CN103682248A - 二次电池、制造二次电池的方法、电池组和电动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二次电池、制造二次电池的方法、电池组和电动车辆。该二次电池包括：正极；负极；和电解液，其中所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，且在第二区域中的所述负极集电体的断裂伸长率δ2（百分数）大于在第一区域中的所述负极集电体的断裂伸长率δ1（百分数），所述第二区域没有设有所述负极活性物质层，且所述第一区域设有所述负极活性物质层。

Description

二次电池、制造二次电池的方法、电池组和电动车辆

技术领域

本技术涉及一种包括其中负极活性物质层设置在负极集电体的一部分中的负极的二次电池、制造二次电池的方法、和使用二次电池的电池组和电动车辆。

背景技术

近年，各种电子设备，诸如移动电话和个人数字助理（PDA）已被广泛使用，并且已要求进一步减小电子设备的尺寸和重量并实现其长寿命。相应地，作为电子设备的电源，已开发了电池，特别是能够提供高能量密度的小的重量轻的二次电池。

近来，考虑将二次电池应用到除了前述电子设备以外的各种应用。这样的各种应用的代表实例可包括可附接和可拆卸地安装在电子设备等上的电池组、诸如电动汽车的电动车辆、诸如家用电力服务器的电力存储系统、和诸如电钻的电动工具。

已经提出了利用各种充电和放电原理来获得电池容量的二次电池。特别而言，利用电极反应物的插入和提取的二次电池、利用电极反应物的析出和溶解的二次电池等已引起人们的重视，因为这些二次电池提供比铅电池、镍镉电池等更高的能量密度。

二次电池包括正极、负极和电解液。负极包括设置在负极集电体上的负极活性物质层。负极活性物质层包含能够在必要时插入和提取（extraction，释放）电极反应物的活性物质（负极活性物质）和/或负极粘合剂等。负极活性物质层可设置在整个负极集电体上，或可设置在其一部分上。

已经对负极的具体配置进行了各种研究。例如，为了抑制在充电和放电时在负极集电体中出现褶皱等，指定负极集电体的拉伸强度（N/mm²）（例如，参见日本未审专利申请公开号2003-007305和2005-285651）。此外，为了抑制与负极活性物质的膨胀和收缩相关联的一组电极的压曲，正极的拉伸伸长率（%）大于负极的拉伸伸长率（%）（例如，参见日本未经审查的专利申请公开号2009-266761）。

此外，为了抑制伴随充电和放电循环的进行的集电性降低，在聚酰亚胺用作负极粘合剂的情况下，负极在高于聚酰亚胺的玻璃化转变温度的温度下经受热处理（例如，参见日本未经审查的专利申请公开号2009-238659和2009-245773）。

发明内容

在其中负极活性物质层在充电和放电时膨胀和收缩的情况下，负极集电体可变形，或在某些情况下，受到在这样的膨胀和收缩时产生的应力的影响可能破损。特别而言，如果负极活性物质层设置在负极集电体的一部分中，这种倾向在不设有负极活性物质层的区域中的负极集电体中显著。

期望提供能够抑制负极破损的二次电池、制造二次电池的方法、电池组和电动车辆。

根据本技术的一个实施方式，提供了一种二次电池，其包括：正极；负极；和电解液，其中负极包括负极活性物质层，负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，且负极集电体在第二区域中的断裂伸长率δ2（百分数）大于负极集电体在第一区域中的断裂伸长率δ1（百分数），第二区域没有设置负极活性物质层，且第一区域设置有负极活性物质层。

根据本技术的一个实施方式，提供了一种电池组，其包括：二次电池；控制部，其控制二次电池的使用状态；和切换部，其根据控制部的指令控制二次电池的使用状态，其中二次电池包括正极、负极和电解液，负极包括负极活性物质层，负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，且负极集电体在第二区域中的断裂伸长率δ2（百分数）大于负极集电体在第一区域中的断裂伸长率δ1（百分数），第二区域没有设有负极活性物质层，且第一区域设置有负极活性物质层。

根据本技术的一个实施方式，提供了一种电动车辆，其包括：二次电池；转换部，其将从二次电池供应的电力转换为驱动力；驱动部，其根据驱动力操作；和控制部，其控制二次电池的使用状态，其中二次电池包括正极、负极和电解液，负极包括负极活性物质层，负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，且负极集电体在第二区域中的断裂伸长率δ2（百分数）大于负极集电体在第一区域中的断裂伸长率δ1（百分数），第二区域没有设有负极活性物质层，且第一区域设有负极活性物质层。

根据本技术的一个实施方式，提供了一种制造二次电池的方法，其包括：在负极集电体的一部分上形成负极活性物质层；和通过加热在其中没有形成负极活性物质层的第二区域和其中形成有负极活性物质层的第一区域中的至少第二区域中的负极集电体来形成负极。

然而，断裂伸长率δ1和δ2的测量方法、测量条件等基于JIS Z2241中规定的金属材料拉伸试验方法。

根据本技术的实施方式的二次电池，由于在负极集电体中断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1，所以可抑制负极的破损。此外，根据制造本技术的实施方式的二次电池的方法，由于在负极活性物质层形成在负极集电体的一部分上之后，至少第二区域中的负极集电体被加热，所以可抑制负极的破损。此外，根据使用本技术的实施方式的二次电池的电池组和电动车辆，可获得同样的效果。

应理解，前述总体描述和下面的详细描述是示例性的，且旨在提供所要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且结合到说明书中且构成本说明书的一部分。附图示出实施方式，并与说明书一起用来说明本技术的原理。

图1是示意地示出根据本技术的一个实施方式的电极的配置的截面图。

图2是示出电极的制造设备的配置的图。

图3是示出使用根据本技术的实施方式的电极的二次电池（圆柱型）的配置的截面图。

图4是沿图3所示的螺旋卷绕电极体的线IV-IV截取的截面图。

图5是示出图3所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的截面图。

图6是示意地示出图4所示的正极和负极的配置的截面图。

图7是示出使用根据本技术的实施方式的电极的另一个二次电池（层压膜型）的配置的透视图。

图8是沿图7所示的螺旋卷绕电极体的线VIII-VIII截取的截面图。

图9是示出二次电池的应用例（电池组）的配置的框图。

图10是示出二次电池的应用例（电动车辆）的配置的框图。

图11是示出二次电池的应用例（电力存储系统）的配置的框图。

图12是示出二次电池的应用示例（电动工具）的配置的框图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本技术的实施方式。将按以下顺序给出描述。

1.电极

1-1.配置

1-2.制造方法

2.二次电池和制造二次电池的方法

2-1.锂离子二次电池（圆柱型）

2-2.锂离子二次电池（层压膜型）

2-3.锂金属二次电池（圆柱型和层压膜型）

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.电极]

[1-1.配置]

图1示意地示出根据本技术的一个实施方式的电极的截面配置。术语“示意地”是指由于电极的配置被简单地示于图1中，所以各自组件的尺寸、形状等可能被任意地设定。

[电极的整体配置]

下面描述的电极被广泛用于电化学装置以用于各种目的。电化学装置的实例可包括二次电池和电容器。然而，电极可用作正极，并且可用作负极。

电极包括集电体1和设置在集电体1上的活性物质层2。活性物质层2可设置在集电体1的两个表面上，并可设置在其单一表面上。

然而，活性物质层2设置在集电体1的一部分上。相应地，负极集电体1包括存在于设置有活性物质层2的区域（第一区域）中的部分（活性物质层存在部分1A）和存在于没有设置活性物质层2的区域（第二区域）中的部分（活性物质层不存在部分1B）。

在这种情况下，例如，集电体1可具有在预定方向（图1中的横向方向：纵向方向）上延伸的细长状（带状）。活性物质层2在纵向方向上设置在集电体1的中央区域中。相应地，集电体1包括位于一端和另一端的两个活性物质层不存在部分1B，和夹在两个活性物质层不存在部分1B之间的一个活性物质层存在部分1A。

注意，电极可在纵向方向上弯曲，或者可在纵向方向上以螺纹状地螺旋卷绕。

[集电体]

集电体1可由例如具有优异电化学稳定性、优异导电性和优异机械强度的一种或多种导电性材料形成。导电材料的实例可包括金属材料，诸如铜（Cu）、镍（Ni）和不锈钢。特别而言，优选不与电极反应物形成金属间化合物且与活性物质层2合金化的材料。更具体而言，为了获得优异导电性，集电体1可优选包含作为构成元素的Cu。

应指出，术语“电极反应物”是指作为电极反应的介质的物质。电极反应物的实例可包括锂离子二次电池的锂（锂离子）。此外，术语“电极反应”是指利用电极发生的电化学反应。电极反应的实例可包括二次电池的充放电反应。

集电体1的表面（与活性物质层2接触的表面）可被粗糙化，但不一定被粗糙化。不被粗糙化的集电体1的实例可包括轧制的金属箔。粗糙化的集电体1的实例可包括经受了电解处理和/或喷砂处理等处理的金属箔。电解处理是指在电解槽内使用电解方法在金属箔或类似物的表面上形成微细颗粒的方法。通过电解方法形成的金属箔通常被称为电解箔（诸如电解铜箔）。

特别而言，集电体1的表面优选被粗糙化。其中一个原因是活性物质层2相对于集电体1的粘附性通过锚定效果而提高。集电体1的表面粗糙度（诸如凹凸十点高度Rz）没有特别限制。然而，为了通过锚定效果提高活性物质层2相对于集电体1的粘附性，集电体1的表面粗糙度优选尽可能地大。然而，如果集电体1的表面粗糙度过大，则活性物质层2的粘附性可降低。

[活性物质层]

