CN104160528A - 隔膜、电池、电池组、电子装置、电动车辆、电力存储设备和电力系统 - Google Patents

隔膜、电池、电池组、电子装置、电动车辆、电力存储设备和电力系统 Download PDF

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Abstract

一种隔膜包括基板层和设置在基板层的至少一个主表面上并包含第一颗粒、第二颗粒和树脂材料的多孔表面层。表面层包括由第一颗粒配置而成的第一区域和由第二颗粒和树脂材料配置而成的第二区域。

Description

隔膜、电池、电池组、电子装置、电动车辆、电力存储设备和电力系统
技术领域
本技术涉及隔膜、电池、电池组、电子装置、电动车辆、电力存储设备和电力系统。更具体地，本技术涉及隔膜和使用该隔膜的电池、以及使用该电池的电池组、电子装置、电动车辆、电力存储设备和电力系统。
背景技术
近年来，随着锂离子二次电池的容量增大，人们在研究使用与锂制成合金的材料作为负极活性材料。例如，作为此负极活性材料，人们在研究包含可以与锂形成合金的元素(比如硅或锡)，其理论容量高于碳材料的容量的合金类负极材料。
然而，因为电芯(cell)中的体积有限，如果使用合金类负极材料，则无法吸收活性材料的膨胀并将压力施加于构成电池的各个构件，使得发生导致构件损坏、变形、电芯内部压力升高、电池特征降低等问题。
针对该问题，报道了在隔膜中形成凹凸形状以吸收合金类负极材料的膨胀的技术。例如，在专利文献1中，提出了一项技术，通过压花处理在聚烯烃微孔膜中形成凹凸形状来吸收负极的膨胀。
此外，为了实现锂离子二次电池容量的增加，人们在研究正极电位的增加。随着正极电位的增加，隔膜需要耐氧化性和耐热性。针对此，提出了一项在隔膜和电极上使用耐热颗粒增强电池的耐热性和耐氧化性来提供表面层的技术。
【引用列表】
【专利文献】
【PTL 1】
PCT专利公开No.WO 08/053898
发明内容
【技术问题】
对于隔膜，不仅需要吸收负极的膨胀，而且需要增强电池安全性，比如耐氧化性和耐热性的功能。因为如专利文献1中一样聚烯烃微孔膜的耐氧化性和耐热性较弱，所以耐氧化性和耐热性是不足够的。
因此，本技术的目的是提供一种可以吸收负极的膨胀以抑制电极劣化，并且可以增强耐氧化性和耐热性的隔膜、电池、以及使用该电池的电池组、电子装置、电动车辆、电力存储设备和电力系统。
【解决问题的技术方案】
为了解决上述问题，第一技术是一种隔膜，其包括：多孔基板层；以及设置在基板层的至少一个主表面上并包含第一颗粒、第二颗粒和树脂材料的多孔表面层。表面层包括：至少由第一颗粒配置而成的第一区域，以及由第二颗粒和树脂材料配置而成的第二区域。
第二技术是一种电池，其包括：正极；负极；电解质；以及隔膜。隔膜包括：多孔基板层；以及设置在基板层的至少一个主表面上并包含第一颗粒、第二颗粒和树脂材料的多孔表面层。表面层包括：至少由第一颗粒配置而成的第一区域，以及由第二颗粒和树脂材料配置而成的第二区域。
本技术的电池组、电子装置、电动车辆、电力存储设备和电力系统的特征在于包括具有第一技术的隔膜的电池或第二技术的电池。
在本技术中，设置在基板层的至少一个主表面上的表面层包括包含至少第一颗粒的第一区域以及包含第二颗粒和树脂材料的第二区域。由于表面层包括包含至少第一颗粒的第一区域以及包含第二颗粒和树脂材料的第二区域，因此可以吸收负极的膨胀并且可以抑制电极的劣化。另外，可以增强耐氧化性和耐热性。
【本发明的有益效果】
根据本技术，可以吸收负极的膨胀体积并且可以抑制电极的劣化。另外，可以增强耐氧化性和耐热性。
附图说明
[图1]图1是示出了根据本技术的第一实施方式的隔膜的配置实例的截面图。
[图2]图2A是放大从顶表面查看的表面层的一部分的放大顶视图。图2B是示意性示出了表面层的截面的放大截面图。图2C是放大第一颗粒的一部分的放大视图。
[图3]图3A是示意性示出了第一颗粒崩塌之后的表面层的截面的放大截面图。图3B是放大第一颗粒的一部分的放大截面图。
[图4]图4是示出了根据本技术的第二实施方式的非水电解质电池的一个实例的截面图。
[图5]图5是放大并示出图4中所示的卷绕电极体20的一部分的截面图。
[图6]图6是示出了根据本技术的第三实施方式的非水电解质电池的配置的透视图。
[图7]图7是示出了根据本技术的第四实施方式的非水电解质电池的配置的分解透视图。
[图8]图8是示出了沿图7中所示的I-I线的截面的截面图。
[图9]图9A是包括容纳在外部构件中的层压电极体的非水电解质电池的外观图。图9B是示出了层压电极体如何容纳在外部构件中的分解透视图。图9C是示出了在图9A中从底部侧示出的非水电解质电池的外观图。
[图10]图10是示出了根据本技术的第五实施方式的电池组的配置实例的框图。
[图11]图11是示出了根据本技术的非水电解质电池应用在用于住宅的电力存储系统中的实例的示意图。
[图12]图12是示意性示出了应用本技术的采用串联式混合动力系统的混合动力车辆的配置的一个实例的示意图。
[图13]图13A是在压挤之前的表面层的SEM图像。图13B是在压挤之后的表面层的SEM图像。
[图14]图14A示出了在压挤之后的实施例1-1的隔膜的截面的SEM图像。图14B是通过放大图14A中的箭头a表示的部分而获得的SEM图像。图14C是通过放大图14B中的箭头b表示的部分而获得的SEM图像。
[图15]图15A是在实施例1-1的隔膜中在压挤之后的表面层的SEM图像。图15B是在实施例1-1的隔膜中在压挤之后的表面层的元素映射图像(elemental mapping image)。图15C是在实施例1-1的隔膜中在压挤之后的表面层的元素映射图像。图15D是在比较例1-11的隔膜中在压挤之后的表面层的SEM图像。图15E是在比较例1-11的隔膜中在压挤之后的表面层的元素映射图像。图15F是在比较例1-11的隔膜中在压挤之后的表面层的元素映射图像。
[图16]图16A是实施例1-11的表面层的第一颗粒未被剥离的状态的SEM图像。图16B是发生实施例1-12的第一颗粒的剥离的部位的SEM图像。
[图17]图17A是实施例3-1的隔膜的表面层(压挤之前)的SEM图像。图17B是实施例3-1的隔膜的表面层(压挤之后)的SEM图像。
[图18]图18A是比较例3-2的隔膜的表面层(压挤之前)。图18B是比较例3-2的隔膜的表面层(压挤之后)。
具体实施方式
本技术的实施方式在下面将参照附图描述。将按以下顺序进行描述。
1、第一实施方式(隔膜的实例)
2、第二实施方式(电池的第一实例)
3、第三实施方式(电池的第二实例)
4、第四实施方式(电池的第三实例)
5、第五实施方式(使用电池的电池组的实例)
6、第六实施方式(使用电池的电力存储系统等的实例)
7、其他实施方式(变形例)
1、第一实施方式
(隔膜的结构)
将参照图1描述根据本技术的第一实施方式的隔膜的配置实例。图1是示出了根据本技术的第一实施方式的隔膜的配置实例的截面图。如图1中所示，根据本技术的第一实施方式的隔膜包括基板2以及形成在基板2的两个主表面的至少一个主表面上的表面层3。虽然图1中所示的隔膜的实例是表面层3形成在基板2的两个主表面这两者上的隔膜的实例，但是隔膜可以是表面层3形成在基板2的两个主表面的一个主表面上的隔膜。隔膜在电池中将正极和负极分开并防止由于两个电极接触导致的电流短路。
(基板)
基板2是具有孔隙率的多孔层。更具体地，基板2例如是由具有高离子渗透性和预定机械强度的绝缘膜制成的多孔膜。例如，如果隔膜用于电池，则电解质溶液被保持在基板2的孔中。基板2作为隔膜的主要部分优选需要如下特征：具有对电解质溶液的高耐性、低反应性和低膨胀性，同时具有预定机械强度。
作为构成基板2的树脂材料，优选使用聚烯烃树脂(比如聚丙烯或聚乙烯)，丙烯酸树脂，苯乙烯树脂，聚酯树脂，或尼龙树脂等。特别有利地使用聚乙烯如低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性聚乙烯或其低分子量蜡组分，或者聚烯烃树脂比如聚丙烯，因为这些树脂具有适当的熔融温度且易于获得。另外，还可以使用通过层压两种以上的多孔膜形成的结构或通过熔融并捏合两种以上树脂材料形成的多孔膜。包括由聚烯烃树脂形成的多孔膜的组分在正极和负极之间具有优异的分离性能，并且可以进一步降低内部短路。
无纺布可以被作为基板2。可以使用构成无纺布的纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、聚烯烃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维和尼龙纤维等。此外，可以通过混合其中的两种以上纤维来制作无纺布。
基板2的厚度可以任意设定，只要所述厚度足以保持需要的强度即可。基板2优选设定为这样的厚度使得基板2在正极和负极之间提供绝缘以防止短路等并具有通过隔膜有利地进行电池反应的离子渗透性并且可以将有助于电池中的电池反应的活性材料层的体积效率设定为尽可能高。具体地，基板2的厚度优选为例如至少5μm且最多20μm。
(表面层)
表面层3具有孔隙率。具体地，例如，在整个表面层3上形成有大量微小空隙，以便表面层3具有离子渗透功能、电解质溶液保留功能等以充当隔膜。如果该隔膜应用于电池，则电解质溶液被保持在表面层3的孔(空隙)中。
图2A是放大从顶表面查看的表面层的一部分的放大顶视图。图2B是示意性示出了第一颗粒崩塌之前的表面层的截面的放大截面图。图2C是放大第一颗粒的一部分(区域Q)的放大视图。图3A是示意性示出了第一颗粒崩塌之后的表面层的截面的放大截面图。图3B是放大第一颗粒的一部分(区域Q’)的放大截面图。
如图2A、图2B和图3A中所示，表面层3包括第一颗粒4a、第二颗粒4b、和树脂材料(省略了图示)。在表面层3中，形成由第一颗粒4a配置而成的第一区域R1和由第二颗粒4b和树脂材料配置而成的第二区域R2。例如，第一区域R1散布于第二区域R2。在表面层3中，例如，形成岛状第一区域R1散布于海状第二区域R2的海-岛结构。
(第一区域)
第一区域R1至少由第一颗粒4a配置而成。第一颗粒4a例如是通过凝聚作为初级颗粒的微粒4a1而获得的次级颗粒。第一颗粒4a例如是通过轻微加压而轻易崩塌的崩塌颗粒。例如，第一颗粒4a在制造通过将颗粒分散在溶剂中而获得的浆料时和在制造电池时不崩塌或只部分崩塌，并通过接收归因于电池中的电极膨胀的压力而崩塌。例如，崩塌颗粒将其形状保持到预定压力而不将其形状保持到超过预定压力。例如，优选的是，当隔膜接收的压力最多为1.8kg/cm2时第一颗粒4a保持其形状，当隔膜接收的压力为100kg/cm2时第一颗粒4a不保持其形状。第一颗粒4a的表面的至少一部分可以由第二颗粒4b覆盖。
如图2B中所示，在第一颗粒4a崩塌之前，表面层3具有通过使用具有不同粒径的第一颗粒4a和第二颗粒4b形成的凹凸性。在第一颗粒4a崩塌之前，第一区域R1充当凹凸形状的凸出部分并且第二区域R2充当邻近凹凸形状的凸出部分的凹进部分的底部。例如，在表面层3中，大于第二颗粒4b的第一颗粒4a形成凹凸形状的凸出部分。第一颗粒4a起到例如在电极和隔膜之间形成空间的隔离物(spacer，间隔件)的作用。第一颗粒4a起到隔离物的作用指的是第一颗粒4a的颗粒高度在表面层3的厚度测量(膜厚测量)中体现出来。也就是说，这意味着第一颗粒4a的颗粒高度几乎等于表面层3的厚度。第一颗粒4a的颗粒高度几乎等于表面层3的厚度指的是第一颗粒4a的颗粒高度和表面层3的厚度之间的差为最多1μm的情况。在这种情况下，例如，可以认为第一颗粒4a起到同样在施加卷绕机张力(卷绕张力)时在电极和隔膜之间形成空间的隔离物的作用，该张力在电极卷绕时施加。第一颗粒4a的颗粒高度指的是在表面层3的厚度方向上形成凸出部分的第一颗粒4a的最低位置与最高位置之间的差。例如，当隔膜的截面通过SEM观察时，第一颗粒4a的颗粒高度可以通过绘制一条在表面层3的厚度方向上穿过第一颗粒4a的颗粒图像的最低位置并垂直于厚度方向的线以及一条穿过最高位置并垂直于厚度方向的线并沿厚度方向测量这两条平行线之间的长度来获得。
如图3A中所示，如果负极在充电时膨胀，则第一颗粒4a接受负极的膨胀压力，从而崩塌并被压碎。例如，第一颗粒4a崩塌并在厚度方向上压碎。由此，吸收负极的膨胀体积，其可以抑制电池构件比如负极集电体损坏。例如，鉴于更多吸收负极膨胀体积的能力，优选的是，当以100kg/cm2压挤隔膜时在表面层中第一颗粒4a崩塌并被压碎，由此压挤之后的表面层的压缩率至少变为40％。例如可以如下地获得表面层3的压缩率。具体地，压碎表面层的厚度根据表面层3的膜厚在压挤之前与压挤之后之间的差来计算。接下来，通过将“压碎表面层的厚度”和“压挤之前的表面层的膜厚”代入以下等式，获得表面层的压缩率。
表面层压缩率(％)＝(压碎表面层的厚度/压挤之前的表面层的膜厚)*100(％)
如图3中所示，在第一颗粒4a崩塌之后，保持由第一颗粒4a配置而成的第一区域R1和由第二颗粒4b和树脂材料配置而成的第二区域R2，第一颗粒是由微粒4a1凝聚产生的。在第一颗粒4a崩塌之后，第一颗粒4a的形状变成在厚度方向上压碎在崩塌之前的形状产生的形状。例如，在第一颗粒4a崩塌之后，第一颗粒4a变成具有在厚度方向上压碎在崩塌之前球形颗粒产生的椭圆体状的颗粒。椭圆体状指的是具有长轴和短轴的扁平形状。在第一颗粒4a崩塌并被压碎之后，凸出部分由于压碎第一颗粒4a而基本上平坦化并由此缓解表面层3的凹凸性。这可以使电极之间的距离恒定不变并因此抑制不利影响比如出现电位不均匀。
崩塌之前的第一颗粒4a的形状不受特别限制并列举球状、颗粒状、不定形状等。球状不但包括真正的球状而且还包括由真正的球状一定程度的压扁或变形产生的形状、通过在真正的球状的表面中形成凹凸性而获得的形状、通过将这些形状组合在一起而得到的形状等。崩塌之前的第一颗粒4a的形状优选是球状，原因在于实现了以下优点。具体地，如果第一颗粒4a具有球状，则在颗粒分散在溶剂等中的制浆步骤中，制浆所需的时间保持不变。该效果尤其当将粒径设定为相同时是明显的。此外，如果第一颗粒4a具有球形，则颗粒的一部分由于摩擦、微小压力等导致的崩塌较少发生并且该颗粒与具有不定形状的颗粒相比更容易处理。而且，具有崩塌性的颗粒的粒径是压挤之前的表面层的膜厚，因此当颗粒具有球状时尺寸管理更容易。
作为次级颗粒的第一颗粒4a的平均粒径例如为至少1μm且最多50μm，优选为至少3μm且最多20μm，更优选为至少3μm且最多10μm。如果平均粒径小于3μm，则表面层3的压碎量往往会减小并且可以吸收的负极的膨胀体积往往会减小。超过20μm的平均粒径往往会减小电池的体积容量。尤其优选被称为所谓的超细颗粒的颗粒作为构成作为次级颗粒的第一颗粒4a的微粒。
