CN103794749B - 电池、电极、电池组、电子装置和电动车辆 - Google Patents

电池、电极、电池组、电子装置和电动车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池、电极、电池组、电子装置和电动车辆。该电池包括正极和负极。正极和负极中的至少一个电极包括集电体、在集电体的一个主表面上的包括集电体的一部分通过其暴露的缝隙的混合物层、接合到通过缝隙暴露的集电体的暴露表面的引线、以及被配置为保护集电体的保护层，该保护层的至少一部分在集电体的暴露表面上并且在引线的一部分和暴露表面之间插入。引线的该部分至少包括引线外缘的一部分。

Description

电池、电极、电池组、电子装置和电动车辆
相关申请的交叉参考
本申请要求2012年10月30日提交的日本在先专利申请JP2012-238572的利益，其全部内容通过引用结合于本文。
技术领域
本技术涉及电池、电极、电池组、电子装置、电动车辆、储电装置和电力系统。
背景技术
因为使用非水电解液的电池特别是锂离子二次电池可以具有比是根据相关技术的基于水溶液的电解液的二次电池的铅酸电池或镍-镉电池更高的能量密度，所以该电池的期望和市场逐渐增长。具体地，由于锂离子二次电池的特性例如轻巧和高能量密度可以合适应用于电动汽车和混合动力汽车，因此该电池近年来已广泛研究以便获得更大尺寸和更高输出。
特别地，为使用有更高输出的电池，已提出其中混合物层置于正极引线的左右侧上的结构。因此，电池电阻可以降低并且可以获得有更高输出的电池（参见JP2004-311282A和JPH10-241696A）。
另外，关于二次电池，已提出关于电极体、引线和集电体的接合的各种技术。例如在JP2010-212086A中，提出抑制集电体断裂的技术（见于JP2010-212086A）。例如在JP2009-134971A中，提出正极集电体和接头（tab）的超声焊接法以便提供有优良机械强度和抗冲击性的锂离子电池（参见JP2009-134971A）。
发明内容
在在电池中集电体与引线接触的部分中，期望抑制集电体的切割（cut）。
根据本技术的实施方式，提供可以抑制集电体的切割的电池、电极、电池组、电子装置、电动车辆、储电装置和电力系统。
根据本技术的实施方式，提供包括正极和负极的电池。正极和负极中的至少一个电极包括：集电体；在集电体的一个主表面上的混合物，所述混合层包括集电体的一部分通过其暴露的缝隙；接合（bond）到通过缝隙暴露的集电体的暴露表面的引线；以及被配置为保护集电体的保护层，该保护层的至少一部分在集电体的暴露表面上并且被置于引线的一部分和暴露表面之间。引线的该一部分至少包括引线外缘（peripheral edge）的一部分。
根据本技术的另一实施方式提供一种电极，其包括：集电体、在集电体的一个主表面上的包括集电体的一部分通过其暴露的缝隙的混合物层、接合到通过缝隙暴露的集电体的暴露表面的引线，以及被配置为保护集电体的保护层，该保护层的至少一部分在集电体的暴露表面上并且被置于引线的一部分和暴露表面之间。引线的该一部分至少包括引线外缘的一部分。
进一步地，根据本技术的实施方式的电池组、电子装置、电动车辆、储电装置和电力系统包括上面的电池。
根据本技术的一个或更多实施方式，提供被配置为保护集电体的保护层，该保护层的至少一部分在集电体的暴露表面上并且被置于在引线的一部分和暴露表面之间，并且引线的该一部分至少包括引线外缘的一部分。该结构可以抑制集电体的切割。
根据本技术的一个或更多实施方式，可以抑制集电体的切割。
附图说明
图1是示出根据本技术的实施方式的非水电解质电池的结构例子的截面图；
图2是示出在图1中示出的卷绕电极体的放大部分的截面图；
图3是卷绕电极体被卷绕的表面的截面图；
图4A是当从集电体的一个主表面侧观察时在图3中的区域Q的部分顶视图；并且图4B是沿图4A中直线L1-L1的截面图；
图5A是在保护层根据其他第一结构例子形成的情况下在图3中的区域Q的顶视图；并且图5B是沿图5A中直线L2-L2的截面图；
图6A是在保护层根据其他第二结构例子形成的情况下在图3中的区域Q的顶视图；图6B是沿图6A中直线L3-L3的截面图；并且图6C是沿图6A中直线L4-L4的截面图；
图7A是在其中保护层根据其他第三结构例子形成的情况下在图3中的区域Q的顶视图；并且图7B是沿图7A中直线L5-L5的截面图；
图8是示出根据本技术的实施方式的电池组的配置例子的框图；
图9是示出根据本技术的实施方式的使用非水电解质的家庭储电系统的例子的示意图；
图10是示出采用本技术的实施方式应用到的串联混合系统的混合动力车辆的结构例子的示意图；
图11A是在比较例1到3的每个中的保护层的结构的顶视图；并且图11B是沿图11A中直线L6-L6的截面图；
图12A是在比较例4中的保护层的结构的顶视图；并且图12B是沿图12A中直线L7-L7的截面图；
图13A是在比较例5中的保护层的结构的顶视图；并且图13B是沿图13A中直线L8-L8的截面图；以及
图14是示出卷绕电极体在根据本技术的实施方式的非水电解质电池的另一例子中卷绕面的截面图。
具体实施方式
在下文中，本披露的优选实施方式参考附图详细描述。注意在本说明书和附图中，具有基本相同功能和结构的结构元件用相同参考号表示，并且省略这些结构元件的重复说明。注意描述以下面顺序做出。
1.第一实施方式（圆柱形电池的例子）
2.第二实施方式（使用该电池的电池组的例子）
3.第三实施方式（使用该电池的储电系统等的例子）
4.其他实施方式（修改例子）
1.第一实施方式
（电池的结构）
参考附图描述根据本技术的第一实施方式的非水电解质电池。图1示出根据本技术的实施方式的非水电解质电池的截面结构。图2是示出在图1中示出的卷绕电极体20的放大部分的部分截面图。图3是示出卷绕电极体的卷绕面的截面图。注意在图3中省略隔膜的示出。
非水电解质电池是例如能够充电和放电的二次电池，例如锂离子二次电池，其中负极22的容量基于作为电极反应物质的锂的嵌入和脱嵌来表示。
如在图1中示出，在非水电解质电池中，主要地，通过将正极21和负极22与插入其间的隔膜23层叠并且将该层叠体卷绕来形成的卷绕电极体20与一对绝缘板12和13容纳在基本空心的柱状电池壳11里面。使用柱状电池壳11的电池结构称为柱型。
例如，电池壳11具有其中一个端部闭合并且另一端部开口的空心结构，并且使用铁（Fe）、铝（Al）、其合金等形成。注意当电池壳11使用铁形成时，例如电池壳11的表面可以镀镍（Ni）等。绝缘板对12和13被定位为使卷绕电极体20在上下方向上插入绝缘板12和13之间，并且绝缘板12和13被延伸以垂直于卷绕电极体20的卷绕面。
在电池壳11的开口端部中，电池盖14、安全阀机构15和正温度系数（PTC）元件16经衬垫17填塞，并且电池壳11被气密地密封。电池盖14使用例如与电池壳11相同的材料形成。安全阀机构15和正温度系数元件16被提供在电池盖14内侧。安全阀机构15经正温度系数元件16电气连接到电池盖14。由于该安全阀机构15，当由内部短路、源自外界的加热等引起内部压力变得大于或等于某个值时，盘形板15A翻转并且在电池盖14和卷绕电极体20之间的电气连接被切断。当温度升高时，正温度系数元件16的电阻增加（电流受限制），因此正温度系数元件16防止由过电流引起的异常热生成。衬垫17使用例如绝缘材料形成，并且其表面用例如沥青涂覆。
如在图2和3中示出，卷绕电极体20通过将带状正极21和带状负极22与插入其间的隔膜23层叠，并且卷绕该层叠来形成。
中心销24插入到卷绕电极体20的中心。在卷绕电极体20中，使用铝等形成的引线25连接到正极21，并且使用镍等形成的引线26连接到负极22。引线25通过焊接电气连接到电池盖14，连接到安全阀机构15，并且引线26通过焊接电气连接到电池壳11。连接到负极22的一条引线26设置在卷绕结束侧上带状负极集电体22A的末端部分。
（正极）
