实例包括电镀法和化学镀法。所述喷涂法是其中对负极集电体22A喷涂熔融状态或半熔融状态的负极活性物质的方法。所述焙烧法是例如其中在通过使用涂布法对负极集电体22A进行涂布以后，在高于负极粘合剂等的熔点的温度下进行热处理的方法。焙烧法的实例包括已知的技术如大气焙烧法、反应焙烧法和热压焙烧法。
在二次电池中，如上所述，为了防止在充电中间锂金属无意地析出在负极22上，能够插入和提取锂离子的负极材料的电化学当量优选大于正极的电化学当量。此外，在其中完全充电状态时的开路电压（即，电池电压）等于或大于4.25V的情况下，即使使用相同的正极活性物质，每单位质量的锂离子的提取量也大于开路电压为4.2V的情况。因此，相应地调节正极活性物质和负极活性物质的量。由此，可以获得高能量密度。
[隔膜]
隔膜23将正极21与负极22隔开，并在防止由两个电极的接触所造成的电流短路的同时使锂离子通过。隔膜23是例如由合成树脂、陶瓷等制成的多孔膜。隔膜23可以是其中层压两种以上多孔膜的层压膜。合成树脂的实例包括聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯。
特别地，隔膜23可包括例如上述多孔膜（基底材料层）和设置在所述基底材料层的一个表面或两个表面上的高分子化合物层。由此，提高了隔膜23相对于正极21和负极22的粘附特性并因此抑制了螺旋卷绕电极体20的偏斜。由此，抑制了电解液的分解反应并抑制了浸渗基底材料层的电解液的液体泄漏。因此，即使重复充放电，二次电池的电阻也不太可能增加，并抑制了电池的溶胀。
高分子化合物层包含例如高分子材料如聚偏二氟乙烯，因为这种高分子材料具有优异的物理强度且电化学稳定。然而，高分子材料可以是除了聚偏二氟乙烯以外的材料。例如，可以如下形成高分子化合物层。即，在制备其中溶解了高分子材料的溶液之后，利用所述溶液对基底材料层进行涂布并随后对所得物进行干燥。可替换地，可以将基底层浸泡在溶液中并可以然后干燥。
[电解液]
隔膜23浸渍有作为液体电解质的电解液。电解液包含溶剂和电解质盐，且可包含其他材料如添加剂。
溶剂包括一种或多种非水溶剂如有机溶剂。非水溶剂的实例包括环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯和腈，因为由此获得优异的电池容量，优异的循环特性，优异的保存特性等。环状碳酸酯的实例包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯。链状碳酸酯的实例包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯。内酯的实例包括γ-丁内酯和γ-戊内酯。羧酸酯的实例包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯和三甲基乙酸乙酯。腈的实例包括乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈和3-甲氧基丙腈。
除此以外，非水溶剂可以为例如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、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、磷酸三甲酯和二甲亚砜。由此，获得了类似的优点。
特别地，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中的一种或多种是优选的，因为由此获得了优异的电池特性、优异的循环特性、优异的保存特性等。在这种情况下，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、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的组合是更优选的。为此的一个原因在于，由此提高了电解质盐的离解性能和离子迁移率。
特别地，溶剂优选包含一种或多种不饱和环状碳酸酯。为此的一个原因在于，在充放电时，主要在负极22的表面上形成稳定的保护膜，因此，抑制了电解液的分解反应。不饱和环状碳酸酯是具有一个或多个不饱和碳键（碳-碳键）的环状碳酸酯。不饱和环状碳酸酯的具体实例包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯和碳酸亚甲基亚乙酯。不饱和环状碳酸酯可以是除了上述化合物以外的化合物。尽管不饱和环状碳酸酯在溶剂中的含量没有特别限制，但是其含量可以为例如0.01wt%以上至10wt%以下。
此外，溶剂优选包含一种或多种卤代碳酸酯。为此的一个原因在于，在充放电时主要在负极22的表面上形成稳定的保护膜，因此，抑制了电解液的分解反应。卤代碳酸酯是具有一个或多个卤素作为构成元素的环状碳酸酯或具有一个或多个卤素作为构成元素的链状碳酸酯。环状卤代碳酸酯的实例包括4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮和4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮。链状卤代碳酸酯的实例包括碳酸氟甲基甲基酯、碳酸双(氟甲基)酯和碳酸二氟甲基甲基酯。然而，卤代碳酸酯的具体实例包括除了上述化合物以外的化合物。尽管卤代碳酸酯在溶剂中的含量没有特别限制，但是其含量可以为例如0.01wt%以上至50wt%以下。
