CN105027344A - 电池、电池组、电子装置、电动车辆、蓄电设备及电力系统 - Google Patents

电池、电池组、电子装置、电动车辆、蓄电设备及电力系统 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种能够尽可能减小由重复充电和放电导致的容量的任何降低的电池、以及使用该电池的电池组、电子装置、电动车辆、蓄电设备和电力系统。本发明是以下一种电池，在电池中，正极活性物质层的面积密度S(mg/cm2)为27mg/cm2或更大，并且包括在隔膜中的多孔膜具有满足下列表达式：0.04≤Ri≤-0.07L-0.09×S+4.99；Ri＝τ2L/εˊ；εˊ＝[{(L×ε/100)-Rz×0.46/3}/L]×100；τ＝{(1.216×εˊTd×10-4)/L}0.5[Ri：膜电阻(μm)，L：膜厚度(μm)，τ：曲折因子，T：透气度(sec/100cc)，d：孔径(nm)，Rz：表面粗糙度最大高度(前表面与后表面的值的和)(μm)，ε：孔隙率(％)，εˊ：校正孔隙率(％)，以及S：正极活性物质的面积密度(mg/cm2)]的构造。

Description

电池、电池组、电子装置、电动车辆、蓄电设备及电力系统
技术领域
本公开内容涉及电池、电池组、电子装置、电动车辆、蓄电设备、以及电力系统。
背景技术
最近，市场上出现了许多便携式电子装置，尝试减少尺寸和重量。在用作各个便携式电子装置的电源的电池中，为了实现尺寸和重量的减少，要求小型化电池或者有效使用便携式电子装置内部的容纳空间。
作为满足该需求的电池，已知的是具有大能量密度的锂离子二次电池最为适合。作为锂离子二次电池，例如，当考虑具有重量较小的高能量密度、制造具有极薄形式的外部封装件的可能性等时，使用层压膜作为外部构件的锂离子二次电池已经付诸于实践。
在使用层压膜作为外部封装件的电池中，由于耐漏液性等的缘故，已经开始进行电解液作为电解质和保持电解液的基体聚合物化合物的应用，并且该电池被称为凝胶电解质电池。PTL 1至PTL 3公开了与凝胶电解质电池中使用的隔膜有关的技术。
引用列表
专利文献
PTL 1：日本专利号407529
PTL 2：日本未经审查专利申请公布号2007-280749
PTL 3：日本未经审查专利申请公布号2012-48918
发明内容
技术问题
在电池中，由于重复充电和放电，所以必需抑制容量的劣化。
因此，本公开内容的目的是提供一种能够抑制容量因重复充电和放电而劣化的电池，以及使用该电池的电池组、电子装置、电动车辆、蓄电设备、以及电力系统。
技术问题的解决方案
为了解决上述问题，根据本公开的方面，提供一种电池，包括：正极，正极包括正极集电体和正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性物质并且设置在正极集电体的两个表面上；负极；隔膜，隔膜至少包括多孔膜；以及电解质。正极活性物质具有分层结构并且包括包含锂钴复合氧化物的正极材料，所述锂钴复合氧化物至少包括锂和钴，正极活性物质层的面积密度S(mg/cm2)为27mg/cm2或更大，并且多孔膜满足下列表达式。
(表达式)
0.04≤Ri≤-0.07L-0.09×S+4.99
Ri＝τ2L/ε'
ε'＝[{(L×ε/100)-Rz×0.46/3}/L]×100
τ＝{(1.216×ε'Td×10-4)/L}0.5
[规定，Ri：膜电阻(μm)，L：膜厚度(μm)，τ：曲折因子，T：透气度(sec/100cc)，d：孔径(nm)，Rz：表面粗糙度最大高度(前表面与后表面的值的和)(μm)，ε：孔隙率(％)，ε'：校正孔隙率(％)，以及S：正极活性物质层的面积密度(mg/cm2)]。
根据本公开内容的其他实施方式，提供一种包括上述电池的电池组、电子装置、电动车辆、蓄电设备、以及电力系统。
本发明的积极效果
根据本公开内容，可以抑制容量因电池重复充电和放电而劣化。
附图说明
[图1]图1是示出了根据本公开的第一实施方式的层压膜型非水性电解质电池的构造的分解透视图。
[图2]图2是示出了沿着图1中所示的卷绕电极体中的线I-I截取的截面构造的截面图。
[图3]图3A是示出了本公开的第一隔膜的构造实施例的示意性截面图。图3B是示出了本公开的第二隔膜的构造实施例的示意性截面图。
[图4]图4是示出了简单电池组的构造实施例的分解透视图。
[图5]图5A是示出了简单电池组的外观的示意性透视图。图5B是示出了简单电池组的外观的示意性透视图。
[图6]图6是示出了根据本公开的第三实施方式的电池组的构造实施例的框图。
[图7]图7是示出了将本公开的电池应用于房屋用蓄电系统的实施例的示意图。
[图8]图8是示出了采用应用本公开的串联式混合动力系统的混合动力汽车的构造的实施例的示意图。
[图9]图9是通过绘制关于具有面积密度(S)为31.1mg/cm2的L-Ri坐标平面的实施例1-1至实施例1-6与比较例1-1中的隔膜的测量值而获得的曲线图。
[图10]图10是通过绘制关于具有面积密度(S)为34.3mg/cm2的L-Ri坐标平面的实施例2-1至实施例2-11与比较例2-1至比较例2-3中的隔膜的测量值而获得的曲线图。
[图11]图11是通过绘制关于具有面积密度(S)为36.3mg/cm2的L-Ri坐标平面的实施例3-1至实施例3-10与比较例3-1至比较例3-3中的隔膜的测量值而获得的曲线图。
[图12]图12是通过绘制关于具有面积密度(S)为38.5mg/cm2的L-Ri坐标平面的实施例4-1至实施例4-7与比较例4-1和比较例4-2中的隔膜的测量值而获得的曲线图。
[图13]图13是通过绘制关于具有面积密度(S)为42.0mg/cm2的L-Ri坐标平面的实施例5-1和比较例5-1中的隔膜的测量值而获得的曲线图。
具体实施方式
(技术的背景)
首先，为便于理解本公开，描述了本公开的技术背景。[背景技术]中描述的PTL 1(日本专利号4075259)公开了这样一种电池，即其中，使用具有5μm至16μm的膜厚度和25％至60％的孔隙率的隔膜，并且该电池包括包含钴酸锂等的Co基正极和凝胶电解质。
然而，在PTL 1公开的电池中，并未考虑正极活性物质层的面积密度与隔膜的厚度之间的关系。因此，例如，在将正极活性物质层的面积密度设置为27mg/cm2或更大的情况下，与在具有相同尺寸的电池中使用本公开的隔膜的情况相比，电极长度减少并且由此活性物质的量减少，因此，电池的能量密度减少。
此外，在这种情况下，当使用本公开的范围之外的隔膜时，缓和由电流密度因正极活性物质层的面积密度而增加所引起的过电压比较困难，因此，周期寿命由于电解液的分解反应而倾向于降低。
PTL 2(日本未经审查专利申请公布号2007-280749)公开了一种技术，能够通过使用具有80sec/100cc至300sec/100cc的透气度的隔膜而提供具有卓越循环特性的电池。
然而，在将PTL 2中公开的技术应用于具有较大膜厚度的情况下，隔膜的离子渗透性减少，因此，电极表面上的局部过电压在充电和放电过程中趋于增加。具体地，在电极的面积密度增加超过任意范围的情况下，因电解液由于过电压而分解，隔膜发生堵塞，因此，循环特性劣化。
PTL 3(日本未经审查专利申请公布号2012-48918)公开了这样一种构造，即，在使用膜厚度为5μm至25μm的隔膜并且隔膜中每单位面积的孔数为200或更大的情况下，能够提供具有卓越循环特性的电池。
然而，在PTL 3公开的电池中，在正极活性物质层的面积密度等于或大于任意恒定范围(例如，27mg/cm2或更大)的情况下，存在助长隔膜由 于过电压而发生堵塞的隔膜的透气度和孔隙率的范围。因此，在使用其中透气度和孔隙率在该范围内的隔膜的情况下，在正极活性物质层的面积密度等于或大于任意恒定范围的电池中，循环特性劣化。
因此，在全面审视之后，本发明人获得下列发现。在将正极活性物质层的面积密度设置为27mg/cm2或更大的情况下，当使用具有预定结构的隔膜时，可获得下列效果。
可以增加同一体积的活性物质的量，并且由此可以提高能量密度。从而提高了电极中单位面积的活性物质的量，并且由此缓和了因电流密度增加而增加的过电压。因此，可以改善循环特性。在使用高充电电压对电池进行充电的情况下，电解液的分解往往更易发生。因此，可以通过抑制过电压的增加而改善循环特性。
在下文中，将参考附图描述本公开的实施方式。此外，将按照下列顺序进行描述。
1.第一实施方式(电池)
2.第二实施方式(电池组的实施例)
3.第三实施方式(电池组的实施例)
4.第四实施方式(蓄电系统的实施例)
5.其他实施方式(变形例)
此外，下列实施方式等是本公开的优选具体实施例，并且本公开的内容并不局限于实施方式等。此外，本说明书中描述的效果仅为示出性，并且并不局限于此。此外，应当理解的是，可以存在不同于例证效果的效果。
1.第一实施方式 
(电池的构造)
将描述根据本公开的第一实施方式的非水性电解质电池(电池)。图1示出了根据本公开的第一实施方式的非水性电解质电池的分解透视构造，并且图2示出了沿着图1所示的卷绕电极体30中的线I-I截取的放大截面图。
在非水性电解质电池中，主要地，附接正极引线31和负极引线32的卷绕电极体30容纳在膜状外部封装件40中。使用膜状外部封装件40的电池结构也被称之为层压膜型。例如，非水性电解质电池是能够充电和放电的非水性电解质二次电池，例如，锂离子二次电池。
例如，正极引线31和负极引线32从外部封装件40的内部向外部引出。例如，正极引线31由诸如铝等金属材料构成，并且例如，负极引线32由诸如铜、镍、以及不锈钢等金属材料构成。例如，金属材料具有薄板形状或者网络形状。
例如，外部封装件40具有这样一种构造，即，树脂层设置在由与铝层压膜相似的金属箔构成的金属层的两个表面上，在铝层压膜中，尼龙膜、铝箔、以及聚乙烯膜依次被粘结。例如，作为典型的构造，外部封装件40具有外部树脂层/金属层/内部树脂层的层压结构。例如，外部封装件40具有这样一种结构，即，两片矩形铝层压膜的外缘部通过熔融或者利用粘合剂以内部树脂层面向卷绕电极体30的方式彼此粘结。外部树脂层和内部树脂层可分别由多个层构成。
构成金属层的金属材料可具有作为耐透湿性阻挡膜的功能，并且可使用铝(Al)箔、不锈钢(SUS)箔、镍(Ni)箔、涂铁(Fe)箔等作为金属材料。其中，优选为适当地使用重量较轻并且可加工性卓越的铝箔。具体地，例如，当考虑可加工性时，优选为使用退火铝(JIS A8021P-O)、(JISA8079P-O)、或者(JIS A1N30-O)等。
通常，例如，优选为将金属层的厚度设置为30μm至150μm。如果小于30μm，则材料强度趋于降低。此外，当超过150μm时，加工处理则极其困难，并且层压膜52的厚度增加，因此，非水性电解质电池的体积效率下降。
内部树脂层是经过热熔化的一部分，并且内部树脂层的各部分彼此熔融。作为内部树脂层，可以使用聚乙烯(PE)、流延聚丙烯(CPP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)等，并且可以选择和使用多种材料。
作为外部树脂层，当考虑外观的美观性、粗糙度、挠性等时，使用聚烯烃基树脂、聚酰胺基树脂、聚酰亚胺基树脂、聚酯等。具体地，使用尼龙(Ny)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、或者聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)等，并且可以选择和使用其中的多种。
防止外部空气侵入的粘合膜插入在外部封装件40、与正极引线31和负极引线32之间。粘合膜41由具有对正极引线31和负极引线32的粘合性的材料构成。材料的实施例包括诸如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、以及改性聚丙烯等聚烯烃树脂。
此外，外部封装件40可由诸如聚丙烯的聚合物膜、金属膜等具有其他层压结构的层压膜构成，而非由具有上述所述层压结构的铝层压膜构成。
图2示出了沿着图1中所示卷绕电极体30的线I-I截取的截面构造。卷绕电极体30具有这样一种构造，即，带状正极33和带状负极34通过带状隔膜35和电解质36彼此层压并且卷绕，由保护带37保护卷绕电极体30的最外周部。
