CN106716704B - 二次电池、电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子装置 - Google Patents

Abstract

这种二次电池设置有：正极；负极；和(1)第一聚合物化合物层，其设置在正极和负极之间，并邻接正极，或(2)第二聚合物化合物层，其设置在正极和负极之间，并邻接负极，或(3)第一聚合物化合物层和第二聚合物化合物层。第一聚合物化合物层和/或第二聚合物化合物层包括含有氟(F)作为构成元素的聚合物化合物和分散在聚合物化合物中的导电材料。

Description

二次电池、电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子装置

技术领域

本技术涉及包括正极和负极的二次电池、各自使用二次电池的电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具和电子装置。

背景技术

各种电子装置如移动式电话和个人数字助理(PDA)已经得到广泛应用，但是要求其进一步降低电子装置的尺寸和重量以及实现它们更长的寿命。因此，已经将具有实现高能量密度的能力的电池、特别是小和轻量的二次电池开发为用于电子装置的电源。

该二次电池的应用不限于上述的电子装置，并且还考虑了将二次电池应用于各种其他应用。这些其他应用的实例可以包括：可附接并且可拆卸地安装在例如电子装置上的电池组；电动车辆如电动汽车；蓄电系统如家庭电力服务器；以及电动工具如电钻。

为了得到电池容量，已经提出利用各种充电和放电原理的二次电池。特别地，已经将注意力集中在利用电极反应物的嵌入和提取的二次电池或利用电极反应物的沉淀和溶解的二次电池，这使得可以实现比其他电池如铅-酸电池和镍-镉电池高的能量密度。

二次电池包括正极、负极和电解液。二次电池的构造对电池特性具有很大影响。因此，进行了各种关于二次电池的构造的研究。

更具体地，为了改善例如聚合物固体电解质的离子导电性，将偏二氟乙烯类共聚物用作聚合物基体(例如参照专利文献1)为了改善隔膜的耐热性，电解质层包含绝缘颗粒(例如参照专利文献2)。为了改善聚合物固体电解质的适用期，将反应物如氨基树脂用作交联树脂(例如参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-130821号公报

专利文献2：日本特开2007-258160号公报

专利文献3：日本特开平03-012447号公报

发明内容

上述电子装置和其他装置由于其较高的性能和更多的功能而被更加频繁地使用。因此，趋向于使二次电池频繁充电和放电。为此，仍有空间来改善二次电池的电池特性。

因此期望提供二次电池、电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具和电子装置，其中的每个使得可以实现优异的电池特性。

根据本技术的一个实施方式的二次电池包括：正极；负极；和(1)设置在正极和负极之间并邻接正极的第一聚合物化合物层，(2)设置在正极和负极之间并邻接负极的第二聚合物化合物层，或(3)第一聚合物化合物层和第二聚合物化合物层。第一聚合物化合物层和第二聚合物化合物层中的一个或两者包含含有氟(F)作为构成元素的聚合物化合物和分散在聚合物化合物中的导电材料。

根据本技术的各个实施方式的电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具和电子装置各自包括二次电池，且该二次电池具有与根据本技术的上述实施方式的二次电池的构造类似的构造。

根据本技术的上述实施方式的二次电池可以具有(1)至(3)中所描述的三种构造中的一种。具有构造(1)的二次电池包括正极、负极和第一聚合物化合物层。具有构造(2)的二次电池包括正极、负极和第二聚合物化合物层。具有构造(3)的二次电池包括正极、负极、第一聚合物化合物层和第二聚合物化合物层。

根据本技术的实施方式的二次电池包括正极、负极、以及第一聚合物化合物层和第二聚合物化合物层中的一种或两者。这使得可以实现优异的电池特性。此外，在本技术的各个实施方式的电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具和电子装置的每种中，可实现类似的效果。

应注意此处所描述的效果是非限制性的。通过本技术实现的效果可以是本技术中所描述的效果中的一种或多种。

附图说明

[图1]是根据本技术的一个实施方式的二次电池(圆柱型)的构造的截面图。

[图2]是图1所示的螺旋卷绕电极体的一部分的截面图。

[图3]是图2所示的螺旋卷绕电极体的构造的变形例1的截面图。

[图4]是图2所示的螺旋卷绕电极体的构造的变形例2的截面图。

[图5]是根据本技术的实施方式的另一种二次电池(层压膜型)的构造的透视图。

[图6]是沿图5所示的螺旋卷绕电极体的线VI-VI截取的截面图。

[图7]是图6所示的螺旋卷绕电极体的一部分的构造的截面图。

[图8]是图7所示的螺旋卷绕电极体的构造的变形例1的截面图。

[图9]是图7所示的螺旋卷绕电极体的构造的变形例2的截面图。

[图10]是二次电池的应用实例(电池组：单电池)的构造的透视图。

[图11]是示出了图10所示的电池组的构造的框图。

[图12]是示出了二次电池的应用实例(电池组：组装电池)的构造的框图。

[图13]是示出了二次电池的应用实例(电动车辆)的构造的框图。

[图14]是示出了二次电池的应用实例(蓄电系统)的构造的框图。

[图15]是示出了二次电池的应用实例(电动工具)的构造的框图。

具体实施方式

以下参考附图详细描述本技术的一些实施方式。应注意以以下顺序给出描述。

1.二次电池

1-1.锂离子二次电池(圆柱型)

1-1-1.基本构造

1-1-2.变形例1

1-1-3.变形例2

1-2.锂离子二次电池(层压膜型)

1-2-1.基本构造

1-2-2.变形例1

1-2-3.变形例2

1-3.锂金属二次电池

2.二次电池的应用

2-1.电池组(单电池)

2-2.电池组(组装电池)

2-3.电动车辆

2-4.蓄电系统

2-5.电动工具

<1.二次电池>

首先，给出根据本技术的一个实施方式的二次电池的描述。

<1-1.锂离子二次电池(圆柱型)>

图1示出了二次电池的截面构造。图2示出了图1所示的螺旋卷绕电极体20的一部分的截面构造。

此处描述的二次电池可以是例如其中通过作为电极反应物的锂(Li)的嵌入和脱嵌得到负极22的容量的锂离子二次电池。

<1-1-1.基本构造>

[二次电池的整体构造]

二次电池具有所谓的圆柱型电池构造。如图1所示，二次电池可以包括例如一对绝缘板12和13以及具有基本上中空的圆柱形形状的电池壳11内的作为电池元件的螺旋卷绕电极体20。在螺旋卷绕电极体20中，例如，正极21和负极22之间可以堆叠有隔膜23，以及可以螺旋卷绕正极21、负极22和隔膜23。可以用例如为液体电解质的电解液浸渍螺旋卷绕电极体20。

例如，电池壳11可以具有电池壳11的一端封闭而电池壳11的另一端打开的中空结构。电池壳11可以由例如铁(Fe)、铝(Al)和它们的合金中的一种或多种制成。应注意可以用例如镍电镀电池壳11的表面。也可以将一对绝缘板12和13设置为将螺旋卷绕电极体20夹入其间并且使其垂直于螺旋卷绕电极体20的螺旋卷绕外周表面延伸。

在电池壳11的开口端，可以通过气封电池壳11的垫圈17嵌塞(swage)电池盖14、安全阀机构15和正温度系数器件(PTC器件)16。电池盖14可以例如由与电池壳11的材料类似的材料制成。可以将安全阀机构15和PTC器件16中的每个设置在电池盖14的内侧，以及可以经由PTC器件16将安全阀机构15电耦接至电池盖14。在安全阀机构15中，当电池壳11的内部压力达到某种水平或更高时，结果是例如内部短路或从外侧加热，盘板(disk plate)15A倒置。这切断电池盖14和螺旋卷绕电极体20之间的电连接。为了防止大电流导致的异常生热，PTC器件16的电阻随着温度升高而升高。垫圈17可以由例如绝缘材料制成。例如，垫圈17的表面可涂敷有沥青。

例如，可以将中心销24插入螺旋卷绕电极体20的中心。然而，可以不将中心销24插入到螺旋卷绕电极体20的中心。可以将正极引线25附接到正极21，并且将负极引线26附接到负极22。正极引线25可以例如由如铝的导电性材料制成。例如，可以将正极引线25附接至安全阀机构15，并且可将其电耦接至电池盖14。负极引线26可以例如由如镍的导电性材料制成。例如，可以将负极引线26附接至电池壳11，并且可以将其电耦接至电池壳11。

[正极]

如图2所示，正极21可以包括例如正极集电体21A和设置在正极集电体21A的两个表面上的正极活性物质层21B。可替换地，可以将正极活性物质层21B设置在正极集电体21A的单个表面上。

正极集电体21A可以由例如一种或多种导电材料制成。导电材料的种类不受特别的限制，但是可以是例如金属材料如铝(Al)、镍(Ni)和不锈钢。正极集电体21A可以由单层构成，或可以由多层构成。

正极活性物质层21B可以包含具有嵌入和脱嵌锂的能力的正极材料中的一种或多种作为正极活性物质。应注意除正极活性物质之外，正极活性物质层21B可以进一步包含其他材料如正极粘合剂和正极导体中的一种或多种。

正极材料可以优选地是含锂化合物。更具体地，正极材料可以优选地是含锂复合氧化物和含锂磷酸盐化合物中的一种或两者，这使得可以实现高能量密度。

含锂复合氧化物是包含锂和不包括锂的一种或多种元素(下文中称为“其他元素”)作为构成元素的氧化物，并可以具有例如晶体结构如层状岩盐晶体结构和尖晶石晶体结构中的一种或多种。含锂磷酸盐化合物是包含锂和一种或多种其他元素作为构成元素的磷酸盐化合物，并可以具有例如晶体结构如橄榄石晶体结构中的一种或多种。

其他元素的种类不受特别的限制，只要其他元素是任意元素中的一种或多种。特别地，其他元素可以优选地是属于长元素周期表中的第2至15族的元素中的一种或多种。更具体地，其他元素可以更优选地包括镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和铁(Fe)中的一种或多种，这使得可以得到高电压。

具有层状岩盐晶体结构的含锂复合氧化物的实例可以包括由以下式(1)至(3)表示的化合物。

Li_aMn_(1-b-c)Ni_bM1_cO_(2-d)F_e...(1)

(M1是钴(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)中的一种或多种，a至e满足0.8≤a≤1.2、0<b<0.5、0≤c≤0.5、(b+c)<1、-0.1≤d≤0.2和0≤e≤0.1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且a是完全放电状态的值。)

Li_aNi_(1-b)M2_bO_(2-c)F_d...(2)

(M2是钴(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)中的一种或多种，a至d满足0.8≤a≤1.2、0.005≤b≤0.5、-0.1≤c≤0.2和0≤d≤0.1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且a是完全放电状态的值。)

Li_aCo_(1-b)M3_bO_(2-c)F_d...(3)

(M3是镍(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)中的一种或多种，a至d满足0.8≤a≤1.2、0≤b<0.5、-0.1≤c≤0.2和0≤d≤0.1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且a是完全放电状态的值。)

具有层状岩盐晶体结构的含锂复合氧化物的非限制性具体实例可以包括LiNiO₂、LiCoO₂、LiCo_0.98Al_0.01Mg_0.01O₂、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂、LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂、Li_1.2Mn_0.52Co_0.175Ni_0.1O₂和Li_1.15(Mn_0.65Ni_0.22Co_0.13)O₂。

