CN106133981B - 二次电池、电池组、电子装置、电动车辆、电力储存装置以及电力系统 - Google Patents

Abstract

该二次电池包含以下内容：正电极，其具有包含正电极活性材料的正电极活性材料层；负电极，其具有包含负电极活性材料的负电极活性材料层；以及电解质。所述正电极活性材料包含具有橄榄石结构的磷酸锂铁化合物和/或具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物。所述负电极活性材料包含含钛无机氧化物。所述正电极的表面面积、所述负电极的表面面积、所述正电极的每个单位表面面积的不可逆容量和初始充电容量、以及所述负电极的每个单位表面面积的不可逆容量和初始充电容量满足规定的关系。

Description

二次电池、电池组、电子装置、电动车辆、电力储存装置以及电 力系统

技术领域

本技术涉及一种二次电池、一种电池组、一种电子装置、一种电动车辆、一种储存装置以及一种电力系统。

背景技术

二次电池(例如，锂离子二次电池)越来越需要提高性能，并且预期提高电池特征，例如，高容量和高输出。

作为用于二次电池的负电极的负电极材料，使用高电位负电极材料(例如，钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂))，而非传统的碳基负电极材料。近年来，使用高电位负电极材料等的二次电池的开发正在积极进行中。

下面的专利文档1到5公开了与二次电池相关的技术。

引用列表

专利文档

专利文档1：日本专利申请公开号2011-91039

专利文档2：日本专利申请公开号2011-113961

专利文档3：日本专利号5191232

专利文档4：日本专利申请公开号2013-16522

专利文档5：国际公开号2011/145301

发明内容

本发明要解决的问题

二次电池需要抑制气体的生成和循环特征的退化。

因此，本技术的一个目标在于，提供一种二次电池、一种电池组、一种电子装置、一种电动车辆、一种储存装置以及一种电力系统，其可以抑制气体的生成和循环特征的退化。

问题的解决方案

为了解决上述问题，本技术是一种二次电池，包括：正电极，包括具有正电极活性材料的正电极活性材料层；负电极，包括具有负电极活性材料的负电极活性材料层；以及电解质，其中，所述正电极活性材料至少包含具有橄榄石结构并且包含至少锂、铁以及磷的磷酸锂铁化合物或具有尖晶石结构并且包含至少锂和锰的锂锰复合氧化物中的任一个，所述负电极活性材料包含含钛无机氧化物，并且所述二次电池满足以下公式(A)、公式(B)以及公式(C)：

公式(A)

1.005≤(Ac/Aa)

(式中，Ac：正电极的电极面积(cm²)；以及Aa：负电极的电极面积(cm²))；

公式(B)

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

(式中，Q_C1(mAh/cm²)：每个单位面积的第一正电极充电容量；以及Q_A1(mAh/cm²)：每个单位面积的第一负电极充电容量)；以及

公式(C)

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

(式中，Q_CL(mAh/cm²)：所述正电极的每个单位面积的不可逆容量；以及Q_AL(mAh/cm²)：所述负电极的每个单位面积的不可逆容量)。

本技术是一种二次电池，包括：正电极，包括具有正电极活性材料的正电极活性材料层；负电极，包括具有负电极活性材料的负电极活性材料层；以及电解质，其中，所述正电极活性材料的表示电位相对于容量(V对Li/Li+)的变化的曲线至少具有高原区域和电位上升区域，其中，所述电位在充电结束阶段大幅上升并且改变，所述负电极活性材料包含含钛无机氧化物，并且所述二次电池满足以下公式(A)、公式(B)以及公式(C)：

公式(A)

1.005≤(Ac/Aa)

(式中，Ac：正电极的电极面积(cm²)；以及Aa：负电极的电极面积(cm²))；

公式(B)

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

(式中，Q_C1(mAh/cm²)：每个单位面积的第一正电极充电容量；以及Q_A1(mAh/cm²)：每个单位面积的第一负电极充电容量)；以及

公式(C)

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

(式中，Q_CL(mAh/cm²)：所述正电极的每个单位面积的不可逆容量；以及Q_AL(mAh/cm²)：所述负电极的每个单位面积的不可逆容量)。

本技术的一种电池组、一种电子装置、一种电动车辆、一种储存装置以及一种电力系统包括上述二次电池。

本发明的效果

根据本技术，可以抑制气体的生成和循环特征的退化。

附图说明

图1中的A图是示出二次电池的外观的示意性布线图，图1中的B图是示出二次电池的配置实例的示意性布线图，图1中的C图是示出二次电池的外观的底面侧的示意性布线图；

图2中的A图和图2中的B图是通过封装材料封装的电池部件的侧视图；

图3中的A图是示出正电极的配置实例的透视图，图3中的B图是示出负电极的配置实例的透视图；

图4中的A图是示出电池部件的配置的一部分的示意性剖视图，图4中的B图是示出电池成分的配置的示意性平面图；

图5中的A图是示出正电极和负电极相对于容量的电位变化的实例的示图，图5中的B图是示出正电极和负电极相对于容量的电位变化的实例的示图，图5中的C图是示出正电极和负电极相对于容量的电位变化的实例的示图；

图6中的A图是示出二次电池的外观的示意性布线图，图6中的B图是示出二次电池的配置实例的示意性布线图，图6中的C图是示出二次电池的外观的底面侧的示意性布线图，图6中的D图是通过封装材料封装的电池部件的侧视图；

图7中的A图是配置电池部件的正电极的配置实例，图7中的B图是配置电池部件的负电极的配置实例；

图8是容纳缠绕的电极主体的二次电池的分解透视图；

图9是沿着I-I线的在图8示出的缠绕的电极主体50的截面结构的示图；

图10是二次电池的配置实例的剖视图；

图11是示出在图10示出的缠绕的电极主体90的放大部分的示图；

图12是示出简化电池组的配置实例的分解透视图；

图13中的A图是示出简化电池组的外观的示意性透视图，并且图13中的B图是示出简化电池组的外观的示意性透视图；

图14是示出在本技术的二次电池应用于电池组中的情况下的电路配置实例的方框图；

图15是示出应用本技术的房屋的储存系统的实例的示意图；

图16是示意性示出使用应用本技术的串联式混合系统的混合动力车辆的配置的示意图。

具体实施方式

(本技术的概述)

首先，为了促进理解本技术，描述本技术的概述。所谓的碳基负电极材料在大电流电荷和低温电荷中具有问题。同时，如果高电位负电极材料(例如，钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂))用于负电极，则负电极电位高于Li沉积材料，因此，不太可能发生Li沉积，并且负电极不退化。因此，如果钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)用于负电极，则即使负电极的电极面积制造成小于正电极的电极面积，负电极也不退化，并且可以抑制明显降低安全性。

进一步，在限定充电容量的电极是正电极的情况下，如果正电极的面积小于负电极的面积，则在正电极与作为反电极的负电极之间的间隙内消耗Li，因此，在循环期间，容量减少。因此，为了避免在循环期间容量减少，可以仅仅将正电极的面积制造成大于负电极的面积。

进一步，在正电极容量超过负电极容量的组合中组装电池时，电荷由负电极限定。即，充电终止在负电极的充电结束阶段由激烈的电压变化(电压降落)限定。结果，发现负电极电位下降，并且生成大量气体。

本专利申请的发明人基于以上知识努力学习，并且发现使正电极的面积大于负电极的面积可以在循环中抑制容量减小。进一步，发明人发现，为了由正电极限定电荷(即，由正电极的充电结束阶段的电压变化限定电荷终止)，负电极需要持续保持大容量。因此，发明人发现，避免负电极的电位降低，可以抑制生成气体等。

在将高电位负电极材料(例如，钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂))用作负电极材料的二次电池中，检查负电极面积的幅度相关性。然而，未限定在正电极与负电极之间的容量平衡。限定电极面积和容量平衡都很重量。限定电极面积和容量平衡，可以实现具有在长时间段内不退化的特征的电池。

描述在上述专利文档1到5与本技术之间的差异。例如，在专利文档1(日本专利申请公开号2011-91039)中描述的二次电池通过负电极限定电荷，从而不能抑制气体的生成。

专利文档2(日本专利申请公开号2011-113961)描述了使正电极的面积大于负电极的面积。然而，专利文档2未提及限定电极面积和容量平衡。

专利文档3(日本专利号5191232)和专利文档4(日本专利申请公开号2013-16522)描述了电极容量比(正电极容量/负电极容量)是1或更大。然而，在电极容量比(正电极容量/负电极容量)是1时，电荷受到正电极和负电极的影响，并且负电极电位下降，并且可以造成生成气体。在电极容量比超过1时，电荷由负电极限定，因此，负电极电位下降，并且可以造成生成气体。

专利文档5(国际公开号2011/145301)描述了将镍基含锂复合氧化物用作正电极活性材料并且将石墨材料用作负电极活性材料的锂二次电池。在该锂二次电池中将石墨材料用作负电极活性材料的情况下，在放电时限定正电极电位和负电极电位，可以抑制过放电退化，并且可以实现电池的长寿命。然而，在该锂二次电池中将非碳基材料用作负电极活性材料的情况下，在放电时不限定正电极电位和负电极电位。进一步，在该锂二次电池中，在负电极的放电结束阶段，由电位上升终止放电。然而，在一个电极的电位上施加放电结束阶段，电位变化变大，并且可以达到电解质溶液分解的电位。相反，在本技术的二次电池中，在这两个电极上施加放电结束阶段的电压变化。因此，电位未到达电解质溶液分解电位，并且除了实现长期循环稳定性，还可以在放电时抑制实际使用电压。因此，可以提高输出。

在后文中，参考附图，描述本技术的实施方式。注意，按照以下顺序提供描述。

1、第一实施方式(二次电池的实例)

2、第二实施方式(二次电池的实例)

3、第三实施方式(二次电池的实例)

4、第四实施方式(二次电池的实例)

5、第五实施方式(电池组的实例)

6、第六实施方式(电池组的实例)

7、第七实施方式(储存系统等的实例)

8、其他实施方式(修改)

注意，下面描述的实施方式是本技术的有利具体实例，并且本技术的内容不受到这些实施方式的限制。进一步，在本说明书中描述的效果仅仅是实例，没有限制性，并且不否认存在与示例性描述的效果不同的效果。

1、第一实施方式

(1-1)二次电池的配置实例

描述根据本技术的第一实施方式的二次电池。图1中的A图是示出二次电池的外观的示意性布线图，并且图1中的B图是示出二次电池的配置实例的示意性布线图。注意，图1中的B图示出了在图1中的A图示出的二次电池的底面和表面颠倒的情况的配置。进一步，图1中的C图是示出二次电池的外观的底面侧的示意性布线图。图2中的A图和图2中的B图是通过封装材料封装的电池部件的侧视图。图3中的A图是示出正电极的配置实例的透视图。图3中的B图是示出负电极的配置实例的透视图。

例如，二次电池是非水电解质二次电池，并且是锂离子二次电池等。如图1中的A图到图1中的C图以及图2中的A图到图2中的B图所示，二次电池包括电池部件40和封装材料31。使用封装材料31封装电池部件40。分别连接至正电极集电器露出部分4C和负电极集电器露出部分5C的正电极桶32和负电极桶33在相同的方向从封装材料31的密封部分的一侧拉到外面。正电极桶32和负电极桶33在相同的方向从封装材料31的密封部分的一侧拉到外面。

将深拉、压花等提前应用于封装材料31的至少一个表面中，使得形成凹入部分36。电池部件40容纳在凹入部分36内。在图1中的B图，凹入部分36形成在配置封装材料31的第一封装部分31A内，并且电池部件40容纳在凹入部分36内。然而，第二封装部分31B设置为覆盖凹入部分36的开口，并且凹入部分36的开口的外围通过热熔丝胶合并且密封。