此外，溶剂优选包含磺内酯（环状磺酸酯），因为由此更加提高了电解液的化学稳定性。磺内酯的实例包括丙烷磺内酯和丙烯磺内酯。其实例包括除了上述化合物以外的化合物。尽管磺内酯在溶剂中的含量没有特别限制，但是例如磺内酯含量为0.5wt%以上至5wt%以下。
此外，溶剂优选包含酸酐，因为由此进一步提高了电解液的化学稳定性。酸酐的实例包括羧酸酐、二磺酸酐和羧酸磺酸酐。羧酸酐的实例包括琥珀酸酐、戊二酸酐和马来酸酐。二磺酸酐的实例包括乙烷二磺酸酐和丙烷二磺酸酐。羧酸磺酸酐的实例包括磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐和磺基丁酸酐。然而，酸酐的具体实例包括除了上述化合物以外的化合物。尽管酸酐在溶剂中的含量没有特别限制，但是例如其含量可以为0.5wt%以上至5wt%以下。
电解质盐包括例如一种或多种盐如锂盐。然而，电解质盐可包括例如除了锂盐以外的盐（例如，除了锂盐以外的轻金属盐）。
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）和溴化锂（LiBr）。其实例包括除了上述化合物以外的化合物。由此，获得了优异的电池容量、优异的循环特性、优异的保存特性等。
特别地，LiPF6、LiBF4、LiClO4和LiAsF6中的一种或多种是优选的，且LiPF6是更优选的，因为由此降低了内阻，且因此获得更高的效果。
尽管电解质盐的含量没有特别限制，但是特别地，相对于溶剂，其含量可以优选为0.3mol/kg以上至3.0mol/kg以下，因为由此获得高离子传导率。
[二次电池的运行]
在二次电池中，例如，在充电时，通过电解液将从正极21提取的锂离子插入到负极22中。此外，在放电时，通过电解液将从负极22提取的锂离子插入到正极21中。
在这种情况下，如上所述，为了完成初始充电时负极22中的不可逆容量的产生反应，初始充电时的充电电压（如4.6V）优选高于初始充电之后的充电时的充电电压（如4.35V）。
[二次电池的制造方法]
二次电池例如通过下列程序制造。
首先，制造正极21。将上述正极活性物质与根据需要的正极粘合剂、正极导电剂等混合以制备正极混合物。然后，将所述正极混合物分散在有机溶剂等中以获得糊膏状正极混合物浆料。随后，利用所述正极混合物浆料涂布正极集电体21A的两个表面，将其干燥以形成正极活性物质层21B。在这种情况下，可以仅在正极集电体21A的一个表面上形成正极活性物质层21B。然后，在根据需要加热的同时，通过使用辊压机等对所述正极活性物质层21B进行压缩成型。在这种情况下，可以将压缩成型重复几次。
此外，通过与上述正极21类似的程序制造负极22。将负极活性物质与根据需要的负极粘合剂、负极导电剂等混合以制备负极混合物，然后，将其分散在有机溶剂等中以形成糊膏状负极混合物浆料。随后，利用所述负极混合物浆料涂布负极集电体22A的一个表面或两个表面，并将其干燥以形成负极活性物质层22B。然后，根据需要对所述负极活性物质层22B进行压缩成型。
最后，通过使用正极21和负极22对二次电池进行组装。通过使用焊接法等将正极引线25连接至正极集电体21A，并通过使用焊接法等将负极引线26连接至负极集电体22A。随后，利用其间的隔膜23对正极21和负极22进行层压，并将它们螺旋卷绕，由此制造螺旋卷绕电极体20。然后，将中心销24插入到螺旋卷绕电极体的中心中。随后，将螺旋卷绕电极体20夹在一对绝缘板12和13之间，并将其容纳在电池壳11中。在这种情况下，通过使用焊接法等将正极引线25的末端（end tip）连接至安全阀机构15，并通过使用焊接法等将负极引线26的末端连接至电池壳11。随后，将其中在溶剂中分散有电解质盐等的电解液注入到电池壳11内，并利用电解液浸渍隔膜23。随后，在电池壳11的开口端部处，通过用垫圈17填塞而将电池盖14、安全阀机构15和PTC装置16固定。
[二次电池的功能和效果]
根据圆柱体型锂离子二次电池，正极21的正极活性物质层21B包含上述正极活性物质。因此，由于已经在正极活性物质的细节中给出了说明，所以即使进行高电压充电，锂离子也易于插入和提取。因此，可以提高负荷特性。特别地，在其中将提高不可逆容量的金属基材料或其氧化物用作负极22的负极活性物质的情况下，可以获得更高的效果。此外，在其中将低结晶碳、无定形碳等用作负极活性物质的情况下，也提高了不可逆容量，因此，可以获得类似的效果。其他功能和其他效果与正极活性物质类似。
[2-2.正极和锂离子二次电池（层压膜型）]
图3示出了层压膜型二次电池的分解透视构造。图4示出了沿图3中所示的螺旋卷绕电极体30的线IV-IV所截取的放大横截面图。在下列说明中，根据需要使用上述圆柱体型锂离子二次电池的要素。
[二次电池的总体构造]
二次电池是所谓的层压膜型锂离子二次电池。在所述二次电池中，将螺旋卷绕电极体30容纳在膜状外包装构件40中。在螺旋卷绕电极体30中，通过其间的隔膜35和电解质层36对正极33和负极34进行层压，并将其螺旋卷绕。在螺旋卷绕电极体30中，将正极引线31连接至正极33，并将负极引线32连接至负极34。通过保护带37保护螺旋卷绕电极体30的最外周部。
例如，正极引线31和负极引线32在相同方向上从外包装构件40的内部引出至外部。正极引线31由例如导电材料如铝制成，且负极引线32由例如导电材料如铜、镍和不锈钢制成。这些导电材料为例如板状或网状的形状。