活性物质层2包含能够插入和提取作为活性物质的电极反应物的一种或多种材料（活性物质），且也可在必要时包含其它材料，诸如粘合剂和导电体。

活性物质的实例可包括一种或多种碳材料。在碳材料中，在插入和提取电极反应物时晶体结构变化非常小。因此，碳材料提供了高能量密度等。此外，碳材料也起到导电体的功能。碳材料的实例可包括易石墨化碳、（002）面的间距等于或大于0.37nm的难石墨化碳、和（002）面的间距等于或小于0.34nm的石墨。更具体而言，碳材料的实例可包括热解碳类、焦炭、玻璃状碳纤维、有机高分子化合物烧结体、活性炭和碳黑。焦炭的实例可包括沥青焦炭、针状焦炭和石油焦。有机高分子化合物烧结体通过在合适温度下烧结（碳化）高分子化合物（诸如酚醛树脂和呋喃树脂）而获得。除此之外，碳材料可以是在约1000摄氏度或更低的温度下加热处理后的低结晶碳或无定形碳。应指出，碳材料的形状可以是纤维形状、球形状、粒形状和鳞片形状中的任何形状。

此外，活性物质可以是例如包含作为构成元素的一种或多种金属元素和类金属元素的材料（金属基材料），因为由此获得更高能量密度。这样的金属基材料可以是单质、合金或化合物，可以是其两种或更多种，或者可以是在其部分或全部中具有其一个或多个相的材料。除了由两种或多种金属元素配置的材料之外，术语“合金”包括包含一种或多种金属元素和一种或多种类金属元素的材料。此外，“合金”可包含非金属元素。其结构的实例可包括固溶体、共晶（低共熔混合物）、金属间化合物、以及其中两种或更多种共存的结构。

前述金属元素和前述类金属元素的实例可包括能够与电极反应物形成合金的一种或多种金属元素和类金属元素。其具体实例可包括Mg、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Bi、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、Pd和Pt。特别而言，Si、Sn和Ge中的一种或多种是优选的。Si、Sn和Ge可具有插入和提取反应物的优异能力，因此，提供了显著高的能量密度。

包含作为构成元素的Si、Sn和Ge中的一种或多种的材料（以下称为“Si基材料”）可以是Si、Sn和Ge的单质、合金或化合物，可以是其中两种或多种的混合物，或可以是在其部分或全部中具有Si、Sn和Ge的一个或多个相的材料。然而，术语“单质”仅指一般单质（其中可包含少量杂质），并不一定是指纯度100%的单质。

Si的合金可包含例如除Si以外的作为构成元素的诸如Sn、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb和Cr的一种或多种元素。Si的化合物可包含例如除Si以外的作为构成元素的C、O等中的一种或多种。应指出，例如，Si的化合物可包含对于Si的合金所描述的作为除Si以外的构成元素的元素中的一种或多种。

Si的合金和Si的化合物例的具体实可包括SiB₄、SiB₆、Mg₂Si、Ni₂Si、TiSi₂、MoSi₂、CoSi₂、NiSi₂、CaSi₂、CrSi₂、Cu₅Si、FeSi₂、MnSi₂、NbSi₂、TaSi₂、VSi₂、WSi₂、ZnSi₂、SiC、Si₃N₄、Si₂N₂O、SiO_v(0<v≤2)和LiSiO。应指出，SiO_v中的v可在0.2<v<1.4的范围内。

Sn的合金可包含例如除Sn以外的作为构成元素的诸如Si、Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、Ti、Ge、Bi、Sb和Cr的一种或多种元素。Sn化合物可包含例如除Sn以外的作为构成元素的诸如C和O的一种或多种元素。应指出，Sn的化合物可包含例如对于Sn的合金所描述的作为除Sn以外的构成元素的元素中的一种或多种。Sn的合金和Sn的化合物的具体实例可包括SnO_w(0<w≤2)、SnSiO₃、LiSnO和Mg₂Sn。

Ge的合金和Ge的化合物的具体实例可包括通过用Ge替代Si和Sn的合金和化合物的具体实例中的Si和Sn而获得的材料。

特别而言，Si基材料中，作为包含作为构成元素的Sn的材料，例如，包含除作为第一构成元素的Sn以外的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可包括诸如Co、Fe、Mg、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Ce、Hf、Ta、W、Bi和Si中的一种或多种元素。第三构成元素的实例可包括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，可获得高能量密度等。

特别而言，包含作为构成元素的Sn、Co和C的材料（含SnCoC材料）可是优选的。在含SnCoC材料中，例如C含量可从9.9质量%至29.7质量%，且Sn和Co的含量比率（Co/(Sn+Co)）可从20质量%至70质量%，因为由此获得高能量密度。

优选的是，含SnCoC材料具有包含Sn、Co和C的相。这样的相可以是优选低结晶的或无定形的。该相是能够与电极反应物反应的相（反应相）。因此，由于反应相的存在，可获得优异特性。在CuKα射线用作特定X射线且插入速率是1度/分钟（deg/min）的情况下，通过该相的X-射线衍射获得的衍射峰的半带宽可基于衍射角2θ优选等于或大于1度。因此，电极反应物更顺利地插入和提取，且与电解液的反应性降低。应指出，在某些情况下，除低结晶相或非晶相以外，含SnCoC材料还包括包含各构成元素的单质或一部分的相。

由X-射线衍射获得的衍射峰是否对应于能够与电极反应物反应的反应相可通过在与电极反应物进行电化学之前和之后的X-射线衍射图之间的比较很容易地确定。例如，如果在与电极反应物进行电化学反应之后的衍射峰的位置从与电极反应物进行电化学反应之前的衍射峰的位置变化，则所获得的衍射峰对应于能够与电极反应物反应的反应相。在这种情况下，例如，在2θ=从20度到50度的范围内可看到低结晶反应相或非晶质反应相的衍射峰。这样的反应相可具有例如前述各构成元素，且其低结晶或无定形结构主要由C的存在引起。

在含SnCoC材料中，作为构成元素的C的部分或全部可优选结合到作为其它构成元素的金属元素或类金属元素，因为由此抑制Sn等的凝聚或结晶。可使用例如X射线光电子能谱（XPS）检测元素的结合状态。在市售的装置中，例如，作为软X射线，可使用Al-Kα射线、Mg-Kα射线等。在其中C的部分或全部结合到金属元素、类金属元素等的情况下，C的1s轨道（C1s）的合成波的峰被示于低于284.5eV的区域中。应指出，在该装置中，进行能量校正以便在84.0eV获得Au原子的4f轨道（Au4f）的峰。此时，在一般情况下，由于表面污染碳存在于材料表面上，所以表面污染碳的C1s峰被视为284.8eV，其被用作能量标准。在XPS测量中，获得C1s的峰的波形，作为包括表面污染碳的峰和含SnCoC材料中碳的峰值的形式。因此，例如，可通过使用市售的软件进行分析以使这两个峰彼此分离。在波形分析中，存在于最低结合能量侧的主峰的位置是能量标准（284.8eV）。

应指出，含SnCoC材料不限于由作为构成元素的仅Sn、Co和C配置的材料（SnCoC）。除Sn、Co和C以外，含SnCoC材料可进一步包含例如作为构成元素的Si、Fe、Ni、Cr、In、Nb、Ge、Ti、Mo、Al、P、Ga、Bi等中的一种或多种。

除了含SnCoC材料以外，包含作为构成元素的Sn、Co、Fe和C的材料（含SnCoFeC材料）也可是优选的。含SnCoFeC材料的组合物可任意地设置。例如，其中Fe含量可被设置为较小的组合物如下。即，C含量可从9.9质量%至29.7质量%，Fe含量可从0.3质量%至5.9质量%，Sn和Co的含量比率（Co/(Sn+Co)）可从30质量%至70质量%。与此相反，其中Fe含量被设置为较大的组合物如下。即，C含量可从11.9质量%至29.7质量%，Sn、Co和Fe的含量比率((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))可从26.4质量%至48.5质量%，且Co和Fe的含量比率(Co/(Co+Fe))可从9.9质量%至79.5质量%。在这样的组成范围内，可获得高能量密度。含SnCoFeC材料的物理性质（诸如半带宽）类似于前述含SnCoC材料的物理性质。

除此之外，活性物质可以是例如金属氧化物、高分子化合物等。金属氧化物的实例可包括氧化铁、氧化钌和氧化钼。高分子化合物的实例可包括聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯。

活性物质层2可由例如涂布法、气相沉积法、液相沉积法、喷涂法、烧成法（烧结法），或这些方法中的两个或更多个的组合形成。涂布法是这样的方法：例如在颗粒（粉末）负极活性物质与粘合剂等混合之后，使得到的混合物分散在溶剂（诸如有机溶剂）中，且集电体1被涂布溶液，并干燥所得物。气相沉积法的实例可包括物理沉积法和化学沉积法。更具体而言，其实例可包括真空蒸镀法、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）法和等离子化学汽相淀积法。液相沉积方法的实例可包括电解电镀法和非电解电镀法。喷涂法是将熔融状态或半熔融状态下的活性物质喷到集电体1的方法。烧成法是例如这样的方法：在使用涂布法涂布集电体1之后，涂布的膜在高于粘合剂等的熔点温度下经受热处理。烧成法的实例可包括气氛烧成法、反应性烧成法和热压烧成法。

粘合剂的实例可包括合成橡胶、高分子材料等中的一种或多种。合成橡胶的实例可包括苯乙烯-丁二烯系橡胶、氟系橡胶和乙烯-丙烯二烯。高分子材料的实例可包括聚偏二氟乙烯和聚酰亚胺。

电导体的实例可包括一种或多种碳材料等。碳材料的实例可包括石墨、炭黑、乙炔黑和科琴黑。电导体可以是金属材料、导电聚合物等，只要该材料具有导电性即可。

[电极的物性]

在电极中，集电体1的物性根据各自的位置而变化。

具体而言，着眼于集电体1的拉伸强度，活性物质层存在部分1A具有断裂伸长率δ1（%），且活性物质层不存在部分1B具有断裂伸长率δ2（%）。然而，活性物质层不存在部分1B的断裂伸长率δ2（%）大于活性物质层存在部分1A的断裂伸长率δ1（%）。“断裂伸长率（%）”的测量方法、测量条件等基于如上所述的JIS Z2241中规定的金属材料拉伸试验方法。