应注意的是，在具有层状岩盐晶体结构的含锂复合氧化物包含镍、钴、锰和铝作为构成元素的情况下，镍的原子比率可以优选地是50％或更高，这使得可以实现高能量密度。

具有尖晶石晶体结构的含锂复合氧化物的实例可以包括由下式(4)表示的化合物。

Li_aMn_(2-b)M4_bO_cF_d...(4)

(M4是钴(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)中的一种或多种，a至d满足0.9≤a≤1.1、0≤b≤0.6、3.7≤c≤4.1和0≤d≤0.1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且a是完全放电状态的值。)

具有尖晶石晶体结构的含锂复合氧化物的具体实例可以包括LiMn₂O₄。

具有橄榄石晶体结构的含锂磷酸盐化合物的实例可以包括例如由下式(5)表示的化合物。

Li_aM5PO₄...(5)

(M5是钴(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)中的一种或多种，a满足0.9≤a≤1.1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且a是完全放电状态的值。)

具有橄榄石晶体结构的含锂磷酸盐化合物的具体实例可以包括LiFePO₄、LiMnPO₄、LiFe_0.5Mn_0.5PO₄和LiFe_0.3Mn_0.7PO₄。

应注意的是含锂复合氧化物可以是例如由下式(6)表示的化合物。

(Li₂MnO₃)_x(LiMnO₂)_1-x...(6)

(x满足0≤x≤1，应注意的是锂的组成根据充电和放电状态而改变，且x具有完全放电状态的值。)

另外，正极材料可以是例如氧化物、二硫化物、硫族化物(chalcogenide)和导电聚合物中的一种或多种。氧化物的实例可包括氧化钛、氧化钒和二氧化锰。二硫化物的实例可包括二硫化钛和硫化钼。硫族化物的实例可以包括硒化铌。导电聚合物的实例可以包括硫磺、聚苯胺和聚噻吩。

很明显正极材料不限于上述材料，并可以是除上述材料之外的材料。

正极粘合剂可以包含例如合成橡胶和聚合物材料中的一种或多种。合成橡胶的实例可以包括苯乙烯-丁二烯类橡胶(styrene-butadiene-based rubber)、氟类橡胶和乙烯丙烯二烯。聚合物材料的实例可以包括聚偏二氟乙烯和聚酰亚胺。

正极导体可以包含例如一种或多种碳材料。碳材料的实例可以包括石墨、炭黑、乙炔黑和科琴黑。可替换地，正极导体可以是任何其他材料如金属材料和导电聚合物，只要正极导体是具有导电性的材料。

[负极]

如图2所示，负极22可以包括例如负极集电体22A和设置在负极集电体22A的两个表面上的负极活性物质层22B。可替换地，可以将负极活性物质层22B设置在负极集电体22A的单个表面上。

负极集电体22A可以由例如一种或多种导电材料制成。导电材料的种类不受特别的限制，但是可以是例如金属材料如铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)和不锈钢。负极集电体22A可以由单层构成，或可以由多层构成。

可以优选地粗糙化负极集电体22A的表面。这使得可以通过所谓的粘固效应改善负极活性物质层22B相对于负极集电体22A的粘附能力。在这种情况下，可能仅需要在至少面对负极活性物质层22B的区域粗糙化负极集电体22A的表面。粗糙化方法的实例可以包括使用电解处理形成微粒的方法。经由电解处理，通过电解方法将微粒形成在电解槽中的负极集电体22A的表面上，使负极集电体22A的表面粗糙。通过电解方法制造的铜箔通常被称为电解铜箔。

负极活性物质层22B包含具有嵌入和脱嵌锂的能力的负极活性物质中的一种或多种作为负极活性物质。应注意除负极活性物质之外，负极活性物质层22B可以进一步包含其他材料如负极粘合剂和负极导体中的一种或多种。

为了防止金属锂在充电期间无意沉淀在负极22上，负极材料的可充电容量可以优选地大于正极21的放电容量。换句话说，具有嵌入和脱嵌锂的能力的负极材料的电化学当量可以优选地大于正极21的电化学当量。

负极材料可以是例如一种或多种碳材料。碳材料引起锂的嵌入和脱嵌期间它们的晶体结构的最小变化，这稳定地实现高能量密度。进一步地，碳材料还起负极导体的作用，这改善负极活性物质层22B的导电性。

碳材料的实例可以包括石墨化的碳、非石墨化的碳和石墨。非石墨化的碳中的平面间隔(002)可以优选地是0.37nm或更大，以及石墨中的平面间隔(002)可以优选地是0.34nm或更小。碳材料的更具体的实例可以包括热解碳、焦炭、玻璃碳纤维、有机聚合物化合物烧成体、活性碳和炭黑。焦炭的实例可以包括沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭。有机聚合物化合物烧成体是聚合物化合物如酚醛树脂和呋喃树脂的烧制(碳化)体。烧成体的燃烧温度不受特别的限制。除了上述的材料，碳材料可以是在约1000℃或更低的温度下经受热处理的低结晶碳，或可以是无定形碳。应注意碳材料的形状可以是纤维形状、球形形状、颗粒状形状和鳞片样形状中的一种或多种。

此外，负极材料可以是例如包含金属元素和类金属元素中的一种或多种作为构成元素的材料(金属类材料)。这使得可以实现高能量密度。

金属类材料可以是单质、合金或化合物中的任一种，可以是它们的两种或更多种，或至少部分可以具有它们中的一个或多个相。应注意除了由两种或更多种金属元素构成的材料之外，合金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材料。进一步地，合金可以包含一种或多种非金属元素。金属类材料的实例可以包括固溶液、共晶体(共晶混合物)、金属间化合物和其中它们的两种或更多种共存的结构。

上述的金属元素和类金属元素可以是例如能够与锂形成合金的金属元素和类金属元素中的一种或多种。它们的具体实例可以包括镁(Mg)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌、铪(Hf)、锆、钇(Y)、钯(Pd)和铂(Pt)。

特别地，硅、锡或两者可以是优选的。硅和锡具有优异的嵌入和脱嵌锂的能力，并相应地实现显著高的能量密度。

包含硅、锡或两者作为构成元素的材料可以是硅的单质、合金和化合物中的任一种，可以是锡的单质、合金和化合物中的任一种，可以是它们中的两种或更多种，或可以是至少部分地具有它们中的一个或多个相的材料。此处所描述的单质仅是指一般含义上的单质(其中可以包含少量的杂质)，而不一定是指具有100％纯度的单质。

硅合金可以包含例如元素如锡、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑和铬中的一种或多种作为除硅之外的构成元素。硅的化合物可以包含例如元素如碳和氧中的一种或多种作为除硅之外的构成元素。应注意硅的化合物可以包含例如针对硅的合金所描述的元素中的一种或多种作为硅之外的构成元素。

硅合金和硅化合物的具体实例可以包括SiB₄、SiB₆、Mg₂Si、Ni₂Si、TiSi₂、MoSi₂、CoSi₂、NiSi₂、CaSi₂、CrSi₂、Cu₅Si、FeSi₂、MnSi₂、NbSi₂、TaSi₂、VSi₂、WSi₂、ZnSi₂、SiC、Si₃N₄、Si₂N₂O、SiO_v(0<v≤2)和LiSiO。注意SiO_v中的v可以在0.2<v<1.4的范围内。

锡的合金可以包含例如元素如硅、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑和铬中的一种或多种作为锡之外的构成元素。锡的化合物可以包含例如元素如碳和氧中的一种或多种作为锡之外的构成元素。应注意锡的化合物可以包含例如针对锡的合金所描述的元素中的一种或多种作为锡之外的构成元素。

锡合金和锡化合物的具体实例可以包括SnO_w(0<w≤2)、SnSiO₃、LiSnO和Mg₂Sn。

特别地，包含锡(第一构成元素)作为构成元素的材料可以优选地是例如同时包含锡、第二构成元素和第三构成元素的材料。第二构成元素可以包括例如元素如钴、铁、镁、钛、钒、铬、锰、镍、铜、锌、镓、锆、铌、钼、银、铟、铯(Ce)、铪(Hf)、钽、钨、铋和硅中的一种或多种。第三构成元素可以包括例如元素如硼、碳、铝和磷(P)中的一种或多种。包含第二构成元素和第三构成元素的含Sn材料使得可以实现例如高电池容量和优异的循环特性。

特别地，含Sn材料可以优选地是包含锡、钴和碳作为构成元素的材料(含SnCoC的材料)。在含SnCoC的材料中，例如，碳含量可以是从9.9质量％至29.7质量％，以及锡和钴的含量比(Co/(Sn+Co))可以是从20质量％至70质量％。这使得可以实现高能量密度。

含SnCoC的材料可以优选地具有包含锡、钴和碳的相。该相可以优选是低结晶或无定形的。该相是能够与锂反应的反应相。因此，反应相的存在致使实现优异的特性。在将CuKα射线用作具体的X射线并且嵌入速率为1°/min的情况下，通过反应相的X射线衍射得到的衍射峰的半宽度(衍射角2θ)可以优选地是1°或更大。这使得可以更平稳地嵌入和脱嵌锂，以降低与电解液的反应性。应注意在一些情况下除低结晶相或无定形相之外，含SnCoC的材料还可以包括包含各构成元素的单质或其一部分的相。

比较与锂电化学反应前后的X射线衍射图使得可以容易地确定通过X射线衍射得到的衍射峰是否对应于能够与锂反应的反应相。例如，如果与锂电化学反应之后的衍射峰的位置从与锂电化学反应之前的衍射峰的位置改变，则得到的衍射峰对应于能够与锂反应的反应相。在这种情况下，例如，在2θ的范围(20°至50°)的范围看到低结晶反应相或无定形反应相的衍射峰。这种反应相可以包含例如上述的各构成元素，且可以认为这种反应相因为碳的存在已经变为低结晶或无定形的。

在含SnCoC的材料中，是其构成元素的部分或所有的碳可以优选地结合至是其另一种构成元素的金属元素和类金属元素中的一种或两者。结合部分的碳或所有碳抑制例如锡的粘着或结晶。这可以例如通过X射线光电子光谱法(XPS)确认元素的结合状态。在商业可获得的装置中，例如，可以将Al-Kα射线或Mg-Kα射线用作软X射线。在部分或全部的碳结合至金属元素和类金属元素中的一种或两者的情况下，碳的1s轨道(C1s)的合成波峰出现在低于284.5eV的区域中。应注意进行能量校准使得在84.0eV得到金原子的4f轨道(Au4f)的峰。在这种情况下，一般而言，表面污染碳存在于材料表面上。因此，认为表面污染碳的C1s峰是在284.8eV，并将该峰用作能量标准。在XPS测量中，作为包括表面污染碳的峰和含SnCoC材料中的碳的峰的形式得到C1s峰的波形。因此例如通过使用商业可获得的软件分析可以使两个峰彼此分离。在波形的分析中，将存在于最低结合能量侧的主峰的位置视为能量标准(284.8eV)。