构成第一颗粒4a的微粒4a1的平均粒径例如为至少1nm且最多500nm，并且优选至少1nm且最多100nm，原因在于获得了更大的表面层3的压碎量。优选的是，第一颗粒4a的压缩强度最多为100MPa。优选其次级颗粒中的孔体积超过1ml/g并且其比表面积超过500m2/g的次级颗粒作为此第一颗粒4a。平均粒径指的是在通过激光衍射法测量的粒径分布中从具有较小粒径的颗粒侧开始的50体积％的累积总量的平均颗粒直径(D50)。例如，平均颗粒直径(D50)可以使用激光衍射粒径分布分析仪(由日本岛津公司制造，产品名为SALD 7100)来测量。
具体地，第一颗粒4a的实例包括通过在存在粘合剂的条件下粒化细颗粒而获得的粒状物质、通过喷雾干燥其中分散有细颗粒的浆料而获得的粒状物质、在颗粒合成时变成次级颗粒的颗粒、或压碎由通过在松散粘结条件下成型产生的成型物质而获得的成型压碎物质、具有中空结构的颗粒等。其中，粒状物质优选作为第一颗粒4a。此外，优选的是，就对隔膜给出耐热性和耐氧化性而言，第一颗粒4a是金属氧化物颗粒。
(第二区域)
第二区域R2由第二颗粒4b和树脂材料组成。第二区域R2具有多孔结构。包含树脂材料以便将颗粒粘结在基板2的表面上并使颗粒彼此粘结。该树脂材料例如可以具有通过原纤化获得的三维网络结构，其中原纤维彼此连续连接。第二颗粒4b由具有三维网络结构的树脂材料支撑并由此可以在彼此不连接的情况下保持分散的状态。此外，树脂材料可以在不进行原纤化的情况下粘结基板2的表面并使颗粒彼此粘结。在这种情况下，可以获得更高的粘结性能。
第二颗粒4b的平均粒径例如为至少0.1μm至3.0μm，优选为至少0.1μm至最多1.0μm。如果小于0.1μm，则往往难以涂布，因为涂布材料的粘度变得太高。此外，如果平均粒径超过1.0μm，则难以确保涂布膜的均匀性并且暴露基板2的可能性变高，使得特征比如耐氧化性和短路电阻往往会劣化。
优选的是，就确保第二颗粒4b的涂布膜均匀性并抑制基板2暴露以进一步增强耐氧化性和耐热性而言，第二区域R2的膜厚至少为1.5μm。
(第一颗粒4a与第二颗粒4b之间的比)
关于表面层3中包括的第一颗粒4a和第二颗粒4b之间的比，优选的是，如果第一颗粒4a和第二颗粒4b的体积总和被限定为100，则第二颗粒4b的体积比至少为10％。即，优选的是，第二颗粒4b的体积比相对于第一颗粒4a和第二颗粒4b的总体积至少为10％。如果第二颗粒4b的体积比低于10％，则第一颗粒4a的抗剥离性能减小。
(第一区域和第二区域的确认)
第一区域R1和第二区域R2可以通过利用FE-SEM(由日立高新技术公司(Hitachi High-Technologies Corporation)制造的场发射扫描电子显微镜s-4800)分析表面层3的截面来确认。此外，如果第一颗粒4a和第二颗粒4b的组成不同，则第一区域R1和第二区域R2可以通过执行元素分析来确认。
下面将详细描述表面层3中包括的构成形成第一颗粒4a和第二颗粒4b的微粒4a1的颗粒以及树脂材料。
构成第一颗粒4a和第二颗粒4b的微粒4a1是电气绝缘颗粒比如无机颗粒和有机颗粒中的至少任意一种。
(无机颗粒)
作为无机颗粒，可以列举金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、和金属硫化物等的颗粒，其是电气绝缘无机颗粒。作为金属氧化物，可以有利地使用氧化铝(矾土(alumina)，Al2O3)、伯姆石(水合氧化铝)、镁砂(镁砂(magnesia)，MgO)、氧化钛(二氧化钛(titania)，TiO2)，氧化锆(锆土，ZrO2)、氧化硅(硅石，SiO2)和氧化钇(三氧化二钇(yttria)，Y2O3)等。作为金属氮化物，可以有利地使用氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)和氮化钛(TiN)等。作为金属碳化物，可以有利地使用碳化硅(SiC)和碳化硼(B4C)等。作为金属硫化物，可以有利地使用硫酸钡(BaSO4)等。此外，还可以使用矿物，比如多孔铝硅酸盐如沸石(M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O，其中M是金属元素，x≥2，和y≥0)，层状硅酸盐、钛酸钡(BaTiO3)、或钛酸锶(SrTiO3)。其中，优选使用矾土、二氧化钛(特别地，具有金红石结构的二氧化钛)、硅石或镁砂，且更优选使用矾土。无机颗粒具有耐氧化性和耐热性，并且包含无机颗粒并且是与正极相对的侧表面的表面层3在充电时甚至对正极附近的氧化环境具有强耐性。无机颗粒的形状不受特别限制。可以使用球状、椭圆体状、板状、纤维状、立方体形、无规则形状等中的任意一种。
(有机颗粒)
作为构成有机颗粒的材料，列举其熔点或玻璃化转变温度中的至少一个为180℃以上的具有高耐热性的以下树脂等：含氟树脂，比如聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯，含氟的橡胶，比如偏二氟乙烯/四氟乙烯共聚物和乙烯/四氟乙烯共聚物，橡胶，比如苯乙烯/丁二烯共聚物或其氢化物、丙烯腈/丁二烯共聚物或其氢化物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物或其氢化物、甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、丙烯腈/丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯橡胶、聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯，纤维素衍生物，比如乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素，聚苯醚，聚砜，聚醚砜，聚苯硫醚，聚醚酰亚胺，聚酰亚胺，聚酰胺比如全芳族聚酰胺(芳族聚酰胺)，聚酰胺酰亚胺，聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚醚，丙烯酸树脂或聚酯等。这些材料可以单独使用或者以其两种以上的混合物使用。其中，从耐氧化性和柔韧性的角度来说，优选基于氟的树脂，比如聚偏二氟乙烯，从耐热性的角度来说，优选包含芳族聚酰胺或聚酰胺酰亚胺。有机颗粒的形状不受特别限制。可以使用球状、椭圆体状、板状、纤维状、立方体形、无规则形状等中的任意一种。
构成第一颗粒4a的微粒4a1和第二颗粒4b可以由一种材料的颗粒配置而成。可选地，构成第一颗粒4a的微粒4a1可以由一种材料配置而成并且第二颗粒4b可以由与构成第一颗粒4a的微粒4a1不同的一种材料配置而成。可选地，构成第一颗粒4a的微粒4a1可以由多种材料配置而成并且第二颗粒4b可以由与构成第一颗粒4a的微粒4a1不同的多种材料配置而成。可选地，配置第一颗粒4a的微粒4a1可以由多种材料配置而成并且第二颗粒4b可以由与构成第一颗粒4a的微粒4a1相同的多种材料配置而成。
(树脂材料)
作为构成表面层3的树脂材料，列举熔点或玻璃化转变温度中的至少一个为180℃以上的具有高耐热性的以下树脂等：含氟树脂，比如聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯，含氟的橡胶，比如偏二氟乙烯/四氟乙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物，橡胶，比如苯乙烯/丁二烯共聚物或其氢化物、丙烯腈/丁二烯共聚物或其氢化物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物或其氢化物、甲基丙烯酸酯/丙烯酸酯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、丙烯腈/丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯橡胶、聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯，纤维素衍生物，比如乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素，聚苯醚，聚砜，聚醚砜，聚苯硫醚，聚醚酰亚胺，聚酰亚胺，聚酰胺比如全芳族聚酰胺(芳族聚酰胺)，聚酰胺酰亚胺，聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚醚，丙烯酸树脂或聚酯等。这些材料可以单独使用或者以其两种以上的混合物使用。其中，从耐氧化性和柔韧性的角度来说，优选基于氟的树脂，比如聚偏二氟乙烯，从耐热性的角度来说，优选包含芳族聚酰胺或聚酰胺酰亚胺。
优选的是，在第一颗粒4a崩塌之前的每个单面的表面层3的厚度被设定为例如至少3.5μm至最多20μm。如果厚度小于上述范围，则降低吸收负极膨胀的功能。此外，如果厚度大于上述范围，则隔膜自身的厚度变大，这会导致电池的体积效率降低。表面层3具有凹凸形状并且不具有均匀膜厚。作为用于测量表面层3的厚度的膜厚度计，例如在1.8kg/cm2的压力条件下可以使用由日本三丰公司(Mitutoyo Corporation)制造的直径为6mm的圆形平面压头来测量厚度。
(隔膜的制造方法)
下面将描述设置有表面层3的隔膜的制造方法。
首先，制备用于形成表面层3的树脂溶液。按预定比混合构成表面层3的树脂材料、第一颗粒4a和第二颗粒4b，然后将混合物添加到分散介质比如N-甲基-2-吡咯烷酮中以溶解树脂材料，由此获得树脂溶液。
可以使用任何溶剂作为用于树脂溶液的分散溶剂，只要其是可以溶解本技术的树脂材料的溶剂即可。除N-甲基-2-吡咯烷酮之外，还使用二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、甲苯和乙腈等作为分散溶剂。然而，从溶解能力和高分散性能来看，优选使用N-甲基-2-吡咯烷酮。
接下来，在基板2的表面上形成表面层3。将树脂溶液涂布在基板2的至少一个表面上，从而形成涂布层。接下来，其上形成涂布层的基板2被浸在作为凝固液体的水等中，然后被干燥。形成表面层，其具有由第一颗粒4a配置而成的第一区域R1和由第二颗粒4b和树脂材料配置而成的第二区域R2。浸渍形成有涂布层的基板2的凝固液体是例如水等，其对于树脂溶液而言，对于树脂溶液中溶解的树脂材料是不良溶剂并且对于溶解树脂材料的分散溶剂是良好溶剂。通过使溶解树脂材料并包含第一颗粒4a和第二颗粒4b的树脂溶液与作为树脂材料的不良溶剂和溶解树脂材料的分散溶剂的良好溶剂的溶剂(比如水)接触，由此引发溶剂交换。由此，发生伴随旋节线分解(spinodal decomposition)的快速(高速)相分离，由此将树脂材料固定在特定的三维网络结构中。以这种方式制造的表面层3的第二区域R2通过利用随不良溶剂导致的伴随旋节线分解的快速不良溶剂引发的相分离现象来形成特定的多孔结构。另外，通过该结构，可以实现优异的非水电解质溶液浸渍性能和离子传导率。此外，当在基板2的表面上形成表面层3时，可以在不浸在凝固液体中的情况下直接干燥来形成。在这种情况下，尽管树脂材料没有变成特定的三维网络结构，但是可以紧密地粘结基板表面并紧密地将颗粒粘结在一起。通过上述方式，可以获得本技术的隔膜。
(效果)
在本技术的隔膜中，包含第一颗粒4a、第二颗粒4b和树脂材料的表面层3可以为聚烯烃微孔膜等的基板2赋予耐氧化性、耐热性和机械强度。
如果本技术的隔膜用于电池，则当负极在充电时膨胀时，形成第一区域R1的第一颗粒4a接受负极的膨胀压力，从而崩塌并被压碎。由此，吸收负极的膨胀体积，其可以抑制电池构件比如负极集电体损坏。在第一颗粒4a崩塌之后，保持由第一颗粒4a配置而成的第一区域R1和由第二颗粒4b和树脂材料配置而成的第二区域R2，第一颗粒是由微粒4a1凝聚产生的。在第一颗粒4a崩塌并压碎之后，凸出部分由于崩塌并压碎第一颗粒4a而基本上平坦化并由此缓解表面层3的凹凸性。这可以使电极之间的距离恒定不变并因此抑制不利影响比如出现电位不均匀。
形成第二区域R2的第二颗粒4b进一步增强了向基板2赋予的耐氧化性、耐热性和机械强度，并防止第一区域R1中包括的第一颗粒4a掉落。即，第二颗粒4b具有覆盖在第一颗粒4a之间并且没有由第一颗粒4a覆盖的基板2的暴露表面以进一步增强向基板2赋予的耐氧化性和耐热性的功能。第二颗粒4b具有防止第一颗粒4a掉落的功能。即，覆盖基板2的表面的第二颗粒4b形成充当第一颗粒4a的基底的基底层并且第一颗粒4a被设置为第一颗粒4a的一部分被埋入该基底层中。这使得第一颗粒4a的粘结区域更大并因此抑制第一颗粒4a掉落。
另一方面，例如，如果试图仅由第一颗粒4a形成表面层3，则颗粒不能均匀涂布，因为粒径较大，并且基板2暴露在颗粒之间的间隙处。因此，不能确保耐氧化性和耐热性。此外，如果用于形成表面层3的树脂溶液(涂布材料)的涂布量增加以紧密封装颗粒，则颗粒重叠会急剧增加膜厚。此外，担心出现以下问题。难以赋予机械强度，因为颗粒较大。此外，抗剥离性能不良并且颗粒容易掉落。另外，颗粒的比表面积较大。因此，涂布材料的粘性升高并且固体含量减小。因此，需要使用大量溶剂涂布材料，其给环境和溶剂去除带来了负担。
此外，例如，如果第一颗粒4a不是崩塌颗粒，则不能确保表面层3的压碎量。例如，如果通过使用没有崩塌性的颗粒替代崩塌颗粒，当试图确保压碎量等效于使用崩塌颗粒时的压碎量，则基板2被压缩并担心出现透气度升高并且凹凸结构仍然保留导致出现电位不均匀的问题。
在本技术中，如果许多第一颗粒4a在制造涂布膜或处理时发生掉落，则暴露出基板2，因此所需效果比如耐热性和耐氧化性减小。例如，如果第一颗粒4a单独涂布在基板2上或如果第二颗粒4b的体积比不足够，则由FE-SEM(场发射扫描电子显微镜)进行的表面观察而观察到第一颗粒4a的掉落痕。另一方面，如果像本技术一样，第一颗粒4a的一部分被埋入第二颗粒4b中，则通过FE-SEM进行的表面观察不能确认第一颗粒4a的掉落。由于第一颗粒4a的粘结区域增加而防止掉落。即，重要的是，将包含第一颗粒4a和第二颗粒4b的涂布材料同时涂布并且第一颗粒4a的至少一部分由第二颗粒4b覆盖。例如，在首先形成第二颗粒4b的层并在之后形成第一颗粒4a的层的两阶段体系中，第一颗粒4a没有被埋入第二颗粒4b的层，因此不能防止第一颗粒4a掉落。
本技术的隔膜通过应用于包含可以与锂一起形成合金的元素的合金类负极材料被用作负极活性材料的电池而产生明显的效果。在合金类负极材料被用作负极活性材料的负极中，充电时的膨胀是明显的。因此，如果本技术的隔膜应用于合金类负极材料被用作负极活性材料的电池，则电极损坏并破裂的防止效果由于表面层3吸收负极膨胀而变高。本技术的隔膜可以应用于碳材料比如石墨被用作负极活性材料的电池。