外包装构件40是其中例如依次层压熔融粘合层、金属层和表面保护层的层压膜。在层压膜中，例如，通过熔融粘合将两个膜的熔融粘合层的相应外周部相互粘合，从而使得熔融粘合层和螺旋卷绕电极体30相互相对。两个膜可以通过胶粘剂等相互粘附。熔融粘合层的实例包括由聚乙烯、聚丙烯等制成的膜。金属层的实例包括铝箔。表面保护层的实例包括由尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯等制成的膜。
特别地，作为外包装构件40，其中依次层压聚乙烯膜、铝箔和尼龙膜的铝层压膜是优选的。然而，所述外包装构件40可以由具有其他层压结构的层压膜、聚合物膜如聚丙烯、或金属膜制成。
将用于防止外部空气侵入的胶粘膜41插入到外包装构件40与正极引线31之间和外包装构件40与负极引线32之间。胶粘膜41由对于正极引线31和负极引线32具有粘附特性的材料制成。具有粘附特性的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。
正极33具有例如在正极集电体33A的两个表面上的正极活性物质层33B。负极34具有例如在负极集电体34A的两个表面上的负极活性物质层34B。正极集电体33A、正极活性物质层33B、负极集电体34A和负极活性物质层34B的构造分别与正极集电体21A、正极活性物质层21B、负极集电体22A和负极活性物质层22B类似。即，正极活性物质层33B包含上述正极活性物质。此外，隔膜35的构造与隔膜23的构造类似。
[电解质层]
在电解质层36中，通过高分子化合物保持电解液。所述电解质层36是所谓的凝胶电解质，因为由此获得了高离子传导率（例如，在室温下为1mS/cm以上）且防止了电解液的液体泄漏。所述电解质层36可以根据需要包含其他材料如添加剂。
高分子化合物包括一种或多种高分子材料。高分子材料的实例包括：聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、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、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯和聚碳酸酯。除此以外，可以使用共聚物。共聚物的实例包括偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。特别地，聚偏二氟乙烯或偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物是优选的，且聚偏二氟乙烯是更优选的，因为这种高分子化合物是电化学稳定的。
电解液的组成与圆柱体型二次电池的电解液的组成类似。然而，在作为凝胶电解质的电解质层36中，电解液的溶剂是指不但包括液体溶剂而且包括能够离解电解质盐的具有离子传导性的材料的广泛概念。因此，在使用具有离子传导性的高分子化合物的情况下，在溶剂中也包含高分子化合物。
应注意，可以原样使用电解液来代替凝胶电解质层36。在这种情况下，利用电解液对隔膜35进行浸渍。
[二次电池的运行]
在二次电池中，例如，在充电时，通过电解质层36将从正极33提取的锂离子插入到负极34中。另一方面，在放电时，通过电解质层36将从负极34提取的锂离子插入到正极33中。在这种情况下，再次，为了完成初始充电时负极34中的不可逆容量的产生反应，初始充电时的充电电压优选高于初始充电之后的充电时的充电电压。
[二次电池的制造方法]
包含凝胶电解质层36的二次电池例如通过下列三种程序制造。
在第一程序中，通过与正极21和负极22类似的制造程序制造正极33和负极34。在这种情况下，通过在正极集电体33A的一个表面或两个表面上形成正极活性物质层33B来制造正极33，并通过在负极集电体34A的一个表面或两个表面上形成负极活性物质层34B来制造负极34。随后，制备包含电解液、高分子化合物和溶剂如有机溶剂的前体溶液。之后，利用所述前体溶液涂布所述正极33和所述负极34，从而形成凝胶电解质层36。随后，通过使用焊接法等将正极引线31连接至正极集电体33A，并通过使用焊接法等将负极引线32连接至负极集电体34A。随后，利用其间的隔膜35对正极33和负极34进行层压，并将其螺旋卷绕以制造螺旋卷绕电极体30。然后，将保护带37粘附至其最外周部。随后，在将螺旋卷绕电极体30夹在两片膜状外包装构件40之间之后，通过使用热熔融粘合法等使所述外包装构件40的外周粘合而将螺旋卷绕电极体30包装在外包装构件40内。在这种情况下，将胶粘膜41插入到正极引线31和外包装构件40之间和负极引线32与外包装构件40之间。
在第二程序中，将正极引线31连接至正极33，并将负极引线32连接至负极34。随后，利用其间的隔膜35对正极33和负极34进行层压，并将其螺旋卷绕以制造作为螺旋卷绕电极体30的前体的螺旋卷绕体。然后，将保护带37粘附至其最外周部。随后，在将所述螺旋卷绕体夹在两片膜状外包装构件40之间之后，通过使用热熔融粘合法等将除了一边之外的最外周粘合以获得袋形状态，并将螺旋卷绕电极体容纳在袋状外包装构件40中。随后，制备包含电解液、作为用于高分子化合物的原料的单体、聚合引发剂以及根据需要的其他材料如聚合抑制剂的电解质用组合物，将其注入到袋状外包装构件40中。之后，通过使用热熔融粘合法等将所述外包装构件40气密性密封。随后，将所述单体热聚合，由此，形成高分子化合物。因此，形成了凝胶电解质层36。