(电池部件)

如图2中的A图和图2中的B图所示，电池部件40具有层压电极结构，其中，在图3中的A图示出的近似方形正电极4以及设置为朝着正电极4的在图3中的B图示出的近似方形负电极5通过隔离件6交替地层压。注意，虽然未示出，但是电池部件40可以包括电解质。在这种情况下，例如，在电池部件40中，电解质(电解质层)可以至少形成在正电极4与隔离件6之间或者在负电极5与隔离件6之间。制备电解质，使得电解质溶液保持在例如高分子化合物内，并且是凝胶电解质等。注意，在作为液体电解质的电解质溶液用作电解质的情况下，未形成电解质层，并且电池部件40浸有在封装材料31内填充的电解质溶液。

从电池部件40中拉出多个正电极4和分别与其电气连接的正电极集电器露出部分4C以及多个负电极5和分别与其电气连接的负电极集电器露出部分5C。

由多层形成的正电极集电器露出部分4C弯曲，以在弯曲部分中具有适当的松弛的状态中形成大约U形横截面。正电极桶32通过诸如超声波焊接或电阻焊接等方法连接至由多层形成的正电极集电器露出部分4C的尖端部分。

作为连接至正电极集电器露出部分4C的正电极桶32，例如，可以使用由铝(Al)等制成的金属铅主体。

注意，在正电极桶32的一部分内提供用于在封装材料31与正电极桶32之间提高粘合性的粘附膜34。粘附膜34由与金属材料具有高粘附性的树脂材料配置成。在正电极桶32由以上金属材料配置成的情况下，例如，粘附膜34有利地由聚烯烃树脂配置成，例如，聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯或改性聚丙烯。

与正电极4一样，由多层形成的负电极集电器露出部分5C弯曲，以在弯曲部分中具有适当的松弛的状态中形成大约U形横截面。负电极桶33通过诸如超声波焊接或电阻焊接等方法连接至由多层形成的负电极集电器露出部分5C的尖端部分。

作为连接至负电极集电器露出部分5C的负电极桶33，例如，可以使用由镍(Ni)等制成的金属铅主体。

在负电极桶33的一部分内提供用于在封装材料31与负电极桶33之间提高粘合性的粘附膜34，与正电极桶32一样。

(正电极)

如图3中的A图所示，正电极4具有一种结构，其中，正电极活性材料层4B位于正电极集电器4A的两个表面上。注意，虽然未示出，但是正电极活性材料层4B可以仅仅位于正电极集电器4A的一个表面上。作为正电极集电器4A，例如，使用金属箔，例如，铝(Al)箔、镍(Ni)箔或不锈钢(SUS)箔。

进一步，正电极集电器露出部分4C整体从正电极集电器4A中延伸。如上所述，由多层形成的正电极集电器露出部分4C弯曲，以具有大约U形横截面，并且尖端部分通过诸如超声波焊接或电阻焊接等方法与正电极桶32连接。

正电极活性材料层4B形成在正电极集电器4A的方形主平面部分上。在露出正电极集电器4A的状态中的正电极集电器露出部分4C起着正电极端子的作用。可以任意设置正电极集电器露出部分4C的宽度。尤其地，在从相同侧拉出正电极桶32和负电极桶33的情况下，与第一实施方式一样，正电极集电器露出部分4C的宽度有利地小于正电极4的宽度的50％。获得这种正电极4，使得将正电极集电器露出部分4C提供给方形正电极集电器4A的一侧，并且形成正电极活性材料层4B，并且切割不需要的部分。注意，可以单独形成和连接用作正电极端子的正电极集电器4A和正电极集电器露出部分4C。

(正电极活性材料层)

例如，正电极活性材料层4B包含可以储存/释放锂的正电极材料，作为正电极活性材料。正电极活性材料层4B可以根据需要包含其他材料，例如，粘合剂和导电剂。作为正电极活性材料，可以使用一种类型或两种或多种类型的正电极材料。

(正电极活性材料)

作为可以储存/释放锂的正电极材料，使用正电极活性材料，其中，表示电位相对于容量(V对Li/Li+)的变化的曲线至少具有电位大约恒定的高原区域以及电位上升区域，在电位上升区域中，所述电位在充电结束阶段大幅上升并且改变。作为这种正电极活性材料，可以至少使用具有橄榄石结构的磷酸锂铁化合物或具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物中的任一个。

具有橄榄石结构的磷酸锂铁化合物是具有橄榄石结构的磷酸锂铁化合物，并且包含至少锂、铁以及磷。

具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物是具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物，并且包含至少锂和锰。

具有橄榄石结构的磷酸锂铁化合物的实例包括由(化学式1)表示的磷酸化合物：

(化学式1)

Li_uFe_rM1_(1-r)PO₄

(式中，M1表示由钴(Co)、锰(Mn)、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)以及锆(Zr)构成的组中的至少一种类型。r是在0<r≤1范围内的值。u是在0.9≤u≤1.1范围内的值。注意，锂成分依据充电和放电的状态而不同，并且u值表示在完全放电状态中的值。)

由(化学式1)表示的磷酸锂化合物的实例通常包括Li_uFePO₄(u与上述u同义)和Li_uFe_rMn_(1-r)PO₄(u与上述u同义，r与上述r同义)。

具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物的实例包括由(化学式2)表示的锂复合氧化物：

(化学式2)

Li_vMn_(2-w)M2_wO_s

(式中，M2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)以及钨(W)构成的组中的至少一种类型。V、w和s是在0.9≤v≤1.1、0≤w≤0.6以及3.7≤s≤4.1范围内的值。注意，锂成分依据充电和放电的状态而不同，并且v值表示在完全放电状态中的值。)

具体而言，由(化学式2)表示的锂复合氧化物的实例是Li_vMn₂O₄(v与上述v同义)。

具有橄榄石结构的磷酸锂铁化合物和具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物可以涂有碳材料等。

(导电剂)

作为导电剂，例如，使用碳材料，例如，炭黑或石墨。

(粘合剂)

作为粘合剂，例如，使用至少一种类型，其选自树脂材料，例如，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)以及羧甲基纤维素(CMC)；以及共聚物，其具有作为主要材料的上述树脂材料。

(负电极)

如图3中的B图所示，负电极5具有一种结构，其中，负电极活性材料层5B位于负电极集电器5A的两个表面上。注意，虽然未示出，但是负电极活性材料层5B可以仅仅位于负电极集电器5A的一个表面上。例如，负电极活性材料层5B由金属箔配置成，例如，铜(Cu)箔、镍(Ni)箔或不锈钢(SUS)箔。负电极集电器露出部分5C整体从负电极集电器5A中延伸。由多层形成的负电极集电器露出部分5C弯曲，以具有大约U形横截面，并且尖端部分通过诸如超声波焊接或电阻焊接等方法与负电极桶33连接。

负电极活性材料层5B形成在负电极集电器5A的方形主平面部分上。在露出负电极集电器5A的状态中的负电极集电器露出部分5C起着负电极端子的作用。可以任意设置负电极集电器露出部分5C的宽度。尤其地，在从相同侧拉出正电极桶32和负电极桶33的情况下，与第一实施方式一样，负电极集电器露出部分5C的宽度有利地小于负电极5的宽度的50％。获得这种负电极5，使得将负电极集电器露出部分5C提供给方形负电极集电器5A的一侧，并且形成负电极活性材料层5B，并且切割不需要的部分。注意，可以单独形成和连接用作负电极端子的负电极集电器5A和负电极集电器露出部分5C。

(负电极活性材料层)

例如，负电极活性材料层5B包含可以储存/释放锂的一种、两种或多种类型的负电极材料，作为负电极活性材料，并且可以根据需要包含其他材料，例如，粘合剂和导电剂，与正电极活性材料层4B的材料一样。

作为可以储存/释放锂的负电极材料，可以使用包含作为配置元素的至少钛(Ti)和氧气的含钛无机氧化物。含钛无机氧化物的实例包括含钛锂复合氧化物和含钛氧化物。注意，含钛无机氧化物可以掺杂除了Ti以外的杂元素，例如，不同的金属元素，以提高导电性。

含钛锂复合氧化物是由以下(化学式3)到(化学式5)表示的一种、两种或多种类型的含钛锂复合氧化物：

(化学式3)

Li[Li_xM3_(1-3x)/2Ti_(3+x)/2]O₄

(M3是Mg、Ca、Cu、Zn以及Sr中的至少一种类型，并且x满足0≤x≤1/3)；

(化学式4)

Li[Li_yM4_1-3yTi_1+2y]O₄

(M4是Al、Sc、Cr、Mn、Fe、Ga以及Y中的至少一种类型，并且y满足0≤y≤1/3)；以及

(化学式5)

Li[Li_1/3M5_zTi_(5/3)-z]O₄

(M5是V、Zr以及Nb中的至少一种类型，并且z满足0≤z≤2/3)。

含钛锂复合氧化物是除了Li和Ti还包含作为配置元素的另一种、两种或多种类型的金属元素的氧化物，并且具有尖晶石晶体结构。注意，在(化学式3)中的M3是可以变成二价离子的金属元素，在(化学式4)中的M4是可以变成三价离子的金属元素，并且在(化学式5)中的M5是可以变成四价离子的金属元素。

只要含钛锂复合氧化物满足由(化学式3)表示的化学式条件，就不特别限制由(化学式3)表示的含钛锂复合氧化物。然而，例如，可以使用Li₄Ti₅O₁₂(Li[Li_1/3Ti_5/3]O₄)或Li_3.75Ti_4.875Mg_0.375O₁₂。只要含钛锂复合氧化物满足由(化学式4)表示的化学式条件，就不特别限制由(化学式4)表示的含钛锂复合氧化物。然而，例如，可以使用LiCrTiO₄。只要含钛锂复合氧化物满足由(化学式5)表示的化学式条件，就不特别限制由(化学式5)表示的含钛锂复合氧化物。然而，例如，可以使用Li₄Ti_4.95Nb_0.05O₁₂。

含钛氧化物是包含Ti和氧气的氧化物。含钛氧化物的实例包括TiO₂。TiO₂可以是金红石、锐钛矿或板钛矿二氧化钛。

注意，含钛无机氧化物(例如，含钛锂复合氧化物)可以涂有碳。为了涂有碳，使用化学气相沉积(CVD)方法等分解碳氢化合物等，并且碳膜可以仅仅在含钛锂复合氧化物的表面上生长。

(隔离件)

隔离件6配置有绝缘薄膜，其具有大离子透过率并且具有预定的机械强度。例如，隔离件6配置有由基于聚烯烃的树脂材料(例如，聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE))制成的多孔膜以及由无机金属(例如，无纺布)制成的多孔膜。注意，隔离件6可以具有层压两种或多种类型的多孔膜的结构。其中，具有基于聚烯烃的多孔膜(例如，聚丙烯或聚乙烯)的隔离件6在正电极4与负电极5之间具有优异的分离性，并且可以进一步减小内部短路和开路电压，从而有利。

注意，隔离件6可以是薄片隔离件，或者可以是通过曲折的方式折叠的一片带状隔离件。在使用薄片隔离件的情况下，电池部件40具有正电极4和负电极5通过薄片隔离件层压的结构。在使用通过曲折的方式折叠的这片带状隔离件的情况下，电池部件40具有正电极4和负电极5通过使用曲折的方式折叠的这片带状隔离件层压的结构或者在夹入负电极5的状态中正电极4和负电极5通过使用曲折的方式折叠的一对隔离件6层压的结构。

(电解质)