本技术的隔膜通过应用于包括正极和负极与作为中间物的隔膜层压并卷绕的卷绕电极体的电池而产生明显的效果。在卷绕电极体中，伴随负极的膨胀在负极集电体的卷绕方向上施加拉伸应力，因此负极集电体比层叠电极体更容易发生塑性变形。在这种情况下，负极活性材料层中也可能发生破裂、剥落、剥离等。此外，如果拉伸应力较大，则担心负极集电体破裂。通过使用本技术的隔膜，可以减少卷绕电极体的卷绕结构导致的电极上的负载，并且防止电极损坏或破裂的效果变高。
如果设置使用耐热颗粒的表面层以便在前述专利文献1(PCT专利公开No.WO08/053898)中描述的并且具有凹凸的聚烯烃微孔膜中获得耐热性，则形成的凹凸被填充，因此这不是优选的。此外，聚烯烃微孔膜的孔径较小。因此，如果电极与隔膜之间存在空间，则凹凸结构产生电位不均匀，从而导致电池的负载特性劣化并产生树枝状结晶(dendrite)。在使用用于负极的合金类负极材料的高容量电池中，需要向隔膜赋予膨胀吸收能力和耐氧化性和耐热性。然而，根据本申请的发明人的知识等，不存在与利用现有耐热颗粒制造具有高压缩特性的表面层有关的现有技术。
2、第二实施方式
(电池的配置)
将描述根据本技术的第二实施方式的非水电解质电池。根据本技术的第二实施方式的非水电解质电池是使用根据本技术的第一实施方式的隔膜的非水电解质电池。
将参照图4描述根据本技术的第二实施方式的非水电解质电池的结构。图4是示出了根据本技术的第二实施方式的非水电解质电池的一个实例的截面图。非水电解质电池是例如能够充放电的非水电解质二次电池。非水电解质电池是所谓的圆筒型电池并在基本中空的圆柱形电池壳11的内部中具有卷绕电极体20，该卷绕电极体20通过与液体非水电解质(在下文中也称为非水电解质溶液)(图中未示出)一起卷绕带状正极21和带状负极22而获得，其间具有与本技术的第一实施方式的配置相同的配置的隔膜23。
电池壳11由例如镀镍的铁形成。一个端部封闭而另一端部打开。在电池壳11的内部中，以使得将卷绕电极体20夹在其间的方式垂直于卷绕周面布置一对绝缘板12a和12b。
作为电池壳11的材料，列举铁(Fe)、镍(Ni)、不锈钢(SUS)、铝(Al)、和钛(Ti)等。可以对电池壳11进行例如镀镍等以防止伴随非水电解质电池的充放电而由非水电解质溶液电化学腐蚀。通过利用其间的垫圈18(用于绝缘密封)进行嵌塞来将作为正极引线板的电池盖13、以及设置在该电池盖13内侧的安全阀机构和热敏电阻器(PTC：正温度系数)元件17连接至电池壳11的开口端部。
电池盖13例如由与电池壳11相同的材料形成，并且制造用于排出在电池内部产生的气体的开口部。在安全阀机构中，依次重叠有安全阀14、盘保持器15和阻塞盘16。安全阀14的凸起14a通过子盘19连接至从卷绕电极体20引出的正极引线25，子盘设置为覆盖在阻塞盘16的中心部制造的孔16a。通过经由子盘19连接安全阀14和正极引线25，防止了正极引线25在安全阀14反转时从孔16a中牵引。另外，安全阀机构通过热敏电阻器元件17而电连接至电池盖13。
安全阀机构是这样的机构：其中如果因电池内部的短路或电池的外部加热等导致非水电解质电池内部的压力变得高于某个压力，则安全阀14反转以断开凸起14a、电池盖13与卷绕电极体20之间的电连接。具体地，当安全阀14反转时，正极引线25被阻塞盘16保持并且安全阀14和正极引线25之间的连接断开。盘保持器15由绝缘材料组成，如果安全阀14反转，则安全阀14和阻塞盘16相互绝缘。
另外，如果在电池内部进一步产生气体且电池内部的压力进一步增加，则安全阀14的一部分破裂，使得可以将气体朝电池盖13排放。
此外，在阻塞盘16的孔16a周边制造例如多个排气孔(未示出)，其提供了这样的配置，如果从卷绕电极体20产生气体，则可以将气体有效地朝电池盖13排放。
热敏电阻器元件17的电阻值随温度升高而增大，并且热敏电阻器元件17断开电池盖13和卷绕电极体20之间的电连接，从而阻挡电流并防止因过量电流而造成异常生热。垫圈18由例如绝缘材料形成，且在表面上涂布沥青。
容纳在非水电解质电池中的卷绕电极体20绕中心销24卷绕。卷绕电极体20通过正极21和负极22利用其间的隔膜23依次堆叠并在纵向上卷绕而制成。
正极引线25连接至正极21，而负极引线26连接至负极22。如上所述，正极引线25焊接至安全阀14以电连接至电池盖13，而负极引线26焊接且电连接至电池壳11。
图5是放大并示出图4中所示的卷绕电极体20的一部分的截面图。下面将对正极21、负极22和隔膜23进行详细说明。
(正极)
正极21具有例如其中正极活性材料层21B设置在具有一对相反表面的正极集电体21A的两个表面上的结构。尽管图中未示出，但是正极活性材料层21B可以仅设置在正极集电体21A的单个表面上。正极集电体21A例如由金属箔如铝箔形成。
正极活性材料层21B包含任意一种或两种以上正极材料，其能够存储并释放作为正极活性材料的锂。正极活性材料21B可以根据需要包含其他材料比如粘结剂和导电剂。
作为能够存储并释放锂的正极材料，含锂化合物如锂氧化物、锂磷氧化物、锂硫化物和含锂的层间化合物是足够的，并且可以以混合物来使用其中的两种或更多种。为了增强能量密度，优选包含锂和过渡金属元素和氧(O)的含锂化合物。作为此含锂化合物，例如列举【化学式I】中所示的具有层状岩盐类型的结构的锂复合氧化物，和【化学式II】中所示的具有橄榄石类型的结构的锂复合磷酸盐等。作为含锂化合物，更优选包含由钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)和铁(Fe)组成的组中的至少一种作为过渡金属元素的化合物。作为此含锂化合物，例如列举【化学式III】、【化学式IV】或【化学式V】中所示的具有层状岩盐类型的结构的锂复合氧化物，【化学式VI】中所示的具有尖晶石类型的结构的锂复合氧化物，【化学式VII】中所示的具有橄榄石类型的结构的锂复合磷酸盐等。具体地，具有LiNi0.50Co0.20Mn0.30O2、LiaCoO2(a≈1)、LibNiO2(b≈1)、Lic1Nic2Co1-c2O2(c1≈1,0<c2<1)、LidMn2O4(d≈1)、LieFePO4(e≈1)等。
【化学式I】
LipNi(1-q-r)MnqM1rO(2-y)Xz
(在该式中，M1表示选自镍(Ni)和锰(Mn)以外的第2族至第5族元素中的至少一种；X表示选自氧(O)以外的第16族和第17族元素中的至少一种；p、q、y、和z是在以下范围内的值：0≤p≤1.5，0≤q≤1.0，0≤r≤1.0，-0.10≤y≤0.20和0≤z≤0.2。)
【化学式II】
LiaM2bPO4
(在该式中，M2表示选自第2族至第15族元素中的至少一种；a和b是在以下范围内的值：0≤a≤2.0，和0.5≤b≤2.0。)
【化学式III】
LifMn(1-g-h)NigM3hO(1-j)Fk
(在该式中，M3表示由钴(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)组成的组中的至少一种；f、g、h、j和k是在以下范围内的值：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。锂的组成随充电/放电状态而变化，并且f的值表示在完全放电状态下的值。)
【化学式IV】
LimNi(1-n)M4nO(1-p)Fq
(在该式中，M4表示由钴(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)组成的组中的至少一种；m、n、p和q是在以下范围内的值：0.8≤m≤1.2，0.005≤n≤0.5，-0.1≤p≤0.2和0≤q≤0.1。锂的组成随充电/放电状态而变化，并且m的值表示在完全放电状态下的值。)
【化学式V】
LirCo(1-s)M5sO(1-t)Fu
(在该式中，M5表示由镍(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)组成的组中的至少一种；r、s、t和u是在以下范围内的值：0.8≤r≤1.2，0≤s<0.5，-0.1≤t≤0.2且0≤u≤0.1。锂的组成随充电/放电状态而变化，并且r的值表示在完全放电状态下的值。)
【化学式VI】
LivMn(1-w)M6wOxFy
(在该式中，M6表示由钴(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)组成的组中的至少一种；v、w、x和y是在以下范围内的值：0.9≤v≤1.1，0≤w≤0.6，3.7≤x≤4.1和0≤y≤0.1；锂的组成随充电/放电状态而变化，并且v的值表示在完全放电状态下的值。)
【化学式VII】
LizM7PO4
(在该式中，M7表示由钴(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)和锆(Zr)组成的组中的至少一种；z是在0.9≤z≤1.1范围内的值。锂的组成随充电/放电状态而变化，并且z的值表示在完全放电状态下的值。)
此外，从实现更高的电极填充性能和循环特性来看，还可以使用通过上述含锂化合物中的至少一种的核颗粒的表面涂布有任何其他含锂化合物的微粒获得的复合颗粒。
此外，作为能够存储并释放锂的正极材料，例如列举氧化物、二硫化物、硫族化物、导电聚合物等。氧化物例如是氧化钒(V2O5)、二氧化钛(TiO2)和二氧化锰(MnO2)等。二硫化物例如是二硫化铁(FeS2)、二硫化钛(TiS2)和二硫化钼(MoS2)。作为硫族化物，特别优选层状化合物和尖晶石化合物。例如，其是硒化铌(NbSe2)等。导电聚合物例如是硫、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔和聚吡咯等。当然，正极材料可以是上述材料以外的其他材料。此外，可以以任意组合混合两种以上的上述系列的正极材料。
另外，碳材料比如碳黑或石墨可以被用作导电剂。作为粘结剂，例如使用选自树脂材料的至少一种：比如聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、或羧甲基纤维素(CMC)、和基于这些树脂材料的共聚物等。
(负极)
负极22具有例如其中负极活性材料层22B设置在具有一对相反表面的负极集电体22A的两个表面上的结构。尽管在图中未示出，负极活性材料层22B仅可以设置在负极集电体22A的单个表面上。负极集电体22A由例如金属箔如铜箔形成。
负极活性材料层22B如此配置以包含任意一种或两种以上能够存储并释放锂的负极材料作为负极活性材料，并且可以根据需要配置为包含其他材料比如与正极活性材料层21B的相同的导电剂和粘结剂。
在这种非水电解质电池中，能够存储并释放锂的负极材料的电化学当量高于正极21的电化学当量。因此，理论上，在充电期间锂金属不会析出在负极22上。
作为能够存储并释放锂的负极材料，例如列举碳材料如难石墨化碳、易石墨化碳、石墨、热解碳、焦炭、玻璃碳、有机高分子化合物焙烧体、碳纤维和活性炭。其中，所述焦炭包括沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭等。所述有机高分子化合物焙烧体指的是通过在合适的温度下将高分子材料如酚醛树脂和呋喃树脂焙烧以碳化而获得的物质，且其中一部分被分类为难石墨化碳或易石墨化碳。在这些碳材料中，在充电/放电时产生的晶体结构的变化非常小。因此它们是优选的，因为可以实现高充电/放电容量并且可以实现良好的循环特性。特别地，石墨是优选的，因为电化学当量较大，且可以实现高能量密度。另外，难石墨化碳是优选的，因为可以实现优异的循环特性。此外，充电/放电电位低的碳材料，具体地，充电/放电电位接近锂金属的充电/放电电位的物质是优选的，因为可以容易实现电池能量密度的提高。
作为能够存储并释放锂的负极材料，还列举能够存储并释放锂且包含金属元素和类金属元素中的至少一种作为构成元素的材料。这是因为如果使用这种材料，就可以实现高能量密度。特别地，将这种材料与碳材料一起使用是更优选的，因为可以实现高能量密度并且可以实现优异的循环特性。这种负极材料可以是金属元素或类金属元素的单质、合金和化合物。另外，可以是其中至少部分具有其中的一种或两种以上的相的物质。在本技术中，除了由两种以上金属元素构成的物质之外，合金中还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物质。此外，合金可包含非金属元素。在一些合金中，固溶体、低共熔体(低共熔混合物)、金属间化合物、或其两种以上可共存于其组合物中。
作为构成负极材料的金属元素或类金属元素，列举能够与锂形成合金的金属元素或类金属元素。包括能够与锂形成合金的元素的负极材料被称为合金类负极材料。作为能够与锂形成合金的金属元素或类金属元素，具体地，列举镁(Mg)、硼(B)、铝(Al)、钛(Ti)、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌(Zn)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)、钯(Pd)或铂(Pt)。它们可以是结晶物质或无定形物质。
优选包含短周期型周期表中的第4B族的金属元素或类金属元素的作为构成元素的物质作为负极材料。更优选包含硅(Si)和锡(Sn)中的至少一种作为构成元素的物质，并且特别优选至少包含硅的物质。这是因为硅(Si)和锡(Sn)具有高的存储并释放锂的能力并且可以实现高能量密度。作为具有硅和锡中的至少一种的负极材料，列举硅的单质、合金、或化合物，和锡的单质、合金或化合物，以及在其至少一部分中具有其中的一种或两种以上的相的材料。
作为硅的合金，例如列举包含由以下组成的组中的至少一种作为硅以外的第二构成元素的物质：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)。作为锡的合金，例如列举包含由以下组成的组中的至少一种作为锡(Sn)以外的第二构成元素的物质：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)。
作为锡(Sn)化合物或硅(Si)化合物，列举包含氧(O)或碳(C)的物质。化合物可以包含锡(Sn)或硅(Si)以外的上述第二构成元素。
尤其是，作为该负极材料，优选含SnCoC的材料，其包含钴(Co)、锡(Sn)和碳(C)作为构成元素，其中碳含量为至少9.9质量％至最多29.7质量％，且基于锡(Sn)和钴(Co)的总含量，钴(Co)的含量为至少30质量％至最多70质量％。这是因为，在此组成范围中，可以实现高能量密度，并且可以实现优异的循环特性。