含SnCoC的材料并不限于仅包含锡、钴和碳作为构成元素的材料(SnCoC)。除锡、钴和碳之外，含SnCoC的材料可进一步包含例如硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷、镓和铋中的一种或多种作为构成元素。

除了含SnCoC的材料之外，还可优选的是包含锡、钴、铁和碳作为构成元素的材料(含SnCoFeC的材料)。可以采用任何组成的含SnCoFeC的材料。举例，在将铁的含量设定为较低的情况下，碳的含量可以是从9.9质量％至29.7质量％，铁的含量可以是从0.3质量％至5.9质量％，以及锡和钴的含量比(Co/(Sn+Co))可以是从30质量％至70质量％。可替换地，在将铁的含量设定为较高的情况下，碳的含量可以是从11.9质量％至29.7质量％，锡、钴和铁的含量比((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))可以是从26.4质量％至48.5质量％，以及钴和铁的含量比(Co/(Co+Fe))可以是从9.9质量％至79.5质量％。这种组成范围允许实现高能量密度。应注意的是含SnCoFeC的材料的物理特性(如半宽度)与上述含SnCoC的材料的物理特性类似。

除上述材料之外，负极材料可以是例如金属氧化物和聚合物化合物中的一种或多种。金属氧化物的实例可包括铁氧化物、钌氧化物和钼氧化物。聚合物化合物的实例可以包括聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯。

特别地，出于以下原因，负极材料可以优选地包含碳材料和金属类材料两者。

担心金属类材料、特别是包含硅和锡中一种或两者作为构成元素的材料在充电和放电期间容易和自由膨胀和收缩，但这种材料具有理论容量高的优势。相反，碳材料具有在充电和放电期间碳材料不太倾向于膨胀或收缩的优势，而担心碳材料理论容量低。因此，使用碳材料和金属类材料两者使得可以在二次电池的充电和放电期间抑制膨胀和收缩，同时实现高理论容量(换句话说，高电池容量)。

可以通过例如涂覆法、气相法、液相法、喷雾法和锻烧法(烧结法)中的一种或多种形成负极活性物质层22B。涂覆法可以是例如其中在将粒状(粉末)负极活性物质与例如负极粘合剂混合之后，将混合物分散在如有机溶剂的溶剂中，并将生成物施加在负极集电体22A上的方法。气相法的实例可以包括物理沉积法和化学沉积法。更具体地，其实例可包括真空蒸发法、溅射法、离子电镀法、激光烧蚀法(laser ablation method)、热化学气相沉积法、化学气相沉积(CVD)法和等离子体化学气相沉积法。液相法的实例可包括电解电镀法和非电解电镀法。喷涂法是将熔融状态或半熔融状态下的负极活性物质喷涂到负极集电体22A上的方法。锻烧法可以是例如其中在通过涂覆法将分散在例如溶剂中的混合物施加到负极集电体22A上之后，使生成物经受高于例如负极粘合剂的熔点的温度的热处理的方法。例如，可以将如大气锻烧法、反应性锻烧法和热压锻烧法的锻烧法中的一种或多种用作锻烧法。

如上所述，在二次电池中，为了防止锂金属在充电操作中意外沉积在负极22上，具有嵌入和脱嵌锂的能力的负极材料的电化学当量可以优选地大于正极的电化学当量。此外，在完全充电状态中的开路电压(即电池电压)是4.25V或更高的情况下，每单位质量锂的脱嵌量大于在开路电压是4.20V的情况下的脱嵌量，即使是使用相同的正极活性物质。因此，据此调整正极活性物质和负极活性物质的量。结果，实现了高能量密度。

[正极侧聚合物化合物层和负极侧聚合物化合物层]

例如，可以将正极侧聚合物化合物层27(第一聚合物化合物层)和负极侧聚合物化合物层28(第二聚合物化合物层)设置在正极21和负极22之间。正极侧聚合物化合物层27邻接正极21，以及负极侧聚合物化合物层28邻接负极22。

在本文中，如图2所示，例如可以将隔膜23设置在正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28之间。这导致通过其间的隔膜23使正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28彼此隔开。正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28的厚度不受特别的限制，但是可以是例如0.1μm至15μm。

正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28中的一个或两者包含一种或多种聚合物化合物和一种或多种导电材料。

聚合物化合物包含氟(F)作为构成元素，其具有机械强度并是电化学稳定的。

聚合物化合物的种类不受特别的限制，只要聚合物化合物是包含氟作为构成元素的化合物。特别地，聚合物化合物可以优选地包含偏二氟乙烯的均聚物和偏二氟乙烯的共聚物中的一种或多种。这种聚合物化合物使得可以实现优异的机械强度和优异的电化学稳定性。

“均聚物”是包含一种单体作为聚合组分的聚合物。偏二氟乙烯的均聚物是聚偏二氟乙烯。

“共聚物”是包含两种或更多种单体作为聚合组分的聚合物。与偏二氟乙烯形成共聚物的单体的种类不受特别的限制，但是单体的实例可以包括六氟丙烯、氯三氟乙烯、四氟乙烯和单甲基马来酸。偏二氟乙烯的共聚物的具体实例可以包括偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、以及偏二氟乙烯、六氟丙烯和氯三氟乙烯的共聚物。共聚物中的各种聚合组分的含量(共聚数量)不受特别的限制。

应注意聚合物化合物可以包含其他均聚物和其他共聚物中的一种或多种连同偏二氟乙烯的均聚物和偏二氟乙烯的共聚物中的一种或多种。此处所描述的“其他均聚物”是不包含氟作为构成元素的均聚物，以及“其他共聚物”是不包含氟作为构成元素的共聚物。

其他均聚物的具体实例可以包括聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、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、苯乙烯-丁二烯橡胶、腈-丁二烯橡胶、聚苯乙烯和聚碳酸酯。

其他共聚物的具体实例可以包括包含上述其他均聚物的具体实例中的两种或更多种的共聚物。

导电材料的种类不受特别的限制，只要导电材料是具有导电性的材料。特别地，导电材料可以优选地是碳材料，其是电化学稳定的并具有高导电性。

导电材料可以采取例如多种颗粒的形式，并可以分散在聚合物化合物中。应注意此处所描述的“颗粒形式”不仅包括球形形式(包括基本上的球形形式)而且包括块状形式、平板形式和纤维形式。存在多种导电材料使得可以将多种导电材料分散在独立形式的聚合物化合物中。

球形形式的导电材料的具体实例包括炭黑、乙炔黑和科琴黑。纤维形式的导电材料的具体实例可以包括碳纳米管和气相生长碳纤维(VGCF)。

聚合物化合物和导电材料的混合比(重量比)不受特别的限制。特别地，导电材料相对于聚合物化合物的重量比(导电材料的重量/聚合物化合物的重量)可以优选地是1/1000至4/1。这使得可以容易地和稳定地形成正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28，以及实现充分的导电性。

更具体地，当比值小于1/1000时，绝对量的导电材料是不充足的。因此，在正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28的每个中，难以通过导电材料形成导电通路(电子导电通路)。因此，存在正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28中的每个的导电性不够高的可能性。相反，当比值大于4/1时，导电材料的绝对量过多。因此，存在导电材料不能充分分散在正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28的每个中的可能性。

如上所述，将导电材料分散在正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28的每个中；然而，导电材料的分布不受特别的限制。更具体地，在正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28中的每个的厚度方向上可以均匀地或非均匀地分布导电材料。

给出使用正极侧聚合物化合物层27的实例，其中导电材料非均匀分散在正极侧聚合物化合物层27中的情况可以是例如其中导电材料的量从接近正极21的侧至远离正极21的侧逐渐降低的情况。在这种情况下，导电材料在临近正极侧聚合物化合物层27和正极21之间的界面中最多，这使得可以容易地改善正极侧聚合物化合物层27和正极21之间的导电性。

出于以下原因，将正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28设置在正极21和负极22之间。

第一，实现了隔膜23相对于正极21和负极22中的每个的粘附性的改善，从而抑制螺旋卷绕电极体20的变形。这使得可以抑制电解液的分解反应以及抑制浸渍隔膜23的电解液的液体泄漏。因此，即使重复充电和放电，电阻不太倾向于升高，并且抑制电池膨胀。

第二，通过正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28的每个中的导电材料形成了导电通路。这使得即使将正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28插入在正极21和负极22之间，也可以保证正极21和负极22之间的导电性。此外，即使负极活性物质层22B在充电和放电期间膨胀和收缩，但是包含负极活性物质的导电网通过导电通路得到保持；因此，负极活性物质不太倾向于被电隔离。因此，即使重复充电和放电，抑制了导电性的下降，且放电容量不太倾向于降低。

第三，即使在充电和放电期间锂无意地沉积在负极22上，沉积的锂也容易再融合。因此，即使重复充电和放电，抑制了电短路的发生，且放电容量不太倾向于降低。

在将二次电池用于苛刻环境如低温环境的情况下具体地显著地实现了这三种优势。

应注意正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28中的一个或两者可以包含一种或多种其他材料连同上述的聚合物化合物和导电材料。

其他材料的实例可以包括绝缘材料，其使得可以改善二次电池的耐热性。

如上所描述的，可以仅在正极侧聚合物化合物层27、仅在负极侧聚合物化合物层28、或在正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28两者中包含绝缘材料。

绝缘材料可以是以多种颗粒的形式，并可以与导电材料一起分散在聚合物化合物中。涉及绝缘材料的“颗粒形式”的定义与涉及上述导电材料的“颗粒形式”的定义类似。应注意分散在聚合物化合物中的绝缘材料的量不受特别的限制。

绝缘材料的实例可以包括金属氧化物和金属氮化物。金属氧化物的具体实例可以包括铝氧化物(Al₂O₃)和钛氧化物(TiO₂)。金属氮化物的具体实例可以包括氮化铝(AlN)。

应注意确认例如正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28的每个的存在或不存在和构造的方法可以如下。在下面，参考使用正极侧聚合物化合物层27的实例给出描述。

为了确认存在或不存在正极侧聚合物化合物层27，例如，可以切割螺旋卷绕电极体20，以及此后可以使用显微镜观察螺旋卷绕电极体20的截面(图2)。这使得可以确定正极侧聚合物化合物层27是否插入在正极21和隔膜23之间。应注意显微镜的实例可以包括光学显微镜和电子显微镜中的一种或多种。

为了确认存在或不存在包含在正极侧聚合物化合物层27中的导电材料，例如，正如确认存在或不存在正极侧聚合物化合物层27的情况一样，可以使用显微镜观察螺旋卷绕电极体20的截面。这使得可以确定是否多种导电材料分散在正极侧聚合物化合物层27中。

为了确认包含在聚合物化合物层27中的聚合物化合物和导电材料的种类(如材料和组成)，可以使用例如以下方法。

可以拆解二次电池，以及可以将正极侧聚合物化合物层27取出，此后可以观察和分析正极侧聚合物化合物层27的截面。这种观察方法和这种分析方法的实例可以包括光学显微镜和扫描电子显微镜能量散射X射线光谱术(SEM-EDX)中的一种或多种。

此外，可以用有机溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮提取正极侧聚合物化合物层27以使具有溶解度的聚合物化合物和不具有溶解度的导电材料彼此分离，此后可以分析聚合物化合物和导电材料。这种分析方法的实例可以包括核磁共振(NMR)光谱、X射线衍射(XRD)方法、气相色谱方法和质谱分析中的一种或多种。