(正极)
例如，正极33包括两表面形成部，其中，正极活性物质层33B设置在具有一个主表面和另一主表面的正极集电体33A的两个表面上。此外，尽管图中未示出，然而，正极33可包括单表面形成部，其中，正极活性物质层33B仅设置在正极集电体33A的单个表面上。例如，正极集电体33A由诸如铝箔等金属箔构成。
正极活性物质层33B包含能够嵌入和脱嵌锂的一种或者多种正极材料作为正极活性物质。正极活性物质层33B可根据需要包括诸如粘结剂和导电剂等其他材料。
作为正极材料，优选为使用具有分层结构、至少包括锂和钴、并且能够使锂嵌入和脱嵌的锂钴复合氧化物。如果使用锂钴复合氧化物，则放电曲线平坦(平坦区域较大)，并且平均电压较高。因此，能量密度较大， 并且截止电压较高。具体地，具有该特性的锂钴复合氧化物适用于供蜂窝使用(便携式电话、智能电话)等的本公开等的层压膜型凝胶电解质电池，其中要求重量轻和容量高。另一方面，例如，如果使用诸如LiNiO2等镍基正极活性物质，则在放电曲线的最后阶段降低(平坦区域较短)的充电状态下的热稳定性并不好(电池稳定性相对不良)，截止电压较低，并且在高温存储过程中存在大量气体。因此，镍基正极活性物质并不适用于根据本公开的第一实施方式等的层压膜型凝胶电解质电池。
此外，作为正极材料，除锂钴复合氧化物之外，可以使用能够使锂嵌入和脱嵌的其他正极活性物质。
具体地，作为锂钴复合氧化物，优选为使用具有由下列通式(化学式1)表示的成分的锂钴复合氧化物。
(化学式1)
LipCo(1-q)M1qO(2-y)Xz
(在式中，M1表示选自于第2族至第15族的元素之中的不包括钴(Co)的至少一种，并且X表示第16族中的元素和第17族中的元素之中的不包括氧(O)的至少一种。p、q、y、以及z是0.9≤p≤1.1、0≤q<0.5、-0.10≤y≤0.20、以及0≤z≤0.1的范围内的值。)
更具体地，由化学式1表示的锂钴复合氧化物的实例包括LipCoO2(p与上述所述相同)、LipCo0.98Al0.01Mg0.01O2(p与上述所述相同)等。
(涂覆颗粒)
作为能够使锂嵌入和脱嵌的正极材料，可以使用包括上述所述锂钴复合氧化物的颗粒和设置在变为基体材料的锂钴复合氧化物颗粒的表面的至少一部分上的涂覆层的涂覆颗粒。当使用涂覆颗粒时，可以进一步改善电池特性。
涂覆层设置在变为基体材料(base material)的锂钴复合氧化物颗粒的表面的至少一部分上，并且涂覆层具有与变为基体材料的锂钴复合氧化物颗粒不同的成分元素或者成分比率。
通过检查从正极材料的表面朝向其内部的构成元素的浓度变化可确认涂覆层的存在。例如，在通过溅射等切割锂复合氧化物颗粒的同时通过俄歇电子能谱(AES)或者次级离子质普法(SIMS)测量锂复合氧化物颗粒的组成并可获得浓度变化。此外，可如下测量浓度变化。将设置有涂覆层的锂复合氧化物颗粒逐渐溶解在酸性溶液中，并且通过感应耦合等离子体(ICP)光谱法等随着时间变化测量洗脱量的变化。
涂覆层的实施例包括包含氧化物、过渡金属化合物等涂覆层。涂覆层的具体实施例包括：包含锂(Li)、镍(Ni)、以及锰(Mn)中的至少一种的氧化物；包含选自于由镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、铁(Fe)、铝(Al)、镁(Mg)、以及锌(Zn)等构成的组中的至少一种的化合物、氧(O)、与磷(P)。涂覆层可包括诸如氟化锂等卤化物或者除氧之外的硫族化物。
涂覆层设置在锂钴复合氧化物颗粒的至少一部分上，并且可包括选自于第2族至第16族中的至少一种元素M和选自于磷(P)、硅(Si)、锗(Ge)、以及不同于主要过渡金属的卤素元素中的至少一种元素X，该主要过渡金属主要构成锂钴复合氧化物颗粒中包括的过渡金属。在涂覆层中，元素M和元素X可展示不同于彼此的分布轮廓。
此处，构成锂钴复合氧化物颗粒的主要过渡金属表示其比率在构成锂钴复合氧化物颗粒的过渡金属之中为最大的过渡金属。例如，如果是其平均组成为LiCo0.98Al0.01Mg0.01O2的复合氧化物颗粒，则主要过渡金属表示钴(Co)。
涂覆层是在元素M和/或元素X分布在过渡金属复合氧化物颗粒的表面上时形成的层。涂覆层是其中涂覆层中的元素M和/或元素X的组成比率高于过渡金属复合氧化物颗粒中的元素M和/或元素X的组成比率的区域。
在涂覆层中，涂覆层中包括的元素M和元素X可在涂覆层中展示不同于彼此的分布轮廓。具体地，优选为元素M和元素X具有不同的分布均匀性，并且与元素X相比较，元素M均匀地分布在过渡金属复合氧化物颗粒的表面上。此外，优选为元素M以比元素X的量更大的量分布在 过渡金属复合氧化物颗粒的表面上。此外，通过使用设置有能量色散型X射线(EDX)分析仪的扫描电子显微镜(SEM)(在下文中，称之为“SEM/EDX”)观察具有涂覆层的复合氧化物颗粒可确认元素M和元素X的分布轮廓。此外，还可以通过飞行时间型二次离子质谱(TOF-SIMS)对复合氧化物颗粒的表面或者截面执行分析来确认分布轮廓，以测量包括元素M或者元素X的离子。
优选为元素M通过适当均匀的方式分布在锂钴复合氧化物颗粒的表面上，以形成涂覆层。这是因为当使用包括元素M的涂覆层涂覆锂钴复合氧化物颗粒的表面时，可以抑制锂钴复合氧化物颗粒中包括的主要过渡金属元素的洗脱，或者可以抑制与电解液的反应，并且由此可以抑制电池特性劣化。
例如，作为元素M，对在现有技术中的正极材料来说，已经使用第2族至第16族中的元素对钴酸锂(LiCoO2)置换、添加、涂覆等。
另一方面，优选为涂覆层通过将元素X分散在锂钴复合氧化物颗粒的表面上的方式而形成。这是因为可以抑制锂的嵌入和脱嵌由于包括元素X的涂覆层而减少。此外，例如，元素X可以不均匀地分布在复合氧化物颗粒的表面上，或者可分散在整个表面的多个地方。此外，元素X可通过分散方式分布在包括元素M的涂覆层上。
此外，元素X是选自于磷(P)、硅(Si)、锗(Ge)、以及卤素元素的至少一种元素。这些元素较不可能固溶于复合氧化物颗粒中，并且能够抑制因与锂形成稳定化合物而存在气体。
此处，通过使用扫描X射线光电子能谱分析仪(ESCA)(由ULVAC-PHI有限公司制造的QuanteraSXM)可测量钴(Co)、元素X、以及元素M在正极活性物质的表面中的元素比。具体地，将待测量的颗粒样品埋入在金属铟试样中，通过利用板弹簧将样品试样固定至样品台上，然后，执行测量。作为X射线源，使用单色Al-Kα射线(1486.6eV)，并且在通过使用氩离子枪和电子中和枪在自动模式下对测量样品的表面执行充电补偿时可执行测量。
形成涂覆层的方法并不受具体限制。例如，可以使用下列方法：通过使用应用诸如机械熔化等压剪应力的装置使涂覆层的原材料沉淀在变为芯颗粒的锂钴复合氧化物颗粒上，然后，执行热处理，以形成涂覆层，还可以使用下列方法：通过使用中和滴定法使变为涂覆层的前驱体的氢氧化物沉淀在锂钴复合氧化物颗粒上，然后，执行热处理，以形成涂覆层等。
此外，涂覆层并不局限于上述所述构造。涂覆层可具有与锂钴复合氧化物颗粒不同的构成元素或者组成比，并且可使用涂覆层涂覆锂钴复合氧化物颗粒的表面的至少一部分。
(导电剂)
例如，使用诸如碳黑和石墨等碳材料作为导电剂。
(粘结剂)
所使用的粘结剂的实施例包括诸如聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、以及羧甲基纤维素(CMC)等树脂材料，以及选自于包含树脂材料的共聚物中的作为主要组成的至少一种。
(正极活性物质层的面积密度)
例如，就高容量而言，将正极活性物质层33B的面积密度S(mg/cm2)设置为27mg/cm2或更大。此外，当使用具有本公开的预定结构的隔膜时，正极活性物质层33B的面积密度S(mg/cm2)增加，并且由此减少过电压。因此，可以改善循环特性。
此外，在正极33中，正极活性物质层33B的面积密度S(mg/cm2)表示在正极集电体33A的两个表面上设置有正极活性物质层33B的部(两表面形成部)中的一个表面侧上的单位面积(1cm2)上的正极活性物质层33B的质量与另一表面侧上的单位面积(1cm2)上的正极活性物质层33B的质量的总质量。例如，可以如下测量正极活性物质层33B的面积密度S(mg/cm2)。
(测量正极活性物质的面积密度S(mg/cm2)的方法)
在使电池完全放电之后，将电池解体，以取出正极板(正极33)。使用溶剂(例如，碳酸二甲酯(DMC))清洗正极板，并且充分干燥。正极板的正极活性物质层33B形成在正极集电体33A的两个表面上的一部分(两表面形成部)在预定面积(cm2)(称之为“钻孔面积”)中被钻孔(punched)，以测量质量(mg)(称之为质量A)，然后，还将正极板的混合层未涂布在两个表面上的一部分钻孔，以测量质量(mg)(称之为质量B)。此外，通过下列计算式计算面积密度。
计算式：面积密度S(mg/cm2)＝(质量A-质量B)÷钻孔面积
(负极)
例如，负极34具有设置有两表面形成部的结构，其中，负极活性物质层34B设置在具有一个主表面和另一主表面的负极集电体34A的两个表面上。此外，尽管图中未示出，然而，负极34可包括单表面形成部，其中，负极活性物质层34B仅设置在负极集电体34A的单个表面上，例如，负极集电体34A由诸如铜箔等金属箔构成。
负极活性物质层34B包含能够使锂嵌入和脱嵌的一种或者多种负极材料作为负极活性物质。如同正极活性物质层33B，负极活性物质层34B可根据需要包括诸如导电剂和粘结剂等其他材料。
此外，在电池中，能够使锂嵌入和脱嵌的负极材料的电化学当量大于正极33的电化学当量，理论上，将负极材料的电化学当量设置成使得锂金属不在充电过程中析出在负极34上。
能够使锂嵌入和脱嵌的负极材料的实例包括：诸如难石墨化碳、易石墨化碳、石墨、热解碳、焦炭、玻璃状碳、有机聚合物化合物烧结体、碳纤维、以及活性炭等碳材料。其中，焦炭的实例包括：沥青焦炭、针状焦炭、石油焦炭等。有机聚合物化合物烧结体表示在适当温度下烧结以碳化的诸如苯酚树脂和呋喃树脂等聚合物材料，并且可部分地分为难石墨化碳和易石墨化碳。当考虑晶体结构在充电和放电过程中发生的变化非常小，可以获得高充放电容量，并且可以获得令人满意的循环特性时，优选为碳材料。具体地，当考虑电化学当量较大并且可以获得高能量密度时，优选 为石墨。此外，当考虑可以获得卓越的循环特性时，优选为难石墨化碳。此外，当考虑可以易于实现电池的高能量密度化时，优选为其中充电和放电电势较低的碳材料，具体地，充电和放电电势接近于锂金属的充电和放电电势的碳材料。
能够嵌入和脱嵌锂的负极材料的实例还包括能够使锂嵌入和脱嵌并且包括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。这是因为当使用该材料时，可以获得高能量密度。具体地，当考虑可以获得高能量密度并且可以获得卓越的循环特性时，更优选为结合碳材料使用该材料。负极材料可以是金属元素或者类金属元素的单质、它们的合金、它们的化合物、或者至少在一部分包括其一个或者多个相的材料。此外，在本公开中，合金的实例除由两种或者更多金属元素构成的合金之外还包括包含一种或者多种金属元素与一种或者多种类金属元素的合金。此外，合金可包括非金属元素。合金的织构包括固溶体、共晶(低共熔混合物)、金属间化合物、以及这些织构中的两个或更多共存的织构。
构成负极材料的金属元素或者类金属元素的实例包括：能够结合锂形成合金的金属元素或者类金属元素。此外，包括能够结合锂形成合金的元素的负极材料被称之为合金基负极。能够结合锂形成合金的金属元素或者类金属的具体实例包括镁(Mg)、硼(B)、铝(Al)、钛(Ti)、钙(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)、以及铂(Pt)。这些可以是晶体材料或者无定形材料。
例如，作为负极材料，包括短周期型周期表中的第4B族中的金属元素或者类金属元素作为构成元素的材料是优选的，包括硅(Si)和锡(Sn)中的至少一种作为构成元素的材料是更优选的，至少包括硅的材料仍是更优选的。这是因为硅(Si)和锡(Sn)具有使锂嵌入和脱嵌的较大能力并且可获得高能量密度。包括硅和锡中的至少一种的负极材料的实例包括硅的单质、其合金或化合物、锡的单质、其合金或化合物、以及至少在一部分包括这些相中的一种或者多种的材料。