电解质包含高分子化合物以及包含溶剂和电解质盐的非水电解质(电解质溶液)。电解质包含凝胶电解质，其中，非水电解质保持在高分子化合物内。例如，高分子化合物浸有电解质溶液并且膨胀，并且变成所谓的凝胶。在电解质中，例如，吸收并且保持电解质溶液的凝胶高分子化合物本身用作离子导体。注意，电解质可以是作为液体电解质的电解质溶液。

(非水电解质)

非水电解质包括电解质盐以及溶解该电解质盐的非水溶剂。

(电解质盐)

电解质盐包含一种或两种或多种轻金属化合物，例如，锂盐。这个锂盐的实例包括六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、高氯酸锂(LiClO₄)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)、四苯基硼酸锂(LiB(C₆H₅)₄)、甲磺酸锂(LiCH₃SO₃)、三氟甲基磺酸锂(LiCF₃SO₃)、四氯铝酸锂(LiAlCl₄)、氟硅酸二锂(Li₂SiF₆)、氯化锂(LiCl)、以及溴化锂(LiBr)。其中，由六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、以及六氟砷酸锂构成的组的至少一种类型有利，并且六氟磷酸锂更有利。

(非水溶剂)

非水溶剂的实例包括：基于内酯的溶剂，例如，γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯或ε-己内酯；基于碳酸酯的溶剂，例如，碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)或碳酸二乙酯(DEC)；基于醚的溶剂，例如，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；基于腈的溶剂，例如，乙腈；基于环丁砜的溶剂；磷酸；磷酸酯溶剂；吡咯烷酮；磺酸酐；或羧酸酯。可以单独使用任何一种类型的上述非水溶剂，或者两种或多种类型的非水溶剂可以混合使用。

进一步，作为非水溶剂，有利地使用环状碳酸酯(例如，碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)或碳酸丁烯酯(BC))和链式碳酸酯(例如，碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)或碳酸二乙酯(DEC))的混合物，并且有利地使用包含化合物的非水溶剂，其中，环状碳酸酯或链式碳酸酯的一部分或所有氢原子氟化。关于氟化的化合物，有利地使用氟代碳酸乙烯酯(4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮；FEC)或二氟乙烯碳酸酯(4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮；DFEC)。其中，有利地将二氟乙烯碳酸酯用作非水溶剂，这是因为二氟乙烯碳酸酯具有优异的循环特征改进效应。

(高分子化合物)

作为保持非水电解质的高分子化合物(基质高分子化合物)，可以使用具有与溶剂兼容的性能的高分子化合物。氟基高分子化合物的实例包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、在重复单元内包含偏二氟乙烯(VdF)和六氟丙烯(HFP)的共聚物、在重复单元内包含偏二氟乙烯(VdF)和三氟乙烯(TFE)的共聚物。此外，实例包括：聚氧化乙烯(PEO)；醚基高分子化合物，例如，包含聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)的交联主体、在重复单元内包含聚环氧丙烷(PPO)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的交联主体；硅树脂；以及聚磷腈改性聚合物。可以单独使用任何一种类型的高分子化合物，或者两种或多种类型的高分子化合物可以混合使用。

(封装材料)

封装材料31由容纳电池部件40的第一封装部分31A以及用作覆盖电池部件40的盖体的第二封装部分31B配置成。

作为用作封装材料31的实例的膜封装材料的复合薄膜由多层薄膜制成，其中，外部树脂层和内部树脂层分别形成在金属层的两个表面上，例如，金属箔，并且具有防湿性和绝缘性。作为外部树脂层，由于韧性并且由于外观和弹性，所以使用尼龙(Ny)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。金属箔起着最重要的作用，以阻止水分、氧气以及光渗透，并且保护作为内含物的电池部件40。由于亮度、拉伸性能、价格以及容易处理，所以最频繁地使用铝(Al)。内部树脂层是通过热量或超声波溶解的部分，并且彼此融合，并且频繁地使用基于聚烯烃的树脂材料，例如，未拉伸的聚丙烯(CPP)。注意，封装材料31可以由膜封装材料配置成，该膜封装材料由具有另一个层压结构的复合薄膜、聚丙烯的高分子薄膜、或金属薄膜制成，代替上述复合薄膜。

(本技术的二次电池的特征配置)

本技术的二次电池满足以下公式(A)、公式(B)以及公式(C)：

公式(A)

1.005≤(Ac/Aa)

(式中，Ac：正电极的电极面积(cm²)；以及Aa：负电极的电极面积(cm²))；

公式(B)

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

(式中，Q_C1(mAh/cm²)：每个单位面积的第一正电极充电容量；以及Q_A1(mAh/cm²)：每个单位面积的第一负电极充电容量)；以及

公式(C)

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

(式中，Q_CL(mAh/cm²)：所述正电极的每个单位面积的不可逆容量；以及Q_AL(mAh/cm²)：所述负电极的每个单位面积的不可逆容量)。

具有满足公式(A)到(C)的配置的二次电池具有以下结构：正电极的电极面积Ac(cm²)大于负电极的电极面积Aa(cm²)。具有满足公式(A)到(C)的配置的二次电池具有以下配置：每个单位面积的第一正电极充电容量Q_C1(mAh/cm²)小于每个单位面积的第一负电极充电容量Q_A1(mAh/cm²)。进一步，正电极的每个单位表面面积的不可逆容量Q_CL(mAh/cm²)和负电极的每个单位表面面积的不可逆容量Q_AL(mAh/cm²)的比率(Q_CL/Q_AL)在预定的范围内。

在这种二次电池中，可以抑制循环特征的退化，并且可以抑制气体的生成。在后文中，参考在图5中的A图到图5中的C图示出的示图，描述本技术的二次电池的特征。图5中的A图是示出关于本技术的二次电池的正电极和负电极相对于容量的电位变化(V对Li/Li⁺)的实例的示图。图5中的B图是示出关于具有与本技术的二次电池不同的配置的另一个二次电池的正电极和负电极相对于容量的电位变化(V对Li/Li⁺)的实例的示图。图5中的C图是示出关于具有与本技术的二次电池不同的配置的另一个二次电池的正电极和负电极相对于容量的电位变化(V对Li/Li⁺)的实例的示图。

在满足公式(A)到(C)的二次电池中，负电极的电极面积小于正电极的电极面积。因此，可以抑制由在正电极与负电极之间的间隙消耗的不可逆容量，并且循环特征可以在长时间段内稳定。即，可以抑制在反复充电和放电时容量退化。注意，关于公式(A)的上限值，从获得更高度有效的二次电池的角度来看，面积比有利地较小，从而(Ac/Aa)≤1.50有利。在Ac大于Aa的1.5倍的情况下，不朝着负电极的部分的面积要浪费，并且在配置电池时，电池不充足。因此，不利。

进一步，在满足公式(A)到(C)的二次电池中，二次电池的充电终止在正电极的充电结束阶段由大幅电位上升持续限定。即，限定充电终止的电极始终是正电极。例如，如在图5中的A图表示电位变化的曲线中所示，满足关系Q_A1>Q_C1，并且二次电池的充电终止在正电极的充电结束阶段由大幅电位上升限定。进一步，限定充电终止的电极是正电极。进一步，即使造成与充电和放电相关联的使用区域间隙，也确保边缘，因此，不造成限定充电终止的电极逆转。如果限定二次电池的充电终止的电极是负电极，并且充电终止在负电极的充电结束阶段由大幅电位下降限定，则负电极的电位下降为电解质溶液不能稳定存在的电位，并且由于电解质溶液分解，所以发生大量气体。

进一步，在满足公式(A)到(C)的二次电池中，满足公式(C)，因此，放电终止不仅仅在一个电极的放电结束阶段由大幅电压变化限定，并且在放电结束阶段的电压变化由这两个电极分享。因此，抑制电极的过放电状态，并且可以抑制特征的退化。进一步，放电截止电压可以减小。因此，可以提高输出。例如，在放电时的截止电压设置为1.0V的情况下，在正电极的电位与负电极的电位之间的差值变成1.0V。在负电极的不可逆容量极大的情况下，放电仅仅由负电极确定。因此，负电极电位上升为负电极的高原电位+1.0V，并且可以经受更可能发生副作用的电位区域。在这种情况下，为了抑制副作用，可以仅仅促使放电截止电压上升(例如，1.5V等)，但是如果放电截止电压下降，则效率退化，并且输出减少。因此，更好地减小放电截止电压。

例如，在具有橄榄石结构的磷酸锂铁化合物用作正电极活性材料并且含钛锂复合氧化物用作负电极材料的情况下，有利地将放电截止电压减小为0.9V。为了减小截止电压并且抑制副作用，如果正电极的电位在放电时减小的位置和负电极的电位上升的位置设置为几乎相同的位置，则可以使仅仅一个电极的电位变化较小。

同时，在满足公式(C)的二次电池中，如图5中的B图所示，放电终止仅仅在负电极的放电结束阶段由大幅电位变化限定，并且负电极的电位在放电结束阶段上升，并且负电极处于极度过放电状态中。进一步，可以在负电极上造成副作用，并且负电极可以退化。如图5中的C图所示，放电终止仅仅在负电极的放电结束阶段由大幅电位变化限定，并且正电极的电位在放电结束阶段下降，并且正电极处于极度过放电状态中。进一步，可以造成副作用，并且正电极可以退化。

(限定电极面积的方法)

在公式(A)的正电极的电极面积表示正电极活性材料层的形成区域的面积，并且负电极的电极面积表示负电极活性材料层的形成区域的面积。例如，从电极面积中排除未形成电极活性材料层的电极集电器露出部分的区域。

例如，使用具有层压的电极结构的电池部件的二次电池可以如下限定正电极的电极面积Ac和负电极的电极面积Aa。在通过隔离件朝着的这对正电极活性材料层和负电极活性材料层之中的正电极活性材料层的形成区域的面积是正电极的电极面积Ac，并且负电极活性材料层的形成区域的面积是负电极的电极面积Aa。在图4中的A图和图4中的B图示出的实例中，正电极活性材料层的形成区域是具有纵向宽度Dc和横向宽度Wc的方形，并且正电极的电极面积Ac是Ac＝Dc×Wc。同样，负电极活性材料层的形成区域是具有纵向宽度Da和横向宽度Wa的方形，并且负电极的电极面积Aa是Aa＝Da×Wa。

注意，在电极面积变得更大时，在正电极与负电极之间的间隙的面积变得较小，并且可以提高每个单位体积的能量密度，因此，电极面积有利地是40cm²或更大。进一步，如果层压的数量增大，则电池(二次电池)的厚度增大，并且与充电和放电相关联的发热造成温度部分，并且电池易于退化。响应于此，具有层压的电极结构的电池部件的厚度有利地在15mm内，以提高散热。

(1-2)制造二次电池的方法

例如，上述二次电池可以由以下过程制造。

(制造正电极)

混合正电极活性材料、导电剂以及粘合剂，并且制备正电极混合物。在溶剂(例如，N-甲基-2-吡咯烷酮)内分配正电极混合物，并且获得正电极混合浆体。接下来，在带状正电极集电器4A的两个表面上涂覆正电极混合浆体，并且使溶剂干燥。然后，使用辊式压制机等压缩模制正电极集电器4A，并且形成正电极活性材料层4B，从而获得正电极薄片。将正电极薄片切割成预定的尺寸，并且生产正电极4。此时，露出一部分正电极集电器4A，并且形成正电极活性材料层4B。随后，切割正电极集电器露出部分的不需要部分，并且形成正电极集电器露出部分4C。因此，获得正电极4。

(制造负电极)