这种含SnCoC的材料可以根据需要包含其他构成元素。例如优选硅(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)作为另一种构成元素，并且该材料可以包含两种以上。这是因为可以进一步提高容量或循环特性。
优选的是，含SnCoC的材料具有包含锡(Sn)、钴(Co)和碳(C)的相，且所述相具有低结晶性结构或无定形结构。另外，在含SnCoC的材料中，优选的是，作为构成元素的碳(C)的至少一部分与作为其他构成元素的金属元素或类金属元素结合。这是因为循环特性的降低起因于锡(Sn)等的聚集或结晶，并且碳(C)与其他元素的结合可以抑制这种聚集或结晶。
作为用于检验元素的结合状态的测量方法，例如列举X射线光电子能谱(XPS)。在XPS中，在石墨中，在经历使得在84.0eV处获得的金原子的4f轨道(Au4f)的峰的能量校准的设备上在284.5eV处出现碳的1s轨道(C1s)的峰。此外，在表面污染碳的情况下，在284.8eV处出现峰。相反，如果碳元素的电荷密度变高，例如，如果碳与金属或类金属元素结合，在低于284.5eV的区域中出现C1s的峰。即，如果在低于284.5eV的区域中出现关于含SnCoC的材料获得的C1s的合成波的峰，在含SnCoC的材料中包含的碳的至少一部分与作为其他构成元素的金属元素或类金属元素结合。
在XPS测量中，例如，使用C1s的峰来进行光谱的能量轴的校正。因为通常，在表面上存在表面污染碳，鉴于此，将表面污染碳的C1s的峰设为284.8eV，并将其用作能量标准。在XPS测量中，以包括表面污染碳的峰和在含SnCoC的材料的碳的峰两者的形式获得C1s的峰的波形。因此，例如，通过使用市售软件进行分析而将表面污染碳的峰和在含SnCoC的材料中的碳的峰分离。在波形分析中，将在最小结合能侧上存在的主峰的位置看作能量标准(284.8eV)。
另外，作为能够存储并释放锂的负极材料，还列举能够存储并释放锂的金属氧化物或高分子化合物。金属氧化物例如是钛酸锂(Li4Ti5O12)、氧化铁、氧化钌、氧化钼等，高分子化合物例如是聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等。
能够存储并释放锂的负极材料可以是除上述材料之外的材料。另外，可以以任意组合混合两种以上的上述负极材料。
负极活性材料层22B例如可以通过气相法、液相法、热喷涂法、烧结法或涂布法中的任意一种来形成，或者可以组合这些方法中的两种以上。在通过采用气相法、液相法、热喷涂法、烧结法或其中的两种以上来形成负极活性材料层22B的情况下，优选的是，负极活性材料层22B和负极集电体22A之间的界面的至少一部分上合金化。具体地，优选的是，在界面上，负极集电体22A的构成元素扩散到负极活性材料层22B中，或负极活性材料层22B的构成元素扩散到负极集电体22A中，或这些构成元素相互扩散到彼此中。这是因为可以抑制负极活性材料层22B由于充电/放电引起膨胀和收缩导致的破坏，而且可以增强负极活性材料层22B与负极集电体22A之间的电子电导率。
作为气相法，例如列举物理沉积法或化学沉积法，具体是真空蒸发法、溅射法、离子电镀法、激光磨损法(laser ablation method)、热化学气相沉积(CVD)法和等离子体化学气相沉积法等。作为液相法，可以采用已知的技术比如电镀及化学镀。烧结法例如是这样一种方法，即在颗粒状负极活性材料与粘接剂等混合之后，混合物被分散在溶剂中并进行涂敷，然后在高于粘合剂等的熔点的温度下进行热处理。针对烧结法，还可以使用已知的技术，并且例如列举气氛烧结法、反应烧结法和热压烧结法。
(隔膜)
隔膜23与第一实施方式中的相同。
(非水电解质溶液)
非水电解质溶液包含电解质盐和溶解所述电解质盐的非水溶剂。
电解质盐包含例如一种或两种以上轻金属化合物如锂盐。作为锂盐，列举六氟磷酸锂(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)等。其中，优选由六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和六氟砷酸锂组成的组中的至少一种，更优选六氟磷酸锂。
作为非水溶剂，例如列举以下非水溶剂：内酯系溶剂(比如，γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯或ε-己内酯)；碳酸酯系溶剂(比如，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、碳酸甲乙酯或碳酸二乙酯)；醚系溶剂(比如，1,2-二甲氧基乙烷、1-乙氧基-2-甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、四氢呋喃或2-甲基四氢呋喃)；腈系溶剂(比如乙腈)；以及环丁砜系溶剂；磷酸类；磷酸酯溶剂；和吡咯烷酮类等。作为非水溶剂，可以单独使用任意一种或者以混合物使用两种以上。
另外，作为非水溶剂，优选使用环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，并且更优选的是，环状碳酸酯或链状碳酸酯的一部分或所有氢包含氟化化合物。作为氟化化合物，优选使用碳酸氟代亚乙酯(4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮：FEC)和碳酸二氟亚乙酯(4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮；DFEC)。这是因为，即使使用包含硅(Si)、锡(Sn)、锗(Ge)等的化合物的负极22用作负极活性材料，也能增强充电/放电循环特性。其中，优选将碳酸二氟亚乙酯用作非水溶剂。这是因为其具有优异的循环特性提高效果。
另外，非水电解质溶液可以由高分子化合物保持以便变为凝胶电解质。保持非水电解质溶液的高分子化合物可以是任何物质，只要其吸收非水溶剂以形成凝胶即可，并且例如列举基于氟类高分子化合物(比如，包含聚偏氟乙烯聚偏二氟乙烯(PVdF)或偏二氟乙烯(VdF)和六氟丙烯(HFP)作为重复单元的共聚物)；醚类高分子化合物(比如，聚环氧乙烷(PEO)或包含聚环氧乙烷(PEO)的交联产物)；和包含聚丙烯腈(PAN)、聚环氧丙烷(PPO)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为重复单元的高分子化合物等。作为高分子化合物，可以单独使用任意一种或者以混合物使用两种以上。
尤其是，从氧化还原稳定性的观点来看，氟类高分子化合物是可取的。其中，优选包含偏二氟乙烯和六氟丙烯作为构成成分的共聚物。此外，共聚物可以包含不饱和二元酸的单酯比如马来酸单酯(MMM)、卤代乙烯比如聚氯三氟乙烯(PCTFE)、不饱和化合物的环状碳酸酯比如碳酸亚乙烯酯(VC)、含环氧基的丙烯酰基乙烯基单体等作为构成成分。这是因为可以实现更高的特性。
(电池的制造方法)
(正极的制造方法)
将正极活性材料、导电剂和粘结剂混合以制备正极混合物，并且将正极混合物分散在溶剂比如N-甲基-2-吡咯烷酮中以制备糊状正极混合物浆料。接下来，将正极混合物浆料涂布至正极集电体21A上并干燥溶剂。然后，通过辊压机等进行压缩成型以形成正极活性材料层21B，从而制造正极21。
(负极的制造方法)
将负极活性材料和粘结剂混合以制备负极混合物，并将负极混合物分散在溶剂比如N-甲基-2-吡咯烷酮中以制备糊状负极混合物浆料。接下来，将负极混合物浆料涂布至负极集电体22A，并干燥溶剂。然后，通过辊压机等进行压缩成型以形成负极活性材料层22B，从而制造负极22。
(非水电解质溶液的制备)
非水电解质溶液通过将电解质盐溶解在非水溶剂中来制备。
(电池的组装)
通过焊接等将正极引线25连接至正极集电体21A，并通过焊接等将负极引线26连接至负极集电体22A。随后，正极21和负极22利用介于其间的本技术的隔膜23卷绕以转化为卷绕电极体20。
随后，将正极引线25的尖端部焊接至安全阀机构，并将负极引线26的尖端部焊接至电池壳11。之后，将卷绕电极体20的卷绕表面夹在一对绝缘板12a和12b之间，并容纳在电池壳11的内部中。在将卷绕电极体20容纳在电池壳11中之后，将非水电解质溶液注入电池壳11的内部以利用非水电解质溶液浸渍隔膜23。之后，利用其间的垫圈18通过嵌塞将电池盖13、由安全阀14等构成的安全阀机构、和热敏电阻器元件17固定至电池壳11的开口端部。由此，形成如图4中所示的本技术的非水电解质电池。
在该非水电解质电池中，当进行充电时，例如，锂离子从正极活性材料层21B释放，以便通过浸渍隔膜23的非水电解质溶液存储到负极活性材料层22B中。另外，当进行放电时，例如，锂离子从负极活性材料层22B释放，以便通过浸渍隔膜23的非水电解质溶液存储到正极活性材料层21B中。
3、第三实施方式
(电池的配置)
将描述根据本技术的第三实施方式的非水电解质电池。图6是示出了根据本技术的第三实施方式的非水电解质电池的配置的透视图。非水电解质电池是所谓的方形电池，并且其中卷绕电极体40容纳在方形外部壳31中。
非水电解质电池由方形管状外部壳31、容纳在外部壳31中的作为发电元件的卷绕电极体40、封闭外部壳31的开口部的电池盖32以及设置在电池盖32的基本中心部的电极销33构成。
外部壳31由具有导电性的金属比如铁(Fe)形成为中空的具有底部的方形管状体。优选提供一种配置，例如通过针对外部壳31的内表面镀镍或涂布导电涂层材料等来增强外部壳31的导电性。另外，外部壳31的外周面可以通过覆盖有由塑料片、纸等形成的外部标签，或者通过涂布有绝缘涂层材料来保护。与外部壳31类似，电池盖32例如由具有导电性的金属比如铁(Fe)形成。
卷绕电极体40具有与第二实施方式的配置类似的配置，且利用介于其间的根据本技术的第一实施方式的隔膜将正极和负极层叠，并卷绕成细长椭圆形形状而获得。由于正极、负极、隔膜和非水电解质溶液与第二实施方式中的相同，因此，省略它们的详细描述。此外，可以在隔膜与正极和负极之间形成具有由高分子化合物保持非水电解质溶液的凝胶状非水电解质层(凝胶电解质层)。
对于具有此配置的卷绕电极体40，设置有连接至正极集电体的多个正极端子41，和连接至负极集电体的多个负极端子。正极端子41和负极端子在轴向方向上均引出至卷绕电极体40的一端。另外，正极端子41通过固定手段比如焊接连接至电极销33的下端。另外，负极端子通过固定手段比如焊接连接至外部壳31的内表面。
电极销33由导电轴构件形成并在其顶部突出至上端的状态下由绝缘体34保持。利用其间的绝缘体34，将电极销33固定至电池盖32的基本中心部。绝缘体34由高度绝缘的材料形成，且与设置在电池盖32的表面侧上的通孔35啮合。此外，使电极销33通过通孔35，且正极端子41的尖端部固定至其下端表面。
设置有此电极销33等的电池盖32与外部壳31的开口部啮合，并且外部壳31和电池盖32的接触表面通过固定手段比如焊接而相互结合。由此，外部壳31的开口部用电池盖32密封，并使该配置是气密封的并且也是液密封的。电池盖32设置有内部压力释放机构36，通过所述机构，在外部壳31内部的压力升至预定值以上时，电池盖32的一部分损坏，从而将内部压力引出(释放)至外部。
内部压力释放机构36由在电池盖32的内表面中沿纵向方向直线延伸的两个第一开口槽36a(一个第一开口槽36a在图中未示出)，以及在电池盖32的内表面中沿垂直于纵向方向的宽度方向延伸并在其两端与第一开口槽36a连通的第二开口槽36b。使两个第一开口槽36a在两个长边的内侧附近彼此平行，这两个长边定位为在电池盖32的宽度方向上沿电池盖32的长边的外边缘对置。此外，使第二开口槽36b在电极销33的纵向一侧上位于一个短边外边缘和电极销33之间的基本中心部。
第一开口槽36a和第二开口槽36b这两者的截面形状例如都设为向下表面开口的V形。第一开口槽36a和第二开口槽36b的形状不限于本实施方式中所示的V形。例如，第一开口槽36a和第二开口槽36b的形状可以是U形或半圆形。
使电解质溶液注入口37穿过电池盖32。电解质溶液注入口37用于在将电池盖32和外部壳31相互嵌塞之后注入非水电解质溶液，且在注入非水电解质溶液之后用密封构件38密封。因此，在通过预先在正极和负极与隔膜之间形成凝胶电解质来制造卷绕电极体的情况下，不需要设置电解质溶液注入口37和密封构件38。
(隔膜)
隔膜具有与第一实施方式中相同的配置。
(非水电解质溶液)
第二实施方式中描述的非水电解质溶液可以用作非水电解质溶液。另外，可以使用通过使高分子化合物保持非水电解质溶液而获得的凝胶电解质，如第二实施方式中所述。
(电池的制造方法)
这种非水电解质电池例如可以制造如下。
(正极和负极的制造方法)
正极和负极可以通过与第二实施方式中相同的方法来制造。
(电池的组装)
类似于第二实施方式，顺序将本技术的正极、负极和隔膜层压并卷绕以制造卷绕成细长椭圆形形状的卷绕电极体40。随后，将卷绕电极体40容纳在由金属如铝(Al)或铁(Fe)形成的方形的外部壳31中。
然后，针对电池盖32设置的电极销33和从卷绕电极体40引出的正极端子41连接在一起之后，利用电池盖32密封开口。然后，例如在减压的情况下，从电解质溶液注入口37注入非水电解质溶液，并利用密封构件38进行密封。以这种方式，可以实现非水电解质电池。
4、第四实施方式
(电池的配置)
将描述根据本技术的第四实施方式的非水电解质电池。第四实施方式是使用根据第一实施方式的隔膜的层压膜型的非水电解质电池。
图7是示出了根据本技术的第四实施方式的非水电解质电池的配置的分解透视图。该非水电解质电池是所谓的层压膜型，并且其中连接有正极引线51和负极引线52的卷绕电极体50容纳在膜状外部构件60的内部中。
正极引线51和负极引线52各自例如在相同方向上从外部构件60的内部引出至外部。例如，正极引线51和负极引线52各自由金属材料如铝、铜、镍或不锈钢等形成，且被形成为薄板形状或网形状。
外部构件60例如由在金属层的两个表面上形成有树脂层的层压膜形成。在层压膜中，在金属层的暴露于电池外部的表面上形成外部树脂层，且在与发电元件比如卷绕电极体50相对的电池内侧表面上形成内部树脂层。
金属层起到防止水分、氧或光进入以保护内含物的最重要作用，并且从轻质、延伸性、成本和加工性来看，最经常使用铝(Al)。外部树脂层具有外观美观性、韧性、柔软性等特点，且使用诸如尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的树脂材料等。内部树脂层是通过加热或超声熔化以相互熔合在一起的部分。因此，聚烯烃树脂是适合的，且经常使用流延聚丙烯(CPP)。根据需要，可以在金属层与外部树脂层和内部树脂层之间设置粘合层。