如在图3中示出，正极21通过形成正极混合物层21B来形成，例如具有两表面未涂覆部分21b，其中正极混合物层21B不在正极集电体21A的一个主表面和另一他主表面上形成。在正极21中，例如，从在卷绕开始侧的端部到卷绕结束侧的另一端部，依次设置有正极混合物层21B在正极集电体21A的两个主表面上形成的部分、正极混合物层21B没有在正极集电体21A的一个主表面和另一主表面上形成的两表面未涂覆部分21b、以及正极混合物层21B在正极集电体21A的两个主表面上形成的部分。进一步地，在正极集电体21A的一个主表面和另一主表面上提供的正极混合物层21B在两个表面上都具有缝隙，正极集电体21A的一部分通过该缝隙在两表面未涂覆部分21b暴露。例如，在两表面未涂覆部分21b的缝隙设置在带状正极21的纵向方向上在几乎中心部分。正极集电体21A包括通过正极混合物层21B的缝隙暴露的正极集电体暴露表面21a。
在两表面未涂覆部分21b中，例如设置具有矩形形状等的引线25和保护层28，并且正极21具有其中正极混合物层21B位于引线25的左右侧的结构。通过由例如超声波焊接等焊接不与保护层28重叠的引线25的部分，引线25例如接合到通过正极混合物层21B的缝隙暴露的正极集电体暴露表面21a，该缝隙设置在正极集电体21A的一个主表面上。
保护层28的至少一部分被置于在引线25外缘的至少一部分和正极集电体暴露表面21a之间。注意保护层28的详细结构将在后面描述。
（与相关技术比较的保护层的效果）
如在图3中示出，在使用其中正极混合物层21B位于引线25的左右侧的结构的电池中，连接到正极21的引线25位于卷绕电极体20的半径的中间点。因此，在充/放电期间正极混合物和负极混合物的膨胀和收缩的影响如此强，以至于正极集电体21A（集电体线圈）可能在引线25和正极集电体21A的接触部分被切割。特别地，正极集电体暴露表面21a的与引线25的外缘接触部分在充/放电期间受正极混合物和负极混合物的膨胀和收缩的强烈影响，并且很可能被切割。
相反，根据本技术，保护层28的至少一部分被置于在引线28的外缘的至少一部分和正极集电体暴露表面21a之间。因此，可以抑制由在充/放电循环期间的膨胀和收缩引起的正极集电体21A的箔片切割，并且获得有优良安全性和可靠性的电池。
另一方面，如在背景技术中的描述，混合物层位于引线的左右侧的结构在JP2004-311282A和JPH10-241696A中披露。然而，JP2004-311282A和JPH10-241696A没有披露混合物层位于引线的左右侧的结构受到混合物层的膨胀和收缩强烈影响，并且可能在引线和集电体的接触部分中产生箔片切割。
JP2010-212086A披露了抑制集电体断裂的技术。然而，在JP2010-212086A中的技术在卷绕电极体的卷绕结束侧的集电体的端部中抑制断裂，并且不适用于在混合物层位于引线的左右侧的结构中抑制集电体断裂。
JP2009-134971A披露关于引线焊接的技术。然而，JP2009-134971A没有披露混合物层位于引线的左右侧的结构受到混合物层的膨胀和收缩强烈影响，并且很可能在引线和集电体的接触部分中产生箔片切割。
（保护带）
保护带27在正极集电体21A的一个主表面侧上覆盖正极集电体暴露表面21a、引线25和保护层28，并且在正极集电体21A的另一主表面侧上覆盖正极集电体暴露表面21a。设置该保护带27以便在例如隔膜等在电池的异常情况下分裂时防止电池的热逸散，并且正极21和负极22相互接触。保护带27是例如树脂带等。
（保护层的结构）
将详细描述保护层28的结构例子。图4A是当从集电体的一个主表面侧观察时在图3中的区域Q的部分顶视图。图4B是沿图4A中直线L1-L1的截面图。
如在图4A和图4B中示出，在两表面未涂覆部分21b中，具有矩形平面形状的保护层28在正极集电体暴露表面21a上方形成。保护层28在两表面未涂覆部分21b的几乎中央形成。如上面描述，保护层28的至少部分被置于在引线25的外缘的至少部分和正极集电体暴露表面21a之间。注意在引线25的外缘中，在与集电体交叉的方向上在电极侧上的一个边缘称为底缘，并且另一边缘称为顶缘。进一步地，连接顶缘的相应两端和底缘的相应两端的两个边缘都称为侧缘。
在图4A和图4B中示出的例子中，保护层28的中央的一部分被置于引线25的底部部分和正极集电体暴露表面21a之间，使得保护层28的一部分被置于引线25的底缘和引线25的两个侧缘的一部分与正极集电体暴露表面21a之间。
保护层28的例子包括树脂层、无机材料层等。树脂层的例子包括树脂膜、树脂带等。树脂膜的例子包括用树脂例如聚偏氟乙烯（PVdF）膜涂覆的树脂涂覆膜。树脂带的例子包括聚丙烯（PP）带、聚酰亚胺（PI）带、聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯（PET）带等。无机材料层等的例子包括无机带等。无机带的例子包括碳带等。
（保护层的其他结构例子）
注意保护层28不限于在图4A和图4B中示出的结构例子。保护层28可以具有其中保护层28的至少部分被置于引线25的外缘的至少部分和正极集电体暴露表面21a之间的结构。例如，保护层28的结构可以是在下面描述的其他第一到第三结构例子中的一个。
（保护层的其他第一结构例子）
保护层的其他第一结构例子参考图5A和图5B描述。图5A是在其中保护层根据其他第一结构例子形成的情况下在图3中的区域Q的顶视图。图5B是沿图5A中直线L2-L2的截面图。
如在图5A和图5B中示出，具有矩形平面形状的保护层28在两表面未涂覆部分21b中形成。保护层28的中央部分位于正极集电体暴露表面21a上，并且保护层28的两个端部位于正极混合物层21B上。保护层28的中央的一部分被置于引线25的底部部分和正极集电体暴露表面21a之间，使得保护层28的一部分被置于引线25的底缘和两个侧缘的一部分与正极集电体暴露表面21a之间。
（保护层的其他第二结构例子）
保护层的其他第二结构例子参考图6A到图6C描述。图6A是在保护层根据其他第二结构例子形成的情况下在图3中的区域Q的顶视图。图6B是沿图6A中直线L3-L3的截面图。图6C是沿图6A中直线L4-L4的截面图。
如在图6A到图6C中示出，具有直角U形平面形状的保护层28在两表面未涂覆部分21b中形成。保护层28的一部分被置于引线25的底部部分和两个侧面部分的一部分与正极集电体暴露表面21a之间，使得正极层28的一部分被置于引线25的底缘和两个侧缘的一部分与正极集电体暴露表面21a之间。在该第二结构例子中，保护层28被置于正极集电体暴露表面21a与引线25的两个侧缘在引线25的厚度方向上和正极集电体暴露表面21a重叠的整个部分和引线25的底缘之间。
（保护层的其他第三结构例子）
保护层的其他第三结构例子参考图7A和图7B描述。图7A是在保护层根据其他第三结构例子形成的情况下在图3中的区域Q的顶视图。图7B是沿图7A中直线L5-L5的截面图。注意在图7A和图7B中省略保护带27的示出。
如在图7A和图7B中示出，引线25和保护层28在两表面未涂覆部分21b中形成。保护层28形成为覆盖引线25的底部部分的顶面、底面和两个侧面。保护层28的中央的一部分被置于引线25的底部部分和正极集电体暴露表面21a之间，使得保护层28的一部分被置于引线25的底缘和两个侧缘的一部分与正极集电体暴露表面21a之间。
（正极集电体）
正极集电体21A具有例如箔片形状，并且使用金属材料例如铝、镍或不锈钢形成。
正极集电体21A优选具有大于或等于10μm并且小于或等于20μm的厚度。当正极集电体21A的厚度小于10μm时，抑制由在循环期间的膨胀和收缩引起的箔片损坏的效果减小，并且当厚度大于20μm时，集电体（例如Al箔片）的强度可能在没有保护层28的情况下充分维持，由此，保护层28形成的必要性降低。
（正极混合物层）
正极混合物层21B含有能够将锂嵌入和脱嵌的一种或更多正极材料作为正极活性物质，并且也可根据需要含有另一材料例如粘合剂和导电材料。