断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1的原因之一是：在这种情况下，由于以下原因，电极在电极反应时不太可能破损。

在活性物质层2在电极反应时膨胀和收缩的情况下，受到在膨胀和收缩时产生的应力的影响，集电体1类似地膨胀和收缩。在其中活性物质层2设置在集电体1的一部分中的情况下，活性物质层不存在部分1B趋于比活性物质层存在部分1A更多地受到应力的影响。其中一个原因是：活性物质层存在部分1A受到活性物质层2支持，而活性物质层不存在部分1B没有活性物质层2支持。因此，电极由于应力度的不同而很容易破损。更具体而言，在活性物质层不存在部分1B中很容易出现裂纹，或活性物质层不存在部分1B很容易断裂。

特别而言，在其中集电体1包括活性物质层不存在部分1B的电极中，在具有所谓的台阶的部分很容易发生破损。其中一个原因是，由于应力值在作为边界线的具有台阶的部分急剧改变，所以应力很容易局部地集中在集电体1的这样的部分上。具有台阶的部分可位于例如对应于集电体的活性物质层的端部的位置（活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B之间的边界线）处。此外，在其中正极引线、保护带等（未示出）设置在集电体1中的情况下，具有台阶的部分位于对应于电极引线等的端部的位置。

与此相对，在其中断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1的情况下，活性物质层不存在部分1B在集电体1中比活性物质层存在部分1A容易变形（膨胀和收缩）。因此，活性物质层不存在部分1B很容易跟随应力。因此，与断裂伸长率δ1等于断裂伸长率δ2的情况和断裂伸长率δ2小于断裂伸长率δ1的情况相比，裂纹等不太可能出现在活性物质层不存在部分1B中。相应地，电极不太可能破损。

断裂伸长率δ1和δ2的各自值没有特别限制，只要断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1即可。特别而言，断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1约1%或更多，且优选大于断裂伸长率δ1约5%或更多。其中一个原因是，在这种情况下，由于在断裂伸长率δ1和δ2之间存在足够的差异，所以活性物质层不存在部分1B比活性物质层存在部分1A容易变形。

着眼于集电体1的晶体特性，活性物质层存在部分1A的微晶具有晶体粒径D1（μm），且活性物质层不存在部分1B的微晶具有晶体粒径D2（μm）。在这种情况下，由于断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1，所以活性物质层不存在部分1B的晶体粒径D2大于活性物质层存在部分1A的晶体粒径D1。具有相对较大晶体粒径的活性物质层不存在部分1B比具有相对较小晶体粒径的活性物质层存在部分1A容易变形。

术语“晶体粒径”是指所谓的微晶尺寸，其是100粒微晶的粒径的平均值（平均晶体粒径）。当获得晶体粒径时，首先，使用截面抛光机（CP）方法使集电体1的截面暴露。随后，使用扫描型电子显微镜（SEM）观察集电体1的截面以获得反射电子图像。最后，在基于反射电子图像测量任意100粒微晶的粒径（纵向直径的尺寸）之后，计算其平均值。

晶体粒径的各个值D1和D2没有特别限制，只要晶体粒径D2大于晶体粒径D1即可。特别而言，晶体粒径D2的值优选大于晶体粒径D1约30%或更多。其中一个原因是，在这种情况下，由于晶体粒径D1和D2之间存在足够差异，所以活性物质层不存在部分1B比活性物质层存在部分1A容易变形。

如上所述，在其中活性物质层存在部分1A的物性不同于活性物质层不存在部分1B的物性的电极中，具有电极不太可能破损的优点。特别而言，这样的电极在活性物质层2的活性物质为Si基材料的情况下是有效的。其中一个原因是，虽然Si基材料实现高能量密度，但是Si基材料在电极反应时很容易显著地膨胀和收缩。即使Si基材料用作活性物质，通过使活性物质层存在部分1A的物性和活性物质层不存在部分1B的物性差异化，如上所述，可获得高能量密度，同时抑制电极破损。

[1-2.制造方法]

电极通过例如下面的工序制造。已经给出集电体1和活性物质层2各自的形成材料等的详细描述，因此，将省略对它们的描述。

将给出例如使用图2中所示的电极的制造设备连续形成多个电极的情况。图2示出电极的制造设备的配置。制造设备被允许可以所谓的辊对辊方法连续地进行热处理。例如，制造设备可包括可以旋转轴C为中心旋转的热源101（诸如加热器）、卷散辊（wind-off roller）102和卷取辊103。

在制造电极的情况下，首先，准备带状集电体1。在活性物质层2形成之前的状态下的集电体1中，断裂伸长率δ1和δ2可彼此相等。其中一个原因是，通过在后续步骤中的热处理，断裂伸长率δ1和δ2可在其后被区分。应指出，术语“断裂伸长率δ1和δ2可彼此相等”不是指断裂伸长率δ1和δ2的各个值彼此准确地一致，而是指集电体1未经过处理（在此例中为热处理）来差异化前述断裂伸长率δ1和δ2。

随后，在涂布法用作形成活性物质层2的方法的情况下，活性物质在必要时与粘合剂等混合以制备混合物。然后，混合物分散在有机溶剂等中以获得糊状混合物浆料。随后，集电体1的各自特定部分（将成为活性物质层存在部分1A的部分）中的每个都被涂布混合物浆料，其被干燥以形成多个活性物质层2。因此，集电体1包括活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B。随后，在必要时使用辊式压制机等将活性物质层2压缩成型。在这种情况下，可在加热活性物质层2的同时进行压缩成型，或可重复压缩成型几次。

随后，在形成有多个活性物质层2的集电体1（在下文被称为“集电体1等”）中，将至少活性物质层不存在部分1B进行热处理。在这种情况下，例如，在集电体1等的螺旋卷绕体被加载到卷散辊102上之后，此后，卷取辊103与卷散辊102一起旋转。因此，从卷散辊102发送的集电体1等由卷取辊103卷绕。当集电体1等如上所述转移时，热量H从热源101连续辐射到集电体1等。

只要如后所述允许断裂伸长率δ1和δ2被区分，加热温度就没有特别限制，且可例如等于或超过300摄氏度。此外，集电体1等的转移速度可根据诸如加热温度的条件被任意设置，且没有特别限制，只要允许断裂伸长率δ1和δ2被区分即可。

通过前述热处理，活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B被一起加热。然而，活性物质层不存在部分1B比活性物质层存在部分1A被更充分地加热。因此，断裂伸长率δ2变得大于断裂伸长率δ1。更具体而言，覆盖有活性物质层2的活性物质层存在部分1A的比热容不同于没有覆盖活性物质层2并被暴露的活性物质层不存在部分1B的比热容。当暴露的活性物质层不存在部分1B被直接暴露于热量H时，没暴露的活性物质层存在部分1A被间接暴露于热量H。因此，供应至活性物质层不存在部分1B的加热量相对高于供应至活性物质层存在部分1A的加热量。因此，虽然通过热处理断裂伸长率δ1和δ2均增加，但是最终断裂伸长率δ2比断裂伸长率δ1变得相对较大。

因此，集电体1包括具有相对较小断裂伸长率δ1和晶体粒径D1的活性物质层存在部分1A和具有相对较大断裂伸长率δ2和晶体粒径D2的活性物质层不存在部分1B。此后，通过将集电体1等针对每个活性物质层2分成片，从而完成多个电极。

为了区分断裂伸长率δ1和δ2的目的而进行热处理，使用前述辊对辊法连续进行热处理比使用所谓的分批处理法间歇进行热处理更优选。其中一个原因是，断裂伸长率δ1和δ2因此很容易重复地区分。这同样适用于晶体粒径D1和D2。

更具体而言，在其中使用烘箱对集电体1等反复进行间歇热处理的分批处理法中，为了稳定电极等的目的，一般进行热处理很长一段时间。在这种情况下，由于热处理的持续时间过长，所以供应到活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B的各自加热量很容易超过必要热量很多。因此，活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B被过度加热。其结果是，在断裂伸长率δ1和δ2之间几乎没有差别。根据一些限定，有可能的是，只要通过缩短将集电体1等保持在烘箱等中的持续时间来防止活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B被过度加热，即使采用分批处理法，也可使断裂伸长率δ1和δ2被区分。然而，由于加热时间根据每次热处理而不同，所以难以再现控制断裂伸长率δ1和δ2。

与此相反，在其中在使用前述制造设备转移集电体1等的同时进行连续热处理的辊对辊方法中，集电体1等的热处理的持续时间通过调整转移速度而被适当地缩短。此外，每个集电体1等的热处理的持续时间通过保持转移速度的恒定值而变得几乎恒定。在这种情况下，容易适当地对活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B供应各自的加热量，且容易控制热处理持续时间。因此，很容易稳定地控制断裂伸长率δ1和δ2。

[电极的操作和效果]

根据上述电极，活性物质层不存在部分1B的断裂伸长率δ2大于活性物质层存在部分1A的断裂伸长率δ1。在这种情况下，如上所述，活性物质层不存在部分1B比活性物质层存在部分1A容易变形（膨胀和收缩）。因此，即使活性物质层2在电极反应时膨胀和收缩，活性物质层不存在部分1B也很容易跟随在膨胀和收缩时产生的应力。因此，由于不太可能在活性物质层不存在部分1B中出现裂纹等，所以可抑制电极在电极反应时的破损。这样的优点同样可通过活性物质层不存在部分1B的晶体粒径D2大于活性物质层存在部分1A的晶体粒径D1的事实而获得。

特别而言，在负极活性物质包含Si基材料的情况下，即使Si基材料在使用电极反应时很容易膨胀和收缩，也可抑制电极的破损。因此，可获得高能量密度，同时可抑制电极的破损。

此外，如后面所述，在电极被应用到二次电池的负极22（见图6）的情况下，可获得更高效果。其中一个原因是，在活性物质层不存在部分22AY根据各种目的在宽范围内形成的情况下，尽管有活性物质层不存在部分22AY的破损率增加的倾向，但也可有效地抑制破损。

