CN107004857B - 二次电池用活性物质、二次电池用电极、二次电池、电动车辆及电子装置 - Google Patents

Abstract

二次电池设置有正极、负极以及电解质；所述负极(1)包括多个碳颗粒和多个非碳颗粒，(2)碳颗粒包括石墨，(3)非碳颗粒包括含有硅(Si)、锡(Sn)、和锗(Ge)中的至少一种作为构成元素的材料，以及(4)多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布(横轴：粒径D(μm)，纵轴：一阶微分值dQ/dD)具有至少一个不连续点。

Description

二次电池用活性物质、二次电池用电极、二次电池、电动车辆 及电子装置

技术领域

本技术涉及各自包括多个碳颗粒和多个非碳颗粒的二次电池用活性物质和二次电池用电极、使用二次电池用电极的二次电池、以及各自使用二次电池的电动车辆和电子装置。

背景技术

各种电子装置如手机和个人数字助理(PDA)已被广泛使用，并且它已被要求进一步减小电子装置的尺寸和重量以及实现它们的更长寿命。因此，已开发电池，尤其是，能够实现高能量密度的小型轻质二次电池，作为用于电子装置的电源。因此，已开发电池，尤其是，能够实现高能量密度的小型轻质二次电池，作为用于电子装置的电源。

二次电池的应用不限于上述电子装置，并且它还被考虑将二次电池应用于各种其他应用。这样的其他应用的实例可以包括电池组，其可连接且可拆卸地安装在例如电子装置；电动车辆如电动汽车；蓄电系统如家用电力服务器；以及电动工具如电钻上。

已经提出了二次电池，其利用各种充电和放电原理来获得电池容量。尤其是，已经注意到利用电极反应物的嵌入和脱嵌的二次电池以及利用电极反应物的沉淀和溶解的二次电池，其使得可以实现比其他电池如铅酸电池和镍镉电池更高的能量密度。

二次电池包括正极、负极、和电解质。负极含有参与充放电反应的负极活性物质。负极活性物质的构成对电池特性施加较大的影响。因此，对负极活性物质的构成已经进行了各种研究。

更具体地，为了达到高安全性，使得非石墨化的碳材料的颗粒尺寸分布(如10％积分直径和50％积分直径)是适当的(例如，参考专利文献1)。为了实现优越的充放电循环特性和优越的重载放电特性，用碳涂覆含有Si和O作为构成元素的化合物的表面(例如，参考专利文献2)。为了实现高放电容量和优越的循环特性，例如，组合使用硅氧化物和碳材料(例如，参考专利文献3)。为了实现高容量和优越的循环特性，组合使用合金材料和碳材料，并且使得合金材料和碳材料的比率以及合金材料和碳材料的平均粒径是合适的(例如，参考专利文献4)。为了类似的目的，组合使用合金材料和碳材料，并且使得合金材料和碳材料的平均粒径是合适的(例如，参考专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平05-335017号公报

专利文献2：日本特许第4854289号明细书

专利文献3：日本特许第3609612号明细书

专利文献4：日本特许第5046302号明细书

专利文献5：日本特开2006-164952号公报

发明内容

连同它们的更高的性能和更多的多功能一起更频繁地使用电子装置和上述其它装置。因此，二次电池往往被频繁地充电和放电。为此原因，仍有改进二次电池的电池特性的余地。

因此，希望提供二次电池用活性物质、二次电池用电极、二次电池、电动车辆、和电子装置，其各自使得可以实现优越的电池特性。

根据本技术的各个实施方式的二次电池用活性物质和二次电池用电极包括：(1)多个碳颗粒和多个非碳颗粒，(2)碳颗粒含有石墨，(3)非碳颗粒包括含有硅(Si)、锡(Sn)、和锗(Ge)中的材料的一种或多种作为构成元素的材料，以及(4)多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布(横轴：粒径D(μm)，纵轴：一阶微分值dQ/dD)具有一个或多个不连续点。

根据本技术的一种实施方式的二次电池包括：正极；负极；和电解质，并且负极具有与根据本技术的前述实施方式的二次电池用电极的构造类似的构造。

根据本技术的各个实施方式的电动车辆和电子装置各自包括二次电池，并且二次电池具有与根据本技术的前述实施方式的二次电池的构造类似的构造。

可以通过由例如粒径分布测量装置(或颗粒尺寸分布测量装置)获得积分颗粒尺寸分布，即，相对颗粒量(体积基础)的积分值Q(％)相对于粒径D(μm)的分布(横轴：粒径D(μm)，纵轴：相对颗粒量的积分值Q(％))，然后对形成分布的多个相对颗粒量的积分值Q进行一阶微分来获得上述“相对颗粒量的积分值Q的一阶微分值”。因此，上述“相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布”是图形，其中绘制了每种粒径D的一阶微分值，以及通过多个一阶微分值来形成“分布”。粒径分布测量装置的具体实例可以是由Shimadzu公司制造的粒径分布测量装置SALD-7100。在测量期间，例如，将样品(多个碳颗粒)分散于六偏磷酸钠溶液(0.2重量％)，并将折射率设定为1.60-0.50i。为了对积分值Q进行一阶微分，例如，可以借助于使用计算软件，对积分值Q进行计算(微分)过程。在这种情况下，例如，可以借助于使用每个微分过程的三个积分值Q(中值以及高于和低于中值的值)来进行微分过程。计算软件的具体实例可以包括电子制表软件如Excel(注册商标)。