混合负电极活性材料、导电剂以及粘合剂，并且制备负电极混合物。在溶剂(例如，N-甲基-2-吡咯烷酮)内分配负电极混合物，并且获得负电极混合浆体。接下来，将负电极混合浆体应用于负电极集电器5A中，并且使溶剂干燥。然后，使用辊式压制机等压缩模制负电极集电器5A，并且形成负电极活性材料层5B，并且获得负电极薄片。将负电极薄片切割成预定的尺寸，并且生产负电极5。此时，露出一部分负电极集电器5A，并且形成负电极活性材料层5B。随后，切割负电极集电器露出部分的不需要部分，并且形成负电极集电器露出部分5C。因此，获得负电极5。

(形成基质高分子化合物层)

接下来，在隔离件的两个主平面的至少一个上应用包含非水电解质、高分子化合物以及N-甲基-2-吡咯烷酮等的分散溶剂的涂抹溶液，然后，使其干燥，使得形成基质高分子化合物层。

(层压过程)

接下来，正电极4和负电极5交替地插入隔离件6内，其中，形成基质高分子化合物层，并且例如，预定数量的正电极4和负电极5按照正电极4、隔离件6、负电极5…、隔离件6、负电极5、隔离件6以及正电极4的顺序分层并且层压。接下来，正电极4、负电极5以及隔离件6固定在紧密按压的状态中，使得产生电池部件40。为了更牢固地固定电池部件40，例如，可以使用固定部件35，例如，胶带。在使用固定部件35固定电池部件40的情况下，例如，将固定部件35提供给电池部件40的两个侧部分。

(集电器露出部分切割过程)

接下来，多个正电极集电器露出部分4C和多个负电极集电器露出部分5C弯曲成具有U形横截面。接下来，与其形成U形弯曲部分的正电极集电器露出部分4C和负电极集电器露出部分5C的尖端切割并且拉平。在集电器露出部分切割过程中，提前形成具有最佳形状的U形弯曲部分，并且根据U形弯曲部分，切割正电极集电器露出部分4C和负电极集电器露出部分5C的超过部分。

(正电极桶和负电极桶连接过程)

接下来，连接正电极集电器露出部分4C和正电极桶32。连接负电极集电器露出部分5C和负电极桶33。注意，提前为正电极桶32和负电极桶33提供粘附膜34。

(封装过程)

使用封装材料31封装产生的电池部件40。拉出正电极桶32和负电极桶33的顶部部分、在朝着顶部部分的侧边的底部部分、以及由顶部部分和底部部分夹入的两个侧部分中的一个使用加热头加热并且热融合。

接下来，通过未热融合的另一个侧部分的开口，倾倒电解质溶液。最后，电解质溶液倒入其内的侧部分的封装材料31热融合，并且在封装材料31内密封电池部件40。此时，进行真空密封，使得基质高分子化合物层浸有非水电解质，高分子化合物膨胀，并且形成由凝胶电解质制成的电解质层(未示出)。因此，完成二次电池。注意，通过应用于正电极和负电极的至少一个的两个表面或者隔离件的至少一个表面上，可以形成电解质层。

2、第二实施方式

(2-1)二次电池的配置实例

描述根据本技术的第二实施方式的二次电池。图6中的A图是示出根据本技术的第二实施方式的二次电池的外观的示意性布线图，并且图6中的B图是示出二次电池的配置实例的示意性布线图。注意，图6中的B图示出了在图6中的A图示出的二次电池的底面和表面颠倒的情况的配置。进一步，图6中的C图是示出二次电池的外观的底面侧的示意性布线图。图6中的D图是通过封装材料封装的电池部件的侧视图。

根据第二实施方式的二次电池与第一实施方式的二次电池的相似，除了电池部件的配置等于第一实施方式的不同以外。因此，在后文中，主要描述与第一实施方式的不同之处，并且适当省略描述与第一实施方式重叠的部分。

如图6中的A图到图6中的D图所示，二次电池包括电池部件40和封装材料31。使用封装材料31封装电池部件40。分别连接至正电极集电器露出部分4C和负电极集电器露出部分5C的正电极桶32和负电极桶33在朝着彼此的侧边拉出，这与根据第一实施方式的二次电池不同，其中，正电极桶32和负电极桶33从封装材料31的密封部分拉到外面。

(电池部件)

电池部件40具有层压电极结构，其中，在图7中的A图示出的近似方形正电极4以及在图7中的B图示出的并且设置为朝着正电极4的近似方形负电极5通过隔离件6交替地层压。注意，虽然未示出，但是电池部件40可以包括电解质层，与第一实施方式相似。在这种情况下，例如，在电池部件40中，电解质(电解质层)可以至少形成在正电极4与隔离件6之间或者在负电极5与隔离件6之间。制备电解质，使得电解质溶液保持在例如高分子化合物内，并且是凝胶电解质。注意，在作为液体电解质的电解质溶液用作电解质的情况下，未形成电解质层，并且电池部件40浸有在封装材料31内填充的电解质溶液。

如图6中的D图所示，从电池部件40中拉出多个正电极4和分别与其电气连接的正电极集电器露出部分4C以及多个负电极5和分别与其电气连接的负电极集电器露出部分5C。正电极桶32和负电极桶33分别连接至正电极集电器露出部分4C和负电极集电器露出部分5C。进一步，正电极集电器露出部分4C和负电极集电器露出部分5C弯曲成具有大约U形横截面。正电极桶32和负电极桶33在不同的方向朝着外面从封装材料31的密封部分中拉出。

根据第二实施方式的二次电池满足公式(A)到(C)，与第一实施方式一样，因此，具有与根据第一实施方式的二次电池相似的效果。

(2-2)制造二次电池的方法

可以制造二次电池，与第一实施方式一样，除了形成在图6中的D图示出的电池部件40，代替在图2中的A图和图2中的B图示出的电池部件40。

3、第三实施方式

(3-1)二次电池的配置实例

描述根据本技术的第三实施方式的二次电池。根据第三实施方式的二次电池与第一实施方式的二次电池相似，除了使用作为缠绕的电池部件的缠绕的电极主体50代替层压的电池部件以外。

图8是容纳缠绕的电极主体的二次电池的分解透视图。二次电池在封装材料60内部容纳与正电极引线52和负电极引线53连接的缠绕的电极主体50。

正电极引线52由金属材料(例如，铝)配置成，并且负电极引线53由金属材料(例如，铜、镍或不锈钢)配置成。这些金属材料通过薄板的方式或网格模式的方式形成。封装材料60与第一实施方式的封装材料30相似。

正电极引线52和负电极引线53在相同的方向从封装材料60的内部朝着外面拉出。与第一实施方式的粘附膜相似的粘附膜61设置在封装材料60与正电极引线52之间以及在封装材料60与负电极引线53之间。粘附膜61提高了在封装材料60与均由金属材料制成的正电极引线52和负电极引线53之间的粘附性。

图9示出缠绕的电极主体50的沿着I-I线的在图8示出的缠绕的电极主体50的截面结构。如图9所示，获得缠绕的电极主体50，使得带状正电极54和带状负电极55通过带状隔离件56和电解质层57层压并且缠绕，并且保护带58根据需要保护最外面的外围部分。注意，正电极、负电极以及隔离件与第一实施方式的相似，除了形状以外。电解质层57与第一实施方式的电解质层相似。在作为液体电解质的电解质溶液用作电解质的情况下，未形成电解质层57，并且在省略电解质层57的配置中的缠绕的电极主体50浸有在封装材料60内填充的电解质溶液。

根据第三实施方式的二次电池满足公式(A)到(C)，与第一实施方式一样，因此，具有与根据第一实施方式的二次电池相似的效果。

(限定电极面积的方法)

注意，在使用具有缠绕的电极结构的电池部件的二次电池中，与第三实施方式一样，例如，可以如下限定正电极的电极面积Ac和负电极的电极面积Aa。在通过隔离件朝着的这对正电极和负电极之中的在正电极集电器的一个表面上形成的正电极活性材料层的形成区域的面积和在另一个表面上形成的正电极活性材料层的形成区域的面积的总面积是正电极的电极面积Ac。同样，在负电极集电器的一个表面上形成的负电极活性材料层的形成区域的面积和在另一个表面上形成的负电极活性材料层的形成区域的面积的总面积是负电极的电极面积Aa。

(3-2)制造二次电池的方法

例如，上述二次电池可以由以下过程制造。

(制造正电极的方法)

混合正电极活性材料、导电剂以及粘合剂，并且制备正电极混合物。在溶剂(例如，N-甲基-2-吡咯烷酮)内分配正电极混合物，并且产生正电极混合浆体。接下来，在正电极集电器54A上涂覆正电极混合浆体，并且使溶剂干燥。然后，使用辊式压制机等压缩模制正电极集电器54A，从而形成正电极活性材料层54B，并且产生正电极54。

(制造负电极的方法)

混合负电极活性材料、导电剂以及粘合剂，并且制备负电极混合物。在溶剂(例如，N-甲基-2-吡咯烷酮)内分配负电极混合物，并且产生负电极混合浆体。接下来，将负电极混合浆体应用于负电极集电器55A中，并且使溶剂干燥。然后，使用辊式压制机等压缩模制负电极集电器55A，从而形成负电极活性材料层55B，并且产生负电极55。

在正电极54和负电极55的两个表面上应用一种前驱体溶液，该前驱体溶液包含非水电解质、高分子化合物以及混合溶剂。混合溶剂挥发，并且形成电解质层57。然后，正电极引线52通过焊接连接至正电极集电器54A的端部部分，并且负电极引线53通过焊接连接至负电极集电器55A的端部部分。

接下来，在其上形成电解质层57的正电极54和负电极55通过隔离件56层压，并且获得层压主体。在纵向缠绕层压主体。保护带58胶合在最外面的外围部分上，并且形成缠绕的电极主体50。

最后，例如，将缠绕的电极主体50放在封装材料60之间，并且封装材料60的外边缘部分粘在一起，并且由热融合等密封。此时，粘附膜61插在正电极引线52和负电极引线53与封装材料60之间。因此，完成在图8和图9示出的二次电池。

(制造二次电池的另一种方法)

可以如下产生二次电池。首先，产生正电极54和负电极55，并且制备非水电解质，与以上描述一样。

接下来，在隔离件56的两个主平面的至少一个上应用包含非水电解质、高分子化合物以及N-甲基-2-吡咯烷酮等的分散溶剂的涂抹溶液，使涂抹溶液干燥，并且形成基质高分子化合物层。

接下来，正电极54和负电极55通过具有至少一个主平面的隔离件56层压，在该主平面上，形成基质高分子化合物层并且获得层压主体。在纵向缠绕层压主体，保护带58胶合至最外面的外围部分，并且产生缠绕的电极主体50。

接下来，由封装材料60以及外部外围边缘部分夹入缠绕的电极主体50，除了一侧热融合并且形成为袋子以外，并且缠绕的电极主体50容纳在封装材料60内部。此时，粘附膜61插在正电极引线52和负电极引线53与封装材料60之间。

接下来，通过封装材料60的未融合部分，倾倒电解质溶液。然后，封装材料60的未融合部分通过热融合等密封。此时，进行真空密封，使得基质高分子化合物层浸有非水电解质，高分子化合物膨胀，并且形成电解质层57。因此，可以获得预期的二次电池。

进一步，还可以如下产生二次电池。首先，如上所述，产生正电极54和负电极55。在正电极引线52和负电极引线53连接至正电极54和负电极55之后，正电极54和负电极55通过隔离件56层压并且缠绕。保护带58胶合至最外面的外围部分，并且形成缠绕的电极主体50。接下来，由封装材料60以及外部外围边缘部分夹入缠绕的电极主体50，除了一侧热融合并且形成为袋子以外，并且缠绕的电极主体50容纳在封装材料60内部。接下来，根据需要制备电解质成分以及非水电解质，该电解质成分包含作为高分子化合物的原材料的单体、聚合引发剂以及另一种材料(例如，阻聚剂)，并且将电解质成分倒在封装材料60内部。