在第三程序中，以与上述第二程序类似的方式制造螺旋卷绕体并将其容纳在袋状外包装构件40中，不同之处在于，使用两个表面涂布有高分子化合物的隔膜35。涂布隔膜35的高分子化合物的实例包括包含偏二氟乙烯作为成分的聚合物（均聚物、共聚物或多元共聚物）。其具体实例包括聚偏二氟乙烯，包含偏二氟乙烯和六氟丙烯作为成分的二元共聚物以及包含偏二氟乙烯、六氟丙烯和氯三氟乙烯作为成分的三元共聚物。除了包含偏二氟乙烯作为成分的聚合物之外，还可以使用其他一种或多种高分子化合物。随后，制备了电解液并将其注入到外包装构件40中。然后，通过使用热熔融粘合法等将外包装构件40的开口气密性密封。随后，在对外包装构件40施加重量的同时对所得物进行加热，并利用其间的高分子化合物将隔膜35粘附至正极33和负极34。由此，利用电解液对高分子化合物进行浸渍，并因此将高分子化合物凝胶化而形成电解质层36。
与在第一程序中相比，在第三程序中，更加抑制了二次电池的溶胀。此外，与在第二程序中相比，在第三程序中，作为高分子化合物的原料的单体、溶剂等几乎不残留在电解质层36中。因此，有利地控制了高分子化合物的形成步骤。因此，在正极33与电解质层36之间、负极34与电解质层36之间和隔膜35与电解质层36之间获得了充分的粘附特性。
[二次电池的功能和效果]
根据层压膜型锂离子二次电池，由于正极33的正极活性物质层33B包含上述正极活性物质，所以如在圆柱体型锂离子二次电池中一样，可以提高负荷特性。其他功能和其他效果与圆柱体型锂离子二次电池类似。
[2-3.正极和锂金属二次电池]
在下文中所述的二次电池是其中负极容量由锂金属的析出和溶解表示的锂金属二次电池。所述二次电池具有与上述圆柱体型锂离子二次电池类似的构造，不同之处在于，负极活性物质层22B由锂金属构成，且通过与上述圆柱体型锂离子二次电池类似的程序制造。
在二次电池中，将锂金属用作负极活性物质，由此，可以获得更高的能量密度。在组装时可以存在负极活性物质层22B，或者在组装时不一定存在负极活性物质层22B且负极活性物质层22B可以由在充电时析出的锂金属构成。此外，负极活性物质层22B也可以用作集电体，且可以省略负极集电体22A。
在二次电池中，例如，在充电时，锂离子从正极21放出并通过浸渍隔膜23的电解液作为锂金属析出在负极集电体22A的表面上。此外，例如，在放电时，锂金属作为锂离子从负极活性物质层22B中溶出（elude），并通过浸渍隔膜23的电解液插入到正极21中。
根据锂金属二次电池，由于正极21的正极活性物质层21B包含上述正极活性物质，所以如在锂离子二次电池中一样，可以提高负荷特性。其他功能和其他效果与锂离子二次电池类似。应注意，此处所述的二次电池不限于圆柱体型二次电池，且可以应用于层压膜型二次电池。
[3.二次电池的应用]
接下来，将对上述二次电池的应用例进行说明。
二次电池的应用没有特别限制，只要将二次电池用于可将所述二次电池用作驱动电源、用于电力存储的电力存储源等的机器、设备、仪器、装置、系统（多个装置的集合实体等）等中即可。在其中将二次电池用作电源的情况中，可以将二次电池用作主电源（优先使用的电源），或者辅助电源（代替主电源使用的电源，或者从主电源切换而使用的电源）。在后一种情况中，主电源类型不限于二次电池。
二次电池的应用的实例包括电子装置（包括便携式电子装置）如摄像机、数码相机、移动电话、笔记本个人电脑、无线电话、立体声耳机、便携式收音机、便携式电视和个人数字助理。它们的其他应用包括移动生活电器如电动剃须刀；存储装置如备用电源和存储卡；电动工具如电钻和电锯；用作笔记本个人电脑等的电源的电池组；医用电子装置如起搏器和助听器；电动车辆如电动汽车（包括混合动力汽车）；以及电力存储系统如用于存储应急用电的家用电池系统等。不用说，可以采用除了上述应用以外的应用。
特别地，二次电池可有效地用于电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、电子装置等中。在这些应用中，因为需要优异的电池特性，所以通过使用根据本发明实施方式的二次电池可以有效地提高性能。应注意，电池组是使用二次电池的电源且是所谓的组装电池等。电动车辆是通过使用二次电池作为驱动电源来工作（运转）的车辆，且还可以包括除了二次电池以外还具有如上所述的二次电池以外的驱动源的汽车（如混合动力汽车）。电力存储系统是使用二次电池作为电力存储源的系统。例如，在家用电力存储系统中，在作为电力存储源的二次电池中存储电力，且根据需要消耗电力。由此，家用电子产品等变得可用。电动工具是通过使用二次电池作为驱动电源来移动可动部（例如钻头）的工具。电子装置是通过使用二次电池作为驱动电源（电力供应源）而执行各种功能的装置。
将具体给出二次电池的一些应用例的说明。下面描述的各应用例的构造仅为例示性的且可以适当修改。
[3-1.电池组]
图5示出了电池组的方框构造。例如，如图5中所示，电池组在由塑料材料等制成的壳体60中包含控制部61、电源62、开关部63、电流测量部64、温度检测部65、电压检测部66、开关控制部67、存储器68、温度检测装置69、电流检测电阻70、正极端子71和负极端子72。
控制部61控制整个电池组的运行（包括电源62的使用状态）并包括例如中央处理单元（CPU）等。电源62包含一个或多个二次电池（未示出）。电源62是例如包括两个以上二次电池的组装电池。其连接类型可以是串联连接型，可以是并联连接型，或者其混合类型。作为实例，电源62包括以两个并联和三个串联的方式连接的六个二次电池。