在图1中，集电体1在纵向方向上在其一端和另一端具有活性物质层不存在部分1B且在中央部分具有活性物质层存在部分1A。然而，只要活性物质层2设置在集电体1的一部分中，活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B的布置位置、布置件的数量等就可自由变化。作为一个实例，集电体1可仅在其一端具有活性物质层不存在部分1B，或可交替和重复地具有活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B。在这些情况下，可获得类似效果，只要断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1即可。

此外，为了获得彼此不同的断裂伸长率δ1和δ2，可采用辊到辊热处理。或者，可使用其它类型的热处理，只要在活性物质层2形成在集电体1上之后允许至少活性物质层不存在部分1B被加热即可。这样的其它类型的热处理的具体实例可包括使用诸如红外炉的加热源的选择性加热式热处理。在这样的热处理中，仅允许电极的特定部分被选择地加热，因此，在活性物质层2形成在集电体1之后，仅活性物质层不存在部分1B可在所需的条件下被加热。在这种情况下，同样，由于通过适当地控制供应至活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B的各自加热量而使断裂伸长率δ2变得大于断裂伸长率比δ1，所以可获得类似效果。

应指出，在采用选择性加热式方法的情况下，如上所述，只要使用热处理允许断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1，就可仅加热活性物质层不存在部分1B。或者，活性物质层存在部分1A和活性物质层不存在部分1B两者都可通过区分加热条件而被加热，使得供应至活性物质层不存在部分1B的加热量变得大于供应至活性物质层存在部分1A的加热量。在这种情况下，例如，通过设置活性物质层不存在部分1B的加热温度高于活性物质层存在部分1A的加热温度可使供应至活性物质层不存在部分1B的加热量变得大于供应至活性物质层存在部分1A的加热量。

[2.二次电池和制造二次电池的方法]

前述电极可用于例如如下的电化学装置。将在下面给出使用二次电池作为电化学装置的实例的电极的应用例的具体说明。

[2-1.锂离子二次电池（圆柱型）]

图3示出二次电池的结构的截面配置。图4示出沿图3中所示的螺旋卷绕电极体20的线IV-IV截取的截面。图5示出螺旋卷绕电极体20的放大部分。图6示意地示出图4中所示的正极21和负极22的平面配置。

[二次电池的整体配置]

这里所描述的二次电池是其中负极22的容量可通过插入和提取作为电极反应物的锂（锂离子）而获得的锂二次电池（锂离子二次电池），且是所谓的圆柱型二次电池。

在例如图3所示的二次电池中，一对绝缘板12和13和螺旋卷绕电极体20包含在中空圆柱形的电池壳11中。螺旋卷绕电极体20可例如通过层压正极21和负极22（隔膜23在它们之间）并随后螺旋卷绕所获得的层压体而形成。在这种情况下，例如，前述电极可被应用到负极22。

电池壳11可具有例如其中电池壳11的一端封闭且电池壳11的另一端开口的中空结构。电池壳11可由铁（Fe）、铝（Al）、它们的合金等制成。电池壳11的表面可镀镍（Ni）等。一对绝缘板12和13被布置为在中间夹持螺旋卷绕电极体20，并垂直于螺旋卷绕电极体20的螺旋卷绕外周表面地延伸。

在电池壳11的开口端，电池盖14、安全阀机构15和正温度系数装置（PTC装置）16通过与垫片17铆接（swage）而附接。因此，电池壳11被气密密封。电池盖14可由例如类似于电池壳11的材料制成。安全阀机构15和PTC装置16设置在电池盖14的内侧。安全阀机构15通过PTC装置16被电连接到电池盖14。在安全阀机构15中，在由内部短路、外部加热等使内部压力成为一定水平以上的情况下，盘片15A反转以切断电池盖14和螺旋卷绕电极体20之间的电连接。PTC装置16可防止由大电流产生异常发热。随着温度的上升，PTC装置16的电阻也相应地增加。垫片17可由例如绝缘材料制成。垫片17的表面可涂布沥青。

在螺旋卷绕电极体20的中心，在必要时插入中心销24。例如，由诸如铝的导电材料制成的正极引线8可连接到正极21。例如，由诸如镍的导电材料制成的负极引线9可连接到负极22。例如，正极引线8可被焊接至安全阀机构15，且可电连接到电池盖14。例如，负极引线9可焊接到电池壳11，并因此可电连接到电池壳11。

[正极]

例如，如图4和图5所示，正极21可在正极集电体21A的单一表面或两个表面上具有正极活性物质层21B。正极集电体21A可由例如诸如铝、镍和不锈钢等导电性材料制成。

作为正极活性物质，正极活性物质层21B包含能够插入和提取锂离子的正极材料中的一种或多种。正极活性物质层21B还可在必要时包含诸如正极粘合剂和正极的其它材料。正极粘合剂和正极导电体的详情类似于用于前述电极的粘合剂和电导体。

正极材料可以优选是含锂化合物，因为由此可获得高能量密度。含锂化合物的实例可包括锂-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含Li和作为构成元素的一种或多种过渡金属元素的氧化物。锂-过渡金属磷酸盐化合物是含Li和作为构成元素的一种或多种过渡金属元素的磷酸盐化合物。特别而言，优选的是，过渡金属元素是Co、Ni、Mn、Fe等中的一种或多种，因为由此获得更高电压。它们的化学式可由例如Li_xM1O₂或Li_yM2PO₄表示。在式中，M1和M2代表一种或多种过渡金属元素。x和y的值根据充电和放电状态而变化，且一般在0.05≤X≤1.10和0.05≤Y≤1.10范围内。

锂-过渡金属复合氧化物的实例可包括LiCoO₂、LiNiO₂和由下式（1）表示的锂镍类复合氧化物。锂-过渡金属磷酸盐化合物的实例可包括LiFePO₄和LiFe_1-uMn_uPO₄(u<1)，因为由此获得高电池容量并获得优异的循环特性。

LiNi_1-zM_zO₂  ...(1)

在式（1）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。

此外，正极材料可以是例如氧化物、二硫化物、硫属化物、导电聚合物等。氧化物的实例可包括二氧化钛、氧化钒和二氧化锰。二硫化物的实例可包括二硫化钛和硫化钼。硫属化物的实例可包括硒化铌。导电性高分子的实例可包括硫磺、聚苯胺和聚噻吩。然而，正极材料并不限于前述材料之一，且可以是其它材料。

[负极]

负极22具有类似于前面电极的配置。具体而言，例如，如图4和图5所示，负极22可在负极集电体22A的单一表面或两个表面上具有负极活性物质层22B。负极集电体21A和负极活性物质层22B的配置分别类似于集电体1和活性物质层2的配置。

在二次电池中，为了防止在充电过程中锂金属在负极22上无意地析出，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提取量也大于开路电压为4.20V的情况下的提取量。因此，正极活性物质和负极活性物质的量被相应地调整。由此可获得高能量密度。

例如，如图4和图6所示，正极活性物质层21B可设置在正极集电体21A的表面的一部分（诸如其在纵向方向上的中央区域）上。此外，例如，在负极活性物质层22B可设置在作为正极活性物质层21B的负极集电体22A的一部分（诸如其在纵向方向上的中央区域）上。因此，负极集电体22A包括活性物质层存在部分22AX（断裂伸长率δ1和晶体粒径D1）和活性物质层不存在部分22AY（断裂伸长率δ2的晶体粒径D2）。

应指出，例如，如图4所示，位于螺旋卷绕电极体20的外侧的活性物质层不存在部分22AY可与正极集电体21A和隔膜23一起螺旋卷绕一次或多次。这同样适用于位于螺旋卷绕电极体20的内侧的活性物质层不存在部分22AY。位于螺旋卷绕电极体20的内侧的活性物质层不存在部分22AY可与正极集电体21A和隔膜23一起螺旋卷绕一次或多次。

然而，为了防止在充电时从正极21提取的锂离子被无意地在负极集电体22A的表面上析出，负极活性物质层22B的形成范围优选比正极活性物质层21B的形成范围更向螺旋卷绕电极体20的内侧和外侧延伸。因此，负极活性物质层22B包括相对正极活性物质层21B的部分（相对部分22BX）和不相对正极活性物质层21B的部分（非相对部分22BY）。在这种情况下，在负极活性物质层22B中，虽然相对部分22BX与充电和放电相关，但是非相对的部分22BY不太可能与充电和放电相关。

如上所述，活性物质层不存在部分22AY的断裂伸长率δ2大于活性物质层存在部分22AX的断裂伸长率δ1。在这种情况下，负极集电体22A可例如在充电和放电时受影响而变形或变性。因此，断裂伸长率δ1和δ2的值和其大小关系可从负极22形成时的状态改变。然而，在非相对部分22BY中，负极集电体22A的状态（物性）几乎不受充电和放电的影响而被几乎维持。因此，对于负极集电体22A（断裂伸长率δ1和δ2和晶体粒径D1和D2）的物性，优选检查在负极集电体22A中形成有非相对部分22BY的部分。其中一个原因是，在这种情况下，在不取决于充电和放电的历史（充电和放电的存在或不存在，充电和放电次数等）的情况下，允许负极集电体22A的物性被更精确地和重复地检查。

[隔膜]

隔膜23将负极22与正极21分开，并传递锂离子，同时防止由两个电极的接触引起电流短路。隔膜23可例如由合成树脂、陶瓷等制成的多孔膜。隔膜23可以是其中两种或更多种类型的多孔膜层叠的层叠膜。合成树脂的实例可包括聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯。