在倾倒电解质成分之后，在真空环境下，封装材料60的开口部分热融合并且密封。接下来，应用热量，并且单体聚合，并且获得高分子化合物，使得形成电解质层57。因此，可以获得预期的二次电池。

4、第四实施方式

(4-1)二次电池的配置实例

描述根据本技术的第四实施方式的二次电池。图10是示出根据第四实施方式的二次电池的实例的剖视图。二次电池是所谓的圆筒型二次电池，并且包括缠绕的电极主体90，其中，在几乎空心圆柱电池壳81内，带状正电极91和带状负电极92通过隔离件93与液体电解质(未示出，并且在后文中，也酌情称为电解质溶液)缠绕在一起。

电池壳81具有空心结构，一个端部部分关闭并且另一个端部部分打开，并且例如，由Fe、Al或其合金构成。注意，可以在电池壳81的表面上电镀Ni等。一对绝缘板82和83设置为从上面和下面夹入缠绕的电极主体90，并且相对于缠绕的外围表面垂直延伸。

电池盖84、安全阀机构85以及热敏电阻部件(正温度系数部件：PTC部件)86通过垫圈87在电池壳81的打开的端部部分内填缝。因此，密封电池壳81。

例如，电池盖84由与电池壳81的材料相似的材料构成。安全阀机构85和热敏电阻部件86位于电池盖84内部，并且安全阀机构85通过热敏电阻部件86与电池盖84电气连接。在安全阀机构85中，在内部压力因内部短路或者来自外面的加热而变成固定的或更大压力时，碟片85A颠倒，并且切割在电池盖84与缠绕的电极主体90之间的电气连接。热敏电阻部件86防止由大电流造成的异常发热。在热敏电阻部件86中，电阻随着温度的上升而增大。例如，垫圈87由绝缘材料构成，并且可以在垫圈87的表面上应用沥青。

中心栓94可以插入缠绕的电极主体90的中心内。例如，由Al等的导电材料构成的正电极引线95连接至正电极91，并且由Ni等的导电材料构成的负电极引线96连接至负电极92。正电极引线95焊接至安全阀机构85并且与电池盖84电气连接，并且负电极引线96焊接至电池壳81并且与电池壳81电气连接。

图11示出在图10示出的缠绕的电极主体90的放大部分。在后文中，详细描述正电极91、负电极92以及隔离件93。

(正电极)

例如，正电极91具有一种结构，其中，正电极活性材料层91B位于正电极集电器91A的两个表面上。注意，虽然未示出，但是正电极91可以具有正电极活性材料层91B仅仅位于正电极集电器91A的一个表面上的区域。作为正电极集电器91A，例如，可以使用金属箔，例如，铝(Al)箔、镍(Ni)箔或不锈钢(SUS)箔。

正电极活性材料层91B包含可以储存/释放锂的一种或两种或多种正电极材料，作为正电极活性材料，并且可以根据需要包含其他材料，例如，粘合剂和导电剂。注意，作为正电极活性材料，可以使用导电剂和粘合剂，与第一实施方式相似。

正电极91包括通过点焊或超声波焊接与正电极集电器91A的一个端部部分连接的正电极引线95。

(负电极)

例如，负电极92具有一种结构，其中，负电极活性材料层92B位于负电极集电器92A的两个表面上。注意，虽然未示出，但是负电极92可以具有负电极活性材料层92B仅仅位于负电极集电器92A的一个表面上的区域。负电极集电器92A可以由金属箔配置成，例如，铜箔或铝箔。

负电极活性材料层92B包含可以储存/释放锂的一种或两种或多种负电极材料，作为负电极活性材料，并且可以根据需要包含其他材料，例如，粘合剂和导电剂，与正电极活性材料层91B的材料相似。注意，作为负电极活性材料，可以使用导电剂和粘合剂，与第一实施方式相似。

(隔离件)

隔离件93与根据第一实施方式的隔离件6相似，除了隔离件93具有带状形状以外。

(非水电解质)

非水电解质与第一实施方式的非水电解质相似。

根据第四实施方式的二次电池满足公式(A)、公式(B)以及公式(C)，与第一实施方式相似，从而具有与根据第一实施方式的二次电池相似的效果。

(限定电极面积的方法)

注意，与第四实施方式一样，使用具有缠绕的电极结构的电池部件的二次电池可以限定正电极的电极面积Ac和负电极的电极面积Aa，与第三实施方式一样。

(4-2)制造二次电池的方法

(产生正电极和负电极以及制备非水电解质)

首先，产生正电极54和负电极55以及制备非水电解质，与第三实施方式一样。

(组装非水电解质电池)

正电极引线95通过焊接等连接至正电极集电器91A，并且负电极引线96通过焊接等连接至负电极集电器92A。随后，正电极91和负电极92通过隔离件93缠绕，并且获得缠绕的电极主体90。正电极引线95的尖端部分焊接至安全阀机构，并且负电极引线96的尖端部分焊接至电池壳81。随后，缠绕的电极主体90的缠绕表面由这对绝缘板82和83夹入，并且缠绕的电极主体90容纳在电池壳81内部。在缠绕的电极主体90容纳在电池壳81内部之后，非水电解质倒入电池壳81内部，并且隔离件93浸有非水电解质。随后，电池盖84、由安全阀等制成的安全阀机构85以及热敏电阻部件86通过垫圈87在电池壳81的打开的端部部分内填缝来固定。因此，产生在图10示出的本技术的二次电池。

5、第五实施方式

在第五实施方式中，描述使用复合薄膜二次电池的单个电池的电池组的实例，与第一、第二以及第三实施方式的那些相似。

该电池组是简化电池组(也称为软包装)。该简化电池组通常嵌入电子装置内，例如，智能电话，电池、保护电路等使用绝缘胶带等固定，露出一部分电池，并且提供输出，例如，连接至电子装置的主体的连接器。

描述简化电池组的配置的实例。图12是示出简化电池组的配置实例的分解透视图。图13中的A图是示出简化电池组的外观的示意性透视图，并且图13中的B图是示出简化电池组的外观的示意性透视图。

如图12以及图13中的A图和图13中的B图所示，简化电池组包括电池101、从电池101中拉出的桶102a和102b、绝缘胶带103a到103c、绝缘板104、在其内形成保护电路(保护电路模块(PCM))的电路板105以及连接器106。例如，电池101与第一到第三实施方式的任何二次电池相似。

绝缘板104和电路板105在电池101的前端设置在平台部分101a上，并且从电池101中拉出的桶102a和102b连接至电路板105。

用于输出的连接器106连接至电路板105。电池101、绝缘板104以及电路板105的部件使用粘合在预定地方的绝缘胶带103a到103c固定。

6、第六实施方式

图14是示出在根据本技术的第一到第四实施方式的二次电池应用于电池组中的情况下的电路配置实例的方框图。电池组包括组合电池301、封装、包括充电控制开关302a和放电控制开关303a的开关单元304、电流检测电阻307、温度检测元件308以及控制单元310。

进一步，电池组包括正电极端子321和负电极端子322。在充电时，正电极端子321和负电极端子322分别连接至充电器的正电极端子和负电极端子，并且进行充电。进一步，在使用电子装置时，正电极端子321和负电极端子322分别连接至电子装置的正电极端子和负电极端子，并且进行放电。

形成组合电池301，使得多个二次电池301a串联和/或并联。作为二次电池301a，可以使用本技术的第一到第四实施方式的至少任何二次电池。注意，图14示出了以下情况：6个二次电池301a在两个电池并联和三个电池串联(2P3S)的设置中连接。然而，可以使用任何方法，例如，n个电池并联和m个电池串联(n和m是整数)。

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在从正电极端子321到组合电池301的方向流动的充电电流的相反方向并且相对于在从负电极端子322到组合电池301的方向流动的放电电流在正方向具有极性。二极管302b相对于充电电流在正方向并且在放电电流的相反方向具有极性。注意，在这个实例中，在+侧上提供开关单元304。然而，还可以在-侧上提供开关单元304。

充电控制开关302a由充电和放电控制单元控制，以便在电池电压变成过充电检测电压时，关闭充电控制开关，使得充电电流不在组合电池301的电流路径内流动。在关闭充电控制开关302a之后，通过二极管302b，仅仅能够放电。进一步，充电控制开关302a由控制单元310控制，以便在大电流在充电时流过时，关闭充电控制开关，并且中断在组合电池301的电流路径内流动的充电电流。

放电控制开关303a由控制单元310控制，以便在电池电压变成过放电测电压时，关闭放电控制开关，并且放电电流不在组合电池301的电流路径内流动。在关闭放电控制开关303a之后，通过二极管302b，仅仅能够充电。进一步，放电控制开关303a由控制单元310控制，以便在大电流在放电时流过时，关闭放电控制开关，并且中断在组合电池301的电流路径内流动的放电电流。

温度检测元件308(例如)是热敏电阻，并且位于组合电池301附近，测量组合电池301的温度并且将测量的温度提供给控制单元310。电压检测单元311测量组合电池301以及配置组合电池301的二次电池301a的电压，进行测量的电压的A/D转换，并且将转换的电压提供给控制单元310。电流测量单元313使用电流检测电阻307测量电流，并且将测量的电流提供给控制单元310。

开关控制单元314根据从电压检测单元311和电流测量单元313中输入的电压和电流控制开关单元304的充电控制开关302a和放电控制开关303a。在二次电池301a的任何电压变成过充电检测电压或过放电检测电压或更小时，或者在大电流大幅流动时，通过将控制信号发送给开关单元304，开关控制单元314防止过充电、过放电以及过电流充电和放电。

在此处，例如，在锂离子二次电池使用锂钴氧化物和石墨的情况下，例如，过充电检测电压确定为4.20V、0.05V，并且例如，过放电检测电压确定为2.4V、0.1V。

作为充电和放电开关，可以使用MOSFET的半导体开关等。在这种情况下，MOSFET的寄生二极管用作二极管302b和303b。在P通道型FET用作充电和放电开关时，开关控制单元314将控制信号DO和CO提供给充电控制开关302a和放电控制开关303a的相应栅极。在P通道型的情况下，由比电源电位低预定值或以上的栅极电位打开充电控制开关302a和放电控制开关303a。即，在正常的充电和放电操作中，将控制信号DO和CO设置为低电平，并且使充电控制开关302a和放电控制开关303a进入打开状态。

然后，在过充电或过放电时，例如，将控制信号DO和CO设置为高电平，并且使充电控制开关302a和放电控制开关303a进入关闭状态。

存储器317由RAM或ROM构成，并且由作为非易失性存储器的可擦可编程序只读存储器(EPROM)等制成。存储器317提前储存在控制单元310内计算的值、在生产工艺阶段中测量的在二次电池301a的初始阶段的电池的内部电阻值等，并且还可以适当地重写值。进一步，存储器317储存二次电池301a的完全充电容量，从而例如与控制单元310一起计算残余容量。

温度检测单元318使用温度检测元件308测量温度，并且在异常发热时执行充电和放电控制，并且在计算残余容量时校正。

7、第七实施方式

根据第一到第四实施方式的二次电池以及根据本技术的第五和第六实施方式的电池组可以用于安装在装置(例如，电子装置、电动车辆或储存装置)上或者供应电力。

电子装置的实例包括笔记本型电脑、便携式信息终端(PDA)、移动电话、无绳扩展单元、摄像机、数码相机、电子书、电子词典、音乐播放器、无线电、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、立体声音响系统、热水器、电磁波、洗碗机、洗衣机、干衣机、照明装置、玩具、医疗器械、机器人、道路调节以及交通灯。