[隔膜]

隔膜23将正极21与负极22隔开，并在防止由于正极21和负极22之间的接触导致的电流短路的同时使锂离子通过。

隔膜23可以是例如多孔膜如合成树脂和陶瓷的多孔膜中的一种或多种。隔膜23可以是两个或更多个多孔膜被层压在其中的层压膜。合成树脂的实例可包括聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯。

设置在正极21和负极22之间的隔膜23具有绝缘性质。因此，正极21和负极22通过其间的隔膜23彼此电分离。

[电解液]

用如上所述的电解液浸渍螺旋卷绕电极体20。

该电解液可以包含一种或多种溶剂和一种或多种电解质盐。应注意电解液可以进一步包含多种材料如添加剂中的一种或多种连同上述的溶剂和电解质盐。

溶剂包括非水溶剂如有机溶剂。包含非水溶剂的电解液是所谓的非水电解液。

溶剂的实例可以包括环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯和腈(单腈)，其使得可以实现例如高电池容量、优异的循环特性和优异的存储特性。

环状碳酸酯的具体实例可以包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯。链状碳酸酯的具体实例可以包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯。内酯的具体实例可以包括γ-丁内酯和γ-戊内酯。链状羧酸酯的具体实例可以包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯和三甲基乙酸乙酯。腈的具体实例可以包括乙腈、甲氧基乙腈和3-甲氧基丙腈。

除上述材料之外，溶剂的实例可以包括1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、1,3-二氧六环、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲氧基噁唑烷酮、N,N’-二甲基咪唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环砜烷、磷酸三甲酯和二甲基亚砜。这些溶剂使得可以实现类似的优点。

特别地，可优选碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种。这些材料使得可以实现例如较高的电池容量、进一步优异的循环特性和进一步优异的存储特性。

在这种情况下，高粘度(高介电常数)溶剂(具有例如具体的介电常数ε≥30)和低粘度溶剂(具有例如粘度≤1mPa·s)的组合可以是更优选的。高粘度溶剂是环状碳酸酯如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯，以及低粘度溶剂是链状碳酸酯如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。该组合使得能够改善电解质盐的离解性质和离子迁移率。

应注意在使用环状碳酸酯和链状碳酸酯的情况下，环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合比不受特别的限制。然而，环状碳酸酯的比值可以优选地是20wt％或更高，这允许改善循环特性。环状碳酸酯的比值(wt％)由(环状碳酸酯的重量/环状碳酸酯的重量和链状碳酸酯的重量的和)×100表示。

特别地，溶剂可以包含不饱和的环状碳酸酯、卤代碳酸酯、磺酸酯、酸酐、二腈化合物和二异氰酸酯化合物中的一种或多种，其使得可以改善电解液的化学稳定性。

不饱和的环状碳酸酯是具有一个或多个不饱和键(碳碳双键)的环状碳酸酯。不饱和的环状碳酸酯的具体实例可以包括碳酸亚乙烯酯(1,3-二氧戊环-2-酮)、乙烯基亚乙基碳酸酯(4-乙烯基-1,3-二氧戊环-2-酮)和亚甲基亚乙基碳酸酯(4-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮)。溶剂中的不饱和的环状碳酸酯的含量不受特别的限制，但是可以是例如0.01wt％至10wt％。

卤代碳酸酯是包含一个或多个卤素作为构成元素的环状或链状碳酸酯。卤素的种类不受特别的限制，但是卤素的实例可以包括元素如氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)中的一种或多种。环状卤代碳酸酯的具体实例可以包括4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮和4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮。链状卤代碳酸酯的具体实例可以包括氟甲基甲基碳酸酯(fluoromethylmethyl carbonate)、双(氟甲基)碳酸酯和二氟甲基甲基碳酸酯。溶剂中的卤代碳酸酯的含量不受特别的限制，但是可以是例如0.01wt％至50wt％。

磺酸酯的实例可以包括单磺酸酯和二磺酸酯。单磺酸酯可以是环状单磺酸酯或链状单磺酸酯。环状单磺酸酯的具体实例可以包括磺内酯如1,3-丙磺酸内酯和1,3-丙烯磺内酯。链状单磺酸酯的具体实例可以包括其中在中间位点将环状单磺酸酯切开的化合物。二磺酸酯可以是环状二磺酸酯或链状二磺酸酯。溶剂中的磺酸酯的含量不受特别的限制，但是可以是例如0.5wt％至5wt％。

酸酐的实例可以包括羧酸酐、二磺酸酐和羧酸-磺酸酐。羧酸酐的实例可以包括琥珀酸酐、戊二酸酐和马来酸酐。二磺酸酐的具体实例可以包括乙二磺酸酐和丙二磺酸酐。羧酸-磺酸酐的具体实例可以包括磺酸苯甲酸酐、磺酸丙酸酐和磺酸丁酸酐。溶剂中的酸酐的含量不受特别的限制，但是可以是例如0.5wt％至5wt％。

二腈化合物的实例可以包括由NC-C_mH_2m-CN(其中m是1或更大的整数)表示的化合物。二腈化合物的具体实例可以包括丁二腈(NC-C₂H₄-CN)、戊二腈(NC-C₃H₆-CN)、己二腈(NC-C₄H₈-CN)和酞腈(NC-C₆H₅-CN)。溶剂中的二腈化合物的含量不受特别的限制，但是可以是例如0.5wt％至5wt％。

二腈化合物的实例可以包括由OCN-C_nH_2n-NCO(其中n是1或更大的整数)表示的化合物。二异氰酸酯化合物的具体实例可以包括OCN-C₆H₁₂-NCO。溶剂中的二异氰酸酯化合物的含量不受特别的限制，但是可以是例如0.5wt％至5wt％。

电解质盐的实例可以包括一种或多种锂盐。然而，电解质盐可以包括除锂盐之外的盐。除锂之外的盐的实例可以包括除锂之外的轻金属盐。

锂盐的实例可以包括六氟磷酸锂(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)、甲基磺酸锂(LiCH₃SO₃)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF₃SO₃)、四氯铝酸锂(LiAlCl₄)、六氟硅酸二锂(Li₂SiF₆)、氯化锂(LiCl)和溴化锂(LiBr)。这些锂盐使得可以实现例如高电池容量、优异的循环特性和优异的存储特性。

特别地，LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄和LiAsF₆中的一种或多种可以是优选的，以及LiPF₆可以是更优选的。这些锂盐使得可以降低内阻，从而实现更好的效果。

电解质盐的含量不受特别的限制。然而，特别地，电解质盐相对于溶剂的含量可以优选地是0.3mol/kg至3.0mol/kg，这使得可以实现高离子导电率。

[二次电池的运行]

例如，二次电池可如下运行。

当二次电池充电时，锂离子从正极21脱嵌，且脱嵌的锂离子通过电解液嵌入到负极22中。相反，当二次电池放电时，锂离子从负极22脱嵌，且脱嵌的锂离子通过电解液嵌入到正极21中。

[制造二次电池的方法]

可通过例如以下流程来制造二次电池。

当制造正极21时，首先可以混合正极活性物质和根据需要的例如正极粘合剂和正极导体以得到正极混合物。随后，可以将正极混合物分散在例如有机溶剂中以得到糊状正极混合物浆料。接下来，可以用正极混合物浆料涂覆正极集电体21A的两个表面，以及此后可以干燥涂覆的正极混合物浆料以形成正极活性物质层21B。此后，可以使用例如辊式压制机压缩模制正极活性物质层21B，同时根据需要加热。在这种情况下，可以多次压缩模制正极活性物质层21B。

当制造负极22时，可以通过与上述制造正极21的流程类似的流程，在负极集电体22A上形成负极活性物质层22B。更具体地，混合负极活性物质和根据需要的例如负极粘合剂和负极导体以得到负极混合物。随后，可以将负极混合物分散在例如有机溶剂中以得到糊状负极混合物浆料。接下来，可以用负极混合物浆料涂覆负极集电体22A的两个表面，以及此后干燥涂覆的负极混合物浆料以形成负极活性物质层22B。最后，可以使用例如辊式压制机压缩模制负极活性物质层22B。

当形成正极侧聚合物化合物层27时，可以混合溶剂如有机溶剂、聚合物化合物和导电材料以制备过程溶液。在过程溶液中，聚合物化合物可以溶解在溶剂中，以及导电材料可以分散在溶解聚合物化合物的溶剂中。随后，可以用过程溶液涂覆正极21，以及此后可以干燥过程溶液。应注意代替用过程溶液涂覆正极21，可以将正极21浸泡在过程溶液中，以及此后可以干燥正极21。

在本文中，当形成正极侧聚合物化合物层27时，代替用过程溶液涂覆正极21，可以用过程溶液涂覆隔膜23的面对正极21的表面。虽然使用任何形成方法，但是最终可以将正极侧聚合物化合物层27插入在正极21和隔膜23之间。

当形成负极侧聚合物化合物层28时，可以使用与形成正极侧聚合物化合物层27的上述流程类似的流程，除了代替正极21，用过程溶液涂覆负极22。很明显当形成负极侧聚合物化合物层28时，可以将负极22浸泡在过程溶液中，或可以用过程溶液涂覆隔膜23的面对负极22的表面。

当组装二次电池时，可以通过例如焊接方法将正极引线25附接到正极集电体21A，以及可以通过例如焊接方法将负极引线26附接到负极集电体22A。随后，可以堆叠其上形成正极侧聚合物化合物层27的正极21和其上形成负极侧聚合物化合物层28的负极22，其中隔膜23在中间。接下来，可以螺旋卷绕正极21、负极22、隔膜23、正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28以形成螺旋卷绕电极体20。此后，可以将中心销24插入在螺旋卷绕电极体20的中心。

随后，可以将螺旋卷绕电极体20夹在一对绝缘板12和13之间并可以将其容纳在电池壳11内。在这种情况下，可以通过例如焊接方法将正极引线25的尖端附接到安全阀机构15，并可以通过例如焊接方法将负极引线26的尖端附接到电池壳11。随后，可以将电解液注射到电池壳11内，并且可以用电解液浸泡螺旋卷绕电极体20。最后，可以在电池壳11的开口端用垫圈17嵌塞电池盖14、安全阀机构15和PTC元件16。因此，完成圆柱型二次电池。

[二次电池的作用和效果]

根据二次电池，将正极侧聚合物化合物层27设置在正极21和负极22之间以邻接正极21，以及将负极侧聚合物化合物层28设置在正极21和负极22之间以邻接负极22。在这种情况下，可以实现上述三个优点。因此，与没有设置正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28的情况比较，即使二次电池重复地充电和放电，放电容量不太倾向于降低，这使得可以实现优异的电池特性。

特别地，由于设置了正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28，所以与其中仅设置正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28中的一个的情况相比，放电容量不太倾向于降低，这使得可以进一步改善电池特性。

此外，聚合物化合物包含偏二氟乙烯的均聚物和偏二氟乙烯的共聚物中的一种或多种，以及当导电材料包含碳材料时，可实现更好的效果。

进一步地，当正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28中的一个或两者包含绝缘材料时，可实现更好的效果。