开关部63根据控制部61的指令切换电源62的使用状态（电源62是否可以与外部装置连接）。开关部63包括例如充电控制开关、放电控制开关、充电二极管、放电二极管等（未示出）。充电控制开关和放电控制开关各自为例如半导体开关如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管（MOSFET）。
电流测量部64通过使用电流检测电阻70来测量电流并将测量结果输出至控制部61。温度检测部65通过使用温度检测装置69来测量温度并将测量结果输出至控制部61。温度测量结果用于例如其中控制部61在异常生热时控制充放电的情况或者其中在计算残余容量时控制部61进行校正处理的情况。电压检测部66测量电源62中的二次电池的电压，对测量的电压进行模拟到数字转换（A/D转换），并将所得结果提供至控制部61。
开关控制部67根据由电流测量部64和电压测量部66输入的信号控制开关部63的运行。
开关控制部67进行控制，从而使得在例如电池电压达到过充电检测电压的情况下，通过断开开关部63（充电控制开关）来防止充电电流在电源62的电流通道中流动。由此，在电源62中，可以仅通过放电二极管进行放电。应注意，例如，在充电时流过大电流的情况下，开关控制部67阻挡了充电电流。
此外，开关控制部67进行控制，从而使得在例如电池电压达到过放电检测电压的情况下，通过断开开关部63（放电控制开关）来防止放电电流在电源62的电流通道中流动。由此，在电源62中，可以仅通过充电二极管进行充电。例如，在放电时流过大电流的情况下，开关控制部67阻挡了放电电流。
应注意，在二次电池中，例如，过充电检测电压为4.20V±0.05V且过放电检测电压为2.4V±0.1V。
存储器68是例如作为非易失性存储器的EEPROM等。存储器68存储例如由控制部61计算的数值和在制造步骤中测得的二次电池的信息（例如，初始状态中的内阻）。应注意，在存储器68存储二次电池的全部充电容量的情况下，控制部10可以获得信息如残余容量。
温度检测装置69测量电源62的温度并将测量结果输出至控制部61。温度检测装置69为例如热敏电阻等。
正极端子71和负极端子72是连接至通过使用电池组驱动的外部装置（例如，笔记本个人电脑），或者用于对电池组进行充电的外部装置（例如，电池充电器）的端子。通过正极端子71和负极端子72对电源62进行充放电。
[3-2.电动车辆]
图6示出了作为电动车辆的实例的混合动力汽车的方框构造。例如，如图6中所示，电动车辆在由金属制成的本体73中包含控制部74、发动机75、电源76、驱动马达77、差速器78、发电机79、变速器80、离合器81、逆变器82和83以及各种传感器84。除此以外，电动车辆还包含例如与差速器78和变速器80连接的前驱动轴85和前轮86，后驱动轴87和后轮88。
电动车辆可以通过使用发动机75和马达77之一作为驱动源来运转。发动机75是主要电源，且是例如汽油发动机。在将发动机75用作电源的情况下，例如，通过作为驱动部的差速器78、变速器80和离合器81将发动机75的驱动力（扭矩）传输至前轮86或后轮88。还将发动机75的扭矩传输至发电机79。由于扭矩，发电机79产生交流电力。通过逆变器83将交流电力变换为直流电力并将变换的电力存储在电源76中。另一方面，在将作为转换部的马达77用作驱动源的情况下，通过逆变器82将从电源76供应的电力（直流电力）变换为交流电力，并且通过交流电力来驱动马达77。例如，通过作为驱动部的差速器78、变速器80和离合器81将通过马达77变换电力而获得的驱动力（扭矩）传输至前轮86或后轮88。
应注意，可以采用下列机制，其中在通过未示出的制动机构来降低电动车辆的速度的情况下，将速度降低时的阻力作为扭矩传输至马达77，并且所述马达77通过扭矩而产生交流电力。优选的是，将通过逆变器82变换成直流电力的交流电力和再生的直流电力存储在电源76中。
控制部74控制整个电动车辆的运行，且例如包括CPU等。电源76包含一个或多个二次电池（未示出）。可以将电源76连接至外部电源，且可以通过从外部电源接收电力来存储电力。将各种传感器84用于例如控制发动机75的旋转次数或者控制未示出的节流阀的开口水平（节流阀开口水平）。各种传感器84包括例如速度传感器、加速度传感器、发动机速度传感器等。
在上文中已经给出了作为电动车辆的混合动力汽车的说明。然而，电动车辆的实例可包括通过仅使用电源76和马达77而不使用发动机75工作的车辆（电动汽车）。
[3-3.电力存储系统]
图7示出了电力存储系统的方框构造。例如，如图7中所示，电力存储系统在房屋89如一般住宅和商业建筑的内部包含控制部90、电源91、智能仪表92和功率枢纽93。
在这种情况下，电源91连接至例如设置在房屋89内部的电气装置94，并且可以连接至停放在房屋89外部的电动车辆96。此外，例如，电源91通过功率枢纽93连接至设置在房屋89处的私人发电机95，并可以通过智能仪表92和功率枢纽93连接至外部集中电力系统97。
应注意，电气装置94包括例如一种或多种家用电器如冰箱、空调、电视和热水器。私人发电机95是例如，太阳能发电机、风力发电机等中的一种或多种。电动车辆96是例如电动汽车、电动摩托车、混合动力汽车等中的一种或多种。集中电力系统97是例如热电厂、原子能电厂、水电厂、风电厂等中的一种或多种。