硅合金的实例包括：包含选自于由锡(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)、以及铬(Cr)构成的组中的至少一种作为除硅之外的次要构成元素的合金。锡合金的实例包括：包含选自于由硅(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)、以及铬(Cr)构成的组中的至少一种作为除锡(Sn)之外的次要构成元素的合金。
锡(Sn)或者硅(Si)的化合物的实例包括：包含氧(O)或者碳(C)的化合物。而且，锡或者硅的化合物可除锡(Sn)或者硅(Si)之外还包括上述所述次要构成元素。
其中，作为负极材料，包括钴(Co)、锡(Sn)、以及碳(C)作为构成元素并且其中，碳的量为9.9质量％至29.7质量％，钴(Co)占锡(Sn)和钴(Co)的总和的比率为30质量％至70质量％的含SnCoC的材料是优选的。这是因为在该组成范围内可以获得高能量密度和卓越的循环特性。
含SnCoC的材料可根据需要进一步包括另一构成元素。例如，作为另一构成元素，硅(Si)、铁(Fe)、镍(Ni)、铬(Cr)、铟(In)、铌(Nb)、锗(Ge)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、磷(P)、钙(Ga)、或者铋(Bi)是优选的，并且含SnCoC的材料可包括这些构成元素中的两种或者更多种。这是因为可进一步改善容量或者循环特性。
此外，含SnCoC的材料具有包括锡(Sn)、钴(Co)、以及碳(C)的相，并且优选为该相具有低结晶结构或者无定形结构。此外，在含SnCoC的材料中，优选为使作为构成元素的碳(C)的至少一部分键合至作为另一构成元素的金属元素或者类金属元素。优选的原因如下。循环特性劣化被视为是由于锡(Sn)等的聚集或者结晶，但是，当碳(C)键合至另一元素时，可以抑制聚集或者结晶。
检查该元素的键合状态的测量方法的实施例包括X射线光电子能谱(XPS)。在XPS中，在石墨情况下，在经过能量校准的设备中在284.5eV示出碳的1s轨道(C1s)的峰，使得在84.0eV获得金原子的4f轨道(Au4f) 的峰。此外，在表面被污染的碳的情况下，在284.8eV示出峰。相反，在碳原子的电荷密度增加的情况下，例如，在碳键合至金属元素或者类金属元素的情况下，则在低于284.5eV的区域中示出C1s峰。即，在低于284.5eV的区域示出针对含SnCoC的材料获得的C1s的合成波的峰的情况下，含SnCoC的材料中包括的碳的至少一部分处于被键合至作为另一构成元素的金属元素或者类金属元素的状态。
此外，例如，在XPS测量中，使用C1s峰校准光谱的能量轴。通常，表面污染碳存在于含SnCoC的材料的表面上，因此，将表面污染碳的C1s峰设置为284.8eV，并且将其用作能量基准。在XPS测量中，获得C1s峰的波形作为同时包括表面污染碳的峰和含SnCoC的材料中的碳的峰的类型。因此，例如，通过使用可商购的软件执行的分析可使表面污染碳的峰与含SnCoC的材料中的碳的峰彼此分离。在波形分析中，使用存在于最小结合能侧上的主峰的位置作为能量基准(284.8eV)。
此外，能够使锂嵌入和脱嵌的负极材料的实例还包括能够使锂嵌入和脱嵌的金属氧化物、聚合物化合物等。金属氧化物的实例包括钛酸锂(Li4Ti5O12)、氧化铁、氧化钌、氧化钼等。聚合物化合物的实施例包括聚乙烯、聚苯胺、聚吡咯等。
此外，能够嵌入和脱嵌锂的负极材料可以是不同于上述所述材料的材料。此外，上述所述负极材料中的两种或者多种可以任意组合混合。
例如，通过气相法、液相法、热喷涂法、烧成法、以及涂布法中的任一种可以形成负极活性物质层34B，并且可以将这些方法中的两种或者多种进行组合。在通过气相法、液相法、热喷涂法、烧成法、或者这些方法中的两种或者多种形成负极活性物质层34B的情况下，则优选为在其界面的至少一部分上将负极活性物质层34B与负极集电体34A炼制成合金。具体地，优选为在该界面处将负极集电体34A的构成元素扩散到负极活性物质层34B、将负极活性物质层34B的构成元素扩散到负极集电体34A、或者将构成元素进行彼此扩散。这是因为能够抑制负极活性物质层34B根 据充电和放电而膨胀和收缩所发生的破裂，并且可以改善负极活性物质层34B与负极集电体34A之间的电子传导性。
此外，气相法的实例包括物理沉积法和化学沉积法。气相法的具体实例包括真空沉积法、溅射法、离子电镀法、激光烧蚀法、热化学气相沉积(CVD；化学气相沉积)法、等离子体化学气相沉积法等。作为液相法，可以使用诸如电镀和化学镀等已知方法。烧成法是这样一种方法，例如，即，将颗粒状负极活性物质与粘结剂等混合，所得到的混合物分散在溶剂中，并且在涂布之后，在比粘结剂的熔点更高的温度下执行热处理。关于烧成法，可以使用已知方法，并且烧成法的实例包括气氛中烧成法、反应烧成法、热压烧成法等。
(隔膜)
隔膜35具有包括至少多孔膜35a的构造。隔膜35的实施例包括第一隔膜35、第二隔膜35等。图3A示出了第一隔膜35的构造实施例。图3B示出了第二隔膜35的构造实施例。
(第一隔膜)
如图3A所示，第一隔膜35仅由多孔膜35a构成。
(多孔膜)
多孔膜35a具有满足下列表达式的结构
(表达式)
0.04≤Ri≤-0.07L-0.09×S+4.99
Ri＝τ2L/ε'
ε'＝[{(L×ε/100)-Rz×0.46/3}/L]×100
τ＝{(1.216×ε'Td×10-4)/L}0.5
[规定Ri：膜电阻(μm)，L：膜厚度(μm)，τ：曲折因子，T：透气度(sec/100cc)，d：孔径(nm)，Rz：表面粗糙度最大高度(前表面与后表面的值的和)(μm)，ε：孔隙率(％)，ε'：校正孔隙率(％)，以及S：正极活性物质层的面积密度(mg/cm2)]
如上所述，此外，正极活性物质层33B的面积密度S(mg/cm2)为27mg/cm2或更大。此外，在考虑满足上述所述表达式的范围的情况下，优选为正极活性物质层33B的面积密度S(mg/cm2)为51mg/cm2或更小。
可以如下测量表达式中的各参数。此外，已经给出了对正极活性物质层的面积密度的测量的描述，并且因此可以省去该描述。
(孔径d)
孔径d(nm)是通过使用由SEIKA公司制造的无汞棕榈马球(PalmPolo)计(产品名称：IEP-200-A)测量的平均孔径。
(表面粗糙度最大高度Rz)
可以通过使用由KEYENCE公司制造的纳米级混合式显微镜(产品名称：VN-8000)根据JIS B0601测量表面粗糙度最大高度Rz(μm)。此外，表面粗糙度最大高度Rz(μm)是通过对多孔膜35a的两个主表面(前表面与后表面)执行测量而获得的值的总和。
(孔隙率ε)
通过使用重量分析法可以测量多孔膜35a的孔隙率ε(％)。在该方法中，在朝向多孔膜35a的厚度方向上将多孔膜35a的10个部位钻孔成具有2cm直径的圆形形状，并且分别测量所钻孔的圆形膜的中部的厚度h和该膜的质量w。此外，通过利用厚度h和质量w计算对应于10片膜的体积V和对应于10片膜的质量W，并且通过下列表达式计算孔隙率ε(％)。
孔隙率ε(％)＝{(ρV-W)/(ρV)}×100
此处，ρ表示多孔膜35a的材料的密度。
(透气度T)
透气度T(sec/100cc)指格利透气性。可以根据JIS P8117测量格利透气性。格利透气性表示100cc的空气在1.22kPa的压力下经过隔膜的秒数。
(膜厚度L)
膜厚度L指通过使用探针型膜厚度计(由Sony公司制造的DIGITAL GUAGESTAND DZ-501)利用φ5mm的探针在五个部位测量在1N负荷下彼此重叠的两片多孔膜35a的膜厚度并且通过计算测量值/2的平均值而获得的平均膜厚度。
(校正孔隙率ε')
通过利用下列表达式(A)可以从膜厚度L、孔隙率ε、孔径d、以及表面粗糙度最大高度Rz的测量值计算校正孔隙率ε'。
校正孔隙率ε'(％)＝[{(L×ε/100)-Rz×0.46/3}/L]×100...表达式(A)
[前提条件，L：膜厚度(μm)，ε：孔隙率(％)，Rz：表面粗糙度最大高度(前表面与后表面的值的和(μm)]
(曲折因子τ)
通过利用下列表达式(B)可以从透气度T、校正孔隙率ε'、孔径d、以及膜厚度L的测量值计算曲折因子τ。
曲折因子τ＝{(1.216×ε'Td×10-4)/L}0.5...表达式(B)
[规定，L：膜厚度(μm)，ε'：校正孔隙率(％)，T：透气度(sec/100cc)]
(膜电阻Ri)
通过利用下列表达式(C)可以从校正孔隙率ε'、膜厚度L、以及曲折因子τ的测量值计算膜电阻Ri(μm)。
Ri＝τ2L/ε'...表达式(C)
[规定L：膜厚度(μm)，ε'：校正孔隙率(％)，τ：曲折因子]
例如，作为构成多孔膜35a的树脂材料，可以使用诸如聚丙烯和聚乙烯的聚烯烃树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂、尼龙树脂等。在这些中，优选使用倾向于形成满足表达式(1)的结构、短路防止效果卓越、并且能够改善电池受关闭影响的稳定性的聚烯烃树脂(聚烯烃膜)。此外，多孔膜35a可具有其中将由树脂材料形成的树脂层层压成两个或者更多个层的结构。多孔膜35a可以是通过熔化和捏合两种或者更多树脂材料而形成的树脂膜。多孔膜35a可包括诸如抗氧化剂等添加剂。
(制备多孔膜的方法)
例如，可如下制备多孔膜35a。例如，通过使用T模法、吹胀法等可将通过将诸如聚烯烃树脂和溶剂(增塑剂)等聚合物在高温下混合而制备的均匀溶液制成膜，并且将膜拉伸。然后，通过使用另一挥发性溶剂萃取和移除该溶剂，由此形成多孔膜35a。作为溶剂，单独使用在高温下溶解聚合物的不挥发有机溶剂，或者混合不挥发有机溶剂后使用不挥发性有机溶剂。相分离型由于聚合物与溶剂的组合而发生变化，因此，多孔结构也发生变化。关于拉伸法，可以应用通过辊拉伸和拉幅机拉伸而拉伸的连续双轴、通过同时双轴拉幅机而拉伸的同时双轴等。例如，在制造过程中，调整增塑剂的量、拉伸比、以及拉伸温度中的至少任一个，以获得具有满足表达式的希望结构的多孔膜35a。此外，制造多孔膜35a的方法并不局限于上述所述实施例。
(隔膜的厚度)
只要该厚度等于或者大于能够保持必要强度的厚度，则可以任意方式设置第一隔膜35的厚度Ltotal(＝多孔膜的厚度L)。例如，优选为将第一隔膜35的厚度Ltotal设置为为防止短路等而实现正极33与负极34之间的绝缘、提供在适当电池反应时通过第一隔膜35的离子渗透性、有助于电池中的电池反应的活性物质层的体积效率尽可能地增加的厚度。具体地，例如，优选，第一隔膜35的厚度Ltotal为3μm至17μm。
当第一隔膜35的厚度Ltotal大于-0.0873S2+6.9788S-122.66[S：正极活性物质层的面积密度(mg/cm2)]μm时，电极长度因第一隔膜35的厚度Ltotal增加而变短，并且由此电池中的活性物质的总量减少。因此，容量减少的效果趋于进一步增加。据此，当考虑能够进一步增加体积能量密度(例如，300Wh/L或更大)时，更优选的是，第一隔膜的厚度Ltotal为-0.0873S2+6.9788S-122.66[S：正极活性物质层的面积密度(mg/cm2))]μm或更小。
(孔隙率)
例如，从确保令人满意的离子传导性的观点而言，优选地，多孔膜35a的孔隙率ε为20％或更大，从保持物理强度的观点以抑制短路发生而言，优选地，多孔膜35a的孔隙率ε为57％或更小，并且更优选地，25％至46％。
(透气度)
从保持物理强度的观点以抑制短路发生而言，优选地，多孔膜35a的透气度T为50sec/100cc或更大，从确保令人满意的离子传导性的观点来看，优选地，多孔膜35a的透气度T为1000sec/100cc或更小，更优选地，50sec/100cc至500sec/100cc。
(第二隔膜)
如图3B所示，第二隔膜35包括多孔膜35a和设置在多孔膜35a的至少一个表面上的表面层35b。此外，图3B示出了表面层35b设置在多孔膜35a的一个表面上的实施例。尽管图中未示出，然而，表面层35b可设置在多孔膜35a的两个表面上。
(多孔膜35a)
多孔膜35a具有上述所述构造。
(表面层)
表面层35b包括树脂材料。
(树脂材料)
例如，树脂材料可被原纤维化，并且可具有原纤维连续连接至彼此的三维网络结构。