<1-1-2变形例1>

应注意在图2中，设置了邻接正极21的正极侧聚合物化合物层27和邻接负极22的负极侧聚合物化合物层28中的两者，但是实施方式不限于此。

例如，如对应于图2的图3所示，可以在不设置负极侧聚合物化合物层28的情况下，仅设置正极侧聚合物化合物层27。在这种情况下，在正极21可以通过中间的正极侧聚合物化合物层27与隔膜23分离的同时，负极22可以邻接隔膜23。

甚至在这种情况下，使用正极侧聚合物化合物层27使得可以实现上述优点，从而实现优异的电池特性。

<1-1-3.变形例2>

此外，例如，如对应于图2的图4所示，可以在不设置正极侧聚合物化合物层27的情况下，仅设置负极侧聚合物化合物层28。在这种情况下，在正极21可以邻接隔膜23的同时，负极22可以通过中间的负极侧聚合物化合物层28与隔膜23分离。

甚至在这种情况下，使用负极侧聚合物化合物层28使得可以实现上述优点，从而实现优异的电池特性。

然而，为了显著地改善电池特性，设置正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28两者可以比仅设置正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28中的一个更优选。

此外，在其中仅设置正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28中的一个的情况下，可能优选的是设置负极侧聚合物化合物层28。如上述的，在邻接负极22的负极侧聚合物化合物层28中，通过导电材料(导电通路)保持包含负极活性物质的导电网；因此，负极活性物质不太倾向于被电隔离。

<1-2.锂离子二次电池(层压膜型)>

图5示出了另一种二次电池的透视构造，以及图6示出了沿图5所示的螺旋卷绕电极体30的线VI-VI截取的截面。图7示出了图6所示的螺旋卷绕电极体30的一部分的截面构造。应注意的是图5示出了其中螺旋卷绕电极体30和外包装件40彼此隔开的状态。

在以下描述中，适当时，使用已经描述的圆柱型二次电池的组件。

<1-2-1.基本构造>

[二次电池的整体构造]

其他的二次电池可以是具有所谓的层压膜型电池构造的锂离子二次电池。在二次电池中，例如，如图5所示可以将螺旋卷绕电极体30作为电池元件容纳在膜状外包装件40中。

在螺旋卷绕电极体30中，例如，可以堆叠正极33和负极34与其间的隔膜35、正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37，以及可以螺旋卷绕正极33、负极34、隔膜35、正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37。可以将正极引线31附接到正极33，并且可以将负极引线32附接到负极34。可以由保护带38保护螺旋卷绕电极体30的最外周。

例如，可在相同方向上将正极引线31和负极引线32从外包装件40的内部引至外部。例如，正极引线31可以由如铝(Al)的导电材料中的一种或多种制成。负极引线32可以由例如导电材料如铜(Cu)、镍(Ni)和不锈钢中的一种或多种制成。这些导电材料可以具有形状如薄板形状或网格形状中的一种或多种。

外包装件40可以是例如可在图5所示的箭头R的方向折叠的一个膜，且外包装件40可以具有将螺旋卷绕电极体30部分容纳其中的凹部。例如，外包装件40可以是其中按照此顺序层压熔接层、金属层和表面保护层的层压膜。在制造二次电池的过程中，可以折叠外包装件40使得熔接层的一部分在螺旋卷绕电极体30介于其间的情况下彼此面对，以及此后可以熔接一部分熔接层的外缘。可替换地，通过例如粘合剂彼此结合的两个层压膜可以形成外包装件40。熔接层的实例可以包括由聚乙烯、聚丙烯和其他材料中的一种或多种制成的膜。金属层可以包含例如铝箔和其他金属材料中的一种或多种。表面保护层可以是例如由尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯和其他材料中的一种或多种制成的膜。

特别地，外包装件40可以优选地是其中聚乙烯膜、铝箔和尼龙膜按此顺序层压的铝层压膜。然而，外包装件40可以是具有任何其他层压结构的层压膜、如聚丙烯的聚合物膜或金属膜。

例如，可以将用于防止外界空气侵入的粘附膜41插入在外包装件40和正极引线31之间。此外，例如，可以将上述粘附膜41插入在外包装件40和负极引线32之间。粘附膜41可以由相对于正极引线31和负极引线32具有粘附能力的材料制成。具有粘附能力的材料的实例可以包括聚烯烃树脂。它们的更具体实例可以包括聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯和改性聚丙烯中的一种或多种。

[正极、负极和隔膜]

正极33可以包括例如正极集电体33A和正极活性物质层33B，以及负极34可以包括例如负极集电体34A和负极活性物质层34B。例如，正极集电体33A、正极活性物质层33B、负极集电体34A、以及负极活性物质层34B的构造可分别与正极集电体21A、正极活性物质层21B、负极集电体22A、以及负极活性物质层22B的构造相似。例如，隔膜35的构造与隔膜23的构造类似。

[正极侧聚合物化合物层和负极侧聚合物化合物层]

可以将正极侧聚合物化合物层36设置在正极33和负极34之间以邻接正极33，以及可以将负极侧聚合物化合物层37设置在正极33和负极34之间以邻接负极34。正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37可以分别具有与正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28的构造类似的构造，除了以下所描述的要点。

此处所描述的正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37可以分别具有与如上所述的正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28的构造类似的构造。在这种情况下，可以用如上所述的电解液浸渍螺旋卷绕电极体30。

可替换地，正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37中的一个或两者可以包含电解液。电解液可以具有与圆柱型二次电池中的电解液的组成类似的组成。

在正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37各自包含电解液的情况下，正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37各自是所谓的凝胶电解质。在正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37中，电解液由聚合物化合物支撑。这允许实现高离子导电性(例如在室温下1mS/cm或更高)，并防止电解液的液体泄漏。

包含电解液的正极侧聚合物化合物层36和包含电解液的负极侧聚合物化合物层37各自充当电解质层(所谓的聚合物电解质)。相反，不包含电解液的正极侧聚合物化合物层36和不包含电解液的负极侧聚合物化合物层37各自没有充当电解质层，且是非电解质层。

在凝胶电解质中，包含在电解液中的溶剂是指广义的概念，不仅涵盖液体材料而且涵盖具有离解电解质盐的能力的具有离子导电性的材料。因此，在使用具有离子导电性的聚合物化合物的情况下，溶剂还包含聚合物化合物。

[二次电池的运行]

例如，二次电池可如下运行。注意在以下描述正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37各自包含电解液的情况。

当二次电池充电时，锂离子从正极33脱嵌，并且脱嵌的锂离子穿过正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37插入到负极34中。相反，当二次电池放电时，锂离子从负极34脱嵌，并且脱嵌的锂离子穿过正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37插入到正极33中。

[制造二次电池的方法]

可以例如通过以下三个流程中的一个制造包括各自充当凝胶电解质的正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37的二次电池。

在第一流程中，通过与正极21和负极22类似的制造流程制造正极33和负极34。更具体地，可以通过在正极集电体33A的两个表面上形成正极活性物质层33B制造正极33，以及可以通过在负极集电体34A的两个表面上形成负极活性物质层34B形成负极34。

随后，例如，可以混合聚合物化合物、导电材料和有机溶剂以制备前体溶液。随后，可以用前体溶液涂覆正极33，以及可以干燥涂覆的前体溶液以形成正极侧聚合物化合物层36，即凝胶电解质。此外，可以用前体溶液涂覆负极34，以及可以干燥涂覆的前体溶液以形成负极侧聚合物化合物层37，即凝胶电解质。

应注意在形成正极侧聚合物化合物层36的情况下，代替用前体溶液涂覆正极33，可以用前体溶液涂覆隔膜35的面对正极33的表面。此外，在形成负极侧聚合物化合物层37的情况下，代替用前体溶液涂覆负极34，可以用前体溶液涂覆隔膜35的面对负极34的表面。

随后，可以通过例如焊接方法将正极引线31的尖端附接到正极集电体33A，以及可以通过例如焊接方法将负极引线32的尖端附接到负极集电体34A。随后，可以堆叠正极侧聚合物化合物层36形成其上的正极33和负极侧聚合物化合物层37形成其上的负极34与中间的隔膜35，以及此后可以螺旋卷绕正极33、负极34、隔膜35、正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37以制造螺旋卷绕电极体30。此后，可以将保护带38附接到螺旋卷绕电极体30的最外周。随后，可以折叠外包装件40以放入螺旋卷绕电极体30，以及此后，可以通过例如热熔接方法粘合外包装件40的外缘以将螺旋卷绕电极体30包围在外包装件40中。在这种情况下，可以将粘附膜41插入在正极引线31和外包装件40之间，以及可以将粘附膜41插入在负极引线32和外包装件40之间。

在第二种流程中，可以将正极引线31附接至正极33，并将负极引线32附接至负极34。随后，可以堆叠正极33和负极34与中间的隔膜35，并螺旋卷绕以制造螺旋卷绕体作为螺旋卷绕电极体30的前体。此后，可以将保护带38粘附到螺旋卷绕体的最外周。随后，可以折叠外包装件40以放入螺旋卷绕电极体30，以及此后，可以通过例如热熔接方法粘合外包装件40的除一侧之外的外缘，并可以将螺旋卷绕体容纳在由外包装件40形成的袋中。随后，可以混合电解液、为聚合物化合物的原材料的单体、导电材料、聚合引发剂和根据需要的其他材料如聚合抑制剂以制备用于电解质的组合物。随后，可以将用于电解质的组合物注射到由外包装件40形成的袋中。此后，可以通过例如热熔接方法气封由外包装件40形成的袋。随后，可以热聚合单体以形成聚合物化合物。因此，电解液可以由聚合物化合物支撑，以及从而可以形成各自是凝胶电解质的正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37。

在第三种流程中，可以以与上述第二种流程的那些类似的方式制造螺旋卷绕体并将其容纳在由外包装件40形成的袋中，除了使用其上形成不包含电解液的正极侧聚合物化合物层36和不包含电解液的负极侧聚合物化合物层37的隔膜35。随后，可以制备电解液并将其注射到由外包装件40形成的袋内。此后，可以通过例如热熔接方法气封由外包装件40形成的袋的开口。随后，可以加热生成物，同时向外包装件40施加重量以允许隔膜35紧密附接到正极33，其中正极侧聚合物化合物层36介于其间，并引起隔膜35紧密附接到负极34，其中负极侧聚合物化合物层37介于其间。因此，可以用电解液浸渍正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37中的每个，以及可以凝胶化正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37中的每个。

[二次电池的作用和效果]

根据二次电池，将正极侧聚合物化合物层36设置在正极33和负极34之间以邻接正极33，以及将负极侧聚合物化合物层37设置在正极33和负极34之间以邻接负极34。由于与上述圆柱型二次电池中的原因类似的原因，这使得可以实现优异的电池特性。除上述之外的作用和效果与圆柱型二次电池的那些类似。

<1-2-2.变形例1>

应注意在图7中，设置了邻接正极33的正极侧聚合物化合物层36和邻接负极34的负极侧聚合物化合物层37中的两者，但是实施方式不限于此。

例如，如对应于图7的图8所示，可以在不设置负极侧聚合物化合物层37的情况下，仅设置正极侧聚合物化合物层36。在这种情况下，在正极33可以通过中间的正极侧聚合物化合物层36与隔膜35分离的同时，负极34可以邻接隔膜35。