能够将锂嵌入和脱嵌的正极材料的合适例子包括氧化锂、磷酸锂、硫化锂和含锂化合物例如含锂的层间化合物，并且可以混合其两种或更多。为提高能量密度，含有锂、过渡金属元素和氧（O）的含锂化合物是优选的。这样的含锂化合物的例子包括由化学式（1）表示的具有层状岩盐结构的锂复合氧化物、由化学式（2）表示的具有橄榄石结构的锂复合氧化物等。作为含锂化合物，该化合物含有从钴（Co）、镍（Ni）、锰（Mn）和铁（Fe）构成的组中选择的至少一种作为过渡金属元素是优选的。这样的含锂化合物的例子包括由化学式（3）、化学式（4）或化学式（5）表示的具有层状岩盐结构的锂复合氧化物、由化学式（6）表示的具有尖晶石结构的锂复合氧化物、由化学式（7）表示的具有橄榄石结构的锂复合氧化物等。具体地，可以使用LiNix1Coy1Mz1O2（在化学式中，M表示Al和过渡金属（除Ni和Co之外）中的至少一种）；x1是0<x1<1；y1是0<y1<1；z1是0<z1<1；其中（x1+y1+z1=1），LiNi0.50Co0.20Mn0.30O2，LiaCoO2（a≈1），LibNiO2（b≈1），Lic1Nic2Co1-c2O2（c1≈1，0<c2<1），LidMn2O4（d≈1），LieFePO4（e≈1）等。
LipNi（1-q-r）MnqM1rO（2-y）Xz---（1）
（在该化学式中，M1表示除镍（Ni）和锰（Mn）之外的从2到15族元素选择的元素中的至少一种；X表示除氧（O）之外的16和17族元素中的至少一种；p、q、r、y和z是在0≤p≤1.5，0≤q≤1.0，0≤r≤1.0，-0.10≤y≤0.20和0≤z≤0.2的范围中的值）。
LiaM2bPO4---（2）
（在该化学式中，M2表示从2到15族元素选择的至少一种；a和b是在0≤a≤2.0和0.5≤b≤2.0的范围中的值）。
LifMn（1-g-h）NigM3hO（2-j）Fk---（3）
（在该化学式中，M3表示从由钴（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）构成的组选择的至少一种；f、g、h、j和k是在0.8≤f≤1.2，0<g<0.5，0≤h≤0.5，g+h<1，-0.1≤j≤0.2和0≤k≤0.1的范围中的值。注意锂的组成取决于充/放电的状态而不同，并且f的值表示在完全放电状态下的值）。
LimNi（1-n）M4nO（2-p）Fq---（4）
（在该化学式中，M4表示从由钴（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）构成的组选择的至少一种；m、n、p和q是在0.8≤m≤1.2，0.005≤n≤0.5，-0.1≤p≤0.2和0≤q≤0.1的范围中的值。注意锂的组成取决于充/放电的状态而不同，并且m的值表示在完全放电状态中的值）。
LirCo（1-s）M5sO（2-t）Fu---（5）
（在该化学式中，M5表示从由镍（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）构成的组选择的至少一种；r、s、t和u是在0.8≤r≤1.2，0≤s≤0.5，-0.1≤t≤0.2和0≤u≤0.1的范围中的值。注意锂的组成取决于充/放电的状态而不同，并且r的值表示在完全放电状态中的值）。
LivMn2-wM6wOxFy---（6）
（在该化学式中，M6表示从由钴（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）构成的组选择的至少一种；v、w、x和y是在0.9≤v≤1.1，0≤w≤0.6，3.7≤x≤4.1和0≤y≤0.1的范围中的值。注意锂的组成取决于充/放电的状态而不同，并且v的值表示在完全放电状态中的值）。
LizM7PO4---（7）
（在该化学式中，M7表示从由钴（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（Zr）的组选择的至少一种；z是在0.9≤z≤1.1的范围中的值。注意锂的组成取决于充/放电的状态而不同，并且z的值表示在完全放电状态中的值）。
能够将锂嵌入和脱嵌的正极材料的其他例子包括不含锂的无机化合物，例如MnO2、V2O5、V6O13、NiS和MoS。
能够将锂嵌入和脱嵌的正极材料可以是除上面例子之外的任何材料。进一步地，正极材料的上面描述例子中的两种或更多可以以给定组合混合。
（粘合剂）
粘合剂的例子包括合成橡胶例如苯乙烯-丁二烯类橡胶、氟类橡胶或乙烯-丙烯-二烯、以及高分子材料如聚偏氟乙烯。这些例子可以单独或组合使用。
（导电材料）
导电材料的例子包括碳材料例如石墨和碳黑。这些例子可以单独或组合使用。注意导电材料可以是金属材料、导电高分子等，只要其是具有电导率的材料。
（正极混合物层的厚度和引线的厚度）
在正极集电体21A的两个主表面中，在形成有引线25的主表面上形成的正极混合物层21B优选具有小于引线25的厚度。当正极混合物层21B的厚度大于引线25的厚度时，正极混合物层21B的巨大厚度使得引线25难以在由充/放电循环引起的膨胀和收缩时在电极体中受压。因此，设置用于抑制箔片切割的保护层28的必要性降低。注意正极混合物层21B的厚度是在一个表面上的厚度。
（负极）
例如，负极22通过在具有一对表面的负极集电体22A的两个表面上设置负极混合物层22B而形成。注意负极22可以包括负极混合物层22B仅设置在负极集电体22A的一个表面上的区域。
负极集电体22A具有例如箔片形状，并且使用金属材料例如铜、镍或不锈钢形成。
负极混合物层22B含有能够将锂嵌入和脱嵌的一种或更多负极材料作为负极活性物质，并且也可以根据需要含有另一材料例如粘合剂和导电材料。
在该负极混合物层22B中，例如，为防止在充/放电时锂金属意外析出，可以充电的负极材料的容量优选大于正极21的放电容量。注意可以使用在正极的描述中描述的相同粘合剂和导电材料。
能够将锂嵌入和脱嵌的负极材料的例子包括碳材料。碳材料的例子包括难石墨化碳、易石墨化碳、合成石墨例如MCMB（中间相碳微球（meso-carbon microbeads））、天然石墨、热解碳（pyrocarbons）、焦炭、石墨、玻璃状碳、有机高分子化合物燃烧物质、碳黑、碳纤维和活性碳。在这些中，焦炭包括沥青焦炭、针状焦炭、石油焦炭等。有机高分子化合物燃烧物质是指通过在适当温度烘烤高分子材料例如酚醛树脂或呋喃树脂获得的碳化材料，并且这样的碳化材料中的一些归类为难石墨化碳和易石墨化碳。
除上面描述的碳材料之外，能够将锂嵌入和脱嵌的负极材料的例子进一步包括能够将锂嵌入和脱嵌并且含有至少一种金属元素和半金属元素作为组成元素的材料。这是因为可以通过这样材料的使用来获得高能量密度。这样的负极活性物质可以是金属元素或半金属元素的单质、合金或化合物，或可以至少部分含有金属元素或半金属元素的单质、合金或化合物中的一种或更多的相。注意在本技术中，合金包括用两种或更多金属元素形成的材料，以及含有一种或更多金属元素和一种或更多半金属元素的材料。进一步地，合金可以含有非金属元素。其组织（texture，结构）的例子包括固溶体、共晶体（共晶体混合物）、金属间化合物，以及其两种或更多在其中共存的组织。
金属元素或半金属元素的例子包括能够与锂一起形成合金的金属元素或半金属元素。具体地，这样的例子包括镁（Mg）、硼（B）、铝（Al）、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）和铂（Pt）。特别地，硅和锡中的至少一种是优选的，并且硅是更优选的。这是因为将锂嵌入和脱嵌的高容量导致高能量密度。
含有硅和锡中的至少一种的负极材料的例子包括硅的单质、合金、或化合物，锡的单质、合金、或化合物，以及至少部分含有其一种或更多的相的材料。
硅合金的例子包括含有从由锡（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）构成的组选择的至少一种作为除硅之外的第二组成元素的合金。锡合金的例子包括含有从由硅（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）构成的组选择的至少一种作为除锡（Sn）之外的第二组成元素的合金。
锡的化合物或硅的化合物的例子包括含有氧（O）或碳（C）的化合物，该化合物可以含有上面描述的除锡（Sn）或硅（Si）之外的第二组成元素中的任何。