表面层35b中包括的树脂材料的实例包括：诸如聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯等的含氟树脂、诸如偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物的含氟橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物及其氢化物、丙烯腈-丁二烯共聚物及其氢化物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及其氢化物、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、聚乙酸乙烯酯、纤维素衍生物(诸如乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、以及羧甲基纤维素等)、树脂，诸如聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺(具体地，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、以及聚酯(其中，熔点和玻璃化转变温度中的至少一个为180℃或更高)、热塑型树脂，诸如，苯酚树脂和环氧树脂等。
此外，表面层35b可进一步包括诸如无机颗粒和有机颗粒等颗粒。在这种情况下，树脂材料被包含在表面层35b中，以使颗粒粘结至多孔膜35a的表面或者使颗粒彼此粘结。颗粒可被载入(carried)具有三维网络结构的树脂材料中。在这种情况下，可以维持颗粒不被连接至彼此并且分散的状态。此外，不原纤维化的树脂材料可粘结多孔膜35a的表面与颗粒。在这种情况下，可以获得更高的粘结(binding，结合)性。
(无机颗粒)
无机颗粒的实例包括绝缘性无机颗粒的金属氧化物、金属氧化物水合物(metal oxide hydrate)、金属氢氧化物、金属氮化物、金属碳化物、以及金属硫化物。作为金属氧化物和金属氧化物水合物，可以适当地使用氧化铝(矾土，Al2O3)、勃姆石(Al2O3H2O或AlOOH)、氧化镁(镁砂，MgO)、二氧化钛(钛白，TiO2)、氧化锆(锆土，ZrO2)、氧化硅(硅土，SiO2)、或者三氧化二钇(氧化钇，Y2O3)、氧化锌(ZnO)等。作为金属氮化物，可以适当地使用氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)、氮化钛(TiN)等。作为金属碳化物，可以适当地使用碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)等。作为金属硫化物，可以适当地使用硫酸钡(BaSO4)等。作为金属氢氧化物，可以使用氢氧化铝(Al(OH)3)等。此外，可以使用包括诸如沸石(M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O，M表示金属元素，x≥2,y≥0)等多孔硅酸铝、和诸如滑石(Mg3Si4O10(OH)2)等层状硅酸盐的硅酸盐、以及诸如钛酸钡(BaTiO3)和钛酸锶(SrTiO3)等矿物。此外，还可使用诸如Li2O4、Li3PO4、以及LiF等锂化合物。还可使用诸如石墨、碳纳米管、以及金刚石等碳材料。其中，优选为使用氧化铝、勃姆石、滑石、二氧化钛(具体地，具有金红石型结构的二氧化钛)、氧化硅、或者氧化镁，并且更优选氧化铝和勃姆石。
可单独使用这些无机颗粒，或者可混合使用其两种或者多种。无机颗粒的形状并不受具体限制，并且可以使用球形形状、纤维形状、针状形状、鳞片状形状、板形状、不定形状等。
(有机颗粒)
构成有机颗粒的材料的实例包括含氟树脂，诸如，聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯；含氟橡胶，诸如，偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物及其氢化物、丙烯腈-丁二烯共聚物及其氢化物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及其氢化物、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、聚乙酸乙烯酯；纤维衍生物，诸如，乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、以及羧甲基纤维素；树脂，诸如，聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺(诸如，全芳基聚酰胺(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、以及聚酯(其中，熔点和玻璃化转变温度中的至少一个为180℃或更高并且由此提供高热电阻)；热塑型树脂，诸如，苯酚树脂和环氧树脂等。可单独使用这些材料或者可混合使用其中的两种或者多种。有机颗粒的形状并不受具体限制，并且可以使用球形形状、纤维形状、针状形状、鳞片状形状、板形状、以及不定形状等中的任一种。
例如，表面层35b可按如下获得。具体地，将树脂材料添加到诸如N-甲基-2-吡咯烷酮等分散溶剂中，以使树脂材料溶解，从而获得树脂溶液。将树脂溶液涂布到多孔膜35a的至少一个表面上，并且使多孔膜35a经过干燥等，从而获得表面层35b。例如，在表面层34b包含结合树脂材料的颗粒的情况下，则可如下获得表面层35b。具体地，将树脂材料与颗粒彼此混合，并且将产生的混合物添加到诸如N-甲基-2-吡咯烷酮等分散溶剂中，以使树脂材料溶解，从而获得树脂溶液。然后，将树脂溶液涂布到多孔膜35a的至少一个表面上，并且使多孔膜35a经过干燥等，从而获得表面层35b。
(隔膜的厚度)
只要第二隔膜的厚度等于或者大于可以保持必要强度的厚度，则可以任意方式设置第二隔膜35的厚度Ltotal(多孔膜35a的厚度L与表面层35b的厚度的总和)。例如，优选为将第二隔膜35的厚度Ltotal设置为为防止短路等而实现使正极33与负极34之间的绝缘、提供在适当电池反应时提供通过第二隔膜35的离子传导性、有助于电池中的电池反应的活性物质层的体积效率尽可能地增加的厚度。具体地，例如，优选为第二隔膜35的厚度Ltotal为3μm至17μm。
当第二隔膜35的厚度Ltotal大于-0.0873S2+6.9788S-122.66[S：正极活性物质层的面积密度(mg/cm2)]μm时，电极长度由于第二隔膜35的厚度Ltotal的增加而变短，并且由此使电池中的活性物质的总量减少。因此，容量减少的效果趋于进一步增加。据此，当考虑到体积能量密度可进一步增加时(例如，300Wh/L或更大)，更优选第二隔膜35的厚度Ltotal为-0.0873S2+6.9788S-122.66[S：正极活性物质层的面积密度(mg/cm2)]μm或更小。
(电解质)
电解质36包括非水性电解液(电解液)和保持非水性电解液的聚合物化合物(基体聚合物化合物)。例如，电解质36是所谓的凝胶状电解质。当考虑获得高离子传导性(例如，在室温下为1mS/cm或更大)并且防止液漏时，优选为凝胶状电解质。此外，电解质36可进一步包括诸如无机颗粒和有机颗粒等颗粒。无机颗粒与有机颗粒的细节与上述所述相同。
(非水性电解液)
非水性电解质包括电解质盐和使电解质盐溶解的非水性溶剂。
例如，电解质盐包含诸如锂盐等一种或者多种轻金属化合物。锂盐的实例包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、甲烷磺酸锂(iCH3SO3)、三氟代甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、六氟硅酸二锂(Li2SiF6)、氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)等。在这些中，优选六氟磷 酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、以及六氟砷酸锂之中的至少一种，并且更优选为六氟磷酸锂。
非水性溶剂的实例包括内酯系溶剂，诸如，γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、以及ε-己内酯等；碳酸酯系溶剂，诸如，碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、以及碳酸二乙酯等；醚系溶剂，诸如，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、2-甲基四氢呋喃；腈系溶剂，诸如，乙腈；环丁砜系溶剂，磷酸、磷酸酯溶剂；以及诸如吡咯烷酮等非水性溶剂。可单独使用非水性溶剂中的任一种，或者可混合使用其中的两种或者更多种。
此外，作为非水性溶剂，优选使用通过将环状碳酸酯与链状碳酸酯混合而获得的混合物。更优选包括环状碳酸酯和链状碳酸酯中的氢的部分或者全部被氟化的化合物。作为氟化的化合物，优选为使用氟代碳酸乙烯酯(4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮：FEC)或者二氟碳酸亚乙酯(4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮：DFEC)。这是因为即使使用包括作为负极活性物质的硅(Si)、锡(Sn)、锗(Ge)等的化合物的负极34，仍可以改善充电和放电循环特性。其中，优选为使用二氟碳酸亚乙酯作为非水性溶剂。这是因为改善循环特性的效应较卓越。
(聚合物化合物)
作为聚合物化合物，可以使用与溶剂等相容的聚合物化合物。聚合物化合物的实例包括聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚磷腈、聚硅氧烷、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。可以单独使用这些或者可混合使用其中的多种。其中，优选为聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯、或者聚氧化乙烯。这是因为这些材料具有电化学稳定性。
(制造电池的方法)
例如，通过下列三种制造方法(第一至第三制造方法)制造非水性电解质电池。
(第一制造方法)
例如，在第一制造方法中，首先，将正极材料、导电剂、以及粘结剂彼此混合，以制备正极混合物。使正极混合物分散在诸如N-甲基-2-吡咯烷酮等溶剂中，以制备膏状正极混合浆料。接着，将正极混合浆料涂布到正极集电体33A的两个表面上，并且干燥溶剂。然后，通过辊压机等将所涂布的正极混合浆料压缩成型，以形成正极活性物质层33B，从而制备正极33。此外，在压缩成型过程中，通过使用辊压机等在执行根据需要的加热时执行压缩成型，以调整厚度和密度。根据这一点，能够调整正极活性物质层33B的面积密度。在这种情况下，可重复多次压缩成型。
将负极材料与粘结剂彼此混合，以制备负极混合物，并且使负极混合物分散在诸如N-甲基-2-吡咯烷酮等溶剂中，以制备膏状负极混合浆料。接着，将负极混合浆料涂布到负极集电体34A的两个表面上，并且干燥该溶剂。然后，通过辊压机使所涂布的负极混合浆料压缩成型，以形成负极活性物质层34B，从而制备负极34。
接着，制备包括电解液、聚合物化合物、以及溶剂的前驱体溶液，并且将前驱体溶液涂布到正极33和负极34中的至少一个的两个表面上。然后，使溶剂蒸发，以形成凝胶状电解质36。然后，将正极引线31附接至正极集电体33A，并且将负极引线32附接至负极集电体34A。此外，可通过使凝胶状电解质36形成在电极的两个表面上并且使凝胶状电解质36形成在隔膜的两个表面中的至少一个表面上的方式改变该构造。
然后，通过隔膜35使电解质36形成在其上的正极33和负极34被层压并且在纵向方向上卷绕。保护带37粘结至所得到的卷绕体的最外周部，以制备卷绕电极体30。最后，例如，将卷绕电极体30插入在两片膜状外部封装件40之间，然后，通过热熔融等将外部封装件40的外边缘部粘结至彼此，从而密封卷绕电极体30。此时，将粘合膜41插入在正极引线31与负极引线32、以及各个外部封装件40之间。因此，获得图1和图2中 所示的非水性电解质电池。此外，除卷绕电极体30之外，通过使带状电极板的层压等而获得的电极体也是可行的。