应指出，如上所述，隔膜23可在螺旋卷绕电极体20的外侧和内侧上螺旋卷绕一次或多次。然而，优选根据其功能由电池壳11满足的电极端子确定隔膜23在螺旋卷绕电极体20的外侧上螺旋卷绕的状态。具体而言，在电池壳11起到相对于在螺旋卷绕电极体20的外侧的电极（负极22）具有同极性的端子（负极端子）作用的情况下，如果例如钉等刺入二次电池中，必要的是，负极22和电池壳11彼此积极接触。因此，优选的是，隔膜23的螺旋卷绕的数量小于负极集电体22A的活性物质层不存在部分22AY的螺旋卷绕的数量。与此相反，在电池壳11起到其相对于在螺旋卷绕电极体20的外侧的电极（负极22）具有异极性的端子（正极端子）作用的情况下，必要的是，负极22和电池壳11彼此不积极接触。因此，优选的是，隔膜23的螺旋卷绕的数量大于负极集电体22A的活性物质层不存在部分22AY的螺旋卷绕的数量。在后者的情况下，优选的是，负极活性物质层22B不设置在负极集电体22A的最外周的至少一部分（端部的外周部分）上。其中一个原因是，在这种情况下，由于活性物质层不存在部分22AY存在的范围降低，所以降低了在活性物质层不存在部分22AY中出现裂纹等可能性。然而，其中不设置负极活性物质层22B的区域不受限于负极集电体22A的最外周的一部分。即，可能的是，负极活性物质层22B不设置在负极集电体22A的整个最外周中，以及除了整个最外周以外，负极活性物质层22B也不设置在内周的一部分中。

[电解液]

隔膜23由作为液体电解质的电解液浸渍。电解液包含溶剂和电解质盐。然而，电解液可包含诸如添加剂的一种或多种其它材料。

溶剂包含诸如有机溶剂的一种或多种非水溶剂。非水溶剂的实例可包括环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯和腈，因为由此获得优异电池容量、优异循环特性、优异保存特性等。环状碳酸酯的实例可包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯。链状碳酸酯的实例可包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯。内酯的实例可包括γ-丁内酯和γ-戊内酯。羧酸酯的实例可包括乙酸甲酯、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。腈的实例可包括乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈和3-甲氧基丙腈。

除此之外，非水溶剂的实例可包括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'-二甲基咪唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、磷酸三甲酯和二甲亚砜。因此获得类似的优点。

特别而言，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个或多个可是优选的，因为由此获得优异电池容量、优异循环特性、优异保存特性等。在这种情况下，诸如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯的高粘度（高介电常数）溶剂（例如，比介电常数ε≥30）和诸如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的低粘度溶剂（例如，粘度≤1mPa·s）的组合可是更优选的。其中一个原因是，提高了电解质盐的离解性质和离子迁移率。

特别而言，溶剂优选包含不饱和环状碳酸酯、卤代碳酸酯、磺内酯（环状磺酸酯）和酸酐中的一种或多种，因为由此提高了电解液的化学稳定性。不饱和环状碳酸酯是具有一个或多个不饱和键（碳-碳双键）的环状碳酸酯。不饱和环状碳酸酯的实例可包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯和碳酸亚甲基乙酯（methyleneethylene carbonate）。卤代碳酸酯是具有作为构成元素的一个或多个卤原子的环状碳酸酯或具有作为构成元素的一个或多个卤原子的链状碳酸酯。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酯甲酯、碳酸双（氟甲酯）和碳酸二氟甲酯甲酯。内酯的实例可包括丙烷磺内酯和丙烯磺内酯。酸酐的实例包括琥珀酸酐、乙烷二磺酸酐和磺基苯甲酸酐（sulfobenzoic anhydride）。

电解质盐可包含例如诸如锂盐的一种或多种盐。然而，电解质盐可包含例如锂盐以外的盐。“锂盐以外的盐”的实例可包括锂盐以外的轻金属盐。

锂盐的实例可包括六氟磷酸锂（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）。因此获得优异电池容量、优异循环特性、优异保存特性等。然而，锂盐的具体实例不限于前述化合物。

特别而言，LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄和LiAsF₆中的一种或多种可是优选的，且LiPF₆可是更优选的，因为由此降低内部电阻，并因此获得更高效果。

虽然电解质盐的含量没有特别限制，但是特别而言，其含量相对于溶剂可优选为0.3mol/kg至3.0mol/kg，因为由此获得高离子传导性。

[二次电池的操作]

二次电池可例如如下地操作。在充电时，从正极21中提取的锂离子通过电解液被插入负极22中。与此相反，在放电时，从负极22中提取的锂离子通过电解液被插入正极21中。

[制造二次电池的方法]

二次电池可例如通过以下工序制造。

首先，制作正极21。正极活性物质与必要的正极粘合剂等混合以制备正极混合物。随后，正极混合物分散在有机溶剂等中以获得糊状正极混合物浆料。随后，正极集电体21A的两个表面都涂布正极混合物浆料，其被干燥以形成正极活性物质层21B。随后，在必要时通过使用辊式压制机等将正极活性物质层21B压缩成型。在这种情况下，在加热正极活性物质层21B的同时可进行压缩成型，或可重复压缩成型几次。

此外，通过类似于如上所述的电极的工序，在负极活性物质层22B形成在负极集电体22A的两个表面上之后，断裂伸长率δ1和δ2通过热处理而区分，并因此制作负极22。

最后，使用正极21和负极22组装二次电池。使用焊接方法等将正极引线8附接到正极集电体21A，并使用焊接方法等将负极引线9附接到负极集电体22A。随后，层叠正极21和负极22（隔膜23在它们之间），并螺旋卷绕，并因此制作螺旋卷绕电极体20。此后，中心销24被插入螺旋卷绕电极体的中心。随后，螺旋卷绕电极体20被夹持在一对绝缘板12和13之间，并包含在电池壳11中。在这种情况下，使用焊接方法等将正极引线8的末端附接到安全阀机构15，且使用焊接方法等将负极引线9的末端附接到电池壳11。随后，其中电解质盐分散在溶剂中的电解液被注入电池壳11中，且隔膜23由电解液浸渍。随后，在电池壳11的开口端，电池盖14、安全阀机构15和PTC装置16通过与垫片17铆接而固定。

[二次电池的功能和效果]

根据圆柱型二次电池，负极22具有类似于上述电极的配置。因此，裂纹等不太可能出现在负极集电体22A的活性物质层不存在部分22AY中。因此，抑制负极22在充电和放电时的破损。其它操作和其它效果类似于前述电极等的操作和效果。

[2-2.锂离子二次电池（层压膜型）]

图7示出另一二次电池的分解透视配置。图8示出沿图7中所示的螺旋卷绕电极体30的线VIII-VIII截取的放大截面。然而，图7示出螺旋卷绕电极体30与两片外包装构件40分离的状态。在下面的描述中，将根据需要使用以上所述的圆柱型二次电池的元件。

[二次电池的整体配置]

这里描述的二次电池可以是例如所谓的层压膜型锂离子二次电池。例如，如图7所示，螺旋卷绕电极体30可被包含在薄膜状外包装构件40中。螺旋卷绕电极体30通过层压正极33和负极34（隔膜35和电解质层36在它们之间）且随后螺旋卷绕所得的层压体而形成。正极引线31附接到正极33，且负极引线32附接到负极34。螺旋卷绕电极体30的最外周由保护带37保护。

正极引线31和负极引线32可例如在相同方向上从外包装构件40的内侧引出到外侧。正极引线31可由例如导电材料（诸如铝）制成，且负极引线32可由例如导电材料（诸如铜、镍和不锈钢）制成。在这些导电材料的形状可以是例如薄板状或网状。

外包装构件40可以是层压膜，其中例如，熔融粘合层、金属层和表面保护层以该顺序层压。外包装构件40可通过例如层叠两个层压膜而形成，使得熔融粘合层和螺旋卷绕电极体30彼此相对，并随后彼此熔融粘合熔融粘合层的各自外边缘。或者，这两个层压膜可通过粘合剂等彼此附接。熔融粘合层的实例可包括由聚乙烯、聚丙烯等制成的膜。金属层的实例可包括铝箔。表面保护层的实例可包括由尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯等制成的膜。

特别而言，作为外包装构件40，优选其中聚乙烯膜、铝箔和尼龙膜以该顺序层压的铝层压膜。然而，外包装构件40可由具有其它层压结构的层压膜、诸如聚丙烯的聚合物膜、或金属膜制成。

避免外部空气侵入的粘合膜41被插在外包装构件40和正极引线31之间并插在外包装构件40和负极引线32之间。粘合膜41由对正极引线31和负极引线32具有粘合特性的材料制成。具有粘合特性的材料的实例可包括聚烯烃树脂。其更具体实例可包括聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯和改性聚丙烯。

如图8所示，正极33可在正极集电体33A的单一表面或两个表面上具有例如正极活性物质层33B。负极34可在负极集电体34A的单一表面或两个表面上具有例如负极活性物质层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的配置分别类似于正极集电体21A、正极活性物质层21B、负极集电体22A和负极活性物质层22B的配置。此外，隔膜35的配置类似于隔膜23的配置。

在电解质层36中，电解液由高分子化合物保持，且是所谓的凝胶电解质，因为由此获得高离子传导性（例如，在室温下，1mS/cm或更多，），并防止电解液的液体泄漏。电解质层36可在必要时包含诸如添加剂的其它材料。

高分子化合物的实例可包括聚丙烯腈、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、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯、聚碳酸酯、以及偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物中的一种或多种。特别而言，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，因为这样的高分子化合物是电化学稳定的。

电解液的组合物可例如类似于圆柱型二次电池的电解液的组合物。然而，在作为凝胶电解质的电解质层36中，电解液的术语“溶剂”是指广泛的概念，其不仅包括液体溶剂，而且也包括具有能够离解电解质盐的离子传导性的材料。因此，在使用具有离子传导性的高分子化合物的情况下，高分子化合物也包括在溶剂中。

应指出，可原样使用电解液，而不使用凝胶电解质层36。在这种情况下，隔膜35用电解液浸渍。

[二次电池的操作]

二次电池例如如下地操作。在充电时，从正极33中提取的锂离子通过电解质层36被插入负极34中。与此相反，在放电时，从负极34提取的锂离子通过电解质层36被插入正极33中。

[二次电池的制造方法]