特别地，优选使用例如含有作为第一组成元素的锡（Sn）与除锡（Sn）之外的第二组成元素和第三组成元素的材料作为含有硅（Si）和锡（Sn）中的至少一种的负极材料。当然，该负极材料可以与上面描述的负极材料一起使用。第二组成元素是从由钴（Co）、铁（Fe）、镁（Mg）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、镓（Ga）、锆（Zr）、铌（Nb）、钼（Mo）、银（Ag）、铟（In）、铈（Ce）、铪（Hf）、钽（Ta）、钨（W）、铋（Bi）和硅（Si）构成的组选择的至少一种。第三组成元素是从由硼（B）、碳（C）、铝（Al）和磷（P）构成的组选择的至少一种。这是因为循环特性通过含有第二和第三组成元素来改善。
在它们中，含有锡（Sn）、钴（Co）和碳（C）作为组成元素的含SnCoC材料是优选的，碳（C）的含量高于或等于9.9质量%并低于或等于29.7质量%，并且钴（Co）在总的锡（Sn）和钴（Co）中的比率（Co/（Sn+Co））高于或等于30质量%并低于或等于70质量%。这是因为高能量密度和优良循环特性可以在这些成分范围中获得。
根据需要，含SnCoC的材料也可以含有另一组成元素。例如，优选含有硅（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）作为其他组成元素，并且可以含有这些元素中的两种或更多。这是因为容量特性或循环特性可以进一步提高。
注意含SnCoC材料具有含锡（Sn）、钴（Co）和碳（C）的相，并且该相优选具有低晶体结构或无定形结构。进一步地，在含SnCoC材料中，作为组成元素的碳（C）的至少一部分优选结合到作为另一组成元素的金属元素或半金属元素。这是因为当碳结合到另一元素时，可以抑制被认为是导致循环特性降低原因的锡（Sn）等的凝集或晶化。
用于检查元素结合状态的测量方法的例子包括X射线光电子光谱学（XPS）。在XPS中，就石墨而言，碳的1s轨道（C1s）的峰在使金原子的4f轨道（Au4f）的峰在84.0eV获得的能量校准装置中在284.5eV出现。同样，就表面污染碳而言，碳的1s轨道（C1s）的峰在284.8eV出现。相反，当碳元素的电荷密度高时，例如当碳结合到金属元素或半金属元素时，C1s的峰在低于284.5eV的区域中出现。即，当关于含SnCoC材料获得的C1s的合成波的峰在低于284.5eV中出现时，在含SnCoC材料中含有的碳（C）的至少一部分结合到是另一组成元素的金属元素或半金属元素。
在XPS测量中，例如，C1s的峰用于校正谱的能量轴。通常，由于表面污染碳在表面上存在，因此表面污染碳的C1s的峰固定在284.8eV，并且该峰用作能量基准。在XPS测量中，由于C1s峰的波形作为包括表面污染碳的峰和含SnCoC的材料中碳的峰的形式获得，因此表面污染碳的峰和含SnCoC的材料中碳的峰依靠使用例如市售软件程序的分析相互分离。在波形分析中，在最低结合能侧存在的主峰的位置用作能量基准（284.8eV）。
能够将锂嵌入和脱嵌的负极材料的例子包括能够将锂嵌入和脱嵌的金属氧化物、高分子化合物等。金属氧化物的例子包括钛酸锂（Li4Ti5O12）、氧化铁、氧化钌、氧化钼等，并且高分子化合物的例子包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等。
注意能够将锂嵌入和脱嵌的负极材料可以是除上面例子之外的任何其他材料。进一步地，上面描述的负极材料中的两种或更多可以以特定组合混合。
负极混合物层22B可以例如由汽相法、液相法、溅射法、烘烤法或涂布法中的任何方法形成，或可以组合这些方法中两种或更多。当负极混合物层22B通过采用汽相法、液相法、溅射法、烘烤法或通过组合这些方法中两种或更多形成时，优选负极混合物层22B和负极集电体22A在其间的界面的至少一部分上合金化。具体地，优选在界面上负极集电体22A的组成元素扩散到负极混合物层22B，负极混合物层22B的组成元素扩散到负极集电体22A，或这些组成元素相互扩散。这是因为不仅可以受抑制由充/放电引起的负极混合物层22B的膨胀和收缩导致的断裂，而且可以增强在负极混合物层22B和负极集电体22A之间的电子电导率。
汽相法的例子包括物理沉积法和化学沉积法，具体包括真空蒸发法、溅射法、离子电镀法、激光磨削法、热化学汽相沉积（CVD）法、等离子体化学汽相沉积法等。作为液相法，可以采取已知技术例如电镀和无电镀。烘烤法示例例如在微粒负极活性物质与粘合剂等混合之后、将混合物分散在溶剂中并涂布、然后将涂布材料在高于粘合物等的熔点的温度下热处理的方法。关于烘烤法，也可以使用已知技术，其例子包括气氛烘烤法、反应烘烤法和热压烘烤法。
（负极混合物层的体积密度）
负极混合物层22B的体积密度优选高于或等于1.40g/cm3并且低于或等于1.75g/cm3。当负极混合物层22B的体积密度低于1.40g/cm3时，在循环期间膨胀和收缩的程度减小，因此在两表面未涂覆部分22b中，不太可能产生集电体的箔片切割，并且保护层28形成的必要性降低。当负极混合物层28的体积密度高于1.75g/cm3时，在负极中的空间减小并且电池特性降低。注意，例如在电池组成后，将电池充电到2.5V，将电池放电，拆解电池，并然后在溶剂例如碳酸二甲酯（DMC）中浸泡预定时间（例如30分钟）之后，测量负极混合物层22B的体积密度。
（隔膜）
隔膜23允许锂离子从其经过，同时将正极21和负极22相互分离，并且防止由在这些电极之间的接触引起的电流短路。该隔膜23由例如合成树脂如聚四氟乙烯、聚丙烯或聚乙烯的多孔膜、陶瓷的多孔膜等形成，并且可以层叠这些多开膜中的两种或更多。将该隔膜23用作为液体电解质的电解液浸渍。
（电解液）
电解液通过在非水溶剂中溶解电解质盐获得，并且通过电解质盐的离子化而呈现离子电导率。电解液浸渍到隔膜23。作为电解液，没有任何特别的限制，可以使用现有的非水电解液等。
（电解质盐）
电解质盐的例子包括六氟磷酸锂（LiPF6）、双（五氟乙烷磺酰）亚胺锂（Li（C2F5SO2）2N）、高氯酸锂（LiClO4）、六氟砷酸锂（LiAsF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）、三氟甲磺酸锂（LiSO3CF3）、双（三氟甲磺酰）亚胺锂（Li（CF3SO2）2N）、三（三氟甲磺酰基）甲基锂（LiC（SO2CF3）3）、氯化锂（LiCl）、溴化锂（LiBr）、LiB（C6H5）4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN（SO2CF3）2、LiAlCl4、LiSiF6、二氟[草酸-O,O’]硼酸锂（difluoro[oxalato-O,O']lithium borate）、二草酸硼酸锂等。特别地，因为可以获得高离子电导率并且可以改善循环特性，所以LiPF6是特别优选的。从上面例子选择的任何一种可以单独用作电解质盐，或可以混合多种作为电解质盐。
（非水溶剂）
溶解电解质盐的非水溶剂的例子包括常温熔盐，例如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮、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、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、乙酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、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、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、二甲亚砜、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、亚硫酸亚乙酯、双（三氟甲基磺酰）亚胺或三甲基己基铵。特别地，因为可以获得优良充/放电容量特性和循环特性，所以碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙烯酯、4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或亚硫酸亚乙酯是优选的。可以单独使用上面例子中的任何一种或使用混合的两种或更多作为溶剂。
（电池的制造方法）
该非水电解质电池通过例如以下制造方法制造。
（正极的制造）