(第二制造方法)
在第二制造方法中，首先，将正极引线31附接至正极33，并且将负极引线32附接至负极34。然后，通过将聚合物化合物涂布到其两个表面上的隔膜使正极33和负极34彼此层压并且卷绕。然后，将保护带37粘结至所得的卷绕体的最外周部，以制备作为卷绕电极体30的前驱体的卷绕体。
然后，将卷绕体插入在两片膜状外部封装件40之间。通过热熔融等将除了一侧的外周部外的各个外周部粘结，然后，将卷绕体容纳在具有袋状的外部封装件40内部。
被涂布到隔膜35的聚合物化合物的实例包括：包含偏氟乙烯作为组成的聚合物，即，均聚物、共聚物、多组成共聚物等。具体地，聚偏氟乙烯、包括偏氟乙烯和六氟丙烯作为成分的二元共聚物、包括偏氟乙烯、六氟丙烯、以及三氟氯乙烯作为成分的三元共聚物等较适合。此外，聚合物化合物可包括其他聚合物化合物中的一种或者多种以及包括偏氟乙烯作为成分的聚合物。
例如，隔膜35上的聚合物化合物可如下所述形成多孔聚合物化合物。即，首先，制备通过将聚合物化合物溶解在由诸如N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、N,N-二甲基乙酰胺、以及N,N-二甲基亚砜等极性有机溶剂构成的第一溶剂中而获得的溶液，并且将该溶液涂布到隔膜35上。接着，将对其涂布该溶液的隔膜35浸渍在与极性有机溶剂相容并且是聚合物化合物不良溶剂的诸如水、乙醇、以及丙醇等第二溶剂中。此时，发生溶剂交换，并且伴随旋节线分解(spinodal decomposition)发生相分离，因此，聚合物化合物形成多孔结构。然后，将聚合物化合物干燥，以获得具有多孔结构的多孔聚合物化合物。
然后，制备电解液，并且将电解液注入到袋状外部封装件40的内部，然后，通过热熔融等密封外部封装件40的开口。最后，在称重的同时将 外部封装件40加热，以通过聚合物化合物将隔膜35与正极33和负极34紧密接触。据此，使用电解液浸渍聚合物化合物，聚合物化合物形成凝胶，并且由此形成凝胶状电解质36。因此，获得图1和图2中所示的非水性电解质电池。此外，除卷绕电极体30之外，通过使带状电极板层压而获得的电极体也是可行的。
(第三制造方法)
在第三制造方法中，首先，将正极引线31附接至正极33，并且将负极引线32附接至负极34。然后，使正极33和负极34介入隔膜35被层压并且卷绕。然后，将保护带37粘结至所得的卷绕体的最外周部，以制备作为卷绕电极体30的前驱体的卷绕体。
然后，将卷绕体插入在两片膜状外部封装件40之间。通过热熔融等将除一侧的外周部外的各个外周部分粘结，然后，使卷绕体容纳在具有袋状的外部封装件40内部。然后，制备包括电解液、作为聚合物化合物的原材料的单体、聚合引发剂、以及诸如聚合引发剂等其他材料(如需)的电解质组合物。将电解质组合物注入到袋状外部封装件40的内部，然后，通过热熔融密封外部封装件40的开口等。最后，使单体热聚合，以形成聚合物化合物，从而形成凝胶状电解质36。因此，获得图1和图2中所示的非水性电解质电池。此外，除卷绕电极体30之外，通过使带状电极板层压而获得的电极体也是可行的。
可通过使每一对正极和负极在完全充电状态下的开路电压(即，电池电压)等于或大于4.20V、4.25V、或4.35V并且等于或小于4.65V、4.80V、或6.00V的方式设计根据本公开的第一实施方式的非水性电解质电池。当电池电压较高时，可以使能量密度进一步增加。即使使电池电压较高，在本公开的实施方式中，因为使用具有预定结构的隔膜，所以可以抑制循环特性劣化。例如，如果开路电压在完全充电过程中为4.25V或更大，则与开路电压为4.20V的电池相比较，即使在相同正极活性物质中，每单位质量的锂脱嵌的量也增加。据此，调整了正极活性物质的量和负极活性物质的量。因此，可以获得高能量密度。
2.第二实施方式 
在第二实施方式中，将给出设置有与第一实施方式相同的凝胶电解质层的层压膜型电池(非水性电解质电池)的电池组的实施例的描述。
电池组是简单的电池组(也被称之为“软包”)。简单电池组嵌入在诸如智能电话等电子装置中。在简单电池组中，使用绝缘带等固定电池单元、保护电路等，使电池单元的一部分外露，并且提供诸如连接至电子装置的主体的连接器等的输出。
将描述简单电池组的构造的实施例。图4是示出了简单电池组的构造实施例的分解透视图。图5A是示出了简单电池组的外观的示意性透视图，并且图5B是示出了简单电池组的外观的示意性透视图。
如图4、图5A、以及图5B所示，简单电池组包括电池单元101、从电池单元101引出的电极引线102a和102b、绝缘带103a至103c、绝缘板104、其中形成保护电路(保护电路模块(PCM))的电路基板105、以及连接器106。例如，电池单元101与根据第一实施方式的非水性电解质电池相同。
绝缘板104和电路基板105设置在位于电池单元101的前端的平台部(terrace portion)101a，并且从电池单元101引出的引线102a和引线102b连接至电路基板105。
用于输出的连接器106连接至电路基板105。通过将绝缘带103a至103c粘结至预定部位而固定诸如电池单元101、绝缘板104、以及电路基板105等构件。
3.第三实施方式 
(电池组的实施例)
图6是示出了将根据本公开的第一实施方式的电池(在下文中，被适当地称之为“第二电池”)应用于电池组的情况下的电路构造的实施例的框图。电池组包括组装电池301、外壳、包括充电控制开关302a和放电控制开关303a的开关单元304、电流检测电阻器307、温度检测元件308、以及控制单元310。
此外，电池组包括正极端子321和负极端子322。在充电过程中，正极端子321和负极端子322分别连接至充电器的正极端子和负极端子，以执行充电。此外，在使用电子装置的过程中，正极端子321和负极端子322分别连接至电子装置的正极端子和负极端子，以执行放电。
通过串联和/或并联方式连接多个二次电池301a而构造组装电池301。二次电池301a中的每个均是本公开中的二次电池。图6示出了作为实施例的六个二次电池301a以2并联3串联(2P3S)的方式连接的情况。然而，如同n并联m串联(n和m是整数)的情况一样，任何连接方法也是可行的。
开关单元304包括充电控制开关302a、二极管302b、放电控制开关303a、以及二极管303b、并且由控制单元310控制。二极管302b相对于从正极端子321至组装电池301的方向上流动的充电电流具有反极性，并且二极管302b相对于从负极端子322至组装电池301的方向上流动的放电电流具有正极性。二极管303b相对于充电电流具有正极性并且相对于放电电流具有反极性。在该实施例中，开关单元304设置在正极侧上，但是，可设置在负极侧上。
通过在电池电压达到过充电检测电压时，将充电控制开关302a关闭，以使充电电流不流经组装电池301的电流路径的方式，由充电和放电控制单元控制充电控制开关302a。在将充电控制开关302a关闭之后，仅可以通过二极管302b放电。此外，通过在充电过程中使较大电流流动，将充电控制开关302a关闭，以阻挡充电电流流经组装电池301的电流路径的方式，由控制单元310控制充电控制开关302a。
通过在电池电压达到过放电检测电压时，将放电控制开关303a关闭，以使放电电流不流经组装电池301的电流路径的方式，由控制单元310控制放电控制开关303a。当将放电控制开关303a关闭之后，仅可以通过二极管303b充电。此外，通过在放电过程中使较大电流流动时，将放电控制开关303a关闭，以阻挡放电电流流经组装电池301的电流路径的方式，由控制单元310控制放电控制开关303a。
例如，温度检测元件308是热敏电阻、设置在组装电池301的附近、测量组装电池301的温度、并且将测量温度供应至控制单元310。电压检测单元311测量组装电池301和构成组装电池301的二次电池301a中的每个的电压，A/D转换所测量电压并且将转换后电压供应至控制单元310。电流测量单元313通过使用电流检测电阻器307测量电流并且将测量电流供应至控制单元310。
开关控制单元314基于分别从电压检测单元311和电流测量单元313输入的电压和电流来控制开关单元304的充电控制开关302a和放电控制开关303a。当二次电池301a的任何电压等于或低于过充电检测电压或过放电检测电压时，或者当较大电流猛烈地流动时，开关控制单元314将控制信号传输至开关单元304，以防止过充电、过放电、以及过电流充电和放电。
此处，例如，在二次电池是锂离子二次电池的情况下，则将过充电检测电压设置为例如4.20V±0.05V，并且将过放电检测电压设置为例如2.4V±0.1V。
例如，作为充电和放电开关，可以使用诸如MOSFET等半导体开关。在这种情况下，MOSFET的寄生二极管用作二极管302b和303b。在使用P沟道类型的FET作为充电和放电开关的情况下，则开关控制单元314分别将控制信号DO和CO供应至充电控制开关302a和放电控制开关303a的栅极。如果是P沟道类型，则通过比源电势低了预定值的栅极电势来导通充电控制开关302a和放电控制开关303a。即，在典型的充电和放电操作中，将控制信号CO和DO设置为低电平，并且将充电控制开关302a和放电控制开关303a设置为导通状态。
此外，例如，在过充电或过放电过程中，将控制信号CO和DO设置为高电平，并且将充电控制开关302a和放电控制开关303a设置为关断状态。
由RAM或ROM构成存储器317，例如，作为非易失性存储器的可擦除可编程只读存储器(EPROM)等。在存储器317中，提前存储通过 控制单元310计算的数值、在制造过程的步骤中测量的各个二次电池301a在初始化状态下的电池的内部电阻值等，并且适当的重写也是可能的。此外，将二次电池301a的完全充电容量存储在存储器317中，因此，例如，可以结合控制单元310计算剩余容量。
在温度检测单元318中，通过使用温度检测元件308测量温度，并且在异常发热期间执行充电控制和放电控制，或者对剩余容量的计算执行校正。
4.第四实施方式 
例如，根据本公开的第一实施方式的电池与根据第二实施方式和第三实施方式的电池组可被用于安装在诸如电子装置、电动车辆、以及蓄电设备等装置上或用于向它们供应电力。
电子装置的实例包括笔记本电脑、便携式数字助理(PDA)、蜂窝电话、无线电话耳机、视频放映机、数字静物照相机、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、存储卡、起搏器、助听器、电动工具、电动剃须刀、电冰箱、空调、电视、立体声系统、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、干衣机、照明装置、玩具、医疗器械、机器人、道路调节器、信号装置等。
此外，电动车辆的实例包括轨道车辆、高尔夫球车、电驱动车、电动车(包括混合动力汽车)等，并且使用电池作为车辆的驱动电源或者辅助电源。
蓄电设备的实例包括自住宅、发电设施开始的建筑物用电存储的电源。
在下文中，在上述所述应用例中，将描述使用应用了本公开中的电池的蓄电设备的蓄电系统的具体实例。
例如，作为蓄电系统，例证了下列构造。第一蓄电系统是通过从可再生能源执行发电的发电设备对蓄电设备进行充电的蓄电系统。第二蓄电系统是设置有蓄电设备并且将电力供应至连接至蓄电设备的电子装置的蓄 电系统。第三蓄电系统是从蓄电设备向其供应电力的电子装置。该蓄电系统被执行为结合外部电源网络实现有效电力供给的系统。
此外，第四蓄电系统是设置有转换设备和控制设备的电动车辆，其中从蓄电设备将电力供应至转换设备并且转换设备将电力转换成车辆的驱动力，并且控制设备基于与蓄电设备有关的信息执行与车辆控制有关的信息处理。第五蓄电系统是以下一种电力系统，设置有电力信息传输和接收单元，电力信息传输和接收单元通过网络将信号传输至其他装置并且接收来自其他装置的信号，并且基于通过传输和接收单元接收的信息对上述所述蓄电设备执行充电和放电控制。第六蓄电系统是以下一种电力系统，从上述所述蓄电设备将电力供应至电力系统或电力系统将电力从发电设备或者电力网络供应至蓄电设备。在下文中，将描述蓄电系统。