甚至在这种情况下，使用正极侧聚合物化合物层36使得可以实现上述优点，从而实现优异的电池特性。

<1-2-3.变形例2>

此外，例如，如对应于图7的图9所示，可以在不设置正极侧聚合物化合物层36的情况下，仅设置负极侧聚合物化合物层37。在这种情况下，在正极33可以邻接隔膜35的同时，负极34可以通过中间的负极侧聚合物化合物层37与隔膜35分离。

甚至在这种情况下，使用负极侧聚合物化合物层37使得可以实现上述优点，从而实现优异的电池特性。

然而，为了显著改善电池特性，如同关于正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28所描述的情况一样，设置正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37可以是优选的。此外，在其中仅设置正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37中的一个的情况下，可能优选的是设置负极侧聚合物化合物层37。

<1-3.锂金属二次电池>

此处描述的二次电池是其中通过锂金属的沉积和溶解得到负极22的容量的圆柱型二次电池(锂金属二次电池)。二次电池具有与上述锂离子二次电池(圆柱型)的构造类似的构造，并且通过类似流程制造，除了负极活性物质层22B由锂金属制成。

在二次电池中，将锂金属用作负极活性物质，并从而可实现高能量密度。负极活性物质层22B可在组装时存在，或负极活性物质层22B在组装时可以不存在并且可由在充电时沉淀的锂金属制成。进一步地，可以将负极活性物质层22B用作集电体，并且可以省去负极集电体22A。

例如，二次电池可如下运行。当二次电池充电时，锂离子从正极21脱嵌，且脱嵌的锂离子通过电解液作为锂金属沉积在负极集电体22A的表面上。相反，当二次电池放电时，锂金属作为锂离子离开负极活性物质层22B，并通过电解液被嵌入正极21。

根据圆柱型锂金属二次电池，将正极侧聚合物化合物层27和负极侧聚合物化合物层28设置在正极21和负极22之间。因此，出于与上述锂离子二次电池的原因类似的原因，可实现优异的电池特性。除上述之外的作用和效果与圆柱型二次电池的那些类似。

应注意的是此处所描述的锂金属二次电池不限于圆柱型二次电池，并可以是层压膜型二次电池。甚至在这种情况下，可实现类似的效果。

<2.二次电池的应用>

接下来，给出上述二次电池的应用实例的描述。

二次电池的应用不受特别的限制，只要二次电池应用于例如能够将二次电池用作驱动电源、用于蓄电的蓄电来源或任何其他来源的机器、设备、仪器、装置和系统(例如多个设备的集中整体)。用作电源的二次电池可以是主电源(优先使用的电源)，或可以是辅助电源(代替主电源所使用的电源或从主电源切换时使用的电源)。在将二次电池用作辅助电源的情况下，主电源的种类不限于二次电池。

二次电池的应用实例可以包括电子装置(包括便携式电子装置)如可携式摄像机、数码照相机、移动电话、笔记本个人电脑、无线电话、立体声耳机、便携式收音机、便携式电视和便携式信息终端。其进一步的实例可包括诸如电动剃须刀等移动生活方式器具、诸如备用电源和存储卡等存储设备、诸如电钻和电锯等电动工具、用作笔记本个人电脑等的可装卸电源的电池组、诸如起搏器和助听器等医疗电子器件、诸如电动汽车(包括混合动力汽车)等电动车辆、以及诸如用于在紧急情况下蓄积电力的家用电池系统等电力存储系统。很明显可以将二次电池用于除上述应用之外的应用。

特别地，二次电池可有效应用于例如电池组、电动车辆、蓄电系统、电动工具和电子装置。在这些应用中，要求优异的电池特性，且使用本技术的二次电池使得可以有效改善性能。应注意电池组是使用二次电池的电源并可以是例如所谓的组装电池。电动车辆是使用二次电池作为驱动电源运行(奔跑)的车辆，并可以是包括其他驱动源与上述的二次电池的汽车(如混合动力汽车)。蓄电系统是使用二次电池作为蓄电来源的系统。例如，在家用蓄电系统中，将电力积聚在作为蓄电来源的二次电池中，这使得通过使用积聚的电力可以使用例如家用电动产品。电动工具是其中使用二次电池作为驱动电源来移动可移动部(如钻)的工具。电子装置是使用二次电池作为驱动电源(电力供应源)执行各种功能的装置。

在下文中，给出了二次电池的一些应用实例的具体描述。应注意以下所描述的各应用实例的构造仅是实例并且可根据需要进行改变。

<2-1.电池组(单电池)>

图10示出了使用单电池的电池组的透视构造。图11示出了图10所示的电池组的框图构造。应注意图10示出了分解状态的电池组。

此处所描述的电池组是使用本技术的一个二次电池的单电池组(所谓的软组)并可以安装在例如由智能手机代表的电子装置中。例如，电池组可以包括图10所示的作为层压膜型二次电池的电源111和耦接至电源111的电路板116。正极引线112和负极引线113附接到电源111。

一对粘附带118和119粘附至电源111的两个侧表面。保护电路组件(PCM)形成在电路板116中。电路板116通过拉环114耦接到正极引线112，并通过拉环115耦接到负极引线113。此外，将电路板116耦接到设置有用于外接的连接器的引线117。应注意的是在将电路板116耦接到电源111的同时，通过标签120和绝缘片121保护电路板116的上侧和下侧。可以粘附标签120以固定例如电路板116和绝缘片121。

此外，例如，如图11所示，电池组可以包括电源111和电路板116。电路板116可以包括例如控制器121、开关部122、PTC器件123和温度检测器124。电源111通过正极端子125和负极端子127可连接至外侧，从而通过正极端子125和负极端子127充电和放电。通过使用温度检测端子(所谓的T端)126，温度检测器124能够检测温度。

控制器121控制整个电池组的运行(包括电源111的使用状态)，并可以包括例如中央处理单元(CPU)和存储器。

例如，在电池电压达到过度充电检测电压的情况下，控制器121可以如此导致开关部122间断，使得充电电流不会流入电源111的电流通路。此外，例如，在充电期间大电流流动的情况下，控制器121可以导致开关部122间断，从而阻断充电电流。

另外，例如，在电池电压达到过度放电检测电压的情况下，控制器121可以如此导致开关部122间断，使得放电电流不会流入电源111的电流通路。此外，例如，在放电期间大电流流动的情况下，控制器121可以导致开关部122间断，从而阻断放电电流。

应注意二次电池的过度充电检测电压可以是例如4.20V±0.05V，以及过度放电检测电压可以是例如2.4V±0.1V。

开关部122根据控制器121的指令切换电源111的使用状态(无论电源111是否连接至外部设备)。开关部122可以包括例如充电控制开关和放电控制开关。充电控制开关和放电控制开关可以均是例如半导体开关如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)。应注意的是可以在开关部122的导通电阻基础上检测充电电流和放电电流。

温度检测器124测量电源111的温度，并输出控制器121的测量结果。温度检测器124可以包括例如温度检测元件如热敏电阻。应注意的是可以将温度检测器124的测量结果用于例如但不限于在异常生热时控制器121执行充电和放电的情况以及在计算保持容量时控制器121执行校正过程的情况。

应注意的是电路板116可以不包括PTC器件123。在这种情况下，可以将PTC器件单独附接到电路板116。

<2-2.电池组(组装电池)>

图12示出了使用组装电池的电池组的框图构造。例如，电池组可以包括壳体60内的控制器61、电源62、开关部63、电流测量部64、温度检测器65、电压检测器66、开关控制器67、存储器68、温度检测元件69、电流检测电阻70、正极端子71和负极端子72。壳体60可以由例如塑料材料制成。

控制器61控制整个电池组的运行(包括电源62的使用状态)，并且例如可以包括CPU。电源62包括一个或多个二次电池。电源62可以是例如包括两个或更多个二次电池的组装电池。二次电池可以串联、并联或串联-并联组合连接。举例，电源62可以包括六个二次电池，其中两组串联的三个电池彼此并联。

开关部63根据控制器61的指令切换电源62的使用状态(无论电源62是否连接至外部设备)。开关部63可以包括例如充电控制开关、放电控制开关、充电二极管和放电二极管。充电控制开关和放电控制开关可以均是例如半导体开关如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)。

电流测量部64使用电流检测电阻70测量电流，并将测量结果输出给控制器61。温度检测器65借助于温度检测元件69测量温度，并将测量结果输出给控制器61。可以将温度测量结果用于例如但不限于在异常生热时控制器61执行充电和放电控制的情况以及在计算保持容量时控制器61执行校正过程的情况。电压检测器66测量电源62中二次电池的电压，对测量电压执行模数转换，并将结果供应至控制器61。

开关控制器67根据从电流测量部64和电压检测器66输入的信号控制开关部63的操作。

例如，在电池电压达到过度充电检测电压的情况下，开关控制器67可以如此导致开关部63(充电控制开关)间断，使得充电电流不会流入电源62的电流通路。这使得可以通过电源62中的放电二极管仅执行放电。应注意例如当大电流在充电期间流动时，开关控制器67可以阻断充电电流。

进一步地，例如，在电池电压达到过度放电检测电压的情况下，开关控制器67可以如此导致开关部63(放电控制开关)间断，使得放电电流不会流入电源62的电流通路。这使得可以通过电源62中的充电二极管仅执行充电。应注意例如当大电流在放电期间流动时，开关控制器67可以阻断放电电流。

应注意二次电池的过度充电检测电压可以是例如4.20V±0.05V，以及过度放电检测电压可以是例如2.4V±0.1V。

存储器68可以是例如EEPROM，其是非易失存储器。存储器68可以支持例如通过控制器61所计算的数值和在制造过程中所测量的二次电池的信息(如初始状态下的内阻)。应注意的是在存储器68支持二次电池的全部充电容量的情况下，允许控制器61涵盖如剩余容量的信息。

温度检测元件69测量电源62的温度，并输出控制器61的测量结果。温度检测元件69可以是例如热敏电阻。

正极端子71和负极端子72是可以耦接至例如借助于电池组驱动的外部设备(如笔记本个人电脑)或用于充电电池组的外部设备(如电池充电器)。电源62经由正极端子71和负极端子72充电和放电。

<2-3.电动车辆>

图13示出了为电动车辆的实例的混合动力车辆的框图构造。电动车辆可以包括例如由金属制成的壳体73中的控制器74、发动机75、电源76、驱动电动机77、差速器78、发电机79、变速器80、离合器81、逆变器82和83和各种传感器84。除上述的组件之外，电动车辆可以包括例如耦接至差速器78和变速器80的前驱动轴85和前轮86、以及后驱动轴87和后轮88。

例如，电动车辆可以借助于作为驱动源的发动机75和电动机77中的一个奔跑。发动机75是主电源并且可以是例如汽油发动机。例如，在使用发动机75作为动力源的情况下，发动机75的驱动动力(转矩)通过作为驱动部的差速器78、变速器80和离合器81可被传输至前轮86或后轮88。应注意发动机75的转矩还可以传输至发电机79。借助于转矩，发电机79生成交流电力。所生成的交流电力经由逆变器83被转换成直流电力，并且所转换的电力被积聚在电源76中。在将电动机77(转换部)用作电源的情况下，由电源76供应的电力(直流电力)经由逆变器82转换为交流电力，且电动机77借助于交流电力驱动。例如，通过电动机77转换电力所得到的驱动力(转矩)通过作为驱动部的差速器78、变速器80和离合器81被传输至前轮86或后轮88。