第一，制造正极21。首先，正极混合物通过混合正极活性物质、粘合剂和导电材料获得，并且糊状正极浆料通过在有机溶剂中分散该正极混合物获得。接下来，正极混合物浆料用刮刀、刮条涂布机等均匀涂布在正极集电体21A的两个主表面上的预定区域上，并且干燥。最终，将涂布薄膜用辊压机等压制成型，同时根据需要加热，使得形成正极混合物层21B。在此情况下，压制成型可以重复数次。
（负极的制造）
然后，制造负极22。首先，负极混合物通过混合负极活性物质、粘合剂和根据需要添加的导电材料获得，并且糊状负极浆料通过在有机溶剂中分散该负极混合物获得。接下来，负极混合物浆料用刮刀、刮条涂布机等均匀涂布在负极集电体22A的两个主表面上的预定区域上，并且干燥。最终，将涂布薄膜用辊压机等压制成型，同时根据需要加热，因此形成负极混合物层22B。
注意负极22可以如下制造。首先，制备由电解铜箔片等形成的负极集电体22A，并然后通过汽相法例如蒸发法将负极材料在负极集电体22A的两个表面上淀积，因此形成多个负极活性物质微粒。此后，含氧膜由液相法例如液相沉积法形成，金属材料由液相法例如电镀法形成，或者根据需要形成含氧膜及金属材料，因此形成负极混合物层22B。
（组成电池）
非水电解质电池的构成用以下方式执行。首先，引线25通过焊接等附装到正极集电体21A，并且引线26通过焊接等附装到负极集电体22A。进一步地，在预定位置设置保护带27和保护层28。
随后，层叠正极21和负极22，并与在它们之间的隔膜23一起卷绕从而形成卷绕电极体20。此后，中心销24插入到卷绕中心。接下来，卷绕电极体20被置于在绝缘板对12和13之间并容纳在电池壳11内，并且引线25的顶端焊接到安全阀机构15，以及引线26的顶端焊接到电池壳11。
然后，上面描述的电解液注入到电池壳11内侧并且浸渍到隔膜23。最终，通过经衬垫17填塞，电池盖14、安全阀机构15和正温度系数元件16固定到电池壳11的开放端部分。这样，完成非水电解质电池。
2.第二实施方式
（电池组的例子）
图8是示出根据本技术的实施方式的非水电解质电池（在下文中视情况称为二次电池）在电池组使用的情况下的电路配置例子的框图。电池组包括组装电池301、封装、包括充电控制开关302a和放电控制开关303a的开关部件304、电流感测电阻器307、温度感测元件308和控制器310。
进一步地，电池组包括正极端子321和正极端子322，并且在充电时，正极端子321和负极端子322分别连接到电池充电器的正极端子和负极端子，并且执行充电。进一步地，在使用电子装置时，正极端子321和负极端子322分别连接到电子装置的正极端子和负极端子，并且执行放电。
组装电池301通过将多个二次电池301a串联和/或并联连接来形成。二次电池301a中的每个都是根据本技术的实施方式的二次电池。注意尽管图8示出其中六个二次电池301a连接为具有两个并联连接和三个串联连接（2P3S）的例子，但可以采取任何其他连接例如n个并联和m个串联（n和m是整数）连接。
开关部件304包括充电控制开关302a、二极管302b、放电控制开关303a和二极管303b，并且由控制器310控制。二极管302b具有与在从正极端子321到组装电池301的方向上流动的充电电流反向并且与在从负电子端子322到组装电池301的放电电流的方向上流动的放电电流正向的极性。二极管303b具有与充电电流正向并与放电电流反向的极性。注意尽管示出其中开关部件在正侧设置的例子，但开关部件可以在负侧设置。
充电控制开关302a在电池电压为过充电检测电压时断开并由控制器310控制使得充电电流不流入到组装电池301的电流路径。在充电控制开关302a断开后，仅可经二极管302b放电。进一步地，当过电流在充电期间流动时，充电控制开关302a断开并由控制器310控制使得在组装电池301的电流路径中流动的充电电流切断。
放电控制开关303a在电池电压为过放电检测电压时断开并由控制器310控制使得放电电流不流入到组装电池301的电流路径。在放电控制开关303a断开后，仅可经二极管303b充电。进一步地，当过电流在放电期间流动时，放电控制开关303a断开并由控制器310控制使得在组装电池301的电流路径中流动的放电电流被切断。
温度感测元件308是例如热敏电阻器，并且设置在组装电池301附近，测量组装电池301的温度，并且向控制器310供应测量温度。电压感测部件311测量组装电池301和形成组装电池301的二次电池301a中的每个的电压，将测量电压A/D转换，并且向控制器310供应该电压。电流测量部件313用电流感测电阻器307测量电流，并且向控制器310供应测量电流。
开关控制器314基于从电压感测部件311和电流测量部件313输入的电压和电流，控制开关部件304的充电控制开关302a和放电控制开关303a。当二次电池301a中的任何的电压是过充电检测电压或更低，或过放电检测电压或更低时，或当过电流迅速流动时，开关控制器314向开关部件304传输控制信号从而防止过充电、过放电和过电流充/放电。
这里，在二次电池是例如锂离子二次电池的情况下，过充电检测电压设定到例如4.20V±0.05V，并且过放电检测电压设定到例如2.4V±0.1V。
例如半导体开关如MOSFET可以用作充/放电开关。在此情况下，MOSFET的寄生二极管用作二极管302b和303b。在p沟道FET用作充/放电开关的情况下，开关控制器314向充电控制开关302a的栅极和放电控制开关303a的栅极分别供应控制信号DO和控制信号CO。在p沟道型的情况下，充电控制开关302a和放电控制开关303a在低于源极电位预定值或更多的栅极电位接通。即，在正常充电和放电操作中，通过将控制信号CO和DO设定到低电位使得充电控制开关302a和放电控制开关303a处于ON状态。
进一步地，当进行过充电或过放电时，通过将控制信号CO和DO设定到高电位使得充电控制开关302a和放电控制开关303a处于OFF状态。
存储器317由RAM或ROM形成，并且由例如是易失性存储器可擦写可编程只读存储器（EEPROM）形成。存储器317预先存储可根据需要重写的在控制器310中计算的值、在制造处理阶段测量的二次电池301a中的每个的初始状态中电池的内阻值等。进一步地，通过存储二次电池301a的全充电容量，存储器317可以例如与控制器310一起计算剩余容量。
温度感测部件318通过使用温度感测元件308测量温度，在异常热生成时控制充/放电，并校正剩余容量的计算。
3.第三实施方式
上面描述的非水电解质电池，以及使用上面描述的非水电解质电池的各个电池组、电池单元和电池模块可以在装置例如电子装置、电动车辆或储电装置中结合，或可以用于向这些装置供电。
电子装置的例子包括膝上个人计算机、PDA（移动信息装置）、移动电话、无绳电话分机、视频电影、数字静止摄像机、电子书阅读器、电子辞典、音乐播放器、收音机、耳机、游戏机、导航系统、存储器卡、起搏器、助听器、电动工具、电动剃须刀、冰箱、空调、电视机、音响、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、干燥机、照明装置、玩具、医疗装置、机器人、道路调节器、交通灯等。
进一步地，电动车辆的例子包括铁路列车、高尔夫球车、电动货车、电动车（包括混合动力车）等。上面描述的非水电解质电池，以及使用上面描述的非水电解质电池的各个电池组、电池单元和电池模块可以为驱动这些车辆用作电源，或用作补充电源。
储电装置的例子包括用于为建筑物例如住宅或为发电设备等储电的电源。
根据上面应用例，以下示出使用储电装置的储电系统的具体例子，该储电装置使用根据本技术的实施方式的非水电解质电池。
该储电系统可以具有例如以下结构。第一储电系统是其中储电装置用从可再生能源发电的发电装置充电的储电系统。第二储电系统是包括储电装置并且向连接到储电装置的电子装置供电的储电系统。第三储电系统是被从储电装置供电的电子装置。这些储电系统每个都实施为与外部供电网络联合地有效供电的系统。
进一步地，第四储电系统是电动车辆，其包括将从储电装置供应的电力转换成车辆的驱动力的转换装置，以及基于和储电装置有关的信息执行和车辆控制有关的信息处理的控制装置。第五储电系统是电力系统，其包括经网络向其他装置传输信号/从其他装置接收信号的电力信息传输/接收部件，并且基于由传输/接收部件接收的信息控制储电装置的充电/放电。第六储电系统是电力系统，其使得能从储电装置供电和从发电装置或电网向储电装置供电。以下示出储电系统。