在外部构件60中，制造从内部树脂层侧朝向外部树脂层进行深拉伸形成并容纳卷绕电极体50的凹进部，并且内部树脂层设置成面对卷绕电极体50。外部构件60的相对内部树脂层通过熔融接合等在凹进部的外边缘部彼此紧密接触。粘附膜61设置在外部构件60与正极引线51和负极引线52之间，以增强外部构件60的内部树脂层与由金属材料形成的正极引线51和负极引线52之间的粘附性。粘附膜61由对金属材料的粘附性高的树脂材料形成并且例如由聚烯烃树脂比如聚乙烯、聚丙烯、或由这些材料改性产生的改性聚乙烯或改性聚丙烯配置而成。
代替金属层由铝(Al)构成的铝层压膜，外部构件60可以利用具有其他层压结构的层压膜或聚丙烯等的聚合物膜或金属膜构成。
图8是示出了沿I-I线的图7中所示的卷绕电极体50的截面结构的截面图。卷绕电极体50是通过正极53和负极54利用介于其间的隔膜58和凝胶电解质56层压，并对进行卷绕而获得的组件，最外周部根据需要利用保护带57保护。
(正极)
正极53具有这样的结构，其中正极活性材料层53B设置在正极集电体53A的一个表面或两个表面上。正极集电体53A和正极活性材料层53B的配置与根据上述第三实施方式的正极集电体21A和正极活性材料层21B的配置相同。
(负极)
负极54具有这样的结构，其中负极活性材料层54B设置在负极集电体54A的一个表面或两个表面上，负极活性材料层54B和正极活性材料层53B以对置的方式设置。负极集电体54A和负极活性材料层54B的配置与根据上述第二实施方式的负极集电体22A和负极活性材料层22B的配置相同。
(隔膜)
隔膜58与第一实施方式中的相同。
(非水电解质)
凝胶电解质56是非水电解质。其包含非水电解质溶液和充当保持非水电解质溶液的保持体的高分子化合物，且处于所谓的凝胶状态。凝胶电解质是优选的，因为可以实现高离子传导率并且可以防止液体从电池泄漏。在根据第四实施方式的非水电解质电池中，可以使用与第二实施方式中相同的非水电解质溶液代替凝胶电解质56。
(电池的制造方法)
这种非水电解质电池例如可以如下地制造。
(正极和负极的制造方法)
正极53和负极54可以通过与第二实施方式中相同的方法来制造。
(电池的组装)
利用包括非水电解质溶液、高分子化合物和混合溶剂的前体溶液对正极53和负极54各自的两个表面进行涂布，并将混合溶剂蒸发掉，从而形成凝胶电解质56。之后，通过焊接将正极引线51连接至正极集电体53A的端部，并且通过焊接将负极引线52连接至负极集电体54A的端部。
接下来，利用介入其间的隔膜58，将其上形成有凝胶电解质56的正极53和负极54层压在一起以形成层叠体。然后将层叠体在其纵向上卷绕，并将保护带57粘附至最外周部以形成卷绕电极体50。最后，例如，将卷绕电极体50塞在外部构件60中，并通过热熔合等使外部构件60的外边缘部彼此紧密接触，从而密封卷绕电极体50。此时，在正极引线51和负极引线52与外部构件60之间插入粘附膜61。完成了图7和8中所示的非水电解质电池。
此外，这种非水电解质电池62可以如下地制造。首先，以上述方式形成正极53和负极54，并将正极引线51和负极引线52连接至正极53和负极54。然后，利用介入其间的隔膜58将正极53和负极54层压在一起并卷绕，并将保护带57粘附至最外周部，从而形成卷绕电极体50。接下来，将卷绕电极体50夹在外部构件60中，将除了一边以外的外周部热熔合以将外部构件60转化为袋形式，从而将卷绕电极体50容纳在外部构件60内部中。随后，利用非水电解质溶液，制备包含作为高分子化合物的原料的单体、聚合引发剂以及根据需要其他材料比如聚合抑制剂的电解质的组合物，并将其注入外部构件60的内部中。
在注入电解质的组合物之后，外部构件60的开口部通过在真空气氛中热熔合来密封。接下来，施加热以将单体聚合为并转化为高分子化合物，从而形成凝胶态的凝胶电解质56，以便组装如图7和8中所示的非水电解质电池。
此外，在使用非水电解质溶液代替非水电解质电池中的凝胶电解质56的情况下，利用介入其间的隔膜58将正极53和负极54层压在一起并卷绕，且将保护带57粘附至最外周部，从而形成卷绕电极体50。接下来，将卷绕电极体50夹在外部构件60中，将除了一边以外的外周部热熔合以将外部构件60转化为袋形式，从而将卷绕电极体50容纳在外部构件60内部中。随后，将非水电解质溶液注入外部构件60的内部中，并且外部构件60的开口部通过在真空气氛中加热熔合来密封。从而组装非水电解质电池。
(层压膜型非水电解质电池的另一实例)
尽管在本技术的第四实施方式说明了卷绕电极体50由外部构件60封装的非水电解质电池，但是如图9A至图9C所示，可以使用层压电极体70代替卷绕电极体50。图9A是其中容纳有层压电极体70的非水电解质电池的外观图。图9B是示出了层压电极体70如何容纳在外部构件60中的分解透视图。图9C是示出了从底面侧观看的图9A中所示的非水电解质电池的外观的外观图。
作为层压电极体70，使用这样的层压电极体70，其中矩形的正极73和负极74利用介入其间的隔膜75层压在一起，并且通过固定构件76来固定。连接至正极73的正极引线71和连接至负极74的负极引线72从层压电极体70中引出，且在正极引线71和负极引线72与外部构件60之间设置粘附膜61。隔膜75与第一实施方式中的相同。隔膜75用非水电解质溶液浸透。另外，例如，可以在正极73和负极74的表面上形成凝胶电解质层。
凝胶电解质的形成方法、非水电解质溶液的注入方法和外部构件的热熔合方法可以使用上述的方法。
5、第五实施方式
(电池组的实例)
图10是示出了根据本技术的第二至第四实施方式的非水电解质电池(下文也称为“二次电池”)适用于电池组时的电路配置实例的框图。电池组包括组装电池301、外部封装件、包括充电控制开关302a和放电控制开关303a的开关部304、电流检测电阻器307、温度检测元件308、和控制器310。
另外，电池组包括正极端子321和负极端子322。在充电时，将正极端子321和负极端子322分别连接至充电器的正极端子和负极端子，使得进行充电。此外，在使用电子设备时，将正极端子321和负极端子322分别连接至电子设备的正极端子和负极端子，并进行放电。
组装电池301通过以串联和/或并联方式连接多个二次电池310a来形成。二次电池310a是本技术的二次电池。在图10中，6个二次电池301a连接以具有2并联连接3串联连接(2P3S)的情况被示为实例。此外，可以采用n个电池并联m个电池串联(n和m为整数)连接的任何连接方法。
开关部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，并由控制器310控制。二极管302b具有相对于在从正极端子321朝向组装电池301的方向上流动的充电电流反向，并且相对于在从负极端子322朝向组装电池301的方向上流动的放电电流正向的极性。二极管303b具有相对于充电电流正向且相对于放电电流反向的极性。注意，尽管在实例中开关部304设置在正侧，但是开关部分也可以设置在负侧。
充电控制开关302a由充电和放电控制器控制为在电池电压变为过充电检测电压时关闭，使得可以防止充电电流流入到组装电池301的电流路径中。在将充电控制开关302a关闭之后，仅允许通过二极管302b发生放电。另外，在充电期间流过大电流时，充电控制开关302a由控制器310控制为关闭，使得可以阻止充电电流在组装电池301的电流路径中流动。
放电控制开关303a由控制器310控制为在电池电压变为过放电检测电压时关闭，使得可以防止放电电流在组装电池301的电流路径中流动。在将放电控制开关303a关闭之后，仅允许通过二极管303b发生充电。另外，在放电期间流过大电流时，放电控制开关303a由控制器310控制为关闭，使得可以阻止放电电流在组装电池301的电流路径中流动。
温度检测元件308是例如热敏电阻。其设置在组装电池301的附近，测量组装电池301的温度以对控制部310供应测得的温度。电压检测器311测量组装电池301和形成组装电池301的相应二次电池301a的电压，进行测定电压的A/D转换，以将所得的电压供应至控制部310。电流测量器313通过使用电流检测电阻器307来测量电流，并将测定电流供应至控制部310。
开关控制器314基于由电压检测器311和电流测量器313输入的电压和电流来控制开关部304的充电控制开关302a和放电控制开关303a。当任意二次电池301a的电压变为过充电检测电压或过放电检测电压或更低时或者当大电流突然流过时，开关控制器314向开关部304发送控制信号，由此防止发生过充电、过放电和过电流充放电。
这里，例如，如果二次电池是锂离子二次电池，则将过充电检测电压设定为例如4.20V±0.05V，并将过放电检测电压设定为例如2.4V±0.1V。
作为充电/放电开关，例如，可以使用半导体开关如MOSFET。在这种情况下，MOSFET的寄生二极管充当二极管302b和303b。如果将P沟道FET用作充电/放电开关，则开关控制器314分别向充电控制开关302a和放电控制开关303a的相应栅极供应控制信号DO和CO。如果充电控制开关302a和放电控制开关303a是P沟道型，则通过使栅极电位比源极电位小预定值以上而开启充电控制开关302a和放电控制开关303a。也就是说，在正常充电和放电操作期间，通过将控制信号CO和DO设定在低电平，而将充电控制开关302a和放电控制开关303a设为开启状态。
另外，例如，在过充电或过放电时，通过将控制信号CO和DO设定在高电平下，而将充电控制开关302a和放电控制开关303a设为关闭状态。
存储器317由RAM或ROM形成，并且由作为非易失性存储器的可擦写可编程只读存储器(EPROM)形成。在存储器317中，预先存储由控制部310计算的数值、在制造步骤阶段测得的二次电池301a的初始状态下的电池的内阻值等。另外，也可以任意改写。另外，通过使存储器317存储二次电池301a的完全充电容量，例如，残余容量可以利用控制部310来计算。
在温度检测器318中，通过使用温度检测元件308来测量温度，由此在异常生热时进行充电/放电控制，以及对残余容量的计算进行校正。
6、第六实施方式
根据本技术的第二至第四实施方式的上述电池和根据第五实施方式的使用其的电池组可以安装在诸如电子装置、电动车辆和电力存储设备的装置上或用于向装置供电。
电子装置的实例包括笔记本型个人计算机、PDA(个人数字助理)、手机、无线电话的移动听筒、摄像机、数字照相机、电子书、电子词典、音乐播放器、收音机、头戴式耳机、游戏机、导航系统、记忆卡、起搏器、助听器、电动工具、电动剃须刀、冰箱、空调、电视机、立体声系统、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、干燥机、照明设备、玩具、医疗设备、机器人、负荷调节器和信号器等。
另外，作为电动车辆，列举铁路车辆、高尔夫球车、电动车和电动汽车(包括混合动力汽车)等，并且电池和电池组用作这些车辆的驱动电源或辅助电源。
作为电力存储设备，列举用于以住宅为代表的建筑或用于发电设施等的电力存储电源。
在下文中，将描述在上述应用例中使用应用本技术的上述非水电解质电池的电力存储设备的电力存储系统的具体实例。
作为电力存储系统，例如列举以下配置。第一电力存储系统是通过发电设备对电力存储设备进行充电的电力存储系统，所述发电设备通过可再生能量产生电力。第二电力存储系统是具有电力存储设备并将电力供应至与电力存储设备连接的电子装置的电力存储系统。第三电力存储系统是接收来自电力存储设备的电力供应的电子装置。这些电力存储系统作为用于与外部电力供应网络合作而有效地供应电力的系统而实施。
另外，第四电力存储系统是具有转换单元和控制单元的电动车辆，所述转换单元将来自电力存储设备的电力供应转换为车辆的驱动力，所述控制单元基于关于电力存储设备的信息进行与车辆控制相关的信息处理。第五电力存储系统是包括功率信息发射器/接收器的电力系统，所述功率信息发射器/接收器通过网络对其他装置发射信号并从其他装置接收信号，并基于由发射器/接收器接收的信息来进行对上述电力存储设备的充电/放电控制。第六电力存储系统是接收来自电力存储设备的电力供应或者将电力从发电设备或电力网络供应至电力存储设备的电力系统。下面将描述电力存储系统。
(6-1)作为应用例的住宅中的电力存储系统
将参照图11描述使用本技术的电池的电力存储设备应用在用于住宅的电力存储系统的实例。例如，在用于住宅401的电力存储系统400中，通过电力网络409、信息网络412、智能电表407、电力集线器(power hub)408等将电力从集中电力系统402如热力发电402a、核发电402b或水力发电402c等供应至电力存储设备403。利用这点，将电力从独立电源如家用发电设备404供应至电力存储设备403。存储供应至电力存储设备403的电力。通过使用电力存储设备403来供应用于住宅401中的电力。类似电力存储系统不但可以用于住宅401，而且还可以用于建筑物。
在住宅401中，设置有发电设备404、电力消耗设备405、电力存储设备403、控制每个设备的控制单元410、智能电表407和获取各种信息的传感器411。所述设备通过电力网络409和信息网络412彼此连接。将太阳能电池、燃料电池等用作发电设备404，并将由此产生的电力供应至电力消耗设备405和/或电力存储设备403。电力消耗设备405是冰箱405a、空调405b、电视接收器405c和浴室405d等。此外，电力消耗设备405中包括电动车辆406。电动车辆406是电动汽车406a、混合动力汽车406b和电动摩托车406c。
将本技术的电池应用于电力存储设备403。本技术的电池可以例如由上述锂离子二次电池配置而成。智能电表407的功能是测量使用的商业电力的量并将测得的使用量传递至电力公司。在电力网络409中，可以组合任意一种或多种DC(直流)供电、AC(交流)供电和非接触供电。
各种传感器411是运动传感器、亮度传感器、目标检测传感器、电力消耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器和红外传感器等。将通过各种传感器411获得的信息传递至控制单元410。基于来自传感器411的信息，掌握气候条件和人体条件等，并自动控制电力消耗设备405，由此可以使能量消耗最小化。另外，控制单元410可以通过因特网将关于住宅401的信息传递至外部电力公司等。
电力线分支和处理DC/AC转换等由电力集线器408执行。作为连接至控制单元410的信息网络412的通信系统，具有使用通信接口比如UART(通用异步接收器/发送器：用于异步串联通信的发射/接收电路)的方法，和基于蓝牙、ZigBee和Wi-Fi的无线电通信标准使用传感器网络的方法。蓝牙系统应用于多媒体通信，并且允许一对多连接型通信。ZigBee是使用IEEE(电气与电子工程师协会)802.15.4的物理层的标准。IEEE 802.15.4是称作PAN(个人局域网)或W(无线)PAN的近场无线网络标准的名称。