进一步，电动车辆的实例包括铁路车辆、高尔夫球车、电动推车以及电车(包括混合动力汽车)。二次电池用作上述实例的驱动电源或辅助电源。

储存装置的实例包括用于电力储存源，用于建筑物(例如，房屋)或者用于发电设施。

在后文中，描述在上述应用之中使用应用本技术的二次电池的储存装置的储存系统的具体实例。

储存系统的配置可以如下。第一储存系统是储存装置由从可再生能源中发电的发电装置给储存装置充电的储存系统。第二储存系统是包括储存装置并且给连接至储存装置的电子装置提供电力的储存系统。第三储存系统是从储存装置中接收电力的供应的电子装置。实现这些储存系统，作为与外部供电网络配合实现有效电源的系统。

进一步，第四储存系统是电动车辆，该电动车辆包括：转换装置，其在从储存装置中接收电力时，将电力转换成车辆的驱动力；以及控制装置，其根据与储存装置相关的信息，执行与车辆控制相关的信息处理。第五储存系统是电力系统，该电力系统包括电力信息传输/接收单元，该单元通过网络将信号传输给另一个装置/从一个装置中接收信号，并且根据由传输/接收单元接收的信息，控制储存装置的充电和放电。第六储存系统是电力系统，其从储存装置中接收电力的供应并且将电力从发电装置或电力网络中供应给储存装置。在后文中，描述储存系统。

(7-1)作为应用实例的在房屋内的储存系统

参照图15，描述将使用本技术的二次电池的储存装置应用于房屋的储存系统中的一个实例。例如，在用于房屋401的储存系统400中，通过电力网络409、信息网络412、智能电表407、电力集线器408等将电电力从热力发电402a、原子能发电402b以及水力发电402c的集中电力系统402中供应给储存装置403。此外，将电力从独立电源(例如，发电装置404)中供应给储存装置403。还储存供应给储存装置403的电力。使用储存装置403供应在房屋401内使用的电力。不仅可以在房屋401内，还可以在建筑物内使用相似的储存系统。

房屋401具有发电装置404、耗电装置405、储存装置403、控制各种装置的控制装置410、智能电表407、以及获取各种信息的传感器411。装置由电力网络409和信息网络412连接。太阳能电池或燃料电池用作发电装置404，并且将生成的电力供应给耗电装置405和/或储存装置403。耗电装置405是冰箱405a、作为空间调节装置的空调405b、作为电视接收器的电视405c、浴室405d等。进一步，耗电装置405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以及电动摩托车406c。

本技术的二次电池应用于储存装置403中。本技术的二次电池可以(例如)由上述锂离子二次电池配置成。智能电表407包括测量所使用的商用电力的量的功能，并且将测量的使用量传输给电力公司。电力网络409可以是直流配电、交流配电以及非接触式配电的组合中的一个。

各种传感器411是例如运动传感器、照度传感器、物体检测传感器、功耗传感器、振动传感器、接触式传感器、温度传感器以及红外传感器。将各种传感器411所获取的信息传输给控制装置410。根据从传感器411中获得的信息，掌握天气状态、个人状态等，自动控制耗电装置405，并且可以尽可能减少能耗。进一步，控制装置410可以通过互联网将关于房屋401的信息传输给外部电力公司等。

电力集线器408实现电力线分支和直流-交流转换的处理。作为与控制装置410连接的信息网络412的通信模式，包括使用通信接口的方法，例如，通用异步接收器-收发器：异步接收器收发器电路(UART)；或者由无线通信标准(例如，蓝牙、ZigBee或Wi-Fi)使用传感器网络的方法。蓝牙系统可以应用于多媒体通信中，并且可以执行一对多连接通信。ZigBee使用电气和电子工程师协会(IEEE)802.15.4的物理层。IEEE802.15.4是称为个人区域网络(PAN)或无线(W)PAN的短距离无线网络标准的名称。

控制装置410与外部服务器113连接。服务器113可以由房屋401、电力公司以及服务供应商中的任一个管理。由服务器113传输和接收的信息(例如)是功耗信息、生活模式信息、电费信息、天气信息、自然灾害信息以及关于电力交易的信息。可以由家庭耗电装置(例如，电视接收器)传输和接收这些信息块，或者可以在房屋外面由装置(例如，移动电话)传输和接收这些信息块。可以在具有显示功能的装置上显示这些信息块，例如，电视接收器、移动电话或个人数字助理(PDA)。

控制单元的控制装置410由中央处理单元(CPU)、随机存储器(RAM)、ROM(只读存储器)等配置成。在该实例中，控制装置410容纳在储存装置403内。控制装置410通过信息网络412与储存装置403、家庭发电装置404、耗电装置405、各种传感器411以及服务器113连接，并且具有调节商用电力的使用量和发电量的功能。注意，此外，控制装置410还具有在电力市场上执行电力交易的功能。

如上所述，不仅从热力发电402a、原子能发电402b以及水力发电402c的集中电力系统402中，而且从家庭发电装置404(太阳能发电和风力发电)中生成的电力可以储存在储存装置403内。因此，即使家庭发电装置404的生成电力变化，也可以将发送到外面的电力量控制为恒定，或者可以控制为仅仅根据需要排放。例如，可以将由太阳能发电获得的电力储存在储存装置403内，可以在夜间将便宜的半夜电力储存在储存装置403内，并且在电费较高的白天，可以放电和使用储存在储存装置403内的电力。

注意，在此处，描述了控制装置410储存在储存装置403内的实例。然而，控制装置410可以储存在智能电表407内或者可以单独配置。进一步，储存系统400可以用于公寓式住宅的多个家庭，或者可以用于多个独立式住宅。

【7-2】作为应用实例的在车辆内的储存系统

参照图16，描述将本技术应用于车辆的储存系统中的一个实例。图16示意性示出使用应用本技术的串联式混合系统的混合动力车辆的配置的一个实例。串联式混合系统是使用功率驱动力转换装置运行的汽车，该转换装置使用由引擎驱动的发电机生成的电力或者一次性储存在电池内的电力。

在混合动力车辆500内，安装了引擎501、发电机502、功率驱动力转换装置503、驱动轮504a、驱动轮504b、车轮505a、车轮505b、电池508、车辆控制器509、各种传感器510以及充电端口511。本技术的上述二次电池应用于电池508中。

混合动力车辆500使用作为电源的功率驱动力转换装置503运行。功率驱动力转换装置503的一个实例为马达。功率驱动力转换装置503由电池508的电力操作，并且将功率驱动力转换装置503的旋转力传输给驱动轮504a和504b。注意，通过在需要的地方使用DC-AC或AC-DC转换，功率驱动力转换装置503适用于交流电机和直流电机中。各种传感器510通过车辆控制装置509控制发动机速度以及节流阀的开口(未示出)(节流阀开口)。各种传感器510包括速度传感器、加速度传感器、发动机速度传感器等。

将引擎501的旋转力传送给发电机502，并且在电池508内可以储存由发电机502使用旋转力生成的电力。

在混合动力车辆500由制动机构(未示出)减速时，在减速时的阻力作为旋转力添加到功率驱动力转换装置503中。在电池508内储存由功率驱动力转换装置503使用旋转力生成的再生电力。

通过与在混合动力车辆500外面的电源连接，电池508可以使用作为输入端口的充电端口511从外部电源中接收电源，并且可以储存所接收的电力。

虽然未示出，但是还可以包括信息处理装置，该装置根据有关二次电池的信息，执行关于车辆控制的信息处理。这种信息处理装置的实例包括一种信息处理装置，该装置根据有关电池的剩余量的信息，显示电池剩余量。

注意，作为一个实例，描述了马达使用由引擎操作的发电机生成的电力或者一次性储存在电池内的电力运行的串联式混合动力汽车。然而，本技术可以有效地用于并联式混合动力汽车中，该并联式混合动力汽车将引擎和马达的输出用作驱动源，并且适当地切换和使用三个系统，包括仅仅通过引擎运行、仅仅通过马达运行、以及通过引擎和马达运行。进一步，本技术可以有效地应用于所谓的电动车辆中，该电动车辆通过仅仅由驱动马达驱动来运行，而不使用引擎。

【实例】

在后文中，通过实例，详细描述本技术。注意，本技术不限于以下实例的配置。

<实例1-1>

如下制备实例1-1的复合薄膜二次电池。

(正电极生产)

如下生产正电极。首先，由混合器揉合作为正电极活性材料的85质量百分比的LiFePO₄、作为粘合剂的5质量百分比的聚偏二氟乙烯、作为导电剂的10质量百分比的碳以及额外的N-甲基吡咯烷酮。进一步加入和分配N-甲基吡咯烷酮(NMP)，使得可以获得预定的粘度，并且获得正电极混合浆体。注意，涂有碳的LiFePO₄用于提高导电性。

接下来，在厚度为15μm的铝箔的两个表面上涂覆正电极混合浆体，以便形成正电极集电器露出部分，然后，使其干燥，并且由辊式压制机等压缩模制，使得形成正电极活性材料层。

(负电极生产)

如下生产负电极。首先，揉合作为负电极活性材料的85质量百分比的Li₄Ti₅O₁₂、作为粘合剂的5质量百分比的聚偏二氟乙烯、作为导电剂的10质量百分比的碳以及额外的N-甲基吡咯烷酮，并且获得负电极混合浆体。注意，涂有碳的Li₄Ti₅O₁₂用于提高导电性。

接下来，在厚度为15μm的铝箔的两个表面上涂覆负电极混合浆体，然后，使其干燥，并且由辊式压制机等压缩模制，使得形成负电极活性材料层。

注意，在正电极活性材料层和负电极活性材料层分别应用于并且形成在正电极集电器和负电极集电器上之前，通过提前测量负电极混合物的每个重量的锂吸收容量以及负电极混合物的每个重量的锂发射容量，并且调整正电极混合浆体和负电极混合浆体的涂抹量以及电极面积，将(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)调整成预定值。在实例1-1中，进行调整，使得获得(Ac/Aa)＝1.07、(Q_A1/Q_C1)＝1.21以及(Q_CL/Q_AL)＝1.01。注意，通过在将混合物应用于预定尺寸内之后冲压电极，使用用于反电极的Li金属来组装钮扣电池，进行充电和放电，并且测量容量，来获得负电极混合物的每个重量的锂吸收容量和负电极混合物的每个重量的锂发射容量。此时，虽然取决于电极的区域密度，但是在充电和放电时的电流是0.2C，并且通过大约0.1到1mA的电流值，进行充电和放电。

(电池部件生产)

如下生产电池部件。首先，将电极冲压成具有预定尺寸，由聚乙烯制成并且具有16μm厚度的多孔膜切割成大于正电极，并且获得隔离件。接下来，按照正电极、隔离件、负电极、…、负电极、隔离件以及正电极的顺序，层压如上所述获得的16个正电极、15个负电极以及30个隔离件，如图2中的A图和图2中的B图所示。电池部件的厚度是5mm。注意，电池部件的上下最外层是正电极活性材料层。然而，这些部分不朝着负电极，因此，不促进电池反应。进一步，在层压电极时，如图4中的B图所示，调整负电极和正电极的相对位置，使得从层压方向观看，负电极活性材料层的投影表面在正电极活性材料层的投影表面内。

(二次电池生产)

接下来，16个正电极集电器露出部分同时通过超声波焊接连接至由铝制成的正电极桶。同样，15个负电极集电器露出部分同时超声波焊接至由铝制成的负电极桶。接下来，作为封装材料，制备具有层压结构的2个方形铝复合薄膜，其中，按照顺序层压由未拉伸的聚丙烯(CPP)制成的树脂层、粘附层、铝箔、粘附层以及由尼龙制成的树脂层。容纳电池部件的凹入部分形成在这2个方形铝复合薄膜中的一个的一部分内。接下来，电池部件容纳在这个铝复合薄膜的凹入部分内，使得正电极桶和负电极桶的端部拉到外面。接下来，剩余的铝复合薄膜分层，以覆盖电池部件容纳在其内的凹入部分，并且除了一侧以外的外围边缘部分热融合，以形成袋形。