(4-1)作为应用例的住宅内蓄电系统
将参考图7描述其中将使用本公开的电池的蓄电设备应用于住宅蓄电系统的实施例。例如，在用于住宅401的蓄电系统400中，通过电力网络409、信息网络412、智能电表407、电力枢纽408等从诸如火力发电402a、核发电402b、水力发电402c的中央电力系统402将电力供应至蓄电设备403。此外，从诸如住宅内发电设备404等独立电源将电力供应至蓄电设备403。存储被供应至蓄电设备403的电力。通过使用蓄电设备403供应住宅401内使用的电力。还可对建筑物使用相同的蓄电系统，而并不局限于住宅401。
将发电设备404、电力消耗设备405、蓄电设备403、控制相应设备的控制设备410、智能电表407、以及获取各信息的传感器411设置在住宅401。各设备通过电力网络409和信息网络412连接至彼此。作为发电设备404，使用太阳能电池、燃料电池等，并且将生成的电力供应至电力消耗设备405和/或蓄电设备403。电力消耗设备405的实例包括电冰箱405a、空调405b、电视405c、浴室405d等。此外，电力消耗设备405的实例包括电动车辆406。电动车辆406的实施例包括电动车406a、混合动力汽车406b、以及电动自行车406c。
对蓄电设备403应用本公开的电池。例如，通过上述所述锂离子二次电池可配置本公开的电池。智能电表407具有测量所使用的商用电量和将测量的用电量传输至电力公司的功能。电力网络409可以是DC电源类型、AC电源类型、以及非接触式电源类型、或者其组合中的任一种。
各种传感器411的实例包括运动感测传感器、亮度传感器、物体感测传感器、电力消耗传感器、振动传感器、接触式传感器、温度传感器、红外传感器等。将通过各个传感器411获取的信息传输至控制设备410。通过从传感器411传输的信息掌握气象条件、人的条件等，并且自动控制电力消耗设备405。因此，可以使能耗最小化。此外，控制设备410可通过因特网将与住宅401有关的信息传输至外部电力公司等。
通过电力枢纽408执行诸如电力线的分支和DC-AC转换等过程。连接至控制设备410的信息网络412的通信方法的实例包括使用诸如通用异步接收器-发送器(UART)(用于异步串行通信的传输和接收电路)等通信接口的方法和使用与诸如蓝牙、ZigBee、以及Wi-Fi等无线通信标准兼容的传感器网络的方法。蓝牙方法应用于多媒体通信并且可执行一到多连接通信。ZigBee使用电气和电子工程师协会(IEEE)802.15.4的物理层。IEEE 802.15.4是称为个人局域网(PAN)或无线(W)PAN的短程无线网络标准的名称。
控制设备410连接至外部服务器413。服务器413可由住宅401、电力公司、以及服务供应商中的任一个管理。被传输至服务器413和接收来自服务器413的信息的实例包括电力消耗信息、生活模式信息、电价、天气信息、灾难信息、以及与电力交易有关的信息。可将这些类型的信息传输至住宅内电力消耗设备(例如，电视接收器)和接收来自住宅内电力消耗设备的这些类型的信息，但是，可将这些类型的信息传输至位于住宅外的设备(例如，蜂窝电话)和接收来自位于住宅外的设备的这些类型的信息。例如，可将这些类型的信息显示在诸如电视接收器、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)等具有显示功能的装置上。
在该实施例中，控制各个单元的控制设备410包括中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等，并且控制设备410容纳在蓄电设备403中。例如，控制设备410通过信息网络412连接至蓄电设备403、住宅内发电设备404、电力消耗设备405、各个传感器411、以及服务器413，并且具有调整所使用的商用电量和发电量的功能。而且，除此功能之外，控制设备410可具有在电力市场中执行电力交易的功能等。
如上所述，可将住宅内发电设备404的发电电力(光伏发电和风力发电)以及诸如火力发电402a、核发电402b、以及水力发电402c等中央电力系统402的所发电力存储在蓄电设备403中。因此，即使住宅内发电设备404的发电电力发生变化，也可以使传输至外部的电量均匀，或者可以尽可能地根据需要控制放电。例如，可以考虑使用下列所描述的方法。具体地，将从光伏发电获得的电力存储在蓄电设备403中，并且在夜间还将低廉的午夜电力存储在蓄电设备403中，然后，将存储在蓄电设备403中的电力放电，以在白天电价高的时间段内使用。
此外，在该实施例中，已经描述了将控制设备410容纳在蓄电设备403中的实施例，但是，可以将控制设备410容纳在智能电表407中，或者可独立地配置控制设备410。而且，就公寓住宅而言，可在作为目标的多个房间内使用蓄电系统400，或者在作为目标的多个独立式住宅内使用蓄电系统400。
(4-2)作为应用例的车载蓄电系统
将参考图8描述将本公开应用于车辆的蓄电系统的实施例。图8示意性地示出了采用应用本公开的串联式混合动力系统的混合动力汽车的构造的实施例。该串联式混合动力系统是利用通过使用由发动机驱动的发电机而产生的电力或者临时存储在电池中的电力，利用电力驱动力转换设备而行进的车辆。
发动机501、发电机502、电力驱动力转换设备503、驱动轮504a、驱动轮504b、车轮505a、车轮505b、电池508、车辆控制设备509、各种 传感器510、以及充电端口511安装在混合动力车辆500中。本公开中的上述所述电池适用于电池508。
混合动力车辆500利用电力驱动力转换设备503作为动力源而前行。电力驱动力转换设备503的实例是电动机。电力驱动力转换设备503通过电池508的电力而运转，并且电力驱动力转换设备503的扭矩被传输至驱动轮504a和504b。此外，电力驱动力转换设备503可通过利用DC-AC转换或者逆转换(AC-DC转换)而适用于AC电动机或者DC电动机，视情况而定。各种传感器510通过车辆控制设备509控制发动机转速或者节流阀(未示出)(节流开度)的开度。各种传感器510的实例包括速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。
可将发动机501的扭矩传输至发电机502，并且可将发电机502利用扭矩而产生的电力存储在电池508中。
当通过制动机构(未示出)使混合动力车辆500减速时，可将减速过程中的阻力添加至电力驱动力转换设备503中作为扭矩，并且将因扭矩而由电力驱动力转换设备503产生的可再生电力存储在电池508中。
当将电池508连接至位于混合动力车辆500的外部的外部电源时，可通过使用充电端口511作为输入端口将电力从外部电源供应至电池508，并且电池508可存储所供应的电力。
尽管图中未示出，然而，可提供基于与二次电池有关的信息执行与车辆控制有关的信息处理的信息处理设备。信息处理设备的实例包括基于关于电池的剩余量的信息执行电池的剩余量的显示的信息处理设备。
此外，在上文中，已经就作为实施例的利用使用由发动机驱动的发电机产生的电力或者临时存储在电池中的电力借助电动机而前行的串联式混合动力汽车进行了描述。然而，本公开可有效地应用于使用发动机的输出和电动机的输出作为驱动源、并且通过适当地改变这些类型而采用仅使用发动机前行、仅使用电动机前行、以及使用发动机和电动机前行的三种类型的并联式混合动力汽车。此外，本公开可有效地应用于在不使用发动机的情况下仅使用驱动电动机的驱动而前行的所谓电动车辆。
实施例
在下文中，将参考实施例详细描述本公开。此外，本公开的构造并不局限于下列实施例。
<实施例1-1>
[正极的制备]
如下来制备正极。将91质量份的正极活性物质(LiCo0.98Al0.01Mg0.01O2)、6质量份的石墨作为导电剂、并且将3质量份的聚偏氟乙烯作为粘结剂彼此混合，以制备正极混合物。此外，将正极混合物分散到作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中，以使正极混合物具有膏状。接着，将获得的正极混合物膏均匀地涂布到作为正极集电体的具有12μm厚度的带状铝箔的两个表面上，并且被干燥。干燥之后，通过使用辊压机执行压缩成型，以形成正极活性物质层。此外，在执行加热的同时，通过在压缩成型过程中调整厚度和密度执行对正极活性物质层的面积密度调整，视情况而定。在实施例1中，将正极活性物质层的面积密度调整为31.1mg/cm2。此外，将铝引线焊接至正极集电体中未形成正极活性物质层的一部分，以形成正极端子，从而获得正极。
[负极的制备]
负极的制备如下。将90质量份的石墨作为负极活性物质和10质量份的聚偏氟乙烯作为粘结剂彼此混合，以制备负极混合物。此外，将负极混合物分散在作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中，以使负极混合物具有膏状。接着，将获得的负极混合物膏均匀地涂布到为负极集电体并且具有8μm厚度的带状铜箔的两个表面上，并且干燥。干燥之后，通过使用辊压机执行压缩成型，以形成负极活性物质层。此外，将镍引线焊接至负极集电体中未形成负极活性物质层的一部分，以形成负极端子，从而获得负极。
[隔膜的制备]
作为隔膜，制备下列聚乙烯膜。通过混合2质量份的具有2.5×106的重均分子量(Mw)的超高分子量聚乙烯和13质量份的具有2.4×105的重 均分子量(Mw)的聚乙烯而获得的原材料树脂与根据希望结构的量的液体石蜡彼此混合，以制备聚乙烯组合物溶液。
接着，将0.125质量份的2,5-二-叔-丁基-对-甲酚和0.25质量份的四[(亚甲基)-3-(3,5-二-叔-丁基-4-羟苯基)-丙酸酯)]甲烷作为抗氧化剂添加到100质量份的聚乙烯组合物溶液中。将混合溶液放置到配备搅拌器的高压釜中并且在200℃下搅拌90分钟，从而获得均匀的溶液。
通过使用具有45mm直径的挤出机从T模中挤出溶液，并且通过使用冷却辊进行拉制(drawn)，从而形成凝胶状片材。
在双轴拉伸机中设定被获得的片材，并且在拉伸温度下根据希望结构的拉伸比执行同时双轴拉伸。
使用二氯甲烷洗涤获得的拉伸膜，并且萃取和除去剩余的液体石蜡，并且干燥，从而获得具有希望结构的聚乙烯膜(隔膜)(膜厚度：7μm，表面粗糙度最大高度：2μm，校正之前的孔隙率：30％，校正孔隙率：25.6％。透气度：250sec/100cc，孔径：24nm，曲折因子：1.6，以及膜电阻：0.72μm)。
[凝胶电解质层的形成]
如下，凝胶电解质层形成在正极和负极上。
首先，将80g的碳酸二甲酯(DMC)、40g的碳酸乙烯酯(EC)、40g的碳酸丙烯酯(PC)、9.2g的LiPF6、以及0.8g的碳酸亚乙烯酯(VC)彼此混合，以制备溶液(电解液)。
接着，将10g的聚偏氟乙烯(PVdF)与六氟丙烯(HFP)的共聚物(共聚合重量比为PVdF:HFP＝97.3)添加到溶液中。将生成的混合物均匀地分散在均聚物中，并且在75℃下加热和搅拌，直至混合物变得无色并且透明，从而获得电解液。
接着，通过刮刀法分别将获得的电解液均匀地涂布到正极和负极的两个表面上。然后，将被涂布电解液的正极和负极保持在干燥器(保持内部温度为40℃，以使电解液凝胶化)中一分钟，从而使形成约8μm厚度的分别形成在正极和负极的两个表面上的凝胶电解质层。
[电池的组装]
电池的组装如下。使用上述所述制备的正极和负极。介入(through)隔膜将其中凝胶电解质层形成在其两个表面上的带状正极与其中凝胶电解质层形成在其两个表面上的带状负极层压，以获得层压体。将层压体在其纵向方向上卷绕，以获得卷绕电极体。
接着，将卷绕电极体插入在防湿的外部封装膜(层压膜)之间，其中，从最外层依次层压具有25μm厚度的尼龙、具有40μm厚度的铝、以及具有30μm厚度的聚丙烯，并且在减压下使外部封装膜的外周部热熔融以密封，从而将封闭在外部封装膜中的卷绕电极体封闭。此外，此时，将正极端子和负极端子插入到外部封装膜的密封部中，并且将聚烯烃膜布置在外部封装膜与正极端子和负极端子彼此接触的部分处。
最后，在被密封在外部封装膜中的状态下加热电极元件。这样，由此获得层压膜型的凝胶电解质电池(其中电池尺寸具有4.4mm的厚度、65mm的宽度、71mm的高度、以及2.03×10-5L的电池体积)。