控制单元410连接至外部服务器413。服务器413可以由住宅401，电力公司和服务器提供商之一管理。由服务器413发射或接收的信息例如是电力消耗信息、生活模式信息、电费、气候信息、自然灾害信息和关于电力交易的信息。这些信息可以由家中的电力消耗设备(例如，电视接收器)发射和接收，并且可以由家外的设备(例如，手机等)发射和接收。这些信息可以显示在具有显示功能的装置比如电视接收器、手机或PDA(个人数字助理)上。
控制各个部分的控制单元410由CPU(中央处理单元)、RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器)等配置而成，并且，在本实例中，容纳在电力存储设备403中。控制单元410通过信息网络412连接至电力存储设备403、家用发电设备404、电力消耗设备405、各种传感器411和服务器413，并具有调节例如商业电力的使用量和发电量的功能。此外，其可以具有在电力市场上进行电力交易的功能。
如上所述，可以将不仅由集中电力系统402如热力发电402a、核发电402b和水力发电402c等产生的电力，而且由家用发电设备404(太阳能发电、风力发电)产生的电力存储在电力存储设备403中。因此，即使由家用发电设备404产生的电力改变，供应至外部的电量也可以保持恒定或者只需要控制所需的放电。例如，还可能存在以下用途。将由太阳能发电获得的电力存储在电力存储设备403中，在晚上将电费低的夜间电力存储在电力存储设备403中。另外，在电费高的白天将存储在电力存储设备403中的电力放出并使用。
尽管在该实例中描述了控制单元410容纳在电力存储设备403中的实例，但是控制单元410可以容纳在智能电表407中，或者可以单独配置。另外，电力存储系统400可用于公共住宅的多个家庭或者用于多个独立的住宅。
(6-2)作为应用例的车辆中的电力存储系统
将参照图12描述本技术应用于车辆的电力存储系统的实例。在图12中，示意性地示出了采用本技术适用的串联式混合动力系统的混合动力车辆的配置的一个实例。串联式混合动力系统是指这样的车辆，其利用驱动电力转换单元使用由发动机驱动的发电机产生的电力或者通过将电力存储在电池中获得的电力来运行。
在混合动力车辆500中，安装有发动机501、发电机502、电力驱动力转换单元503、驱动轮504a、驱动轮504b、车轮505a、车轮505b、电池508、车辆控制单元509、各种传感器510和充电端口511。将本技术的非水电解质电池应用于电池508。
混合动力车辆500通过由电力驱动力转换单元503供电来运行。电力驱动力转换单元503的一个实例是电机。电池508中的电力驱动该电力驱动力转换单元503，并将电力驱动力转换单元503的旋转力传送至驱动轮504a和504b。通过在所需部分处使用直流/交流(DC/AC)转换或逆向转换(AC/DC转换)，可以应用电力驱动力转换单元503，无论其是AC电机或DC电机。各种传感器510通过车辆控制单元509来控制发动机旋转速度并控制节流阀(未示出)的开度(节流开度)。在各种传感器510中，包括速度传感器、加速度传感器和发动机旋转速度传感器等。
发动机501的旋转力传送至发电机502，且可以将通过旋转力启动的发电机502产生的电力存储在电池508中。
当通过制动机构(图中未示出)对混合动力车辆500进行减速时，将减速期间的阻力作为旋转力用于电力驱动力转换单元503，且将通过这种驱动力启动的电力驱动力转换单元503产生的再生电力累积在电池508中。
也可以将电池508连接至混合动力车辆500外部的电源，由此通过将充电端口511作为输入端口来从外部电源接收电力供应，并累积所接收的电力。
尽管图中未示出，但是混合动力车辆500可以包括信息处理设备，所述信息处理设备基于关于二次电池的信息进行与车辆控制相关的信息处理。作为此信息处理设备，具有基于关于电池的残余容量的信息显示残余电池容量的信息处理设备。
在上文中，串联式混合动力车辆被描述为实例，所述串联式混合动力车辆使用通过发动机驱动的发电机产生的电力或者通过将电力存储在电池中获得的电力来运行。然而，本技术还可以有效地应用于并联式混合动力汽车，其将发动机和电机的输出都用作驱动源，并且利用任意切换使用三个系统，即，仅通过发动机行驶，仅通过电机行驶，以及通过发动机和电机两者行驶。另外，本技术还可以有效地应用于所谓的电动车辆，所述电动车辆仅通过驱动电机而不使用发动机来行驶。
【实施例】
下面将通过实施例详细描述本技术。本技术的配置不限于以下实施例。
<实施例1-1>
(隔膜的制造)
(树脂溶液的制备)
首先，将平均粒径为0.5μm的作为无机颗粒的矾土颗粒、平均粒径为10μm的可崩塌颗粒H122(由AGC SI-Tech.Co.制造的硅石次级颗粒)、和作为树脂材料的聚偏二氟乙烯混合并分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中以制备树脂溶液。在制备树脂溶液时，将矾土颗粒与可崩塌颗粒H122(矾土：H122)之间的体积比调节为80：20，并将颗粒(矾土颗粒和可崩塌颗粒H122)与聚偏二氟乙烯(颗粒：聚偏二氟乙烯)之间的体积比调节为80：20。颗粒的体积比利用各种材料的真比重计算。然而，针对可崩塌颗粒，根据从材料的孔体积和真比重得到的颗粒本身的比重进行计算。就可崩塌颗粒H122而言，孔体积为1.63ml/g，因此颗粒本身的比重为0.48g/ml。
(表面层的形成)
12μm厚的聚乙烯(PE)多孔膜被用作基板。通过调整涂布量以获得3.0μm作为第二区域的膜厚而将上述树脂溶液涂布在该基板的一个表面(单个表面)上。然后，将基板浸在由水形成的凝固液体中，然后进行干燥，从而形成多孔表面层。在表面层中，形成由第一颗粒(可崩塌颗粒H122)配置而成的第一区域和包括第二颗粒(矾土颗粒)和树脂材料(聚偏二氟乙烯)的第二区域。在表面层中，在第二区域散布在第一区域。通过这种方式，制造出实施例1-1的隔膜。
<实施例1-2>
隔膜以与实施例1-1类似的方式来制造，但使用平均粒径为8μm的可崩塌颗粒H52(由AGC SI-Tech.Co.制造的硅石次级颗粒)代替平均粒径为10μm的可崩塌颗粒H122(由AGC SI-Tech.Co.制造的硅石次级颗粒)。可崩塌颗粒H52的颗粒本身的比重为0.45g/ml。
<实施例1-3>
隔膜以与实施例1-1类似的方式来制造，但使用平均粒径为5μm的可崩塌颗粒H33(由AGC SI-Tech.Co.制造的硅石次级颗粒)代替平均粒径为10μm的可崩塌颗粒H122(由AGC SI-Tech.Co.制造的硅石次级颗粒)。可崩塌颗粒H33的颗粒本身的比重为0.48g/ml。
<实施例1-4>
隔膜以与实施例1-3类似的方式来制造，但将树脂溶液涂布在基板的两个表面(双表面)上以在基板的双表面上形成表面层。每个单一表面的树脂溶液的涂布量被设为与实施例1-3的相同。
<实施例1-5>
隔膜以与实施例1-3类似的方式来制造，但在制备树脂溶液时矾土颗粒与可崩塌颗粒H33(矾土颗粒：可崩塌颗粒H33)之间的体积比变为70：30。
<实施例1-6>
隔膜以与实施例1-3类似的方式来制造，但在制备树脂溶液时矾土颗粒与可崩塌颗粒H33(矾土颗粒：可崩塌颗粒H33)之间的体积比变为60：40。
<实施例1-7>
隔膜以与实施例1-3类似的方式来制造，但在制备树脂溶液时矾土颗粒与可崩塌颗粒H33(矾土颗粒：可崩塌颗粒H33)之间的体积比变为50：50。
<实施例1-8>
隔膜以与实施例1-3类似的方式来制造，但在制备树脂溶液时矾土颗粒与可崩塌颗粒H33(矾土颗粒：可崩塌颗粒H33)之间的体积比变为40：60。
<实施例1-9>
隔膜以与实施例1-3类似的方式来制造，但在制备树脂溶液时矾土颗粒与可崩塌颗粒H33(矾土颗粒：可崩塌颗粒H33)之间的体积比变为30：70。
<实施例1-10>
隔膜以与实施例1-3类似的方式来制造，但在制备树脂溶液时矾土颗粒与可崩塌颗粒H33(矾土颗粒：可崩塌颗粒H33)之间的体积比变为20：80。
<实施例1-11>
隔膜以与实施例1-3类似的方式来制造，但在制备树脂溶液时矾土颗粒与可崩塌颗粒H33(矾土颗粒：可崩塌颗粒H33)之间的体积比变为10：90。
<实施例1-12>
隔膜以与实施例1-3类似的方式来制造，但在制备树脂溶液时矾土颗粒与可崩塌颗粒H33(矾土颗粒：可崩塌颗粒H33)之间的体积比变为5：95。
<比较例1-1>
在没有形成表面层的情况下，基板(12μm厚的聚乙烯(PE)多孔膜)被用作比较例1-1的隔膜。
<比较例1-2>
隔膜以与实施例1-1类似的方式来制造，但在制备树脂溶液的过程中只使用可崩塌颗粒H122而不使用矾土颗粒。
<比较例1-3>
隔膜以与实施例1-2类似的方式来制造，但在制备树脂溶液的过程中只使用可崩塌颗粒H52而不使用矾土颗粒。
<比较例1-4>
隔膜以与实施例1-3类似的方式来制造，但在制备树脂溶液的过程中只使用可崩塌颗粒H33而不使用矾土颗粒。
<比较例1-5>
隔膜以与比较例1-4类似的方式来制造，但将树脂溶液涂布在基板的两个表面上。每个单个表面的树脂溶液的涂布量与比较例1-4的相同。
<比较例1-6>
隔膜以与实施例1-1类似的方式来制造，但在制备树脂溶液的过程中只使用矾土颗粒而不使用可崩塌颗粒H122。
<比较例1-7>
隔膜以与实施例1-1类似的方式来制造，但在制备树脂溶液的过程中使用平均粒径为6μm的勃姆石颗粒代替可崩塌颗粒H122。
<比较例1-8>
隔膜以与比较例1-7类似的方式来制造，但将树脂溶液涂布在基板的两个表面上。每个单个表面的树脂溶液的涂布量与比较例1-7的相同。
<比较例1-9>
隔膜以与实施例1-1类似的方式来制造，但在制备树脂溶液的过程中使用平均粒径为9.5μm的勃姆石颗粒代替可崩塌颗粒H122。
<比较例1-10>
隔膜以与比较例1-9类似的方式来制造，但将树脂溶液涂布在基板的两个表面上。每个单个表面的树脂溶液的涂布量与比较例1-9的相同。
<比较例1-11>
(树脂溶液的制备)
首先，将平均粒径为0.5μm的作为无机颗粒的矾土颗粒、平均粒径为7nm的硅石颗粒(由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造的R812)、和作为树脂材料的聚偏二氟乙烯混合并分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中以制备树脂溶液。在制备树脂溶液时，将矾土颗粒与硅石颗粒(矾土：硅石颗粒)之间的体积比调节为80：20，并将颗粒(矾土颗粒和硅石颗粒)与聚偏二氟乙烯(颗粒：聚偏二氟乙烯)之间的体积比调节为80：20。颗粒的体积比利用各种材料的真比重计算。
(表面层的形成)
12μm厚的聚乙烯(PE)多孔膜被用作基板。将上述树脂溶液涂布在该基板的一个表面(单个表面)上，通过调整涂布量以获得3.0μm的第二区域的膜厚。然后，将基板浸在由水构成的凝固液体中，然后进行干燥，从而形成多孔表面层。通过这种方式，制造出比较例1-1的隔膜。
(SEM观察)
执行通过SEM(扫描电子显微镜)观察压挤之前和压挤之后的表面层以检查压挤之前和压挤之后的表面层的状态。
(表面观察)
首先，执行检查可崩塌颗粒的崩塌性的表面观察。在该表面观察中，如果可崩塌颗粒的表面由第二颗粒(矾土颗粒)覆盖，则难以检查可崩塌颗粒的崩塌性。因此，选择可崩塌颗粒的表面不由第二颗粒(矾土颗粒)覆盖的比较例1-2的隔膜作为执行SEM观察的样品。
一个隔膜由厚纸夹在中间并且隔膜使用手压机以100kg/cm2的压力压挤。使用由Hitachi High-Technologies Corporation制造的扫描电子显微镜S4800对压挤之前和压挤之后的表面层的状态执行电子显微镜观察。
在图13A中，示出了在比较例1-2的隔膜中压挤之前的表面层的SEM图像。在图13B中，示出了在比较例1-2的隔膜中压挤之后的表面层的SEM图像。如图13A和图13B中所示，确认在压挤之前的可崩塌颗粒H122在压挤之后崩塌而被压碎的状态。
(截面观察)
执行检查压挤之后的表面层的状态的隔膜的截面观察。选择实施例1-1的隔膜作为执行SEM观察的样品。一个隔膜由厚纸夹在中间并且使用手压机以100kg/cm2的压力压挤隔膜。使用由Hitachi High-TechnologiesCorporation制造的扫描电子显微镜S4800对压挤之后的隔膜的截面执行电子显微镜观察。
图14A示出了在压挤之后的实施例1-1的隔膜的截面的SEM图像。图14B是通过放大图14A中的箭头a表示的部分而获得的SEM图像。图14C是通过放大图14B中的箭头b表示的部分而获得的SEM图像。
如图14A至图14C中所示，作为次级颗粒的第一颗粒(可崩塌颗粒H122)在压挤之后崩塌并被压碎。此外，在压挤之后，保持由作为次级颗粒的第一颗粒(可崩塌颗粒H122)配置而成的第一区域R1和由第二颗粒(矾土颗粒)和树脂材料(聚偏二氟乙烯)配置而成的第二区域R2。
(压挤之后表面层的SEM观察和由EDX进行的元素映射)
执行压挤之后表面层的SEM观察和EDX的元素映射。选择实施例1-1的隔膜和比较例1-11的隔膜作为待观察的样品。
一个隔膜由厚纸夹在中间并且使用手压机以100kg/cm2的压力压挤隔膜。使用由Hitachi High-Technologies Corporation制造的扫描电子显微镜S4800对压挤之前和压挤之后的表面层的状态执行电子显微镜观察和EDX(能量色散X射线光谱仪)的元素映射。
图15A是在实施例1-1的隔膜中在压挤之后的表面层的SEM图像。图15B是在实施例1-1的隔膜中在压挤之后的表面层的元素映射图像。图15C是在实施例1-1的隔膜中在压挤之后的表面层的元素映射图像。图15D是在比较例1-11的隔膜中在压挤之后的表面层的SEM图像。图15E是在比较例1-11的隔膜中在压挤之后的表面层的元素映射图像。图15F是在比较例1-11的隔膜中在压挤之后的表面层的元素映射图像。
如图15A中所示，通过SEM观察可确认，在压挤隔膜之后，尽管第一颗粒(可崩塌颗粒H122)崩塌，但仍然保持由第一颗粒(可崩塌颗粒H122)配置而成的第一区域R1和由第二颗粒(矾土)和树脂材料(聚偏二氟乙烯)配置而成的第二区域R2。另外，如图15B和图15C中所示，根据第一颗粒的构成元素(Si)的元素映射图像和第二颗粒的构成元素(Al)的元素映射图像确认了第一区域R1和第二区域R2。具体地，在图15B中，Al未密集存在的区域表示R1并且Al均匀存在的区域表示R2。在图15C中，Si密集存在的区域表示R1并且Si不密集存在的区域表示R2。另一方面，如图15D至图15F中所示，在通过涂布包含矾土和纳米硅石颗粒的混合物的涂布材料形成的表面层中，未确认与实施例1-1一样在第二区域散布第一区域的状态，尽管可能发生偏析(segregation)。