控制部90控制整个电力存储系统的运行（包括电源91的使用状态），并且例如包括CPU等。电源91包含一个或多个二次电池（未示出）。智能仪表92是例如与设置在需要电力的房屋89中的网络相容的电力仪表，并且与电力供应器连通。因此，例如，在智能仪表92根据需要与外部连通的同时，智能仪表92控制房屋89中的供应和需求之间的平衡，并使得可进行有效且稳定的能量供应。
在电力存储系统中，例如，通过智能仪表92和功率枢纽93将电力从作为外部电源的集中电力系统97存储在电源91中，并通过功率枢纽93将电力从作为独立电源的私人发电机95存储在电源91中。根据需要，根据控制部90的指令将存储在电源91中的电力供应至电气装置94或电动车辆96。因此，电气装置94变得可运行，且电动车辆96变得可充电。即，电力存储系统是能够通过使用电源91在房屋89中存储和供应电力的系统。
电源91中存储的电力可任意使用。因此，例如，可以在电价便宜的半夜将电力从集中电力系统97存储在电源91中，并可以在电价昂贵的白天期间使用存储在电源91中的电力。
可以对每个家庭（家庭单元）设置上述电力存储系统，或者可以对多个家庭（家庭单元）设置上述电力存储系统。
[3-4.电动工具]
图8示出了电动工具的方框构造。例如，如图8中所示，电动工具是电钻且在由塑料材料等制成的工具主体98中包含控制部99和电源100。例如，以可运行（可旋转）的方式将作为可动部的钻头部101连接至工具主体98。
控制部99控制整个电动工具的运行（包括电源100的使用状态），且包含例如CPU等。电源100包含一个或多个二次电池（未示出）。控制部99进行控制，从而使得根据未示出的运行开关的运行，根据需要将电力从电源100供应至钻头部101，从而运行钻头部101。
[实施例]
将详细描述根据本发明一个实施方式的具体实施例。
[实施例1至15]
[正极活性物质的合成]
通过下列程序获得作为正极活性物质的含锂化合物。首先，将硫酸锰（MnSO4）、硫酸钴（CoSO4）和硫酸镍（NiSO4）混合。之后，通过使用共沉淀法对混合物进行处理以获得混合的氢氧化物。随后，将混合的氢氧化物和氢氧化锂（LiOH）混合，之后，在空气中对混合物进行焙烧。由此，如表1中所示，获得具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物。在获得含锂化合物时，对原料的配料比进行调节，从而获得期望的组成（摩尔比）。另外，通过改变共沉淀法的pH和焙烧时的温度，对比表面积S（m2/g）、微晶直径D（μm）和乘积SD（10-6m3/g）进行调节。
[二次电池的制造]
为了通过使用上述正极活性物质来检查负荷特性，制造了图3和图4中所示的层压膜型锂离子二次电池。
在制造正极33时，将90质量份的正极活性物质、5质量份的正极粘合剂（聚偏二氟乙烯（PVDF））和5质量份的正极导电剂（科琴黑）混合以获得正极混合物。随后，将正极混合物分散在有机溶剂（N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP））中以获得正极混合物浆料。随后，利用正极混合物浆料均匀地涂布正极集电体33A（15μm厚的铝箔）的两个表面，随后将其在热空气中干燥以形成正极活性物质层33B。最后，在通过使用辊压机对正极活性物质层33B进行压缩成型之后，将其上形成正极活性物质层33B的正极集电体33A切成带状（48mm×300mm）。
在制造负极34时，以7:2的质量比将负极活性物质（具有7μm中值直径的氧化硅（SiO））和20wt%聚酰亚胺NMP溶液混合以获得负极混合物浆料。随后，利用负极混合物浆料均匀地涂布负极集电体34A（15μm厚的铜箔）的两个表面，随后将其干燥（80°C）。之后，通过使用辊压机对所得涂布膜进行压缩成型。最后，对涂布膜进行加热（在700°C下3小时）以形成负极活性物质层34B，随后，将其上形成负极活性物质层34B的负极集电体34A切成带状（50mm×310mm）。
在组装二次电池时，将由铝制成的正极引线25焊接至正极33的正极集电体33A，并将由铜制成的负极引线26焊接至负极34的负极集电体34A。随后，利用其间的隔膜35（25μm厚的微孔聚乙烯膜）对正极33和负极34进行层压并在纵向方向上将其螺旋卷绕以制造螺旋卷绕电极体30。之后，将保护带37粘附至其最外周部。随后，在将螺旋卷绕电极体30夹在两片膜状外包装构件40之间之后，将包装构件40的三边的最外周部热粘合以获得袋形状态。外包装构件40为其中从外部依次层压25μm厚的尼龙膜、40μm厚的铝箔和30μm厚的聚丙烯膜的耐湿性铝层压膜。最后，将电解液注入到外包装构件40中，并利用电解液对隔膜35进行浸渍。之后，在减压环境中对外包装构件40的相应残余一边热熔融粘合。通过将电解质盐（LiPF6）溶解在溶剂（碳酸亚乙酯（EC）和碳酸甲乙酯（EMC））中而获得电解液。溶剂的组成（质量比）为EC:EMC=50:50，且电解质盐相对于溶剂的含量为1mol/dm3（=1mol/l）。
[电池特性的测量]
对二次电池的负荷特性进行检查。获得了表1中所示的结果。