（3-1）作为应用例的家庭储电系统
参考图9描述其中使用根据本技术的实施方式的非水电解质电池的储电装置用于家庭储电系统的例子。例如，在用于住宅401的储电系统400中，电力从包括火电站402a、核电站402b、水力电站402c等的集中电力系统402经电网409、信息网412、智能电表407、电力枢纽（power hub）408等供应到储电装置403。进一步地，电力从独立电源例如家庭发电装置404供应到储电装置403。供应到储电装置403的电力被存储，并且要在住宅401中使用的电力通过使用储电装置403馈送。相同的储电系统不仅可以在住宅401中使用而且可以在大楼（building）中使用。
住宅401具有发电装置404、耗电装置405、储电装置403、控制每个装置的控制装置410、智能电表407、以及获取各种信息的传感器411。各装置由电网409和信息网412相互连接。太阳能电池、燃料电池等用作发电装置404，并且将所发电力供应到耗电装置405和/或储电装置403。耗电装置405的例子包括冰箱405a、空调405b、电视接收机405c、淋浴器405d等。耗电装置405的例子进一步包括电动车辆406，例如电动车406a、混合动力车406b或摩托车406c。
根据本技术的实施方式的非水电解质电池用于储电装置403。根据本技术的实施方式的非水电解质电池可以由例如上面描述的锂离子二次电池形成。智能电表407的功能包括测量商业电力的使用量和向电力公司传输所测量的使用量。电网409可以是DC供电、AC供电和无接触供电中的任何一种或更多。
各种传感器411的例子包括运动传感器、照明传感器、物体检测传感器、功耗传感器、振动传感器、触摸传感器、温度传感器、红外传感器等。由各种传感器411获取的信息向控制装置410传输。由于源自传感器411的信息，天气状况、人状况等被捕获，并且耗电装置405被自动控制以使得能量消耗最小化。进一步地，控制装置410可以例如经互联网向外部电力公司传输关于住宅401的信息。
电力枢纽408执行处理例如将电力线分支和DC/AC转换。连接到控制装置410的信息网412的通信方案例子包括使用通信接口例如UART（通用异步接收机/收发机）的方法，以及使用根据无线通信标准例如蓝牙、ZigBee或Wi-Fi的传感器网络的方法。蓝牙方案可以用于多媒体通信，并且可以执行一对多连接通信。ZigBee使用IEEE（电气和电子工程师协会）802.15.4的物理层。IEEE802.15.4是称为PAN（个域网）或W（无线）PAN的近场无线网络标准的名称。
控制装置410连接到外部服务器413。服务器413可以由住宅401、电气公司和服务提供商中的任何一方管理。由服务器413传输和接收的信息的例子包括功耗信息、生活方式信息、电费、天气信息、自然灾害信息和关于电力交易的信息。这样的信息可以由在住宅中的功耗装置（例如电视接收机）传输和接收，或可以由在住宅外的装置（例如移动电话）传输和接收。进一步地，这样的信息可以在具有显示功能的装置例如电视接收机、移动电话或PDA（个人数字助理）上显示。
控制每个部件的控制装置410用CPU（中央处理单元）、RAM（随机访问存储器）、ROM（只读存储器）等配置，并且在该例子中存储在储电装置403中。控制装置410经信息网412连接到储电装置403、家庭发电装置404、耗电装置405、各种传感器411和服务器413，并具有例如调整商业电力的使用量和发电量的功能。注意控制装置410可以进一步具有在电力市场中执行电力交易的功能。
如上面描述，由不仅集中电力系统402例如火电站402a、核电站402b和水力电站402c所发电力，而且家庭发电装置404（太阳能发电或风力发电）所发电力也可以存储在储电装置403中。因此，即使在由家庭发电装置404所发电力变化时，供应到外部的电力的量可以是恒定的，或可以控制为仅进行必要的放电。例如，由太阳能发电所发电力可以存储在储电装置403中，并且在午夜便宜的电力也可以在夜晚存储在储电装置403中，因此存储在储电装置403中的电力可以在白天电费昂贵时放电使用。
注意尽管该例子示出容纳在储电装置403里面的控制装置410，但控制装置410可以容纳在智能电表407里面或独立配置。进一步地，储电系统400可以用于在集合住宅中的多个住宅、或多个独立住宅。
（3-2）作为应用例的在车辆中的储电系统
参考图10描述其中本技术的实施方式应用到车辆用储电系统的例子。图10示意示出采用本技术的实施方式应用到串联混合动力系统的混合动力车辆的结构例。串联混合动力系统是用驱动力转换装置运行的车，该驱动力转换装置使用由发动机驱动的发电机所发电力或通过在电池中储电获得的电力。
混合动力车辆500包括发动机501、发电机502、驱动力转换装置503、驱动轮504a和504b、车轮505a和505b、电池508、车辆控制装置509、各种传感器510和充电插口511。上面描述的根据本技术的实施方式的非水电池用于电池508。
混合动力车辆500通过使用驱动力转换装置503作为动力源运行。驱动力转换装置503的例子中的一个是电动机。在电池508中的电力驱动该驱动力转换装置503，并且驱动力转换装置503的旋转功率传输到驱动轮504a和504b。注意通过在需要部分中使用DC/AC转换或AC/DC转换，交流电动机或直流电动机可以用于驱动力转换装置503。各种传感器510经车辆控制装置509控制发动机旋转数，并且控制未示出节流阀的孔径（节流孔径）。各种传感器510包括速度传感器、加速度传感器、发动机旋转数的传感器等。
发动机501的旋转功率传输到发电机502，并且由发电机502用旋转功率所发电力可以存储在电池508中。
当混合动力车辆500用未示出的制动机构减速时，在减速时的阻力加入到驱动力转换装置503作为旋转功率，并且由驱动力转换装置503用该旋转功率发电的再生电力存储在电池508中。
电池508可以连接到混合动力车辆500的外部电源，并因此，可以通过使用充电插口511作为输入插口从外部电源供电，并且可以存储所接收的电力。
尽管未示出，但可以设置基于和二次电池有关的信息执行和车辆控制有关的信息处理的信息处理装置。这样的信息处理装置的例子包括基于和剩余电池有关的信息显示剩余电池的信息处理装置。
注意上面采取用电动机运行的串联混合动力车的例子进行描述，该电动机使用由发动机驱动的发电机所发电力或通过在电池中存储电力获得的电力。然而，本技术的实施方式也可以有效应用于使用发动机和电动机的输出作为驱动动力源，并且视情况切换三个模式的并联混合动力车：仅用发动机驱动；仅用电动机驱动；以及用发动机和电动机驱动。进一步地，本技术的实施方式也可以有效应用于没有发动机而仅用电动机驱动来运行的所谓电动车辆。
[实施例]
在下文中，详细描述本技术的具体实施例；然而本技术不限于以下实施例。
<实施例1>
[正极的制造]
通过将95份（质量）正极活性物质、作为导电材料的2.5份石墨和作为粘合剂的2.5份聚偏氟乙烯（PVdF）混合，制备正极混合物。该正极混合物在作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中分散，因此获得糊状正极混合物浆料。
然后，正极混合物浆料在除正极引线部分之外的用15μm厚的带状铝箔形成的正极集电体的一个表面上均匀间歇涂布，并且干燥。进一步地，正极混合物浆料在除正极引线部分之外的正极集电体的另一表面上间歇涂布并且干燥。然后，将混合物层用辊压机压制成型，使得在一个表面上的混合物层具有80μm的厚度，并且制造正极混合物层。
有预定宽度的狭缝在压制电极上形成。此后，保护层用30μm厚的PP带在集电体上预先形成从而与引线端子接触。此后，100μm厚的Al引线通过超声波焊接在集电体上焊接，使得焊接部分不与保护层重叠，并且中间空白部分中的引线和Al集电体的暴露部分中用PI带覆盖，因此制造出正极。注意保护层如在图4A和图4B中示出设置在正极集电体的暴露表面的中央，并且中央的一部分被置于集电体的暴露表面和引线的底端部分之间。因此，保护层被置于引线的底缘和两个侧缘中的每个与正极集电体之间，因此，正极集电体的暴露表面受保护。