包括凝胶电解质层36的二次电池可例如通过以下三种类型的工序制造。

在第一种工序中，通过类似于正极21和负极22的制作工序来制作正极33和负极34。通过在正极集电体33A的两个表面上形成正极活性物质层33B来制作正极33。通过在负极集电体34A的两个表面上形成负极活性物质层34B来制作负极34。随后，制备包括电解液、高分子化合物和溶剂（诸如有机溶剂）的前体溶液。此后，正极33和负极34被涂布前体溶液以形成凝胶电解质层36。随后，使用焊接方法等将正极引线31附接到正极集电体33A，并使用焊接方法等将负极引线32附接到负极集电体34A。随后，层叠正极33和负极34（隔膜35在它们之间）并螺旋卷绕以制作螺旋卷绕电极体30。此后，保护带37附接到其最外周。随后，在螺旋卷绕电极体30被夹持在两片薄膜状外包装构件40之间之后，使用热熔融粘合方法等粘合外包装构件40的外边缘。因此，螺旋卷绕电极体30被封闭到外包装构件40中。在这种情况下，粘合膜41被插在正极引线31和外包装构件40之间和负极引线32和外包装构件40之间。

在第二种工序中，正极引线31附接到正极33，且负极引线32附接到负极34。随后，层叠正极33和负极34（隔膜35在它们之间）并螺旋卷绕以制作螺旋卷绕体作为螺旋卷绕电极体30的前体。此后，保护带37附接到其最外周。随后，在螺旋卷绕体被夹持在两片薄膜状外包装构件40之间之后，使用热熔融粘合方法等粘合除了一侧以外的最外周以获得袋状态，且螺旋卷绕体被包含在袋状外包装构件40中。随后，电解液、作为高分子化合物的原料的单体、聚合引发剂和必要的其它材料（诸如阻聚剂）混合以制备电解质的组合物。随后，将电解质的组合物注入袋状外包装构件40中。此后，使用热熔融粘合方法等将外包装构件40气密密封。随后，热聚合单体，并因此形成高分子化合物。相应地，高分子化合物由电解液浸渍，高分子化合物凝胶化，相应地，形成电解质层36。

在第三种工序中，以类似于前面第二种工序的方式来制作螺旋卷绕体，并将其包含在袋状外包装构件40中，不同的是使用其两个表面上涂布高分子化合物的隔膜35。隔膜35所涂布的高分子化合物的实例可包括包含作为组分的偏二氟乙烯的聚合物（均聚物、共聚物或多组分共聚物）。均聚物的具体实例可包括聚偏二氟乙烯。共聚物的具体实例可包括包含作为组分的偏二氟乙烯和六氟丙烯的二元共聚物。多组分共聚物的实例可包括包含作为组分的偏二氟乙烯、六氟丙烯和三氟氯乙烯的三元共聚物。应指出，除了包含作为组分的偏二氟乙烯的聚合物以外，还可使用其它一种或多种高分子化合物。随后，电解液被制备并注入外包装构件40中。此后，使用热熔融粘合方法等将外包装构件40的开口气密密封。随后，所得物被加热，同时重量被施加到外包装构件40，并且隔膜35通过在与正极33和负极34之间的高分子化合物粘合到正极33和负极34。因此，高分子化合物由电解液浸渍，并且相应地，高分子化合物凝胶化以形成电解质层36。

在第三种工序中，比第一种工序可更能抑制二次电池的膨胀。此外，在第三种工序中，作为高分子化合物的原料的单体，与第二种工序相比，溶剂等不太可能被留在电解质层36中。因此，高分子化合物的形成步骤可被有利地控制。因此，正极33、负极34和隔膜35可充分地粘合到电解质层36。

[二次电池的功能和效果]

根据该层压膜型二次电池，负极34具有类似于前面电极的配置。因此，由于类似于圆柱型二次电池的原因，可抑制负极34在充电和放电时的破损。其它功能和其它效果类似于前述电极等的功能和效果。

[2-3.锂金属二次电池（圆柱型和层压膜型）]

这里描述的二次电池是锂二次电池（锂金属二次电池），其中负极22的容量由锂金属的析出和溶解表示。该二次电池具有类似于前述锂离子二次电池（圆柱型锂离子二次电池）的配置，不同的是负极活性物质层22B由锂金属配置，并通过类似于锂离子二次电池（圆柱型锂离子二次电池）的工序制造。

在二次电池中，锂金属用作负极活性物质，并因此可获得更高能量密度。负极活性物质层22B可在组装时存在，或负极活性物质层22B在组装时不一定存在，并且可由在充电时析出的锂金属配置。此外，负极活性物质层22B可用作集电体，并因此可省略负极集电体22A。

二次电池例如如下地操作。在充电时，锂离子从正极21放出，并通过电解液在负极集电体22A的表面上作为锂金属而析出。与此相反，在放电时，锂金属作为锂离子从负极活性物质层22B中出来，并通过电解液被插入正极21中。

根据锂金属二次电池，由于类似于前述锂离子二次电池的原因，可抑制负极22在充电和放电时破损。其它功能和其它效果类似于前述电极等的功能和效果。应指出，锂金属二次电池不限于圆柱型二次电池，并可为层压膜型二次电池。

[3.二次电池的应用]

接下来，将给出前述二次电池的应用例的描述。

二次电池的应用没有特别限制，只要二次电池被应用到机器、装置、仪器、设备、系统（多个装置等的集体实体）或允许使用二次电池作为驱动电源、用于电力存储的电力存储源等即可。应指出，用作电源的二次电池可以是主要的电源（优先使用的电源），或者可以是辅助电源（代替主要电源而使用或从主要电源切换而使用的电源）。在二次电池用作辅助电源的情况下，主要电源类型不限于二次电池。

二次电池的应用的实例可包括诸如电子设备（包括便携式电子设备），诸如视频摄像机、数字静态相机、移动电话、笔记本型个人计算机、无绳电话、立体声耳机、便携式收音机、便携式电视和个人数字助理。其另外的实例可包括移动生活方式电器，诸如电动剃须刀；诸如备用电源和存储卡的存储装置；电动工具，诸如电钻和电锯；电池组，其作为可安装和可拆卸的电源而用于笔记本个人计算机等；医疗电子设备，诸如心脏起搏器和助听器；电动车辆，诸如电动汽车（包括混合动力汽车）；和电力存储系统，诸如存储用于紧急情况等的电力的家用电池系统。不言而喻，可采用除了前面应用以外的其它应用。

特别而言，二次电池可有效地适用于电池组、电动汽车、电力存储系统、电动工具、电子设备等。其中一个原因是，在这些应用中，由于需要优异电池特性，使用根据本技术的实施方式的二次电池可有效地提高性能。应指出，电池组是使用二次电池的电源，并且是所谓的组合电池（assembled battery）等。电动车辆是使用二次电池作为驱动电源的而工作（运行）的车辆。如上所述，电动车辆可以是包括二次电池以外的驱动源的汽车（诸如混合动力汽车）。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，电力被储存在二次电池中作为电力存储源，并在必要时消耗电力。因此，家电产品等变得可使用。电动工具是其中可移动部分（诸如钻头）使用二次电池作为驱动电源而移动的工具。电子设备是使用二次电池作为驱动电源（电力供应源）而执行各种功能的设备。

下面将具体给出二次电池的一些应用例的描述。下面说明的各应用例的配置仅仅是示例性的，并且可适当改变。

[3-1.电池组]

图9示出电池组的框配置。例如，电池组可包括在由塑料材料等制成的壳体60中的控制部61、电源62、切换部（switch section）63、电流测量部64、温度检测部65、电压检测部66、切换控制部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（包括电源62的使用状态）的操作，并且可包括例如中央处理单元（CPU）等。电源62包括一个或多个二次电池（未示出）。电源62可以是例如包括两个或多个二次电池的组合电池。这些二次电池的连接类型可以是串联连接类型、可以是并联连接类型、或者它们的混合类型。作为一个实例，电源62可包括以双并联和三串联的方式连接的六个二次电池。

切换部63根据控制部61的指令切换电源62的使用状态（电源62是否可连接到外部装置）。切换部63可包括例如充电控制开关（switch）、放电控制用开关、二极管、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每个都可以是例如诸如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管（MOSFET）的半导体开关。

电流测量部64使用电流检测电阻70测量电流，并将测量结果输出到控制部61。温度检测部65使用温度检测装置69测量温度，并将测量结果输出到控制部61。温度测量结果可被用于例如在异常发热时控制部61控制充电和放电的情况或其中在计算剩余容量时控制部61进行校正处理的情况。电压检测部66测量在电源62中二次电池的电压，对所测量的电压进行模数转换，并将所得结果提供到控制部61。

切换控制部67根据从电流测量部64和电压测量部66输入的信号控制切换部63的操作。

切换控制部67执行控制，使得通过在其中例如电池电压达到过充电检测电压的情况下断开切换部63（充电控制开关）而防止充电电流在电源62的电流路径中流动。因此，在电源62中，仅允许通过放电二极管进行放电。应指出，例如在其中大电流在充电时流动的情况下，切换控制部67阻断充电电流。

此外，切换控制部67执行控制，使得通过在其中例如电池电压达到过放电检测电压的情况下断开切换部63（放电控制开关）而防止放电电流在电源62的电流路径中流动。因此，在电源62中，仅允许通过充电二极管进行充电。应指出，例如在其中大电流在放电时流动的情况下，切换控制部67阻断放电电流。

应指出，在二次电池中，例如，过充电检测电压可以是4.20V±0.05V，且过放电检测电压可以是2.4V±0.1V。

存储器68可以是例如作为非易失性存储器等的EEPROM。存储器68可存储例如由控制部61计算的数值和在制造步骤测量的二次电池的信息（诸如初始状态下的内部电阻）。应指出，在存储器68存储二次电池的满充电容量的情况下，可让控制部61了解诸如剩余容量的信息。

温度检测装置69测量电源62的温度，并将测量结果输出到控制部61。温度检测装置69可以是例如热敏电阻等。

正极端子71和负极端子72是连接到使用电池组驱动的外部装置（诸如笔记本式个人计算机）或用于对电池组充电的外部装置（诸如电池充电器）的端子。电源62通过正极端子71和负极端子72被充电和放电。