(评估)
对实施例1-1至实施例1-12和比较例1-1至比较例1-10执行以下“确认颗粒崩塌性”、“测量表面层的压缩率”、和“评估抗剥离性”。
(确认颗粒的崩塌性)
一个隔膜由厚纸夹在中间并且使用手压机以100kg/cm2的压力压挤隔膜。使用由Hitachi High-Technologies Corporation制造的扫描电子显微镜S4800对压挤之前和压挤之后的表面层的状态执行电子显微镜观察。在压挤之后能确认颗粒崩塌并被压碎的状态的隔膜被定义为存在崩塌性。在压挤之后颗粒未崩塌并且未被压碎的隔膜被定义为不存在崩塌性。
(测量表面层的压缩率)
如下地获得表面层的压缩率。首先，获得压挤之前的表面层的膜厚。如下地获得压挤之前的表面层的膜厚。
首先，测量每个单个表面的表面层的膜厚，该膜厚通过从使用直径为6mm的圆形平面压头向隔膜施加1.8kg/cm2负载时的厚度中减去基板的厚度(12μm)而获得。此外，在10个点处重复上述测量并测量平均值，使得获得平均值作为表面层的膜厚。
接下来，一个隔膜由厚纸夹在中间并且使用手压机以100kg/cm2的压力压挤隔膜。接下来，压挤之后隔膜的表面层的膜厚以与上文类似的方式获得。
接下来，根据压挤之前与压挤之后之间的表面层的膜厚的差来计算压碎表面层的厚度。接下来，通过将以上述方式获得的“压碎表面层的厚度”和“压挤之前的表面层的膜厚”代入以下等式，获得表面层的压缩率。
表面层压缩率(％)＝(压碎表面层的厚度/压挤之前的表面层的膜厚)*100(％)
(抗剥离性的评估)
抗剥离性的评估通过使用由Hitachi High-Technologies Corporation制造的扫描电子显微镜S4800执行隔膜的表面层的电子显微镜观察来执行。
具体地，关于表面层，随机在10个部位执行预定范围(250μm*100μm)的SEM观察并基于以下标准评估耐氧化性：
A在没有发现形成第一区域的颗粒剥离的情况；
B在一至三个部位发现形成第一区域的颗粒剥离的情况；
C在四个以上部位发现形成第一区域的颗粒剥离的情况。
在图16A中，示出了实施例1-11的表面层的第一颗粒未剥离的状态的SEM图像。在图16B中，示出了实施例1-12的第一颗粒发生剥离的部位的SEM图像。
表1中示出了实施例1-1至实施例1-12和比较例1-1至比较例1-10的评估结果。
【表1】
*：(每个单个表面)
如表1中所示，在实施例1-1至实施例1-12中，可以使表面层的压缩率较高，因为其具有由可崩塌颗粒配置而成的第一区域。另外，在实施例1-1至实施例1-12中，确保抗剥离性，因为它们包括由不同于可崩塌颗粒的第二颗粒和树脂材料配置而成的第二区域以及第一区域。另一方面，在比较例1-1至比较例1-4中，抗剥离性不良，因为表面层不包括第二区域，但包含可崩塌颗粒。在比较例1-6至比较例1-10中，表面层的压缩率较低，因为表面层不包含可崩塌颗粒。
<实施例2-1至实施例2-12>
实施例2-1至实施例2-12的隔膜以与实施例1-1至实施例1-12类似的方式制造。
<比较例2-1至比较例2-7>
比较例2-1至比较例2-7的隔膜以与比较例1-1至比较例1-7类似的方式制造。
<比较例2-8>
比较例2-8的隔膜以与比较例2-7类似的方式制造。
<比较例2-9和比较例2-10>
隔膜以与比较例2-7类似的方式制造，但是将树脂溶液涂布在基板的两个表面上。每个单个表面的树脂溶液的涂布量与比较例2-7的相同。
(评估)
关于实施例2-1至实施例2-12和比较例2-1至比较例2-10，执行与上文类似的“确认颗粒的崩塌性”、与上文类似的“测量压挤之前的表面层和压挤之后的表面层的膜厚”、和“测量压挤之前和压挤之后的透气度”。
(测量压挤之前和压挤之后的透气度)
首先，获得压挤之前和压挤之后的隔膜的透气度。如下地获得透气度。100cc空气穿过面积为645mm2的多孔膜(直径为28.6mm的圆)的时间(秒)使用符合JIS P8117的Gurley式透气度测定仪测量，并且所测得的时间被用作透气度。
接下来，一个隔膜由厚纸夹在中间并且使用手压机以100kg/cm2(比较例2-7和比较例2-9之外的实例)或200kg/cm2(比较例2-7和比较例2-9)的压力压挤隔膜。接下来，压挤之后的隔膜的透气度以与上文类似的方式获得。在比较例2-7和比较例2-9中，为了评估当在使用没有崩塌性的颗粒的情况下获得与使用可崩塌颗粒的情况下的压碎量同等的压碎量时的隔膜的透气度，升高压缩压力。具体地，此压缩压力设定为在比较例2-7中，表面层的压缩率等同于实施例2-1的压缩率，并且在比较例2-9中，表面层的压缩率等同于实施例2-2的压缩率。
表2中示出了实施例2-1至实施例2-12和比较例2-1至比较例2-10的评估结果。
【表2】
*：(每个单个表面)
如表2中所示，在实施例2-1至实施例2-12中，因为配置第一区域的颗粒具有崩塌性，所以表面层的压碎量较大并且压挤之后的透气度的增加被更大程度地抑制。另一方面，在比较例2-1中，只利用基板，隔膜不可能压碎成通过厚度测量能检测到压碎的程度。然而，因为压缩基板表面，压挤之后透气度增加更大。在比较例2-7和比较例2-9中，在颗粒中不存在崩塌性的情况下，压碎量较小。然而，透气度增加的程度等同于配置第一区域的颗粒具有崩塌性时的增加程度。在比较例2-8和比较例2-10中，在颗粒中不存在崩塌性的情况下，当压缩压力增加以确保压碎量时，压碎量等同于颗粒具有崩塌性的压碎量，但透气度增加较大。
<实施例3-1>
隔膜以与实施例1-8类似的方式制造。
<比较例3-1>
隔膜以与比较例1-6类似的方式制造。
<比较例3-2>
隔膜以与比较例1-7类似的方式制造。
(评估)
关于实施例3-1和比较例3-1和比较例3-2，执行与上文类似的“确认颗粒的崩塌性”、与上文类似的“测量表面层的压缩率”、“测量压挤之前的表面粗糙度(Ra)”、“测量压挤之后的表面粗糙度(Ra)”、和“压挤之前和压挤之后的表面层的SEM观察”。
(测量压挤之前的表面粗糙度(Ra))
首先，如下地测量压挤之前的表面层的表面粗糙度(Ra)。表面的凹凸使用激光显微镜(VK-9500，由KEYENCE CORPORATION制造)来测量。此时，测量范围为210μm*280μm，并根据测量结果计算Ra(算术平均粗糙度)。
(测量压挤之后的表面粗糙度(Ra))
接下来，一个隔膜由厚纸夹在中间并且隔膜使用手压机以100kg/cm2的压力压挤。表面的凹凸使用激光显微镜(VK-9500，由KEYENCECORPORATION制造)来测量。此时，测量范围为210μm*280μm，并根据测量结果计算Ra(算术平均粗糙度)。
(压挤之前和压挤之后的表面层的SEM观察)
关于实施例3-1和比较例3-2，执行压挤之前和压挤之后的表面层的SEM观察。在图17A中，示出了实施例3-1的隔膜的表面层(压挤之前)的SEM图像。在图17B中，示出了实施例3-1的隔膜的表面层(压挤之后)的SEM图像。在图18A中，示出了比较例3-2的隔膜的表面层(压挤之前)。在图18B中，示出了比较例3-2的隔膜的表面层(压挤之后)。
表3中示出了实施例3-1和比较例3-1和比较例3-2的评估结果。
【表3】
如表3中所示，在实施例3-1中，因为配置第一区域的第一颗粒(可崩塌颗粒H33)具有崩塌性，所以压碎第一颗粒(可崩塌颗粒H33)直到压挤之前的凹凸形状变平坦和光滑。因此，压挤之后的表面层的表面粗糙度较小。在实施例3-1中，不利影响比如电位不均匀可以通过改善压挤之后的表面粗糙度来抑制以使电极之间的距离恒定不变。另一方面，在比较例3-2中，因为颗粒(勃姆石颗粒)不具有崩塌性，所以压挤之后的表面层的表面粗糙度较大。在比较例3-1中，因为表面层中包含的颗粒是一种并且表面粗糙度在压挤之前较小，所以压挤之前与压挤之后之间的表面粗糙度几乎没有差异。
<实施例4-1>
当形成表面层时，树脂溶液的涂布量被调整为使得第二区域的膜厚变为1.5μm。隔膜以与实施例1-3类似的方式制造，上述点除外。
<实施例4-2>
当形成表面层时，树脂溶液的涂布量被调整为使得第二区域的膜厚变为1.0μm。隔膜以与实施例4-1类似的方式制造，上述点除外。
(评估)
关于实施例4-1和实施例4-2，执行“测量第二区域的膜厚”和“评估耐氧化性”。
(测量第二区域的膜厚)
隔膜的表面层由胶带(tape)剥离并且制成的表面层的涂布部分和未涂布部分之间的高差使用激光显微镜(VK-9500，由KEYENCECORPORATION制造)来测量。基板与第二区域之间的高差被视为第二区域的膜厚。
(耐氧化性的评估)
耐氧化性通过使用由Hitachi High-Technologies Corporation制造的扫描电子显微镜S4800执行隔膜的表面层的电子显微镜观察来评估。具体地，关于表面层，随机在10个部位执行预定范围(250μm*100μm)的SEM观察并基于以下标准评估耐氧化性：
A在没有发现暴露基板表面的部分的情况；
B在一个或多个部位发现暴露基板表面的部分的情况；
C在所有部位都发现暴露基板表面的部分的情况。
表4中示出了实施例4-1和实施例4-2的评估结果。在实施例4-1和实施例4-2中，在该评估中没有在所有部位都发现暴露基板表面的部分的情况(C)的隔膜。
【表4】
如表4中所示，根据实施例4-1和实施例4-2，可确认如果第二区域的膜厚为1.5μm以上，不存在基板暴露并且实现更优良的耐热性和耐氧化性的效果。
<实施例5-1>
当形成表面层时，树脂溶液的涂布量被调整为使得第二区域的膜厚变为1.5μm。隔膜以与实施例1-4类似的方式制造，上述点除外。
<比较例5-1>
其上没有形成表面层的基板(12μm厚的聚乙烯(PE)多孔膜)被用作比较例5-1的隔膜。
<比较例5-2>
将树脂溶液涂布在基板的两个表面上。当形成表面层时，树脂溶液的涂布量被调整为使得表面层的膜厚变为2.0μm。隔膜以与比较例1-6类似的方式制造，上述点除外。
<比较例5-3>
隔膜以与比较例1-5类似的方式制造。
(评估)
关于实施例5-1和比较例5-1至比较例5-3，执行与上文类似的“测量第二区域的膜厚”和“评估耐热性(测量高温保存之后的收缩率)”。
(耐热性：测量高温保存之后的收缩率)
各个实施例和比较例的隔膜沿MD(纵向)方向切割成60mm并沿TD(横向)方向切割成60mm并允许在150度下置于烤箱中一个小时。此时，使隔膜夹在两张纸之间静置，使得可以防止隔膜直接暴露于热空气中。此后，将隔膜从待冷却的烤箱中取出并测量沿MD方向和TD方向的各个长度(mm)。MD方向和TD方向的热收缩率根据以下各个等式计算。
MD热收缩率(％)＝(60-加热之后沿MD方向的微孔膜的长度)/60*100
TD热收缩率(％)＝(60-加热之后沿TD方向的微孔膜的长度)/60*100
在表5中，示出了关于实施例5-1和比较例5-1至比较例5-3的评估结果。
【表5】
如表5中所示，基板的热收缩可以在包括具有第一区域和第二区域的表面层的隔膜中被抑制，如实施例5-1一样。另一方面，在只采用基板而不形成表面层的情况下热收缩较大，如比较例5-1一样。当表面层中包含的颗粒是一种可崩塌颗粒时，如比较例5-3一样，热收缩较大，因为基板未被均匀覆盖。当表面层中包含的颗粒是一种没有崩塌性的矾土颗粒时，如比较例5-2一样，热收缩较小，因为隔膜被均匀覆盖。然而，在比较例5-2的隔膜中，压挤之后的表面层的压碎量较小，因为其不包括第一区域。
<实施例6-1>
(制造隔膜)
隔膜以与实施例1-4类似的方式制造，但是改变树脂溶液的涂布量。
接下来，使用所制造的隔膜的硬币型电池和圆柱形电池通过以下方式制造。
(制造硬币型电池)
(正极的制造)
将91质量％的作为正极活性材料的钴酸锂(LiCoO2)、6质量％的作为导电剂的碳黑和3质量％的作为粘结剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)混合以制备正极混合物并将正极混合物分散在用作分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中以转化为正极混合物浆料。以使得正极集电体的一部分露出的方式将正极混合物浆料涂布到由15μm厚的带状铝箔形成的正极集电体的两个表面上。此后，将涂布的正极混合物浆料的分散介质蒸发并干燥，然后通过辊压机等进行压缩成型，从而形成正极活性材料层。将其冲压成直径为16mm的圆形形状以形成正极。
(负极的制造)
首先，通过气体雾化法来获得硅类材料SiOx(核部分)，然后通过粉末蒸发法将结晶性比核部分低的硅类材料SiOy(覆盖部分)沉积在其表面上以获得负极活性材料。在核部分中，设定半宽度＝0.6°，微晶尺寸＝90nm，且平均粒径＝4μm。在覆盖部分中，设定平均厚度＝500nm，且平均覆盖率＝70％。
在形成核部分的硅类材料(SiOx)的情况下，对在原材料(硅)的熔融和固化时的氧的引入量进行调节，从而控制组成(氧化态)。在形成覆盖部分的硅类材料(SiOy)的情况下，对在原材料(硅)的沉积时的氧或氢的引入量进行调节，从而控制组成。在粉末蒸发方法中，使用偏转型电子束蒸发源。另外，设定沉积速度＝2nm/sec，且通过涡轮分子泵建立1×10-3Pa压力的真空状态。
将80质量％的作为负极活性材料的硅类材料和20质量％(干燥质量比)作为粘结剂的为聚酰亚胺的前体的聚酰胺酸溶液混合以制备负极混合物并将负极混合物分散在用作分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中以转化为负极混合物浆料。将NMP和N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)用作聚酰胺酸溶液的溶剂。以使得负极集电体的一部分露出的方式将负极混合物浆料涂布到由15μm厚带状铜箔形成的负极集电体的两个表面上。此后，将涂布负极混合物浆料的分散介质蒸发并干燥，并通过使用辊压机进行压缩成型。然后，在真空气氛中在400℃下焙烧1小时。由此，生成作为粘结剂的聚酰亚胺以形成负极活性材料层。最后，将其冲压成直径为17mm的圆形形状以形成正极。
(非水电解质溶液的制备)
非水电解质溶液通过将作为电解质盐的六氟磷酸锂(LiPF6)按1mol/dm3的浓度溶解在通过以30:10:60的质量比混合碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚乙烯酯(VC)和碳酸二乙酯(DEC)而获得的非水溶剂中来制备。
(硬币型电池的组装)
制造的正极和负极利用其间的隔膜层叠在一起。层叠体容纳在外部杯和外部壳内部并利用其间的垫圈执行嵌塞。由此，制造直径为20mm且高度为1.6mm的硬币型非水电解质二次电池。
(圆柱形电池的制造)
(正极的制造)