[负极的制造]
通过将作为负极活性物质的96份粉碎石墨粉、作为粘合剂的2份丁苯橡胶（SBR）和2份羧甲基纤维素（CMC）混合到作为溶剂的去离子水，制备负极混合物浆料。接下来，将负极混合物浆料在由12μm厚的铜箔形成的负极集电体的一个表面上均匀涂布并且干燥，并且进一步在该负极集电体另一表面上均匀涂布并且干燥。然后，将混合物层用辊压机挤压，因此负极混合物层形成。注意，此时负极混合物层通过执行压制成型形成，使得其体积密度在以下处理后测量为1.65g/cm3：组成电池，将电池充电，将电池放电到2.5V，拆解电池，然后在DMC溶剂中浸泡30分钟。
最终，预定宽度的狭缝在压制电极上形成，并且Ni引线通过超声波焊接在集电体上焊接，因此制造出负极。
[电解液的制造]
在混合溶剂中含有六氟磷酸锂（LiPF6）作为电解质盐的混合物用作电解液，该混合溶剂通过混合碳酸亚乙酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二甲酯（DMC）获得，使得其体积比是EC：EMC：DMC=2：2：6。在电解液中六氟磷酸锂（LiPF6）的浓度是1mol/dm3。
[隔膜]
聚乙烯的20μm厚多孔膜用作隔膜。
[测试用电池的制造]
在组成二次电池的情况下，正极和负极与在其间插入的隔膜层叠并且将该层叠体卷绕，然后将卷绕层叠体的终端部分用粘合带固定，因此制造出卷绕电极体。接下来，将中心销插入到卷绕电极体的卷绕中心。然后，将卷绕电极体容纳在用镀镍铁形成的电池壳内侧，使得卷绕电极体被置于一对绝缘板之间。在此情况下，正极引线的末端部分焊接到安全阀机构15，以及负极引线的末端部分焊接到电池壳。随后，电解液通过低压法注入到电池壳内侧并浸渍到隔膜。最终，电池盖、安全阀机构和正温度系数元件在电池壳的开口端部分中通过衬垫填塞。由此完成圆柱形电池（18mm的直径和65mm的高度）。注意电池被制造为使得所制造的18650大小的圆柱形电池的电池容量是2.5Ah。
<实施例2>
PI带用作保护层。负极混合物层的体积密度设定为1.40g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例3>
保护层被形成为置于在集电体暴露表面与引线的底部部分和两个侧面部分中的每个之间，如在图6A和图6B中示出。因此，保护层被置于集电体暴露表面与引线的底缘和两个侧缘的一部分之间，因此正极集电体暴露表面受保护。PI带用作保护层。负极混合物层的体积密度设定为1.40g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例4>
保护层被形成为使其中央部分位于正极集电体暴露表面上，其两个末端部分位于正极混合物层上，并且其中央部分被置于正极集电体暴露表面和引线的底部部分之间，如在图5A和图5B中示出。因此，保护层被置于集电体暴露表面与引线的底缘和两个侧缘的一部分之间，因此正极集电体暴露表面受保护。PI带用作保护层。负极混合物层的体积密度设定为1.40g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例5>
保护层被形成为覆盖引线25的顶面、底面和两个侧面，如在图7A和7B中示出。因此，保护层被置于集电体暴露表面与引线的底缘和两个侧缘的一部分之间，因此正极集电体暴露表面受保护。PI带用作保护层。负极混合物层的体积密度设定为1.40g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例6>
PET带用作保护层。负极混合物层的体积密度设定为1.45g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例7>
PVdF树脂的涂布膜用作保护层。负极混合物层的体积密度设定为1.65g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例8>
AL箔片的厚度是20μm。负极混合物层的体积密度设定为1.55g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例9>
AL箔片的厚度是12μm。负极混合物层的体积密度设定为1.60g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例10>
AL箔片的厚度是10μm。负极混合物层的体积密度设定为1.65g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例11>
负极混合物层的体积密度设定为1.75g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例12>
碳带用作保护层。负极混合物层的体积密度设定为1.55g/cm3。每个表面的正极混合物层的厚度是100μm。正极引线的厚度是150μm。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例13>
负极混合物层的体积密度设定为1.60g/cm3。每个表面的正极混合物层的厚度是50μm。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<实施例14>
AL箔片的厚度是8μm。负极混合物层的体积密度设定为1.60g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<比较例1>
AL箔片的厚度是8μm。如在图11A和图11B中示出，没有形成保护层。负极混合物层的体积密度设定为1.60g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。注意在图11B中省略保护带27的示出。
<比较例2>
如在图11A和图11B中示出，没有形成保护层。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<比较例3>
AL箔片的厚度是20μm。如在图11A和图11B中示出，没有形成保护层。负极混合物层的体积密度设定为1.55g/cm3。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<比较例4>
如在图12A和图12B中示出，保护层在集电体暴露表面上形成，该集电体暴露表面在焊接引线的表面的相反侧上。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。
<比较例5>
如在图13A和图13B中示出，保护层在引线25的底部部分的顶面上形成。除上面条件之外，二次电池以与实施例1相同的方式制造。注意在图13B中省略了保护带27的示出。
对于实施例1到14和比较例1到5的制造出的二次电池的五个样本中的每个，通过用以下方式实行箔片切割测试来执行评价。
[用于测试（箔片切割测试）的电池的评估]
实施例和比较例的各个测试用电池在恒温槽中在0℃并在2Ah的条件下进行固定电流充电，并且当电池电压变为4.2V时将固定电流充电切换到固定电压充电。此后，在5Ah电流密度的条件下执行固定电流放电直到电池电压变为2.5V，因此测量在初次放电时的电池容量（初次放电容量）。
在上面条件下循环重复充电/放电，并且循环测试实行直到保留率变为初次放电容量的20%。此后，拆解电池并且视觉检查在正极引线部分中是否发生箔片切割。箔片切割状态基于以下标准评估。
A：在五个样本中的五个样本没有箔片切割。
B：在五个样本中的四个样本没有箔片切割。
C：在五个样本中的三个样本没有箔片切割。
D：在五个样本中的二个样本没有箔片切割。
E：在五个样本中的一个样本没有箔片切割。
F：在五个样本中的五个样本箔片切割。
表1示出实施例1到14和比较例1到5的评估结果。
[表1]
如在表1中示出，由于在实施例1到14的每个中保护层被置于引线外缘的至少一部分和集电体暴露表面之间，因此在箔片切割方面获得良好结果。相反，由于在比较例1到3的每个中没有提供保护层，因此没有在箔片切割方面获得良好结果。进一步地，尽管保护层在比较例4和5的每个中提供，但该保护层不在引线外缘的至少一部分和集电体暴露表面之间插入，因此没有在箔片切割方面获得良好结果。