应注意当通过未示出的制动机构降低电动车辆的速度时，速度减少时的阻力作为转矩可以被传输至电动机77，并且电动机77可以通过利用转矩产生交流电力。可以优选地是经由逆变器82将交流电力转换成直流电力，并将直流再生电力积聚在电源76中。

控制器74控制整个电动车辆的运行，并可以包括例如CPU。电源76包括一个或多个二次电池。可以将电源76耦接至外部电源，并可以允许电源76通过接收由外部电源供应的电力积聚电力。例如，可以将各种传感器84用于控制发动机75的转数和用于控制未示出的节流阀的开口水平(节流开口程度)。各种传感器84可以包括例如速度传感器、加速度传感器和发动机频率传感器。

应注意的是尽管已经给出了其中电动车辆是混合动力车辆的情况的描述，但是电动车辆可以是仅借助于电源76和电动机77且不使用发动机75运行的车辆(电动汽车)。

<2-4.蓄电系统>

图14示出了蓄电系统的框图构造。蓄电系统可以包括例如房间89如民居或商业建筑内的控制器90、电源91、智能电表92和电力枢纽93。

在该实例中，例如，电源91可耦接至提供在房间89内的电气设备94并且可以允许耦接至停放在房间89外的电动车辆96。进一步地，例如，可以将电源91经由电力枢纽93耦接至提供在房间89内的私人发电机95，并且可以允许其通过智能电表92和电力枢纽93耦接至外部集中电力系统97。

应注意电气设备94可以包括例如一个或多个家用电动产品。家用电动产品的实例可以包括电冰箱、空调、电视和热水器。私人发电机95可以包括例如太阳能发电机、风力发电机和其他发电机中的一种或多种。电动车辆96可以包括例如电动汽车、电动摩托车、混合动力汽车和其他电动车辆中的一种或多种。集中电力系统97可以包括例如火力发电厂、核电发电厂、水力发电厂、风力发电厂和其他发电厂中的一种或多种。

控制器90控制整个蓄电系统的运行(包括电源91的使用状态)并且可以包括例如CPU。电源91包括一个或多个二次电池。例如，智能电表92可以是与网络兼容并提供在需要电力的房间89内的电能表，并且可以与电力供应商通信。因此，例如，当智能电表92与外部通信时，智能电表92控制房间89内的供需平衡，这允许有效并且稳定的能量供应。

在蓄电系统中，例如，通过智能电表92和电力枢纽93可将来自作为外部电源的集中电力系统97的电力积聚在电源91中，并且通过电力枢纽93可将来自作为独立电源的私人发电机95的电力积聚在电源91中。根据控制器91的指令将积聚在电源91中的电力供应至电力设备94和电动车辆96。这允许电气设备94可运行，并允许电动车辆96可充电。换句话说，蓄电系统是借助于电源91使得可以在房屋89内积聚并供应电力的系统。

允许可选地利用积聚在电源91中的电力。因此，例如，在午夜，当电价便宜时，可以将电力从集中电力系统97积聚在电源91中，并在白天时间，在电价昂贵时，可以使用积聚在电源91中的电力。

应注意的是可针对每个家庭(每个家庭单元)或可针对多个家庭(多个家庭单元)提供上述蓄电系统。

<2-5.电动工具>

图15示出了电动工具的框图构造。电动工具可以是例如电钻，并在由塑料材料制成的工具主体98内可以包括例如控制器99和电源100。例如，为可移动部的电钻部分101可以以可操作(可旋转)方式附接到工具主体98。

控制器99控制整个电动工具的操作(包括电源100的使用状态)，并且可以包括例如CPU。电源100包括一个或多个二次电池。控制器99允许根据未示出的操作开关的操作将电力从电源100供应至电钻部101。

实施例

以下将详细描述本技术的实施例。

(实验例1-1至1-13)

通过以下流程制造图5至图9中示出的层压膜型锂离子二次电池。

如下制造正极33。首先，混合96质量份的正极活性物质(LiCoO₂)、3质量份的正极粘合剂(聚偏二氟乙烯：PVDF)和1质量份的正极导体(炭黑)以得到正极混合物。PVDF的重均分子量是约500000，以及这也适用于以下实施例。随后，将正极混合物分散于有机溶剂(N-甲基-2吡咯烷酮：NMP)中以得到糊状正极混合物浆料。随后，借助于涂覆装置用正极混合物浆料涂覆正极集电体33A(具有20μm厚度的板形铝箔)的两个表面，此后干燥正极混合物浆料以形成正极活性物质层33B。最后，使用辊式压制机压缩模制正极活性物质层33B。

如下制造负极34。首先，混合90质量份的负极活性物质(作为碳材料的石墨)和10质量份的负极粘合剂(PVDF)以得到负极混合物。随后，将负极混合物分散在有机溶剂(NMP)中以得到糊状负极混合物浆料。随后，用负极混合物浆料涂覆负极集电体34A(具有15μm厚度的板形电解铜箔)的两个表面，此后干燥负极混合物浆料以形成负极活性物质层34B。最后，使用辊式压制机压缩模制负极活性物质层34B。

如下形成充当电解质层的正极侧聚合物化合物层36。首先，混合有机溶剂(碳酸二甲酯)、聚合物化合物(PVDF)、导电材料、绝缘材料和电解液以形成混合物，以及此后搅拌混合物以制备前体溶液。在这种情况下，为了比较，通过类似的流程形成正极侧聚合物化合物层36，除了不使用导电材料和绝缘材料中的一种或两者。表1中示出了存在或不存在导电材料和绝缘材料的每种。

将碳材料用作导电材料。碳材料是炭黑(CB)、乙炔黑(AB)、科琴黑(KB)、碳纳米管(CNT)和蒸汽生长碳纤维(VGCF)中的一种。至于CB，通过TIMCAL(TIMCAL Graphite&Carbon)制造的KS-6。至于AB，使用通过Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha制造的DENKABLACK HS-100。至于KB，使用通过Lion Corporation制造的碳ECP。至于CNT，使用通过Hodogaya Chemical Co.,Ltd.制造的NT-7。至于VGCF，使用通过Showa Denko K.K.制造的VGCF-H。聚合物化合物和导电材料的混合比(重量比)是在实验例1-3和1-5中聚合物化合物:导电材料＝1:2，以及在其他实验例中是聚合物化合物:导电材料＝1:2。

将氧化铝(Al₂O₃)用作绝缘材料。聚合物化合物、导电材料和绝缘材料的混合比(重量比)是聚合物化合物:导电材料:绝缘材料＝1:1:2。Al₂O₃的平均粒径(D50)是约0.1μm至约2.5μm。

如下制备电解液。将电解质盐(LiPF₆)溶解在溶剂中。将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和碳酸甲乙酯(EMC)用作溶剂。溶剂的组成(重量比)如表1中所示。电解质盐的含量相对于溶剂是1mol/kg。

接下来，用前体溶液涂覆正极33，以及此后干燥前体溶液以形成正极侧聚合物化合物层36。应注意在表1中，至于聚合物化合物层的种类，通过“正极侧”简单表示正极侧聚合物化合物层36。

应注意当借助于电子显微镜观察正极侧聚合物化合物层36的截面时，观察导电材料分散在正极侧聚合物化合物层36中的状态。

当通过与形成正极侧聚合物化合物层36的流程类似的流程形成充当电解质层的负极侧聚合物化合物层37时，除了代替正极33，用前体溶液涂覆负极34。应注意在表1中，至于聚合物化合物层的种类，通过“负极侧”简单表示负极侧聚合物化合物层37。

应注意当借助于电子显微镜观察负极侧聚合物化合物层37的截面时，观察导电材料分散在负极侧聚合物化合物层37中的状态。

如下组装二次电池。首先，通过焊接将由铝制成的正极引线31附接至正极集电体33A，以及通过焊接将由铜制成的负极引线32附接至负极集电体34A。随后，堆叠正极侧聚合物化合物层36形成其上的正极33和负极侧聚合物化合物层37形成其上的负极34与中间的隔膜35(具有23μm的厚度的微孔聚丙烯膜)，以及此后可以螺旋卷绕正极33、负极34、隔膜35、正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37以制造螺旋卷绕电极体30。此后，将保护带37附接到螺旋卷绕电极体30的最外周。

随后，折叠外包装件40以放入螺旋卷绕电极体30，此后热熔接外包装件40的三侧的外缘。因此，将螺旋卷绕电极体30容纳在由外包装件40形成的袋中。此处使用的外包装件40是耐湿的铝层压膜(具有100μm的总厚度)，其中从外侧层压尼龙膜(具有30μm的厚度)、铝箔(具有40μm的厚度)和浇铸聚丙烯膜(具有30μm的厚度)。

最后，将电解液注射到外包装件40中，并用电解液浸渍螺旋卷绕电极体30。此后，在降低的压力环境中热熔接外包装件40的剩余一侧的外缘。在这种情况下，将粘附膜41(具有50μm厚度的酸改性的丙烯膜)插入在正极引线31和外包装件40之间，并以类似的方式将粘附膜41插入在负极引线32和外包装件40之间。因此，完成层压膜型二次电池。

应注意为了比较，通过类似的流程制造二次电池，除了不形成正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37中的一个或两者。存在或不存在正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37中的每个如表1所示。

当制造二次电池时，调节正极活性物质层33B的厚度使得负极34的充电-放电容量大于正极33的充电-放电容量，从而在完全充电状态下防止锂金属沉积在负极34上。

当作为每种二次电池的电池特性检查循环特性时，得到表1所示的结果。

如下检查循环特性。首先，在大气温度环境(23℃)中在二次电池上执行一次充电和放电循环以稳定二次电池的电池状态，此后，在低温环境(0℃)中在二次电池上进一步执行一次充电和放电循环以测量第二次循环的放电容量。随后，在相同的温度环境(0℃)中使二次电池重复充电和放电直到达到500循环的循环总数，以测量第500个循环的放电容量。由这些结果计算容量维持率(％)＝(第500个循环时的放电容量/在第二个循环时的放电容量)×100。

当二次电池充电时，在3C的电流下执行充电直到电压达到4.2V，以及此后，在4.2V的电压下进一步执行充电直到电流达到0.05C。当二次电池放电时，在3C的电流下执行放电直到电压达到3.0V。应注意“3C”是指在1/3小时内电池容量(理论容量)完全放出的电流值，以及“0.05C”是指在20小时内电池容量完全放出的电流值。

[表1]

容量维持率在很大程度上根据充当电解质层的正极侧聚合物化合物层36和充电电解质层的负极侧聚合物化合物层37的每个的存在或不存在改变。

更具体地，在形成包含导电材料的正极侧聚合物化合物层36和包含导电材料的负极侧聚合物化合物层37中的一个或两者(实验例1-1至1-10)的情况下，容量维持率非常高。相反，在没有形成正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37(实验例1-11)的情况下，以及在形成不包含导电材料的负极侧聚合物化合物层(实验例1-12和1-13)的情况下，容量维持率非常低。