接下来，通过质量比PC:DMC:LiPF₆＝35:50:15混合碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)以及六氟磷酸锂(LiPF₆)，制备电解质溶液。

接下来，通过袋状铝复合薄膜的开口部分(未融合部分)，倒入电解质溶液，并且电池部件浸有电解质溶液。然后，热融合和密封开口部分。获得预期的二次电池。

<实例1-2>到<实例1-4>

通过调整正电极混合浆体和负电极混合浆体的涂抹量以及电极面积，将Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)调整为在以下表1中示出的值。与实例1-1一样，产生二次电池，除了以上问题以外。

<比较实例1-1>到<比较实例1-4>

通过调整正电极混合浆体和负电极混合浆体的涂抹量以及电极面积，将Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)调整为在以下表1中示出的值。与实例1-1一样，产生二次电池，除了以上问题以外。

(评估)

关于产生的二次电池，测量循环保持率和厚度增加率。

(测量循环保持率)

为所产生的电池进行以下循环测试，并且获得容量保持率(循环保持率)。在预定的充电电压2.3V和电流1C，在23℃下，进行CC-CV充电(恒流-恒压充电)3个小时，然后，需要暂停一个小时，然后，进行放电，直到电压为1V，放电电流为1C。该操作重复两次。在第一循环计算第二放电，并且将此时的放电容量视为电池的初始阶段放电容量。在相似的条件下，反复进行充电和放电，并且【在500个循环之后的容量/初始阶段放电容量】×100(％)用作循环保持率。注意，1C是电流值，逻辑容量在一个小时内完全放电(充电)。0.5是电流值，逻辑容量在两个小时内完全放电(充电)。

(测量厚度增加率)

关于进行循环测试的二次电池，测量在循环测试之前的电池厚度以及在循环测试之后的电池厚度，并且由{(在500个循环内的电池厚度)/在第一次充电和放电之后的电池厚度}×100(％)获得电池厚度的增加率。

在表1示出评估结果。

【表1】

如在表1所示，发现在满足公式(A)到(C)的实例1-1到1-4的二次电池中，循环特征有利，厚度增加率小，并且可以抑制气体的生成。同时，比较实例1-1到1-4的二次电池不满足公式(A)到(C)中的任一个，并且不能充分抑制气体的生成或者循环特征的退化。注意，在比较实例1-2中，通过重复循环，将正电极活性材料层的不朝着负电极活性材料层的区域(称为正电极的间隙部分)的残余容量加入初始阶段容量中，从而限定充电终止的电极从正电极切换成负电极。因此，不能充分抑制气体的生成和循环特征的退化。在不满足公式(B)的二次电池中，与比较实例1-2一样，负电极的电极面积远远小于正电极的电极面积，并且正电极的间隙部分大。这种二次电池具有以下趋势：如果重复循环，则正电极的间隙部分开始逐渐使用，与在重复循环的循环初始阶段中的容量相比，正电极容量增加更多，与在循环初始阶段中的差值相比，在负电极容量与正电极容量之间的差值变得更小，最后，正电极容量的幅度和负电极容量的幅度颠倒(即，正电极容量大于负电极容量)。

<实例2-1>到<实例2-4>和<比较实例2-1>到<比较实例2-3>

LiMn_0.75Fe_0.25PO₄用作正电极活性材料。通过调整正电极混合浆体和负电极混合浆体的涂抹量以及电极面积，将Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)调整为在以下表2中示出的值。与实例1-1一样，产生二次电池，除了以上问题以外。

(评估)

与实例1-1一样，关于实例和比较实例产生的二次电池，测量循环保持率和厚度增加率。

在表2示出评估结果。

【表2】

如在表2所示，在满足公式(A)到(C)的实例2-1到2-4的二次电池中，发现循环特征有利，厚度增加率小，并且可以抑制气体的生成。同时，比较实例2-1到2-3的二次电池不满足公式(A)到(C)中的任一个，并且不能充分抑制气体的生成或者循环特征的退化。

<实例3-1>到<实例3-4>和<比较实例3-1>到<比较实例3-3>

LiMn₂O₄用作正电极活性材料。通过调整正电极混合浆体和负电极混合浆体的涂抹量以及电极面积，将Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)调整为在以下表3中示出的值。与实例1-1一样，产生二次电池，除了以上问题以外。

(评估)

与实例1-1一样，关于实例和比较实例产生的二次电池，测量循环保持率和厚度增加率。

在表3示出评估结果。

【表3】

如在表3所示，发现在满足公式(A)到(C)的实例3-1到3-4的二次电池中，循环特征有利，厚度增加率小，并且可以抑制气体的生成。同时，比较实例3-1到3-3的二次电池不满足公式(A)到(C)中的任一个，并且不能充分抑制气体的生成或者循环特征的退化。

<实例4-1>到<实例4-4>和<比较实例4-1>到<比较实例4-4>

与实例1-1一样，产生正电极和负电极。正电极引线连接至正电极集电器露出部分，并且负电极引线连接至负电极集电器露出部分。因此，获得正电极和负电极。注意，在产生正电极和负电极时，通过调整正电极混合浆体和负电极混合浆体的涂抹量以及电极面积，将Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)调整为在以下表4中示出的值。

(隔离件)

作为隔离件，使用由聚乙烯(PE)制成的多孔膜(聚乙烯隔离件)，该多孔膜切割成具有厚度16mm并且大于正电极宽度。

聚偏二氟乙烯(PVdF)分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)内，并且制备基质树脂溶液。

接下来，在隔离件的两个表面上应用基质树脂溶液，然后，使其干燥，使得从基质树脂溶液中去除NMP。生产具有两个表面的隔离件，由PVdF制成的基质高分子化合物层形成在这两个表面上。

【组装二次电池】

正电极、负电极以及隔离件按照正电极、隔离件、负电极以及隔离件的顺序层压，在其两个表面上形成了基质高分子化合物层，并且通过扁平形状的方式在纵向缠绕多次，并且使用胶带固定完成部分，使得形成缠绕的电极主体。

接下来，缠绕的电极主体夹在封装材料之间，并且三个侧边热融合。注意，作为封装材料，使用与实例1-1的铝复合薄膜相似的两个铝复合薄膜。

随后，倒入与实例1-1的电解质溶液相似的电解质溶液，并且剩余的一侧在解压之下热融合并且密封。此时，基质高分子化合物层浸有电解质溶液，作为基质高分子化合物层的PVdF膨胀，并且形成凝胶电解质(凝胶电解质层)。获得预期的二次电池。

(评估)

与实例1-1一样，关于实例和比较实例产生的二次电池，测量循环保持率和厚度增加率。

在表4示出评估结果。

【表4】

如在表4所示，发现在满足公式(A)到(C)的实例4-1到4-4的二次电池中，循环特征有利，厚度增加率小，并且可以抑制气体的生成。同时，比较实例4-1到4-4的二次电池不满足公式(A)到(C)中的任一个，并且不能充分抑制气体的生成或者循环特征的退化。

<实例5-1>到<实例5-4>和<比较实例5-1>到<比较实例5-4>

(生产正电极)

制备与实例1-1的浆体相似的正电极混合浆体，并且在由带状铝箔制成的正电极集电器的两个表面上应用正电极混合浆体。随后，应用的正电极混合浆体的分散介质蒸发并且干燥，并且由辊式压制机压缩模制正电极集电器，使得形成正电极活性材料层。最后，由铝制成的正电极引线连接至正电极集电器露出部分，并且形成正电极。

(生产负电极)

制备与实例1-1的浆体相似的负电极混合浆体，并且在由带状铝箔制成的负电极集电器的两个表面上应用负电极混合浆体，使得露出负电极集电器的一部分。随后，应用的负电极混合浆体的分散介质蒸发并且干燥，并且由辊式压制机压缩模制负电极集电器，使得形成负电极活性材料层。最后，由铝制成的负电极引线连接至负电极集电器露出部分，并且形成负电极。注意，在产生正电极和负电极时，通过调整正电极混合浆体和负电极混合浆体的涂抹量以及电极面积，将Ac、Aa、(Ac/Aa)、(Q_A1/Q_C1)以及(Q_CL/Q_AL)调整为在以下表5中示出的值。

(制备电解质溶液)

制备与实例1-1的电解质溶液相似的电解质溶液。

(组装电池)

接下来，缠绕隔离件，同时夹入正电极和负电极，使得获得缠绕的电极主体。接下来，缠绕的电极主体插入电池壳内。负电极引线通过电阻焊接连接至电池壳的壳底部，并且正电极盖通过超声波焊接连接至正电极引线。接下来，倒入与实例1-1的电解质溶液相似的电解质溶液。随后，正电极盖在电池壳内填缝并且密封，并且获得预期的圆筒型二次电池(18650尺寸)。

(评估)

与实例1-1一样，测量实例和比较实例产生的二次电池的循环保持率。

在表5示出评估结果。

【表5】

如在表5所示，在满足公式(A)到(C)的实例5-1到5-4的二次电池中，循环特征有利。注意，在实例5-1到5-4中，二次电池是将圆形罐用作封装材料的二次电池，并且不太可能发生因气体的生成造成的膨胀。因此，难以通过封装材料的膨胀来评估气体生成抑制效果，从而不进行气体生成抑制效果的评估。然而，不否认气体生成抑制效果。满足公式(A)到(C)的实例5-1到5-4的二次电池显示气体生成抑制效果，与以上实例1-1等于一样。

8、其他实施方式

本技术不限于本技术的上述实施方式和实例，并且在不背离本技术的精神的情况下，可以具有各种修改和应用。

例如，在上述实施方式和实例中描述的数值、结构、形状、材料、原材料、生产工艺等仅仅是实例，并且可以根据需要使用与上述实施方式和实例不同的数值、结构、形状、材料、原材料、生产工艺等。

进一步，除非背离本技术的精神，否则上述实施方式和实例的配置、方法、工艺、形状、材料、数值等可以彼此相结合。

本技术可以采用以下配置。

【1】一种二次电池，包括：

正电极，包括具有正电极活性材料的正电极活性材料层；

负电极，包括具有负电极活性材料的负电极活性材料层；以及

电解质，其中，

所述正电极活性材料至少包含具有橄榄石结构并且包含至少锂、铁以及磷的磷酸锂铁化合物或具有尖晶石结构并且包含至少锂和锰的锂锰复合氧化物中的任一个，

所述负电极活性材料包含含钛无机氧化物，并且

所述二次电池满足以下公式(A)、公式(B)以及公式(C)：

公式(A)

1.005≤(Ac/Aa)

(式中，Ac：正电极的电极面积(cm²)；以及Aa：负电极的电极面积(cm²))；

公式(B)

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

(式中，Q_C1(mAh/cm²)：每个单位面积的第一正电极充电容量；以及Q_A1(mAh/cm²)：每个单位面积的第一负电极充电容量)；以及

公式(C)

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

(式中，Q_CL(mAh/cm²)：所述正电极的每个单位面积的不可逆容量；以及Q_AL(mAh/cm²)：所述负电极的每个单位面积的不可逆容量)。

【2】根据【1】所述的二次电池，其中，

所述(Ac/Aa)满足(Ac/Aa)≤1.50。

【3】根据【1】或【2】所述的二次电池，其中，

所述磷酸锂铁化合物是由以下(化学式1)表示的磷酸锂铁化合物：

(化学式1)