4.其他实施方式
本领域技术人员应理解各种修改、组合、子组合与更改可以取决于设计需求和其他因素发生，只要它们在附加权利要求及其等效的保护范围内。
例如，在实施方式和实施例中的上面描述的值、结构、形状、材料、原材料、制造工艺等仅是例子，并且也可以根据需要使用其他值、结构、形状、材料、原材料、制造工艺等。
进一步地，在实施方式和实施例中的上面描述的结构、方法步骤、形状、材料、值等可以在本技术的保护范围内组合。
上面描述的实施方式已示出圆柱形非水电解质电池，其中在卷绕结束侧上带状负极集电体的末端部分设置连接到负极的一条引线26；然而本技术不限于该结构。例如以下结构也是可能的：在卷绕结束侧上带状负极集电体的末端部分设置连接到负极的一条引线26，并且在卷绕开始侧上带状负极集电体的末端部分设置一条引线26。图14示出卷绕电极体的卷绕面的截面图，该卷绕电极体是圆柱形非水电解质电池的另一例子。如在图14中示出，在该卷绕电极体20中，连接到负极22的一条引线26在卷绕结束侧上带状负极集电体22A的末端部分中提供，并且一条引线26在卷绕开始侧上带状负极集电体的末端部分中提供。
进一步地，上面描述的实施方式已示出包括正极、负极和隔膜的卷绕电极体，该隔膜被置于正极和负极之间，并且在正极和负极之间防止短路；然而可以用离子导体例如凝胶形电解质或固体电解质代替隔膜。可替换地，除隔膜之外，卷绕电极体还可以含有其中由电解液引起高分子化合物膨胀的离子导体，例如凝胶形电解质或固体电解质。进一步地，本技术可以应用到原电池，而不限于二次电池。
此外，上面描述的实施方式和实施例已示出其中壳体（罐）用作封装构件的情况；然而也可以使用膜形封装构件，并且其形状可以是例如正方形或扁平。
在引线的右侧和左侧上具有混合物层的负极的纵向方向（长方向）上在大致中央设置的两表面未涂覆部分中，保护层也可以形成为被置于与负极集电体暴露表面重叠的引线的外缘的至少一部分和负极集电体暴露表面之间。另外，本技术也可以如下配置。（1）一种电池，包括：负极；以及正极，其中，正极和负极中的至少一个电极包括：集电体，在集电体的一个主表面上的混合物层，该混合物层包括集电体的一部分通过其暴露的缝隙，接合到通过缝隙暴露的集电体的暴露表面的引线，以及被配置为保护集电体的保护层，该保护层的至少一部分在集电体的暴露表面上方并且在引线的一部分和暴露表面之间插入，以及其中，引线的该一部分包括引线外缘的至少一部分。 （2）根据（1）的电池，其中，该一个电极是正极。 （3）根据（2）的电池，其中，引线的外缘的一部分是引线的底缘。 （4）根据（2）或（3）的电池，其中，引线的外缘的一部分是在厚度方向上与暴露表面重叠的引线的底缘和引线的两个侧缘的整个部分。 （5）根据（2）到（4）中任何一项的电池，其中，集电体具有大于或等于10 μm并且小于或等于20 μm的厚度。 （6）根据（2）到（5）中任何一项的电池，在集电体的两个主表面中的一个主表面上的混合物层具有小于引线的厚度，该一个主表面在接合了引线的一侧。 （7）根据（2）到（6）中任何一项的电池，负极的混合物层具有优选高于或等于1.40g/cm3并且低于或等于1.75 g/cm3的体积密度。 （8）根据（1）到（7）中任何一项的电池，进一步包括：其中正极和负极被卷绕的卷绕结构。（9）一种电极，包括：集电体；
在集电体的一个主表面上的混合物层，该混合物层包括集电体的一部分通过其暴露的缝隙；
接合到通过缝隙暴露的集电体的暴露表面的引线；以及
被配置为保护集电体的保护层，该保护层的至少一部分在集电体的暴露表面上并且插入在引线的一部分和暴露表面之间，
其中，引线的该部分包括引线外缘的至少一部分。
(10)一种电池组，包括：
根据(1)的电池；
被配置为控制电池的控制器；以及
包含电池的封装件。
(11)一种电子装置，包括：
根据(1)的电池，
其中，电池向电子装置供电。
(12)一种电动车辆，包括：
根据(1)的电池；
被配置为将从电池供应的电力转换成车辆的驱动力的转换装置；以及
被配置为基于和电池有关的信息执行和车辆控制有关的信息处理的控制装置。
(13)一种储电装置，包括：
根据(1)的电池，
其中，储电装置向连掺到电池的电子装置供电。
(14)根据(13)的储电装置，包括：
被配置为经网络向另一装置传输信号和从另一装置接收信号的电力信息控制装置，
其中，储电装置被配置为基于由电力信息控制装置接收的信息控制电池的充电/放电。
(15)一种电力系统，其被配置为能从根据(1)的电池供电，或能够从发电装置或电网到根据(1)的电池的供电。

Claims (17)

1.一种电池，包括：
正极；以及
负极，
其中，所述正极和所述负极中的至少一个电极包括：
集电体，
混合物层，在所述集电体的一个主表面上，所述混合物层包括所述集电体的一部分通过其暴露的缝隙，
引线，接合到通过所述缝隙暴露的所述集电体的暴露表面，以及
保护层，被配置为保护所述集电体，所述保护层的至少一部分在所述集电体的所述暴露表面上并且被置于所述引线的一部分和所述暴露表面之间，以及
其中，所述引线的所述一部分包括所述引线的外缘的至少一部分，所述引线的外缘的所述一部分是在厚度方向上与所述暴露表面重叠的、所述引线的底缘和所述引线的两个侧缘的整个部分。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述一个电极是正极。
3.根据权利要求2所述的电池，其中，所述集电体具有大于或等于10μm并且小于或等于20μm的厚度。
4.根据权利要求2所述的电池，其中，在所述集电体的两个主表面中的所述一个主表面上的所述混合物层具有小于所述引线的厚度，所述一个主表面在接合了所述引线的一侧。
5.根据权利要求2所述的电池，其中，所述负极的所述混合物层具有高于或等于1.40g/cm3并且低于或等于1.75g/cm3的体积密度。
6.根据权利要求1所述的电池，进一步包括：
其中所述正极和所述负极被卷绕的卷绕结构。
7.一种电极，包括：
集电体；
混合物层，在所述集电体的一个主表面上，所述混合物层包括所述集电体的一部分通过其暴露的缝隙，
引线，接合到通过所述缝隙暴露的所述集电体的暴露表面；以及
保护层，被配置为保护所述集电体，所述保护层的至少一部分在所述集电体的所述暴露表面上并且被置于所述引线的一部分和所述暴露表面之间，
其中，所述引线的所述一部分包括所述引线的外缘的至少一部分，所述引线的外缘的所述一部分是在厚度方向上与所述暴露表面重叠的、所述引线的底缘和所述引线的两个侧缘的整个部分。
8.根据权利要求7所述的电极，其中，所述电极是正极。
9.根据权利要求8所述的电极，其中，所述集电体具有大于或等于10μm并且小于或等于20μm的厚度。
10.根据权利要求8所述的电极，其中，在所述集电体的两个主表面中的所述一个主表面上的所述混合物层具有小于所述引线的厚度，所述一个主表面在接合了所述引线的一侧。
11.根据权利要求7所述的电极，其中，所述电极是负极，并且所述负极的所述混合物层具有高于或等于1.40g/cm3并且低于或等于1.75g/cm3的体积密度。
12.一种电池组，包括：
根据权利要求1所述的电池；
控制器，被配置为控制所述电池；以及
包含所述电池的封装件。
13.一种电子装置，包括：
根据权利要求1所述的电池，
其中，所述电池向所述电子装置供电。
14.一种电动车辆，包括：
根据权利要求1所述的电池；
转换装置，被配置为将从所述电池供应的电力转换成所述车辆的驱动力；以及
控制装置，被配置为基于和所述电池有关的信息执行和车辆控制有关的信息处理。
15.一种储电装置，包括：
根据权利要求1所述的电池；
其中，所述储电装置向连接到所述电池的电子装置供电。
16.根据权利要求15所述的储电装置，进一步包括：
电力信息控制装置，被配置为经网络向另一装置传输信号和从所述另一装置接收信号，
其中，所述储电装置被配置为基于由所述电力信息控制装置接收的信息控制所述电池的充电和放电。
17.一种电力系统，被配置为能够从根据权利要求1所述的电池供电，或能够从发电装置或电网向根据权利要求1所述的电池供电。
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