特别是，在形成包含导电材料的正极侧聚合物化合物层36和包含导电材料的负极侧聚合物化合物层37中的一个或两者的情况下，得到以下趋势。

第一，在仅形成负极侧聚合物化合物层37(实验例1-1)的情况下，与其中仅形成正极侧聚合物化合物层36(实验例1-6)的情况相比，容量维持率进一步升高。

第二，在形成正极侧聚合物化合物层36和负极侧聚合物化合物层37两者(实验例1-7)的情况下，与仅形成它们中的一个(实验例1-1和1-6)的情况相比，容量维持率进一步升高。

第三，在负极侧聚合物化合物层37包含绝缘材料(实验例1-10)的情况下，与负极侧聚合物化合物层37不包含绝缘材料(实验例1-1)的情况相比，容量维持率进一步升高。

第四，注意溶剂包含环状碳酸酯(EC和PC)以及电解液组合物中的链状碳酸酯(EMC)包含在正极侧聚合物化合物层37中的情况。在这种情况下，在溶剂中的环状碳酸酯的比值是20wt％或更高(实验例1-8)的情况下，与比值小于20wt％(实验例1-9)的情况相比，容量维持率进一步升高。

(实验例2-1至2-3)

通过类似的流程制造二次电池，除了代替充当电解质层的负极侧聚合物化合物层37，形成是非电解质层的负极侧聚合物化合物层37。当检查二次电池的电池特性时，得到表2所示的结果。

通过与形成充当电解质层的负极侧聚合物化合物层37的流程类似的流程形成是非电解质层的负极侧聚合物化合物层37，除了负极侧聚合物化合物层37不包含电解质溶液。在这种情况下，代替在负极侧聚合物化合物层37中包含电解液，用电解液浸渍螺旋卷绕电极体30。

[表2]

由于负极侧聚合物化合物层37不包含电解液，所以甚至在负极侧聚合物化合物层37是非电解质层的情况下，得到与表1中的那些类似的结果。更具体地，在形成包含导电材料的负极侧聚合物化合物层37(实验例2-1)的情况下，与不形成包含导电材料的负极侧聚合物化合物层37(实验例2-2和2-3)的情况相比，容量维持率显著地升高。

(实验例3-1至3-12)

通过类似的流程制造二次电池，除了代替碳材料，将金属类材料用作负极活性物质。当检查二次电池的电池特性时，得到表3所示的结果。

将硅的单质(Si)、硅的氧化物(SiO)和锡的单质(Sn)用作负极活性物质。此外，将负极活性物质、金属类材料(硅的单质)和碳材料(石墨)的混合物用作负极活性物质。硅的单质和石墨的混合比(重量比)是硅的单质:石墨＝20:80。

[表3]

甚至在将金属类材料用作负极活性物质的情况下，得到与表1中的那些类似的结果。更具体地，在形成包含导电材料的负极侧聚合物化合物层37(实验例3-1至3-4)的情况下，与不形成包含导电材料的负极侧聚合物化合物层37(实验例3-5至3-12)的情况相比，容量维持率显著地升高。

从表1至表3的结果可以看出，当将其中导电材料分散在聚合物化合物中的聚合物化合物层设置在正极和负极之间时，循环特性改善。因此，二次电池实现了优异的电池特性。

尽管以上已经参照一些实施方式和实施例描述了本技术，但是本技术不限于此，且可以作出各种改变。

例如，已经参照电池结构是圆柱型或层压膜型并且电池元件具有螺旋卷绕结构的实施例给出了描述。然而，电池结构和电池元件结构不限于此。本技术的二次电池也可类似应用于采用其他电池结构如正方型或纽扣型的结构的情况。此外，本技术的二次电池也可类似应用于电池元件具有其他结构如堆叠结构的情况。

此外，已经参照其中将锂用作电极反应物的实例的描述；然而，电极反应物不限于此。电极反应物可以是元素长周期表中的第1族元素(不包括锂)和第2族元素中的任一种和其他元素。第1族元素的实例可以包括钠(Na)和钾(K)。第2族元素的实例可以包括镁(Mg)和钙(Ca)。其他元素的实例可以包括铝(Al)。

进一步地，本技术的关于聚合物化合物的结构不尽可以适用于二次电池而且可以适用于其他电化学设备。其他电化学设备的实例可以包括电容器。

应注意本说明书中所描述的效果是示例性的和非限制性的。本技术可以具有除本说明书中所描述的那些之外的效果。

应注意的是本技术可以具有以下构造。

(1)

一种二次电池，包括：

正极；

负极；和

(1)设置在正极和负极之间并邻接正极的第一聚合物化合物层，或

(2)设置在正极和负极之间并邻接负极的第二聚合物化合物层，或

(3)第一聚合物化合物层和第二聚合物化合物层，其中，

第一聚合物化合物层和第二聚合物化合物层中的一个或两者包括含有氟(F)作为构成元素的聚合物化合物和分散在聚合物化合物中的导电材料。

(2)

根据(1)的二次电池，其中，

聚合物化合物包含偏二氟乙烯的均聚物和偏二氟乙烯的共聚物中的一种或多种，以及

导电材料包含一种或多种碳材料。

(3)

根据(1)或(2)的二次电池，其中，

第一聚合物化合物层和第二聚合物化合物层中的一个或两者包含电解液，以及

电解液包含溶剂和电解质盐。

(4)

根据(1)至(3)中任一项的二次电池，其中，第一聚合物化合物层和第二聚合物化合物层中的一个或两者包含分散在聚合物化合物中的绝缘材料。

(5)

根据(4)的二次电池，其中，绝缘材料包含金属氧化物和金属氮化物中的一种或多种。

(6)

根据(1)至(5)中任一项的二次电池，进一步包含设置在第一聚合物化合物层和第二聚合物化合物层之间的隔膜。

(7)

根据(1)至(6)中任一项的二次电池，其中，负极包含碳材料和含有硅(Si)和锡(Sn)中的一种或两者作为构成元素的材料中的一种或多种。

(8)

根据(1)至(7)中任一项的二次电池，其中，二次电池是锂离子二次电池。

(9)

一种电池组，包括：

根据(1)至(8)中任一项的二次电池；

控制二次电池的运行的控制器；和

根据控制器的指令切换二次电池的运行的开关部。

(10)

一种电动车辆，包括：

根据(1)至(8)中任一项的二次电池；

将由二次电池供应的电力转换为驱动力的转换器；

根据驱动力运行的驱动部；和

控制二次电池的运行的控制器。

(11)

一种蓄电系统，包括：

根据(1)至(8)中任一项的二次电池；

由二次电池供应电力的一个或多个电气设备；和

控制由二次电池向一个或多个电气设备供应电力的控制器。

(12)

一种电动工具，包括：

根据(1)至(8)中任一项的二次电池；和

由二次电池供应电力的可移动部。

(13)

一种包括根据(1)至(8)中任一项的二次电池作为电力供应源的电子装置。

本申请基于2014年10月14日提交给日本特许厅的日本专利申请号2014-210083并要求其的优先权，通过引用将其全部内容合并于此。

本领域技术人员应该理解，根据设计需求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合以及改变，只要其在所附权利要求或其等同内容的范围之内即可。

Claims (11)

1.一种二次电池，包括：

正极；

负极；以及

(1)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述正极的第一聚合物化合物层，或

(2)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述负极的第二聚合物化合物层，或

(3)所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层，其中，

所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包括含有氟作为构成元素的聚合物化合物和分散在所述聚合物化合物中的导电材料，

其中，所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包含分散在所述聚合物化合物中的绝缘材料，

其中，所述绝缘材料包含金属氧化物和金属氮化物中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，

所述聚合物化合物包含偏二氟乙烯的均聚物和偏二氟乙烯的共聚物中的一种或多种，并且

所述导电材料包含一种或多种碳材料。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，

所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包含电解液，并且

所述电解液包含溶剂和电解质盐。

4.根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括设置在所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层之间的隔膜。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述负极包括碳材料和含有硅和锡中的一种或两者作为构成元素的材料中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次电池是锂离子二次电池。

7.一种电池组，包括：

二次电池；

控制所述二次电池的运行的控制器；以及

根据所述控制器的指令切换所述二次电池的运行的开关部，

所述二次电池包括：

正极，

负极；以及

(1)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述正极的第一聚合物化合物层，或

(2)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述负极的第二聚合物化合物层，或

(3)所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层，其中，

所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包括含有氟作为构成元素的聚合物化合物和分散在所述聚合物化合物中的导电材料，

其中，所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包含分散在所述聚合物化合物中的绝缘材料，

其中，所述绝缘材料包含金属氧化物和金属氮化物中的一种或多种。

8.一种电动车辆，包括：

二次电池；

将由所述二次电池供应的电力转换为驱动力的转换器；

根据所述驱动力运行的驱动部；以及

控制所述二次电池的运行的控制器，

所述二次电池包括：

正极，

负极；以及

(1)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述正极的第一聚合物化合物层，或

(2)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述负极的第二聚合物化合物层，或

(3)所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层，其中，

所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包括含有氟作为构成元素的聚合物化合物和分散在所述聚合物化合物中的导电材料，

其中，所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包含分散在所述聚合物化合物中的绝缘材料，

其中，所述绝缘材料包含金属氧化物和金属氮化物中的一种或多种。

9.一种蓄电系统，包括：

二次电池；

由所述二次电池供应电力的一个或多个电气设备；以及

控制由所述二次电池向所述电气设备供应电力的控制器，

所述二次电池包括：

正极，

负极；以及

(1)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述正极的第一聚合物化合物层，或

(2)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述负极的第二聚合物化合物层，或

(3)所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层，其中，

所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包括含有氟作为构成元素的聚合物化合物和分散在所述聚合物化合物中的导电材料，

其中，所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包含分散在所述聚合物化合物中的绝缘材料，

其中，所述绝缘材料包含金属氧化物和金属氮化物中的一种或多种。

10.一种电动工具，包括：

二次电池；和

由所述二次电池供应电力的可移动部，

所述二次电池包括：

正极，

负极；以及

(1)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述正极的第一聚合物化合物层，或

(2)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述负极的第二聚合物化合物层，或

(3)所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层，其中，

所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包括含有氟作为构成元素的聚合物化合物和分散在所述聚合物化合物中的导电材料，

其中，所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包含分散在所述聚合物化合物中的绝缘材料，

其中，所述绝缘材料包含金属氧化物和金属氮化物中的一种或多种。

11.一种包括二次电池作为电力供应源的电子装置，所述二次电池包括：

正极，

负极；以及

(1)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述正极的第一聚合物化合物层，或

(2)设置在所述正极和所述负极之间并邻接所述负极的第二聚合物化合物层，或

(3)所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层，其中，

所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包括含有氟作为构成元素的聚合物化合物和分散在所述聚合物化合物中的导电材料，

其中，所述第一聚合物化合物层和所述第二聚合物化合物层中的一种或两者包含分散在所述聚合物化合物中的绝缘材料，

其中，所述绝缘材料包含金属氧化物和金属氮化物中的一种或多种。

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