在检查负荷特性时，对二次电池进行两次充放电循环。在第一次循环时，在室温环境（23°C）中，在100mA的恒定电流下对二次电池进行充电，直至电池电压达到4.55V，随后，在4.55V的恒定电压下对二次电池进行充电，直至电流达到20mA。之后，在50mA的恒定电流下在相同环境中对二次电池进行放电，直至电池电压达到2.5V。在第二次循环时，在与第一次循环类似的条件下对二次电池进行充放电，不同之处在于，在500mA的恒定电流下进行放电。根据充放电结果，制备了第一次和第二次循环的放电曲线，并对放电容量为25mAh/g时的放电电位的电位差ΔV（V）进行评价。在放电曲线中，横轴表示放电容量（mAh/g）/正极活性物质的重量，且纵轴表示放电电位（V）。通过表述“ΔV（V）=（第一次循环时的放电电位－第二次循环时的放电电位）”来计算电位差ΔV（V）。
[表1]
Figure BDA00003004836300291
在其中将具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物用作正极活性物质的情况下，负荷特性根据乘积SD的值而显示特定的倾向。
更具体地，与其中乘积SD小于1.4×10-6m3/g的情况下相比，在其中乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g的情况下，将电位差ΔV保持为小，而与比表面积S和微晶直径D的绝对值及其量关系无关。这种结果显示，在其中乘积SD满足上述条件的情况下，即使进行高电压充电，锂离子也易于插入和提取，因此，即使重复充放电，放电电位也变得难以下降。在这种情况下，特别地，在其中乘积SD等于或大于1.8×10-6m3/g的情况下，电位差ΔV变得更小。
表1的结果显示，在其中将具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物用作正极活性物质，且比表面积S和微晶直径D的乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g的情况下，提高了负荷特性。
已经参考示例性实施方式和实施例对本发明进行了说明。然而，本发明不限于上述实施方式和实施例中所述的实例，且可以进行各种改变。例如，已经对其中电池结构为圆柱体型或层压膜型且电池装置具有螺旋卷绕结构的情况的具体实例进行了说明。然而，适用的结构不限于此。本发明的二次电池可类似地应用于具有其他电池结构的电池如方型电池、硬币型电池和纽扣型电池、或者其中电池装置具有其他结构如层压结构的电池。
此外，已经对使用Li作为电极反应物的情况进行了说明。然而，电极反应物不必限制于此。作为电极反应物，例如，可以使用其他1族元素如Na和K、2族元素如Mg和Ca、或其他轻金属如Al。可以在与电极反应物种类无关的情况下获得本发明的效果，因此，即使改变电极反应物的种类，也可以获得类似的效果。
此外，关于乘积SD，已经对源自实施例的结果的合适范围进行了说明。然而，所述说明没有完全否定乘积SD在上述范围之外的可能性。即，上述合适范围是对于获得本发明的效果特别优选的范围。因此，只要获得本发明的效果，则乘积SD可以在一定程度上在上述范围之外。
此外，本发明包括本文中所述的和本文中并入的各种实施方式和修改的一部分或全部的任意可能的组合。
可以从本发明的上述示例性实施方式、修改、应用例和实施例实现至少下列构造。
[1]一种二次电池，包括：
正极；
负极；和
电解液，
所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，且
所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
[2]根据[1]的二次电池，其中所述含锂化合物由下式（1）表示，
Li1+a[MnbM1-b]1-aO2-c...（1）
其中，M表示除了元素Mn以外的一种或多种过渡金属元素，且a至c满足0<a<0.25、0.3≤b<0.7和-0.1≤c≤0.2。
[3]根据[2]的二次电池，其中式（1）中的M是选自由元素Co、Ni和Fe组成的组中的一种或多种。
[4]根据[1]至[3]中任一项的二次电池，其中所述含锂化合物由下式（2）表示，
Li1+d[MneCofNi1-e-f]1-dO2-g...（2）
其中，d至g满足0<d<0.25、0.3≤e<0.7、0≤f<（1-e）和-0.1≤g≤0.2。
[5]根据[1]至[4]中任一项的二次电池，其中所述乘积SD等于或大于约1.8×10-6m3/g。
[6]根据[1]至[5]中任一项的二次电池，其中所述二次电池是锂二次电池。
[7]一种正极活性物质，所述正极活性物质为
具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，其中
以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
[8]一种正极，包括：
具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，
所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于约1.4×10-6m3/g。
[9]一种电池组，包括：
根据[1]至[6]中任一项的二次电池；
控制所述二次电池的使用状态的控制部；和
根据所述控制部的指令切换二次电池的使用状态的开关部。
[10]一种电动车辆，包括：
根据[1]至[6]中任一项的二次电池；
将从所述二次电池供应的电力转换为驱动力的转换部；
根据所述驱动力运行的驱动部；和
控制所述二次电池的使用状态的控制部。
[11]一种电力存储系统，包括：
根据[1]至[6]中任一项的二次电池；