[3-2.电动车辆]

图10示出作为电动车辆的一个实例的混合动力汽车的模块配置。例如，电动车辆可包括由金属制成的壳体73中的控制部74、引擎75、电源76、驱动电动机77、差动装置78、发电机79、传动装置80、离合器81、逆变器82和83、和各种传感器84。除此之外，电动车辆可包括例如连接到差动装置78和传动装置80的前驱动轴85和前轮胎86、后驱动轴87、和后轮胎88。

电动车辆可通过使用引擎75和电动机77中的一个作为驱动源而运行。引擎75是主电源，并且可以是例如汽油引擎。在引擎75用作动力源的情况下，引擎75的驱动力（转矩）可例如通过作为驱动部的差动装置78、传动装置80和离合器81被转移到前轮胎86或后轮胎88。引擎75的转矩也可被转移到发电机79。由于转矩，发电机79产生交流电力。交流电力通过逆变器83被转换为直流电力，且转换的电力被存储在电源76中。另一方面，在作为转换部的电动机77用作动力源的情况下，从电源76供应的电力（直流电力）通过逆变器被转换成交流电力82。电动机77可由交流电力驱动。通过电动机77转换电力而获得的驱动力（转矩）例如通过作为驱动部的差动装置78、传动装置80和离合器81转移到前轮胎86或后轮胎88。

应指出，或者，可采用以下机制。在该机制中，当由未示出的制动机构减小电动车辆的速度时，在减速时的阻力作为转矩被转移到电动机77，且电动机77由转矩产生交流电力。优选的是，交流电力通过逆变器82被转换为直流电力，且直流再生电力被存储在电源76中。

控制部74控制整个电动车辆的操作，且例如可包括CPU等。电源76包括一个或多个二次电池（未示出）。或者，电源76可连接到外部电源，且可通过从外部电源接收电力而存储电力。各种传感器84可用于例如控制引擎75的转数或用于控制未示出的节流阀的开口水平（开节流阀水平）。各种传感器84可包括例如速度传感器、加速度传感器、引擎频率传感器等。

已经在上面给出了作为电动车辆的混合动力汽车的描述。然而，电动车辆的实例可包括仅使用电源76且不使用引擎75的电动机77工作的车辆（电动汽车）。

[3-3.电力存储系统]

图11示出电力存储系统的框配置。例如，电力存储系统可包括在诸如一般住宅和商业楼宇的房屋89内的控制部90、电源91、智能电表92和电力集线器（power hub）93。

在这种情况下，电源91可连接到例如布置在房屋89内的电子装置94且可连接到停放在房屋89外面的电动车辆96。此外，例如，电源91可通过电力集线器93连接到布置在房屋89内部的私人发电机95，并可通过智能电表92和电力集线器93连接到外部集中电力系统97。

应指出，电子装置94可包括例如一个或多个家用电器，诸如冰箱，空调、电视和热水器。私人发电机95可以是例如太阳能发电机、风力发电机等中的一个或多个。电动车辆96可以是例如电动汽车、电动摩托车、混合动力汽车等中的一个或多个。集中电力系统97可以是例如热电站、核电站、水电站、风力发电厂等中的一个或多个。

控制部90控制整个电力存储系统的操作（包括电源91的使用状态），且例如可包括CPU等。电源91包括一个或多个二次电池（未示出）。智能电表92可以是例如与布置在需求电力的房屋89中的网络兼容的电力表，且可与电力供应商通信。相应地，例如，当根据需要智能电表92与外部通信时，智能电表92控制房屋89中的供应和需求之间的平衡，并允许有效和稳定的能源供应。

在电力存储系统中，例如，电力可通过智能电表92和电力集线器93从作为外部电源的集中电力系统97存储到电源91中，且电力可通过电力集线器93从作为独立电源的私人发电机95存储到电源91中。必要时，存储在电源91中的电力根据在控制部90的指令被供应至电子装置94或电动车辆96。因此，电子装置94变得可操作，且电动车辆96变得可充电。即，电力存储系统是能够利用电源91在房屋89中存储和供应电力的系统。

存储在电源91中的电力可任意使用。因此，例如，电力被允许在电费廉价的午夜从集中电力系统97存储在电源91中，且存储在电源91中的电力被允许在电费昂贵的白天期间使用。

前述电力存储系统可被布置用于每户（家庭单位），或可被布置用于多户（多个家庭单位）。

[3-4.电动工具]

图12示出电动工具的模块配置。例如，电动工具可以是电钻，且可包括在由塑料材料等制成的工具主体98中的控制部99和电源100。例如，作为可动部分的钻头部分101能以可操作（可转动）方式附接到工具主体98。

控制部99控制整个电力工具的操作（包括电源100的使用状态），且可包括例如CPU等。电源100包括一个或多个二次电池（未示出）。控制部99允许根据未示出的操作开关的操作在必要时将电力从电源100供应到钻头部分101以操作钻头部分101。

[实施例]

将详细描述根据本技术的实施方式的具体实施例。

[实施例1至实施例4]

通过以下工序制作图3至图6中所示的圆柱型锂离子二次电池。

在制作正极21时，首先，将96质量份的正极活性物质（LiNiO₂）、3质量份的正极粘合剂（聚偏二氟乙烯：PVDF）、和1质量份的正极电导体（石墨）混合以获得正极混合物。随后，正极混合物分散在有机溶剂（N-甲基-2-吡咯烷酮：NMP）中以获得糊状正极混合物浆料。随后，使用涂布装置将带形状（20μm厚的铝箔）的正极集电体21A的两个表面上均匀地涂有正极混合物浆料，其被干燥以形成正极活性物质层21B。在这种情况下，正极混合物浆料的涂层厚度被调整，使得每个单位面积（两个表面的合计）的涂层重量成为80mg/cm²。最后，使用辊压制机将正极活性物质层21B压缩成型。

在制作负极22时，首先，将70质量份的负极活性物质（Si，中值粒径：5μm）、20质量份的负极粘合剂（聚酰胺酰亚胺）和10质量份的负极电导体（石墨）混合以获得负极混合物。随后，负极混合物分散在有机溶剂（NMP）中以获得糊状负极混合物浆料。随后，使用涂布装置将带形状（15μm厚的电解铜箔）的负极集电体22A的两个表面上均匀地涂有负极混合物浆料，其被干燥以形成负极活性物质层22B。在这种情况下，负极混合物浆料的涂层厚度被调整，使得每个单位面积（两个表面的合计）的涂层重量成为10mg/cm²。随后，使用辊压制机将负极活性物质层22B压缩成型。最后，负极集电体22A等在以下条件下加热。

在实施例1中，使用图2中所示的制造设备，在N₂气氛下通过辊对辊法进行连续热处理。作为在这种情况下的加热条件，加热温度为300摄氏度，转移速度为2m/分钟，且加热时间为1分钟。在实施例2中，使用红外加热炉，通过选择性加热方法进行热处理。作为在这种情况下的加热条件，对于存在活性物质层部分22AX，加热温度为300摄氏度，且加热时间为10秒；且对于活性物质层不存在部分22AY，加热温度为500摄氏度，且加热时间为10秒。在实施例3中，使用烤箱（oven），在真空气氛中通过批处理方法进行间歇热处理。作为在这种情况下的加热条件，加热温度为300摄氏度，且加热时间为3小时。在实施例4中，通过类似于实施例2的工序进行加热处理，不同的是活性物质层不存在部分22AY不被加热。

热处理之后的断裂伸长率δ1和δ2（%）和晶体粒径D1和D2（μm）示于表1中。应指出，断裂伸长率δ1和δ2和晶体粒径D1和D2的测量方法、测量条件等如上所述。

在制备电解液后，电解质盐（LiPF₆）溶解在溶剂（碳酸亚乙酯（EC）和碳酸二乙酯（DEC））中。在这种情况下，溶剂的组合物的重量比是EC：DEC=50:50，且电解质盐相对于溶剂的含量为1mol/kg。

在组装二次电池时，首先，将由铝制成的正极引线8超声波焊接到正极21的正极集电体21A，而由镍制成的负极引线9被超声波焊接到负极22的负极集电体22A。随后，叠加正极21和负极22（隔膜23（16μm厚多微孔聚丙烯膜）在它们之间）并螺旋卷绕。此后，使用粘合带固定螺旋卷绕体的卷绕端部分以制作螺旋卷绕电极体20。随后，中心销24被插入螺旋卷绕电极体20的中心。随后，当螺旋卷绕电极体20被夹持在一对绝缘板12和13之间时，螺旋卷绕电极体20被包含在由镀有镍的铁制成的电池壳11中。在这种情况下，正极引线8的一端被焊接到安全阀机构15，而负极引线9的一端被焊接到电池壳11。随后，电解液通过真空浸渍法被注入电池壳11中，且隔膜23由电解液浸渍。最后，在电池壳11的开口端，电池盖14、安全阀机构15和PTC装置16通过与垫片17铆接而固定。因此完成圆柱型二次电池（外径：1.8mm，高度：56mm）。

检查二次电池的电极状态。获得在表1中示出的结果。

在检查电极状态时，在一个周期的充电和放电后二次电池被拆卸，取出负极22，随后，观察负极22以检测活性物质层不存在部分22AY是否破损。在充电时，在恒定电流400mA下进行充电，直到上限电压达到4.2V，且随后在恒定电压4.2V下进行充电，直到电流达到20mA。在放电时，在恒定电流400mA下进行放电，直到电压达到最后电压2.5V。为了评估电极状态，没有发生破损的情况被评为“好”，发生破损的情况被评为“差”。

[表1]

负极22的破损状态根据负极集电体22A的物性（活性物质层存在部分22AX和活性物质层不存在部分22AY）而改变。

更具体而言，着眼于负极集电体22A的拉伸强度，负极22的破损状态根据断裂伸长率δ1和δ2的大小关系而改变。即，在断裂伸长率δ1和δ2彼此相等或断裂伸长率δ2小于断裂伸长率δ1的情况下，在活性物质层不存在部分22AY中出现裂纹。与此相反，在断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1的情况下，在活性物质层不存在部分22AY中没出现裂纹。