Li_uFe_rM1_(1-r)PO₄

(式中，M1表示由钴(Co)、锰(Mn)、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)以及锆(Zr)构成的组中的至少一种类型。r是在0<r≤1范围内的值。u是在0.9≤u≤1.1范围内的值。注意，锂成分依据充电和放电的状态而不同，并且u值表示在完全放电状态中的值。)

【4】根据【3】所述的二次电池，其中，

所述磷酸锂铁化合物至少是Li_uFePO₄(u与上述u同义)或Li_uFe_rMn_(1-r)PO₄(u与上述u同义，r与上述r同义)中的任一个。

【5】根据【1】到【4】中任一项所述的二次电池，其中，

所述锂锰复合氧化物是由以下(化学式2)表示的锂锰复合氧化物：

(化学式2)

Li_vMn_(2-w)M2_wO_s

(式中，M2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)以及钨(W)构成的组中的至少一种类型。V、w和s是在0.9≤v≤1.1、0≤w≤0.6以及3.7≤s≤4.1范围内的值。注意，锂成分依据充电和放电的状态而不同，并且v值表示在完全放电状态中的值。)

【6】根据【5】所述的二次电池，其中，

所述锂锰复合氧化物是Li_vMn₂O₄(v与上述v同义)。

【7】根据【1】到【6】中任一项所述的二次电池，其中，

所述含钛无机氧化物是由以下(化学式3)到(化学式5)表示的含钛无机氧化物和TiO₂中的至少一个：

(化学式3)

Li[Li_xM3_(1-3x)/2Ti_(3+x)/2]O₄

(M3是Mg、Ca、Cu、Zn以及Sr中的至少一种类型，并且x满足0≤x≤1/3)；

(化学式4)

Li[Li_yM4_1-3yTi_1+2y]O₄

(M4是Al、Sc、Cr、Mn、Fe、Ga以及Y中的至少一种类型，并且y满足0≤y≤1/3)；以及

(化学式5)

Li[Li_1/3M5_zTi_(5/3)-z]O₄

(M5是V、Zr以及Nb中的至少一种类型，并且z满足0≤z≤2/3)。

【8】根据【1】到【7】中任一项所述的二次电池，进一步包括：

封装材料，封装包括至少正电极和负电极的电池部件，其中，

所述封装材料是膜封装材料。

【9】根据【8】所述的二次电池，其中，

所述电池部件具有层压电极结构或缠绕电极结构。

【10】根据【1】到【9】中任一项所述的二次电池，进一步包括：

存在于所述正电极与所述负电极之间的隔离件。

【11】一种二次电池，包括：

正电极，包括具有正电极活性材料的正电极活性材料层；

负电极，包括具有负电极活性材料的负电极活性材料层；以及

电解质，其中，

所述正电极活性材料的表示电位相对于容量(V对Li/Li+)的变化的曲线至少具有高原区域和电位上升区域，其中，所述电位在充电结束阶段大幅上升并且改变，

所述负电极活性材料包含含钛无机氧化物，并且

所述二次电池满足以下公式(A)、公式(B)以及公式(C)：

公式(A)

1.005≤(Ac/Aa)

(式中，Ac：正电极的电极面积(cm²)；以及Aa：负电极的电极面积(cm²))；

公式(B)

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

(式中，Q_C1(mAh/cm²)：每个单位面积的第一正电极充电容量；以及Q_A1(mAh/cm²)：每个单位面积的第一负电极充电容量)；以及

公式(C)

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

(式中，Q_CL(mAh/cm²)：所述正电极的每个单位面积的不可逆容量；以及Q_AL(mAh/cm²)：所述负电极的每个单位面积的不可逆容量)。

【12】一种电池组，包括：

根据【1】到【11】中任一项所述的二次电池；

控制单元，被配置成控制所述二次电池；以及

封装，封装所述二次电池。

【13】一种电子装置，包括：

根据【1】到【11】中任一项所述的二次电池；以及

电子装置，被配置成从所述二次电池中接收电力的供应。

【14】一种电动车辆，包括：

根据【1】到【11】中任一项所述的二次电池；

转换装置，被配置成从所述二次电池中接收电力的供应并且将所述电力转换成车辆的驱动力；以及

控制装置，被配置成根据关于所述二次电池的信息，执行关于车辆控制的信息处理。

【15】一种储存装置，包括：

根据【1】到【11】中任一项所述的二次电池；以及

储存装置，被配置成将电力提供给连接至所述二次电池的电子装置。

【16】根据【15】所述的储存装置，进一步包括：

电力信息控制装置，被配置成通过网络将信号传输给另一个装置或者从另一个装置中接收信号，并且

所述储存装置根据由所述电力信息控制装置接收的信息，执行所述二次电池的充电和放电控制。

【17】一种电力系统，其中，

从根据【1】到【11】中任一项所述的二次电池中供应电力，或者将电力从发电装置或电力网络中供应给所述二次电池。

附图标记

4：正电极

4A：正电极集电器

4B：正电极活性材料层

4C：正电极集电器露出部分

5：负电极

5A：负电极集电器

5B：负电极活性材料层

5C：负电极集电器露出部分

6：隔离件

31：封装材料

31A：第一封装部分

31B：第二封装部分

32：正电极桶

33：负电极桶

34：粘附膜

35：固定元件

36：凹入部分

40：电池部件

50：缠绕的电极主体

52：正电极引线

53：负电极引线

54：正电极

54A：正电极集电器

54B：正电极活性材料层

55：负电极

55A：负电极集电器

55B：负电极活性材料层

56：隔离件

57：电解质层

58：保护带

60：封装材料

61：粘附膜

66：隔离件

81：电池壳

82和83：绝缘板

84：电池盖

85：安全阀机构

85A：碟片

86：热敏电阻部件

87：垫圈

90：缠绕的电极主体

91：正电极

91A：正电极集电器

91B：正电极活性材料层

92：负电极

92A：负电极集电器

92B：负电极活性材料层

93：隔离件

94：中心栓

95：正电极引线

96：负电极引线

101：电池

101a：平台部分

102a：桶

102b：桶

103a：绝缘胶带

103b：绝缘胶带

103c：绝缘胶带

104：绝缘板

105：电路板

106：连接器

301：组合电池

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

308：温度检测部件

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：正电极端子

322：负电极引线

400：储存系统

401：房屋

402：集中电力系统

402a：热力发电

402b：原子能发电

402c：水力发电

403：储存装置

404：发电装置

405：耗电装置

405a：冰箱

405b：空调

405c：电视

405d：浴室

406：电动车辆

406a：电动汽车

406b：混合动力汽车

406c：电动摩托车

407：智能电表

408：电力集线器

409：电力网络

410：控制装置

411：传感器

412：信息网络

413：服务器

500：混合动力车辆

501：引擎

502：发电机

503：功率驱动力转换装置

504a：驱动轮

504b：驱动轮

505a：车轮

505b：车轮

508：电池

509：车辆控制装置

510：传感器

511：充电端口。

Claims (16)

1.一种二次电池，包括：

正电极，包括具有正电极活性材料的正电极活性材料层；

负电极，包括具有负电极活性材料的负电极活性材料层；以及

电解质，其中，

所述正电极活性材料至少包含具有橄榄石结构并且包含至少锂、铁以及磷的磷酸锂铁化合物或具有尖晶石结构并且包含至少锂和锰的锂锰复合氧化物中的任一个，

所述负电极活性材料包含含钛无机氧化物，并且

所述二次电池满足以下公式A、公式B以及公式C：

公式A

1.005≤(Ac/Aa)

式中，Ac：正电极的电极面积，单位是cm²；以及Aa：负电极的电极面积，单位是cm²；

公式B

(Ac/Aa)<(Q_A1/Q_C1)

式中，Q_C1，单位是mAh/cm²：每个单位面积的第一正电极充电容量；以及Q_A1，单位是mAh/cm²：每个单位面积的第一负电极充电容量；其中，使用用于反电极的Li金属来组装钮扣电池，进行充电和放电，并且测量容量，在充电和放电时的电流是0.2 C；以及

公式C

0.90≤(Q_CL/Q_AL)≤1.10

式中，Q_CL，单位是mAh/cm²：所述正电极的每个单位面积的不可逆容量；以及Q_AL，单位是mAh/cm²：所述负电极的每个单位面积的不可逆容量，其中，Q_CL和Q_AL是使用具有Li金属反电极的钮扣电池测量的，在充电和放电时的电流是0.2C。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，

所述(Ac/Aa)满足(Ac/Aa)≤1.50。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，

所述磷酸锂铁化合物是由以下化学式1表示的磷酸锂铁化合物：

化学式1

Li_uFe_rM1_(1-r)PO₄

式中，M1表示由钴(Co)、锰(Mn)、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)以及锆(Zr)构成的组中的至少一种类型，r是在0<r≤1范围内的值，u是在0.9≤u≤1.1范围内的值，锂成分依据充电和放电的状态而不同，并且u值表示在完全放电状态中的值。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，

所述磷酸锂铁化合物至少是Li_uFePO₄或Li_uFe_rMn_(1-r)PO₄中的任一个。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，

所述锂锰复合氧化物是由以下化学式2表示的锂锰复合氧化物：

化学式2

Li_vMn_(2-w)M2_wO_s

式中，M2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)以及钨(W)构成的组中的至少一种类型，v、w和s是在0.9≤v≤1.1、0≤w≤0.6以及3.7≤s≤4.1范围内的值，锂成分依据充电和放电的状态而不同，并且v值表示在完全放电状态中的值。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，

所述锂锰复合氧化物是Li_vMn₂O₄。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，

所述含钛无机氧化物是由以下化学式3到化学式5表示的含钛无机氧化物和TiO₂中的至少一个：

化学式3

Li[Li_xM3_(1-3x)/2Ti_(3+x)/2]O₄

M3是Mg、Ca、Cu、Zn以及Sr中的至少一种类型，并且x满足0≤x≤1/3；

化学式4

Li[Li_yM4_1-3yTi_1+2y]O₄

M4是Al、Sc、Cr、Mn、Fe、Ga以及Y中的至少一种类型，并且y满足0≤y≤1/3；以及

化学式5

Li[Li_1/3M5_zTi_(5/3)-z]O₄

M5是V、Zr以及Nb中的至少一种类型，并且z满足0≤z≤2/3。

8.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括：

封装材料，封装包括至少所述正电极和所述负电极的电池部件，其中，

所述封装材料是膜封装材料。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，

所述电池部件具有层压电极结构或缠绕电极结构。

10.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括：

存在于所述正电极与所述负电极之间的隔离件。

11.一种电池组，包括：

根据权利要求1所述的二次电池；

控制单元，被配置成控制所述二次电池；以及

封装，封装所述二次电池。

12.一种电子装置，包括：

根据权利要求1所述的二次电池；并且

所述电子装置被配置成从所述二次电池中接收电力的供应。

13.一种电动车辆，包括：

根据权利要求1所述的二次电池；

转换装置，被配置成从所述二次电池中接收电力的供应并且将所述电力转换成车辆的驱动力；以及

控制装置，被配置成根据关于所述二次电池的信息，执行关于车辆控制的信息处理。

14.一种储存装置，包括：

根据权利要求1所述的二次电池；以及

储存装置，被配置成将电力提供给连接至所述二次电池的电子装置。

15.根据权利要求14所述的储存装置，进一步包括：

电力信息控制装置，被配置成通过网络将信号传输给另一个装置或者从另一个装置中接收信号，并且

所述储存装置根据由所述电力信息控制装置接收的信息，执行所述二次电池的充电和放电控制。

16.一种电力系统，其中，

从根据权利要求1所述的二次电池中供应电力，或者将电力从发电装置或电力网络中供应给所述二次电池。