与上文相同的正极活性材料层以与上述硬币型电池的正极的制造步骤类似的方式形成在与上文相同的正极集电体上。最后，正极端子连接至正极集电体的暴露部分以形成正极。
(负极的制造)
与上文相同的负极活性材料层以与上述硬币型电池的负极的制造步骤类似的方式形成在与上文相同的负极集电体上。最后，负极端子连接至负极集电体的暴露部分以形成负极。
(非水电解质溶液的制备)
与上文相同的非水电解质溶液以与上述硬币型电池的非水电解质溶液的调制步骤类似的方式制备。
(圆柱形电池的组装)
以正极、隔膜、负极和隔膜的顺序将正极、负极和隔膜层叠在一起，并在纵向方向上卷绕多次。然后，卷绕端部通过胶粘带固定，由此形成卷绕电极体。此时，隔膜中具有凹凸形状的表面层被布置成与负极相对。接下来，将正极端子接合至与电池盖结合的安全阀，并将负极引线连接至负极壳。将卷绕电极体夹在一对绝缘板之间，并容纳在电池壳的内部中。然后，将中心销插入到卷绕电极体的中心中。
随后，将非水电解质溶液从上述绝缘板注入到圆柱形电池壳的内部中。最后，将由安全阀、盘保持器和阻塞盘构成的安全阀机构嵌塞到电池壳的打开部分，从而利用其间的绝缘密封垫圈封闭地密封电池壳。由此，制造了如图4中所示的圆柱形电池，其具有18mm的直径，65mm的高度(ICR18650尺寸)，且电池容量为3500mAh。
<比较例6-1>
(隔膜的制造)
隔膜以与比较例1-6类似的方式制造，但是改变树脂溶液的涂布量。
(硬币型电池和圆柱形电池的制造)
硬币型电池和圆柱形电池使用上述隔膜来制造，类似于实施例6-1。
(评估)
对于实施例6-1和比较例6-1，进行充电/放电测试以执行“测量第二区域的膜厚”、“测量负极膨胀率”、和“评估箔破裂”。
(测量负极膨胀率)
利用实施例和比较例的各个硬币型电池，在23度的气氛中利用0.5C的充电电流执行恒定电流充电直至电池电压变为4.2V。然后，以4.2V的电池电压执行恒定电压充电，并且当充电电流变为50mA时停止充电。执行该充电/放电条件下的充电/放电循环10次。在充电/放电循环之后，拆解硬币型电池，测量“负极混合物层的厚度”和“隔膜的厚度”。负极混合物层的厚度是减去铜箔的15μm的厚度而得到的厚度。
(膨胀率计算)
负极膨胀率(％)＝{(充电/放电循环之后的负极混合物厚度)/(充电/放电循环之前的负极混合物厚度)*100(％)
(评估箔破裂)
利用实施例和比较例的各个圆柱形电池，在23度的气氛下利用0.5C的充电电流执行恒定电流充电直至电池电压变为4.2V。然后，以4.2V的电池电压执行恒定电压充电，并且当充电电流变为50mA时停止充电。此后，拆解圆柱形电池，目测电极是否破裂，基于以下标准来评估箔破裂抑制效果。
没发生箔破裂A
发生箔破裂B
表6中示出了实施例6-1和比较例6-1的评估结果。
【表6】
如表6中所示，根据循环测试之前与循环测试之后之间的隔膜膜厚的变化和实施例6-1与比较例6-1之间的负极膨胀率的比较得出以下结果。具体地，由于形成第一区域的第一颗粒在具有第一区域和第二区域的表面层中崩塌和压碎，因此可确保足够的隔膜压碎量和负极膨胀率。
7、其他实施方式
本技术不限于本技术的上述实施方式并且在不背离本技术的主旨的范围内可能存在各种修改和应用。
例如，在上述实施方式和实施例中提及的数值、结构、形状、材料、原料、生产工艺等仅仅是实例，并且可以根据需要使用与此不同的数值、结构、形状、材料、原料、生产工艺等。
另外，上述实施方式和实施例的配置、方法、步骤、形状、材料、数值等可以彼此组合，除非该组合背离本技术的主旨。
在本技术的二次电池中，能够存储并释放锂的负极材料的电化学当量可以大于正极的电化学当量，使得可以防止锂金属在充电期间在负极上析出。
另外，在本技术的二次电池中，每对正极和负极在完全充电状态下的开路电压(即，电池电压)可以最多为4.20V。然而，二次电池可以被设计为高于4.20V，优选在4.25V以上至4.50V以下的范围内。通过将电池电压设定为大于4.20V，甚至利用相同的正极活性材料，每单位质量锂的放电量比完全充电时开路电压为4.20V的电池大。因此，正极活性材料和负极活性材料的量根据这种情况进行调节。这允许实现更高的能量密度。
本技术还可以采用以下配置。
【1】一种隔膜，包括：
多孔基板层；以及
设置在基板层的至少一个主表面上并包含第一颗粒、第二颗粒和树脂材料的多孔表面层，
其中
表面层包括：
至少由第一颗粒配置而成的第一区域，以及
由第二颗粒和树脂材料配置而成的第二区域。
【2】根据【1】所述的隔膜，其中
第一颗粒包含其初级颗粒的平均粒径为至少1nm至最多500nm的微粒，并且
第二颗粒包含其初级颗粒的平均粒径为至少0.01μm至最多3.0μm的颗粒。
【3】根据【2】所述的隔膜，其中
第一颗粒是由微粒凝聚产生的次级颗粒，并且
次级颗粒的平均粒径为至少3.0μm。
【4】根据【1】至【3】中任一项所述的隔膜，其中
第一颗粒崩塌以便压碎成椭圆体状。
【5】根据【1】至【4】中任一项所述的隔膜，其中
第一颗粒的表面的至少一部分由第二颗粒覆盖。
【6】根据【1】至【5】中任一项所述的隔膜，其中
第一颗粒在以100kg/cm2压挤时崩塌，并且
表面层的压缩率在以100kg/cm2压挤之后至少为40％。
【7】根据【1】至【6】中任一项所述的隔膜，其中
第二颗粒的体积比相对于第一颗粒和第二颗粒的总体积至少为10％。
【8】根据【1】至【7】中任一项所述的隔膜，其中
第二区域的厚度至少为1.5μm。
【9】根据【1】至【8】中任一项所述的隔膜，其中
第一颗粒起到隔离物的作用并且第一颗粒的高度基本上等于表面层的厚度。
【10】根据【1】至【9】中任一项所述的隔膜，其中
第二颗粒具有由第二颗粒和树脂材料形成的多孔结构。
【11】根据【1】至【10】中任一项所述的隔膜，其中
基板层是聚烯烃微孔膜。
【12】一种电池，包括：
正极；
负极；
电解质；以及
隔膜，其中
隔膜包括：
多孔基板层；以及
设置在基板层的至少一个主表面上并包含第一颗粒、第二颗粒和树脂材料的多孔表面层，
并且
表面层包括：
至少由第一颗粒配置而成的第一区域，以及
由第二颗粒和树脂材料配置而成的第二区域。
【13】根据【12】所述的电池，其中
负极包含作为负极活性材料的包含能够与作为构成元素的锂形成合金的至少一种金属元素和类金属元素的合金类负极材料。
【14】根据【13】所述的电池，其中
合金类负极材料包含作为构成元素的锡。
【15】一种电池组，包括：
根据【12】所述的电池；
控制电池的控制部；以及
包括电池的外部封装件。
【16】一种电子装置，包括：
根据【12】所述的电池，其中
电子装置接收来自电池的电力供应。
【17】一种电动车辆，包括：
根据【12】所述的电池；
接收来自电池的电力供应并将电力转换为车辆的驱动力的转换单元；以及
基于与电池有关的信息执行与车辆控制有关的信息处理的控制单元。
【18】一种电力存储设备，包括：
根据【12】所述的电池，其中
电力存储设备将电力供应至连接至电池的电子装置。
【19】根据【18】所述的电力存储设备，还包括：
经由网络向并自另一个装置传输并接收信号的电力信息控制单元，其中
电力存储设备基于由电力信息控制单元接收的信息来实现电池的充电/放电控制。
【20】一种电力系统，其中电力供应从根据【12】所述的电池接收或将电力从发电设备或电力网络供应至电池。
【附图标记列表】
1    隔膜            40   卷绕电极体      321  正极端子
2    基板            41   正极端子        322  负极端子
3    表面层          50   卷绕电极体      400  电力存储系统
4a   第一颗粒        51   正极引线        401  住宅
4b   第二颗粒        52   负极引线        402  集中电力系统
11   电池壳          53   正极            402a 热力发电
12a  绝缘板          53A  正极集电体      402b 核发电
13   电池盖          53B  正极活性材料    402c 水力发电层
14   安全阀          54   负极            403  电力存储设备
14a  凸起            54A  负极集电体      404  发电设备
15   盘保持器        54B  负极活性材料    405  电力消耗设备层
16   阻塞盘          56   凝胶电解质      405a 冰箱
16a  孔              57   保护带          405b 空调
17   热敏电阻器元件  58   隔膜            405c 电视接收器
18   垫圈            60   外部构件        405d 浴室
19   子盘            61   粘附膜          406  电动车辆
20   卷绕电极体      70   层压电极体      406a 电动汽车
21   正极            71   正极引线        406b 混合动力汽车
21A  正极集电体      72   负极引线        406c 电动摩托车
21B  正极活性材料层  73   正极            407  智能电表
22   负极            74   负极            408  电力集线器
22A  负极集电体      75   隔膜            409  电力网络
22B  负极活性材料层  76   固定构件        410  控制单元
23   隔膜            301  组装电池        411  传感器
24   中心销          301a 二次电池        412  信息网络
25   正极引线        302a 充电控制开关    413  服务器
26   负极引线        302b 二极管          500  混合动力车辆
30   质量比          303a 放电控制开关    501  发动机
31   外部盖          303b 二极管          502  发电机
32   电池盖          304  开关部          503  电力驱动力转换设备
33   电极销          307  电流检测电阻    504a 驱动轮器
34   绝缘体          308  温度检测元件    504b 驱动轮
35   通孔            310  控制部          505a 车轮
36   内部压力释放机  311  电压检测器      505b 车轮构
36a  开口槽          313  电流测量器      508  电池
36b  开口槽          314  开关控制器      509  车辆控制单元
37   电解质溶液注入  317  存储器          510  传感器口
38   密封构件        318  温度检测器      511  充电端口

Claims (20)

1.一种隔膜，包括：
多孔基板层；以及
设置在所述基板层的至少一个主表面上并包含第一颗粒、第二颗粒和树脂材料的多孔表面层，
其中
所述表面层包括：
至少通过所述第一颗粒配置而成的第一区域，以及
通过所述第二颗粒和所述树脂材料配置而成的第二区域。
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，
所述第一颗粒包含其初级颗粒的平均粒径为至少1nm且最多500nm的微粒，并且
所述第二颗粒包含其初级颗粒的平均粒径为至少0.01μm且最多3.0μm的颗粒。
3.根据权利要求2所述的隔膜，其中，
所述第一颗粒是由所述微粒凝聚产生的次级颗粒，并且
所述次级颗粒的平均粒径为至少3.0μm。
4.根据权利要求3所述的隔膜，其中，
所述第一颗粒崩塌以被压碎成椭圆体状。
5.根据权利要求3所述的隔膜，其中，
所述第一颗粒的表面的至少一部分被所述第二颗粒覆盖。
6.根据权利要求3所述的隔膜，其中，
所述第一颗粒在以100kg/cm2压挤时崩塌，并且
在以100kg/cm2压挤之后所述表面层的压缩率至少为40％。
7.根据权利要求3所述的隔膜，其中，
所述第二颗粒的体积比相对于所述第一颗粒和所述第二颗粒的总体积至少为10％。
8.根据权利要求3所述的隔膜，其中，
所述第二区域的厚度至少为1.5μm。
9.根据权利要求3所述的隔膜，其中，
所述第一颗粒起到隔离物的作用并且所述第一颗粒的颗粒高度基本上等于所述表面层的厚度。
10.根据权利要求3所述的隔膜，其中，
所述第二区域具有通过所述第二颗粒和所述树脂材料形成的多孔结构。
11.根据权利要求3所述的隔膜，其中，
所述基板层是聚烯烃微孔膜。
12.一种电池，包括：
正极；
负极；
电解质；以及
隔膜，其中，
所述隔膜包括：
多孔基板层；以及
设置在所述基板层的至少一个主表面上并包含第一颗粒、第二颗粒和树脂材料的多孔表面层，并且
所述表面层包括：
至少通过所述第一颗粒配置而成的第一区域，以及
通过所述第二颗粒和所述树脂材料配置而成的第二区域。
13.根据权利要求12所述的电池，其中，
所述负极包含含有能够与锂形成合金的金属元素和类金属元素中的至少一种作为构成元素的合金类负极材料作为负极活性材料。
14.根据权利要求13所述的电池，其中，
所述合金类负极材料包含作为构成元素的锡。
15.一种电池组，包括：
根据权利要求12所述的电池；
控制所述电池的控制部；以及
包含所述电池的外部封装件。
16.一种电子装置，包括：
根据权利要求12所述的电池，其中，
所述电子装置接收来自所述电池的电力供应。
17.一种电动车辆，包括：
根据权利要求12所述的电池；
接收来自所述电池的电力供应并将电力转换为车辆的驱动力的转换单元；以及
基于与所述电池有关的信息执行与车辆控制有关的信息处理的控制单元。
18.一种电力存储设备，包括：
根据权利要求12所述的电池，其中，
所述电力存储设备将电力供应至被连接到所述电池的电子装置。
19.根据权利要求18所述的电力存储设备，还包括：
经由网络向另一个装置发送信号并从所述另一个装置接收信号的电力信息控制单元，其中，
所述电力存储设备基于由所述电力信息控制单元接收的信息来实现所述电池的充电/放电控制。
20.一种电力系统，在所述电力系统中，电力供应从根据权利要求12所述的电池接收或将电力从发电设备或电力网络供应至所述电池。
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