着眼于负极集电体22A的晶体特性的情况下类似地获得这种倾向。即，在晶体粒径D2大于晶体粒径D1的情况下，在活性物质层不存在部分22AY中不出现裂纹。与此相反，在前述情况以外的情况下，在活性物质层不存在部分22AY中出现裂纹。

结果表明以下事实。即，在断裂伸长率δ2等于或小于断裂伸长率δ1的情况下，活性物质层不存在部分22AY不太可能变形（膨胀或收缩），因此，受到在充电和放电时所产生的应力的影响，活性物质层不存在部分22AY容易破损。与此相反，在断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1的情况下，活性物质层不存在部分22AY很容易变形，因此，即使活性物质层不存在部分22AY受到在充电和放电时所产生的应力的影响，活性物质层不存在部分22AY也不太可能破损。这同样是适用于晶体粒径D1和D2的前述大小关系。

从前述结果，可以确认在活性物质层不存在部分的断裂伸长率δ2大于活性物质层存在部分的断裂伸长率δ1的情况下可抑制负极的破损。

已经结合实施方式和实施例描述了本技术。然而，本技术不限于实施方式和实施例中描述的例子，且可以进行各种修改。例如，本技术的二次电池可类似地适用于这样的二次电池：负极容量包括通过插入和提取锂离子的容量和与锂金属的析出和溶解有关的容量，且电池容量由这些容量的总和表示。在这种情况下，使用能够插入和提取锂离子的负极材料，且负极材料的充电容量设置为比正极的可放电容量小的值。

此外，例如，本技术的二次电池可类似地适用于具有其它电池结构的电池，诸如方型电池、硬币型电池和纽扣型电池或其中电池装置具有诸如层压结构的其它结构的电池。

此外，电极反应物可以是其它第1族元素，诸如Na和K；第2族元素，诸如Mg和Ca；或其它轻金属，诸如Al。可在不依赖于电极反应物的类型的情况下获得本技术的效果，因此，即使电极反应物类型改变，也可获得类似的效果。

可能从本公开的上述示例性实施方式实现至少以下配置。

（1）一种二次电池，其包括：

正极;

负极;

电解液，其中

负极包括负极活性物质层，负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，且

负极集电体在第二区域中的断裂伸长率δ2（百分数）大于负极集电体在第一区域中的断裂伸长率δ1（百分数），第二区域没有设置有负极活性物质层，且第一区域设置有负极活性物质层。

（2）根据（1）所述的二次电池，其中负极集电体在第二区域中的晶体粒径D2（微米）大于负极集电体在第一区域中的晶体粒径D1（微米）。

（3）根据（1）或（2）所述的二次电池，其中，

负极集电体被螺旋卷绕，且

负极活性物质层没有设置在负极集电体的最外周的至少一部分中。

（4）根据（1）至（3）中任一项所述的二次电池，其中负极集电体包括作为构成元素的铜（Cu）。

（5）根据（1）至（4）中任一项所述的二次电池，其中，

负极活性物质层包括负极活性物质，且

负极活性物质包括作为构成元素的硅（Si）、锡（Sn）和锗（Ge）中的一个或多个。

（6）根据（1）至（5）中任一项所述的二次电池，其中断裂伸长率δ2比断裂伸长率δ1大1%或更多。

（7）根据（2）至（6）中任一项所述的二次电池，其中，晶体粒径D2比晶体粒径D1大30%或更多。

（8）根据（1）至（7）中任一项所述的二次电池，其中，断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1的负极集电体通过在断裂伸长率δ1和δ2彼此相等的负极集电体中的第一区域中形成负极活性物质层、随后加热断裂伸长率δ1和δ2彼此相等的负极集电体中的第一区域和第二区域而获得。

（9）根据（8）所述的二次电池，其中，负极集电体中的第一区域和第二区域通过辊对辊法（roll-to-roll method）加热。

（10）根据（1）至（7）中任一项所述的二次电池，其中，断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1的负极集电体通过仅加热断裂伸长率δ1和δ2彼此相等的负极集电体中的第二区域而获得。

（11）根据（1）至（7）中任一项所述的二次电池，其中，断裂伸长率δ2大于断裂伸长率δ1的负极集电体通过加热断裂伸长率δ1和δ2彼此相等的负极集电体中的第一区域和第二区域使得第二区域的加热温度高于第一区域的加热温度而获得。

（12）根据（1）至（11）中任一项所述的二次电池，其中，二次电池是锂二次电池。

（13）一种制造二次电池的方法，其包括：

在负极集电体的一部分上形成负极活性物质层；和

通过在没有形成负极活性物质层的第二区域和形成有负极活性物质层的第一区域中的至少第二区域中加热负极集电体形成负极。

（14）一种电池组，其包括：

根据（1）至（12）中任一项所述的二次电池；

控制部，其控制二次电池的使用状态；和

切换部，其根据控制部的指令切换二次电池的使用状态，其中，

二次电池包括正极、负极和电解液，

负极包括负极活性物质层，负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，

负极集电体在第二区域中的断裂伸长率δ2（百分数）大于负极集电体在第一区域中的断裂伸长率δ1（百分数），第二区域没有设置有负极活性物质层，且第一区域设置有负极活性物质层。

（15）一种电动车辆，其包括：

根据（1）至（12）中任一项的二次电池；

转换部，其将从二次电池供应的电力转换为驱动力；

驱动部，其根据驱动力操作；和

控制部，其控制二次电池的使用状态，其中，

二次电池包括正极、负极和电解液，

负极包括负极活性物质层，负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，且

负极集电体在第二区域中的断裂伸长率δ2（百分数）大于负极集电体在第一区域中的断裂伸长率δ1（百分数），第二区域没有设置有负极活性物质层，且所述第一区域设置有负极活性物质层。

（16）一种电极，其包括负极活性物质层，负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，其中负极集电体的第二区域的断裂伸长率δ2（百分数）大于负极集电体在第一区域中的断裂伸长率δ1（百分数），第二区域没有设置有负极活性物质层，且第一区域设置有负极活性物质层。

（17）一种电力存储系统，其包括：

根据（1）至（12）中任一项的二次电池；

一个或多个电子装置，被供应来自二次电池的电力；

控制部，控制来自二次电池的电力至一个或多个电子装置的供应。

（18）一种电动工具，包括：

根据（1）至（12）中任一项的二次电池；

可移动部分，被供应来自二次电池的电力。

（19）一种电子设备，其包括作为电力供应源的根据（1）至（12）中任一项的二次电池。

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本领域技术人员应理解，根据设计要求和其它因素，可出现各种修改、组合、子组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims (15)

1.一种二次电池，包括：

正极；

负极；和

电解液，其中，

所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，且

在第二区域中的所述负极集电体的断裂伸长率δ2（%）大于在第一区域中的所述负极集电体的断裂伸长率δ1（%），所述第二区域没有设置所述负极活性物质层，且所述第一区域设置有所述负极活性物质层。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，在所述第二区域中的所述负极集电体的晶体粒径D2（微米）大于在所述第一区域中的所述负极集电体的晶体粒径D1（微米）。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，

所述负极集电体被螺旋地卷绕，且

所述负极活性物质层没有设置在所述负极集电体的最外周的至少一部分中。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述负极集电体包括作为构成元素的铜（Cu）。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，

所述负极活性物质层包括负极活性物质，且

所述负极活性物质包括作为构成元素的硅（Si）、锡（Sn）和锗（Ge）中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述断裂伸长率δ2比所述断裂伸长率δ1大1%或更多。

7.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述晶体粒径D2比所述晶体粒径D1大30%或更多。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述断裂伸长率δ2大于所述断裂伸长率δ1的所述负极集电体如下地获得：在所述断裂伸长率δ1和δ2彼此相等的负极集电体的所述第一区域中形成所述负极活性物质层，随后加热所述断裂伸长率δ1和δ2彼此相等的负极集电体的所述第一区域和所述第二区域。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，所述负极集电体的所述第一区域和所述第二区域通过辊对辊法加热。

10.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述断裂伸长率δ2大于所述断裂伸长率δ1的所述负极集电体通过仅加热所述断裂伸长率δ1和δ2彼此相等的负极集电体的所述第二区域而获得。

11.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述断裂伸长率δ2大于所述断裂伸长率δ1的所述负极集电体如下地获得：加热所述断裂伸长率δ1和δ2彼此相等的负极集电体的所述第一区域和所述第二区域使得所述第二区域的加热温度高于所述第一区域的加热温度。

12.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。

13.一种制造二次电池的方法，包括：

在负极集电体的一部分上形成负极活性物质层；和

通过加热没有形成所述负极活性物质层的第二区域和形成有所述负极活性物质层的第一区域中的至少所述第二区域的所述负极集电体来形成负极。

14.一种电池组，包括：

二次电池；

控制部，控制所述二次电池的使用状态；和

切换部，根据所述控制部的指令切换所述二次电池的使用状态，其中，

所述二次电池包括正极、负极和电解液，

所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，且

在第二区域中的所述负极集电体的断裂伸长率δ2（%）大于在第一区域中的所述负极集电体的断裂伸长率δ1（%），所述第二区域没有设置所述负极活性物质层，且所述第一区域设置有所述负极活性物质层。

15.一种电动车辆，包括：

二次电池；

转换部，将从所述二次电池供应的电力转换为驱动力；

驱动部，根据所述驱动力操作；和

控制部，控制所述二次电池的使用状态，其中，

所述二次电池包括正极、负极和电解液，

所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在负极集电体的一部分上，且

在第二区域中的所述负极集电体的断裂伸长率δ2（%）大于在第一区域中的所述负极集电体的断裂伸长率δ1（%），所述第二区域没有设置所述负极活性物质层，且所述第一区域设置有所述负极活性物质层。

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