供应有来自所述二次电池的电力的一个或多个电气装置；和
控制从所述二次电池到所述一个或多个电气装置的电力供应的控制部。
[12]一种电动工具，包括：
根据[1]至[6]中任一项的二次电池；和
供应有来自所述二次电池的电力的可动部。
[13]一种电子装置，具有根据[1]至[6]中任一项的二次电池作为电力供应源。
本发明包含与在2012年4月9日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2012-088450中公开的内容相关的主旨，由此通过参考将其全部内容并入本文中。
本领域技术人员应当理解，可以根据设计要求和其他因素进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求书或其等价物的范围内即可。

Claims (14)

1.一种二次电池，包括：
正极；
负极；和
电解液，
所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，且
所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述含锂化合物由下式（1）表示，
Li1+a[MnbM1-b]1-aO2-c...（1）
其中，M表示除了元素Mn以外的一种或多种过渡金属元素，且a至c满足0<a<0.25、0.3≤b<0.7和-0.1≤c≤0.2。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中式（1）中的M是选自由元素Co、Ni和Fe组成的组中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述含锂化合物由下式（2）表示，
Li1+d[MneCofNi1-e-f]1-dO2-g...（2）
其中，d至g满足0<d<0.25、0.3≤e<0.7、0≤f<（1-e）和-0.1≤g≤0.2。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述乘积SD等于或大于1.8×10-6m3/g。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池是锂二次电池。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述微晶直径D等于或小于40μm。
8.一种正极活性物质，所述正极活性物质为
具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，其中
以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g。
9.一种正极，包括：
具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，
所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g。
10.一种电池组，包括：
二次电池；
控制所述二次电池的使用状态的控制部；和
根据所述控制部的指令切换所述二次电池的使用状态的开关部，
所述二次电池包括：
正极，
负极，和
电解液，
所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，且
所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g。
11.一种电动车辆，包括：
二次电池；
将从所述二次电池供应的电力转换为驱动力的转换部；
根据所述驱动力运行的驱动部；和
控制所述二次电池的使用状态的控制部，
所述二次电池包括：
正极，
负极，和
电解液，
所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，且
所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g。
12.一种电力存储系统，包括：
二次电池；
供应有来自所述二次电池的电力的一个或多个电气装置；和
控制从所述二次电池到所述一个或多个电气装置的电力供应的控制部，
所述二次电池包括：
正极，
负极，和
电解液，
所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，且
所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g。
13.一种电动工具，包括：
二次电池；和
供应有来自所述二次电池的电力的可动部；
所述二次电池包括：
正极，
负极，和
电解液，
所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，且
所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g。
14.一种电子装置，具有二次电池作为电力供应源，所述二次电池包括：
正极；
负极；和
电解液，
所述正极包含具有层状盐型晶体结构的富锂的含锂化合物，且
所述含锂化合物的以m2/g计的比表面积S和以μm计的微晶直径D的乘积SD等于或大于1.4×10-6m3/g。
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