<实施例1-2至实施例1-6、以及比较例1-1>
除了制备具有表1中的膜厚度、表面粗糙度最大高度、校正之前孔隙率、校正孔隙率、透气度、孔径、曲折因子、以及膜电阻的隔膜之外，通过与实施例1-1相同的方式获得层压膜型凝胶电解质电池。
<实施例2-1至实施例2-11、以及比较例2-1至比较例2-3>
将正极活性物质层的面积密度调整为34.3mg/cm2。制备具有表1中的膜厚度、表面粗糙度最大高度、校正之前孔隙率、校正孔隙率、透气度、孔径、曲折因子、以及膜电阻的隔膜。除了以上所述构造之外，通过与实施例1-1相同的方式获得层压膜型凝胶电解质电池。
<实施例3-1至实施例3-3、实施例3-5至实施例3-10、以及比较例3-1至比较例3-3>
将正极活性物质层的面积密度调整为36.3mg/cm2。制备具有表1中的膜厚度、表面粗糙度最大高度、校正之前孔隙率、校正孔隙率、透气度、孔径、曲折因子、以及膜电阻的隔膜。除了以上所述构造之外，通过与实施例1-1相同的方式获得层压膜型凝胶电解质电池。
<实施例3-4>
将正极活性物质层的面积密度调整为36.3mg/cm2。制备具有表1中的膜厚度、表面粗糙度最大高度、校正之前孔隙率、校正孔隙率、透气度、孔径、曲折因子、以及膜电阻的隔膜。
接着，将聚偏氟乙烯(PVdF)分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，以制备溶液。将该溶液涂布到隔膜的两个表面上。然后，将隔膜浸渍在水中，并且干燥。据此，具有多孔结构的多孔聚合物化合物形成在隔膜的两个表面上。
通过其中多孔聚合物化合物形成在其两个表面上的隔膜使以与第一实施方式相同的方式制备的正极和负极彼此紧密接触。然后，在纵向方向上执行卷绕，并且将保护带粘结至所得的卷绕体的最外周部，从而制备卷绕电极体。
将卷绕电极体插入在外部封装件的各部分之间，并且使外部封装件的三个边热熔融。此外，作为外部封装件，使用具有下列结构的防湿的铝层压膜，从最外层起依次层压具有25μm厚度的尼龙膜、具有40μm厚度的铝箔、以及具有30μm厚度的聚丙烯膜。
然后，将电解液注入到外部封装件的内部，并且在减压下使剩余的一边热熔融以进行密封。此外，作为电解液，使用通过将17g的碳酸甲乙酯(EMC)、34g的碳酸乙烯酯(EC)、34g的碳酸二乙酯(DEC)、14g的LiPF6、以及0.8g的碳酸亚乙烯酯(VC)混合而制备的电解液。此外，将电解液置于铁板之间并且在其中加热，以使得多孔聚合物化合物膨胀，从而获得凝胶状电解质。因此，获得具有与实施例1-1相同尺寸的层压膜型凝胶电解质电池。
<实施例4-1至实施例4-4、实施例4-7、以及比较例4-1>
将正极活性物质层的面积密度调整为38.5mg/cm2。制备具有表1中的膜厚度、表面粗糙度最大高度、校正之前孔隙率、校正孔隙率、透气度、孔径、曲折因子、以及膜电阻的隔膜。除了上述构造之外，通过与实施例1-1相同的方式获得层压膜型凝胶电解质电池。
<实施例4-5至实施例4-6、以及比较例4-2>
将正极活性物质层的面积密度调整为38.5mg/cm2。制备具有表1中的膜厚度、表面粗糙度最大高度、校正之前孔隙率、校正孔隙率、透气度、孔径、曲折因子、以及膜电阻的隔膜。除了上述构造之外，通过与实施例3-4相同的方式获得层压膜型凝胶电解质电池。
<实施例5-1和比较例5-1>
将正极活性物质层的面积密度调整为42.0mg/cm2。制备具有表1中的膜厚度、表面粗糙度最大高度、校正之前孔隙率、校正孔隙率、透气度、孔径、曲折因子、以及膜电阻的隔膜。通过与实施例3-4相同的方式获得层压膜型凝胶电解质电池，但上述所述构造除外。
在上述所述实施例1-1至实施例5-1、以及比较例1-1至比较例5-1中，如下测量隔膜的孔径d(nm)、表面粗糙度最大高度Rz(μm)、膜厚度L(μm)、孔隙率ε(％)、透气度T(sec/100cc)、校正孔隙率ε'(％)、曲折因子τ、正极活性物质层的面积密度S(mg/cm2)、以及膜电阻Ri(μm)。
(孔径d)
孔径d(nm)是通过使用由SEIKA公司制造的无汞棕榈马球计(产品名称：IEP-200-A)测量的平均孔径。
(表面粗糙度最大高度Rz)
通过使用由KEYENCE公司制造的纳米级混合式显微镜(产品名称：VN-8000)根据JIS B0601测量表面粗糙度最大高度Rz(μm)。表面粗糙度最大高度是通过分别对多孔膜(聚乙烯膜(隔膜))的两个主表面执行测量而获得的值的和。
(孔隙率ε)
通过使用重量分析法可测量隔膜的孔隙率ε(％)。在该方法中，在朝向隔膜的厚度方向上将隔膜的10个部位以2cm直径的圆形形状钻孔(punched)，并且分别测量钻孔圆形膜的中央部的厚度h和该膜的质量w。此外，通过利用厚度h和质量w获得对应于10片的膜的体积V和对应于10片的膜的质量W，并且通过下列表达式计算孔隙率ε(％)。
孔隙率ε(％)＝{(ρV-W)/(ρV)}×100
此处，ρ表示隔膜的材料的密度。
(透气度T)
隔膜的透气度T(sec/100cc)是格利透气性。根据JIS P8117可测量格利透气性。格利透气性表示使100cc的空气在1.22kPa的压力下经过隔膜的秒数。
(膜厚度L)
膜厚度L是通过使用探针型膜厚度计(由Sony公司制造的DIGITAL GUAGESTAND DZ-501)利用φ5mm的探针在五个部位在1N负荷下对彼此重叠的两片多孔膜(聚乙烯膜(隔膜))的膜厚度进行测量并且通过计算测量值/2的平均值而获得平均膜厚度。
(校正孔隙率ε')
通过利用下列表达式(A)从膜厚度、孔隙率、孔径、以及表面粗糙度最大高度的测量值计算校正孔隙率ε'(％)。
校正孔隙率ε'(％)＝[{(L×ε/100)-Rz×0.46/3}/L]×100...表达式(A)
[规定，L：膜厚度(μm)，ε：孔隙率(％)，Rz：表面粗糙度最大高度(前表面与后表面的值的和)(μm)]
(曲折因子τ)
通过利用下列表达式(B)从透气度、校正孔隙率、孔径、以及膜厚度的测量值计算曲折因子τ。
曲折因子τ＝{(1.216×ε'Td×10-4)/L}0.5...表达式(B)
[规定L：膜厚度(μm)，ε'：校正孔隙率(％)，T：透气度(sec/100cc)]
(正极活性物质层的面积密度S)
在使电池完全放电之后，将电池解体，取出正极板。使用溶剂(DMC：碳酸二甲酯)清洗正极板，并且充分干燥。将正极板的其中正极活性物质层形成在正极集电体的两个表面上的一部分(两表面形成部)以预定面积(钻孔面积)来钻孔，以测量质量(mg)(称之为质量A)，然后，正极板 的混合物层未涂布到两个表面上的一部分也被钻孔，以测量质量(mg)(称之为质量B)。此外，通过下列计算式计算面积密度。
计算式：面积密度(mg/cm2)＝(质量A-质量B)÷钻孔面积
(膜电阻Ri)
通过利用下列表达式(C)从校正孔隙率ε'(％)、膜厚度L(μm)、以及曲折因子τ的测量值计算膜电阻Ri(μm)。
Ri＝τ2L/ε'...表达式(C)
[规定，L：膜厚度(μm)，ε'：校正孔隙率(％)，τ：曲折因子]
(电池的评估：循环测试)
对所制备的各个电池执行下列循环测试，以获得容量保持率(循环保持率)。在23℃下以预定充电电压(表1中所示的电压)以0.5C的电流执行CC-CV充电(恒定电流和恒定电压充电)五个小时，暂停三个小时之后，以0.5C的放电电流执行放电，到电压为3.0V。重复该操作两次。将第二次放电设置为第一个循环，并且将此时的放电容量设置为电池的初始放电容量。在相同条件下重复充电和放电，并且将[500次循环之后的容量/初始放电容量]×100(％)设置为循环保持率。此外，1C是理论容量在一个小时内进行放电(或充电)时的电流值。0.5C是理论容量在两个小时内执行放电(或充电)时的电流值。
(电池评估：体积能量密度的测量)
将通过循环测试获得的初始放电容量(mAh)乘以平均放电电压(V)，然后，将所得值除以电池体积，从而获得能量密度(Wh/L)。
表1中示出了实施例1-1至实施例5-1以及比较例1-1至比较例5-1的测量结果。
[表1]
此外，为易于理解实施例和比较例是否满足下列表达式，图9至图13示出了面积密度(S)为预定值(31.1mg/cm2、34.3mg/cm2、36.3mg/cm2、38.5mg/cm2、42mg/cm2)的情况下的L-Ri坐标平面(L-Ri平面)。
(表达式)
0.04≤Ri≤-0.07L-0.09×S+4.99
Ri＝τ2L/ε'
ε'＝[{(L×ε/100)-Rz×0.46/3}/L]×100
τ＝{(1.216×ε'Td×10-4)/L}0.5
[规定，Ri：膜电阻(μm)，L：膜厚度(μm)，τ：曲折因子，T：透气度(sec/100cc)，d：孔径(nm)，Rz：表面粗糙度最大高度(前表面与后表面的值的和)(μm)，ε：孔隙率(％)，ε'：校正孔隙率(％)，以及S：正极活性物质层的面积密度(mg/cm2)]
在图9至图13的L-Ri坐标平面上绘制了实施例和比较例中的测量值。如果绘制点在区域S1至区域S5的范围内，则可以视为由多孔膜构成的隔膜(聚乙烯膜)具有满足上述所述表达式的关系的结构，并且如果绘制点在区域S1至区域S5的范围之外，则可以视为隔膜(聚乙烯膜)并不具有满足上述所述表达式的关系的结构。
此外，根据上述所述表达式导出图9至图13中分别示出的区域S1至S5、Rimin、以及Rimax。在下文中，将描述区域S1至S5、Rimin、以及Rimax的关系表达式。
(区域S1)
区域S1：Rimin≤Ri≤Rimax
Rimin＝0.40
Rimax＝-0.07L-0.09×S+4.99(S＝31.1)
(区域S2)
区域S2：Rimin≤Ri≤Rimax
Rimin＝0.40
Rimax＝-0.07L-0.09×S+4.99(S＝34.3)
(区域S3)
区域S3：Rimin≤Ri≤Rimax
Rimin＝0.40
Rimax＝-0.07L-0.09×S+4.99(S＝36.3)
(区域S4)
区域S4：Rimin≤Ri≤Rimax
Rimin＝0.40
Rimax＝-0.07L-0.09×S+4.99(S＝38.5)
(区域S5)
区域S5：Rimin≤Ri≤Rimax
Rimin＝0.40
Rimax＝-0.07L-0.09×S+4.99(S＝42.0)
如表1和图9至图13所示，在满足上述所述表达式的关系的实施例1-1至5-1中，循环特性较卓越。另一方面，在不满足上述所述表达式的关系的比较例1-1至比较例5-1中，循环特性并不卓越。此外，普通用户所需求的循环测试的容量保持率约为70％。因此，在特性评估过程中，将值(70％)设置为参考值，并且如果容量保持率等于或大于参考值，则确定循环特性卓越。
此外，就从电池的能量密度的观点而言，检查隔膜的优选膜厚度范围如下。具体地，针对正极活性物质层中的各个面积密度Sx：31.3(mg/cm2)、34.3(mg/cm2)、36.3(mg/cm2)、38.5(mg/cm2)、或者42.0(mg/cm2)在横轴x：L(膜厚度)和纵轴y：log10(W)的坐标平面内绘制电池的膜厚度L和体积能量密度W(Wh/L)的值。
此外，基于该绘图获得各个面积密度Sx的近似直线(主函数：y＝ax+b)，然后，计算近似直线与电池的体积能量密度W＝300(Wh/L)的y值：log10(300)之间的交点(x,y)＝(Lmax,log10(300))。此外，计算的Lmax值表示满足面积密度Sx中的300Wh/L或更大的体积能量密度的隔膜的最大膜厚度。
接着，在横轴x：S(面积密度)和纵轴y：L(膜厚度)的坐标平面内绘制(x,y)＝(Sx,Lmax)。此外，基于该绘图获得近似曲线(二次函数：y＝px2+qx+r)。所获得的近似曲线的面积密度x＝S中的y值(y＝-0.0874x2+6.9788x-122.66)表示满足300Wh/L的体积能量密度的最大膜厚度。因此，在隔膜的膜厚度L为-0.0873S2+6.9788S-122.66μm或更小的情况下，电池的体积能量密度变为300Wh/L或更大。因此，可以看出，当隔膜的膜厚度L为-0.0873S2+6.9788S-122.66μm或更小时，电池的体积能量密度变为300Wh/L或更大。
4.其他实施方式 
本公开并不局限于本公开中的上述所述实施方式，并且在不背离本公开的要旨的范围内，可以做出多种变形或者应用。
例如，在上述所述实施方式和实施例中例证的尺度、结构、形状、材料、原材料、制造工艺等仅为示出性，并且可根据需要使用不同的尺度、结构、形状、材料、原材料、制造工艺灯。
此外，只要该组合不背离本公开的要旨，则可将上述所述实施方式和实施例中的构造、方法、工艺、形状、材料、尺度等彼此组合。
根据上述所述实施方式的电池并不局限于二次电池并且可以是一次电池。
在上述所述实施方式和实施例中，已经对具有层压膜型电池结构(其中，在外部封装件中使用层压膜)的电池和具有卷绕结构(其中，电极被卷绕)的电池进行了描述，但是，并不局限于此。例如，本公开还适用于具有其他结构的电池等，诸如圆柱形电池、具有其中电极被堆叠的结构的堆叠式电池、角型电池、硬币型电池、平板型电池、以及按钮型电池。
堆叠式的实例包括通过介入各个片的隔膜将正极和负极进行层压的电池结构、通过以之字折叠型折叠的一片带状隔膜将正极和负极进行层压的电池结构、通过以之字折叠型折叠的一对隔膜(其中，负极插入在一对隔膜间的状态)将正极和负极进行层压的电池结构。此外，例如，构成第二隔膜35的表面层35a可具有其中颗粒被省略的构造。
此外，可以使用固态电解质等作为电解质36。电解质36可包含离子性液体(常温熔融盐)。电解质36可以是液态电解液。
本公开可采用下列构造。
[1]一种电池，包括：
正极，包括正极集电体和正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性物质并且设置在正极集电体的两个表面上；
负极；
隔膜，至少包括多孔膜；以及
电解质；
其中，正极活性物质具有分层结构并且包括包含锂钴复合氧化物的正极材料，锂钴复合氧化物至少包括锂和钴；
正极活性物质层的面积密度S(mg/cm2)为27mg/cm2或更大；并且
多孔膜满足下列表达式：
(表达式)
0.04≤Ri≤-0.07L-0.09×S+4.99
Ri＝τ2L/ε'
ε'＝[{(L×ε/100)-Rz×0.46/3}/L]×100
τ＝{(1.216×ε'Td×10-4)/L}0.5
[规定Ri：膜电阻(μm)，L：膜厚度(μm)，τ：曲折因子，T：透气度(sec/100cc)，d：孔径(nm)，Rz：表面粗糙度最大高度(前表面与后表面的值的和)(μm)，ε：孔隙率(％)，ε'：校正孔隙率(％)，以及S：正极活性物质层的面积密度(mg/cm2)]。
[2]根据[1]所述的电池， 
其中，电解质包括电解液和聚合物化合物，并且电解质是由聚合物化合物保持电解液的凝胶型电解质。
[3]根据[1]或[2]所述的电池，
其中，电解质进一步包括颗粒。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的电池，
其中，正极活性物质层的面积密度S(mg/cm2)为51mg/cm2或更小。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的电池，
其中，隔膜的厚度为3μm至17μm。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的电池，
其中，正极材料是进一步包括设置在锂钴复合氧化物的颗粒的表面的至少一部分上的涂覆层的涂覆颗粒。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的电池，
其中，锂钴复合氧化物是由通式(化学式1)表示的锂钴复合氧化物中的至少一种：
(化学式1)
LipCo(1-q)M1qO(2-y)Xz
(在式中，M1表示选自于第2族至第15族的元素之中的除钴(Co)之外的至少一种，并且X表示第16族的元素和第17族的元素之中的除了氧(O)之外的至少一种。p、q、y、以及z是0.9≤p≤1.1、0≤q<0.5、-0.10≤y≤0.20、以及0≤z≤0.1的范围内的值)。
[8]根据[1]至[7]中任一项所述的电池，
其中，所述隔膜进一步包括表面层，表面层至少设置在多孔膜的一个主表面上并且包括颗粒和树脂。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的电池，
其中，多孔膜是聚烯烃树脂膜。
[10]根据[1]至[9]中任一项所述的电池，
其中，隔膜的厚度为-0.0873S2+6.9788S-122.66μm或更小。
[11]根据[1]至[10]中任一项所述的电池，
其中，正极、负极、隔膜、电解质被容纳在膜状外部封装件中。
[12]根据[1]至[11]中任一项所述的电池，
其中，每一对正极和负极在完全充电状态下的开路电压为4.25V或更高。
[13]一种电池组，包括：
根据[1]至[12]中任一项所述的电池；
控制单元，控制电池；以及
外部封装件，电池被容纳在外部封装件中。
[14]一种电子装置，包括：
根据[1]至[12]中任一项所述的电池，
其中，从电池供应电力。
[15]一种电动车辆，包括：
根据[1]至[12]中任一项所述的电池；
转换设备，电力从电池被供应至转换设备，并且转换设备将电力转换成车辆的驱动力；以及
控制设备，基于与电池有关的信息执行与车辆控制有关的信息处理。
[16]一种蓄电设备，包括：
根据[1]至[12]中任一项所述的电池，
其中，蓄电设备将电力供应至与电池连接的电子装置。
[17]根据[16]所述的蓄电设备，进一步包括：
电力信息控制设备，通过网络将信号发送至其他装置并且从其他装置接收信号，
其中，基于通过电力信息控制设备接收的信息来执行电池的充电控制和放电控制。
[18]一种电力系统，
其中，从根据[1]至[11]中任一项所述的电池供应电力，或者从发电设备或电力网将电力供应至电池。
参考标号列表 
30  卷绕电极体
31  正极引线
32  负极引线
33  正极
33A  正极集电体
33B  正极活性物质层
34  负极
34A  负极集电体
34B  负极活性物质层
35  隔膜
35a  多孔膜
35b  表面层
36  电解质
37  保护带
40  外部封装件
41  粘合膜
101  电池单元
101a  平台部
102a,102b  引线
103a至103c  绝缘带
104  绝缘板
105  电路基板
106  连接器
301  组装电池
301a  二次电池
302a  充电控制开关
302b  二极管
303a  放电控制开关
303b  二极管
304  开关单元
307  电流检测电阻器
308  温度检测元件
310  控制单元
311  电压检测单元
313  电流测量单元
314  开关控制单元
317  存储器
318  温度检测单元
321  正极端子
322  负极端子
400  蓄电系统
401  住宅
402  中央电力系统
402a  火力发电
402b  核发电
402c  水力发电
403  蓄电设备
404  发电设备
405  电力消耗设备
405a  电冰箱
405b  空调
405c  电视
405d  浴室
406  电动车辆
406a  电动车
406b  混合动力汽车
406c  电动自行车
407  智能电表
408  电力枢纽
409  电力网
410  控制设备
411  传感器
412  信息网络
413  服务器
500  混合动力车辆
501  发动机
502  发电机
503  电力驱动力转换设备
504a  驱动轮
504b  驱动轮
505a  车轮
505b  车轮
508  电池
509  车辆控制设备
510  传感器
511  充电端口

Claims (18)

1.一种电池，包括：
正极，包括正极集电体和正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性物质并且设置在所述正极集电体的两个表面上；
负极；
隔膜，至少包括多孔膜；以及
电解质，
其中，所述正极活性物质具有分层结构并且包括包含锂钴复合氧化物的正极材料，所述锂钴复合氧化物至少包括锂和钴，
所述正极活性物质层的面积密度S(mg/cm2)为27mg/cm2或更大，并且
所述多孔膜满足下列表达式：
(表达式)
0.04≤Ri≤-0.07L-0.09×S+4.99
Ri＝τ2L/ε'
ε'＝[{(L×ε/100)-Rz×0.46/3}/L]×100
τ＝{(1.216×ε'Td×10-4)/L}0.5
[Ri：膜电阻(μm)，L：膜厚度(μm)，τ：曲折因子，T：透气度(sec/100cc)，d：孔径(nm)，Rz：表面粗糙度最大高度(前表面与后表面的值的和)(μm)，ε：孔隙率(％)，ε'：校正孔隙率(％)，以及S：所述正极活性物质层的面积密度(mg/cm2)]。
2.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述电解质包括电解液和聚合物化合物，并且所述电解质是由所述聚合物化合物保持所述电解液的凝胶型电解质。
3.根据权利要求2所述的电池，
其中，所述电解质进一步包括颗粒。
4.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述正极活性物质层的面积密度S(mg/cm2)为51mg/cm2或更小。
5.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述隔膜的厚度为3μm至17μm。
6.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述正极材料是进一步包括至少设置在所述锂钴复合氧化物的颗粒的表面的一部分上的涂覆层的涂覆颗粒。
7.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述锂钴复合氧化物是由通式(化学式1)表示的锂钴复合氧化物中的至少一种，
(化学式1)
LipCo(1-q)M1qO(2-y)Xz
(在式中，M1表示选自于第2族至第15族的元素之中的除钴(Co)之外的至少一种，并且X表示第16族的元素和第17族的元素之中的除氧(O)之外的至少一种，p、q、y和z是0.9≤p≤1.1、0≤q<0.5、-0.10≤y≤0.20、和0≤z≤0.1的范围中的值)。
8.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述隔膜进一步包括表面层，所述表面层至少设置在所述多孔膜的一个主表面上并且包括颗粒和树脂。
9.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述多孔膜是聚烯烃树脂膜。
10.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述隔膜的厚度为-0.0873S2+6.9788S-122.66μm或更小。
11.根据权利要求1所述的电池，
其中，所述正极、所述负极、所述隔膜以及所述电解质被容纳在膜状外部封装件中。
12.根据权利要求1所述的电池，
其中，每一对所述正极和所述负极在完全充电状态下的开路电压为4.25V或更高。
13.一种电池组，包括：
根据权利要求1所述的电池；
控制单元，控制所述电池；以及
外部封装件，所述电池被容纳在所述外部封装件中。
14.一种电子装置，包括：
根据权利要求1所述的电池，
其中，从所述电池供给电力。
15.一种电动车辆，包括：
根据权利要求1所述的电池；
转换设备，电力从所述电池被供应至所述转换设备，并且所述转换设备将所述电力转换成车辆的驱动力；以及
控制设备，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。
16.一种蓄电设备，包括：
根据权利要求1所述的电池，
其中，所述蓄电设备将电力供应至与所述电池连接的电子装置。
17.根据权利要求16所述的蓄电设备，进一步包括：
电力信息控制设备，通过网络将信号发送至其他装置以及从其他装置接收信号，
其中，基于由所述电力信息控制设备接收的信息来执行所述电池的充电和放电控制。
18.一种电力系统，
其中，从根据权利要求1所述的电池供应电力，或者从发电设备或电力网将电力供应至所述电池。
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