“不连续点”是拐点，其出现在相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的上述分布中。然而，在这里描述的不连续点被定义为在相对颗粒量的积分值Q相对于多个碳颗粒的粒径D的二阶微分值的分布(横轴：粒径D(μm)，纵轴：二阶微分值d²Q/dD²)中成为最小值(正值)的一个或多个点。通过借助于上述程序对多个相对颗粒量的积分值Q进行微分两次来获得“相对颗粒量的积分值Q的二阶微分值”。值得注意的是，为了确定是否存在不连续点，使用了相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的二阶微分值的分布，因为存在以下可能性：当使用相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布时，难以确定拐点。如上所述，在相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的二阶微分值的分布中，可能会出现一个或多个最小值；然而，在这里描述的不连续点是在一个或多个最小值中成为正值的最小值。因此，成为负值的最小值并不对应于不连续点。

按照根据本技术的各个实施方式的二次电池用活性物质、二次电池用电极、和二次电池，包括含有石墨的多个碳颗粒和包括含有构成元素如硅的材料的多个非碳颗粒，以及相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的上述分布具有一个或多个不连续点。这使得可以实现优越的电池特性。此外，在本技术的各个实施方式的电动车辆和电子装置中，可实现类似的效果。

注意，在这里描述的效果是非限制性的。通过本技术实现的效果可以是在本技术中描述的效果的一种或多种。

附图说明

[图1]是根据本技术的一种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4]是沿着图3所示的螺旋卷绕电极体的线IV-IV获得的截面图。

[图5]是二次电池的应用实例(电池组:单电池)的构造的透视图。

[图6]是示出图5所示电池组的构造的框图。

[图7]是示出二次电池的应用实例(电池组:组装电池)的构造的框图。

[图8]是示出二次电池的应用实例(电动车辆)的构造的框图。

[图9]是示出二次电池的应用实例(蓄电系统)的构造的框图。

[图10]是示出二次电池的应用实例(电动工具)的构造的框图。

[图11]是测试用二次电池(硬币型)的构造的截面图。

[图12]是示出与实验例1-1有关的一阶微分分布和二阶微分分布的图。

[图13]是示出与实验例2-4有关的一阶微分分布和二阶微分分布的图。

[图14]是示出与实验例1-16有关的一阶微分分布和二阶微分分布的图。

具体实施方式

在下文中，参照附图来详细描述本技术的一些实施方式。值得注意的是，按以下顺序给出说明。

1.二次电池用活性物质

2.使用二次电池用活性物质的二次电池用电极和二次电池

2-1.锂离子二次电池

2-1-1.圆柱型

2-1-2.层压膜型

2-2.锂金属二次电池

3.二次电池的应用

3-1.电池组(单电池)

3-2.电池组(组装电池)

3-3.电动车辆

3-4.蓄电系统

3-5.电动工具

<1.二次电池用活性物质>

首先，说明根据本技术的二次电池用活性物质。在下文中，二次电池用活性物质简称为“活性物质”或“本技术的活性物质”。

在这里描述的活性物质可以用于，例如，二次电池如锂离子二次电池。然而，使用活性物质的二次电池不限于锂离子二次电池，并且可以是任何其它二次电池。值得注意的是，活性物质可以用作正极活性物质或负极活性物质。

[活性物质的整体构造]

活性物质包括多个碳颗粒和多个非碳颗粒。“碳颗粒”是含有碳(C)作为主要构成元素的颗粒，以及以原子比为单位，在碳颗粒中碳含量是90％或更大。相比之下，“非碳颗粒”是不含有碳作为主要构成元素的颗粒，更具体地，是包含一种或多种除碳以外的元素作为主要构成元素的颗粒。非碳颗粒可以含有碳作为构成元素，但以原子比为单位在非碳颗粒中的碳含量是小于50％。

碳颗粒可以含有一种或多种类型的石墨。换句话说，多个碳颗粒的一种或多种可以是石墨颗粒。

石墨的种类没有特别限定。更具体地，石墨的种类可以是，例如，天然石墨和人造石墨的一种或两种。此外，碳材料的形状可以是，例如，以下一种或多种：纤维形状、球形、颗粒形状、和鳞片形。值得注意的是，可以用，例如，沥青和树脂中的一种或多种，来涂覆或部分改性石墨的表面。

天然石墨可以是，例如，以下一种或多种：晶体片石墨、晶脉石墨、和无定形石墨。人造石墨可以是，例如，一种或多种中间相碳微珠(MCMB)。

非碳颗粒可以含有一种或多种金属类材料。“金属类材料”是含有能够与电极反应物反应的一种或多种元素(在下文中称为“反应元素”)作为构成元素的材料。然而，碳被排除在这里描述的反应元素以外。反应元素的种类没有特别限定，但反应元素的具体实例可以包括一种或多种元素如硅、锡、和锗。

“电极反应物”是这样的材料，其用于使用活性物质的二次电池中的电极反应(充放电反应)。电极反应物可以是，例如，在锂离子二次电池中的锂(Li)。

因为金属类材料是含有一种或多种如上所述的反应元素作为构成元素的材料，所以金属类材料可以是单质、合金、或化合物的任何一种，或可以是它们的两种或更多种。换句话说，金属类材料可以是硅单质、合金、和化合物中的一种或多种。此外，金属类材料可以是锡单质、合金、和化合物中的一种或多种。另外，金属类材料可以是锗单质、合金、和化合物中的一种或多种。不言而喻的是，金属类材料可以是上文提到的金属类材料的两种或更多种。

尤其是，金属类材料可以优选是这样的材料，其含有硅和锡的一种或两种作为构成元素，以及更优选这样的材料，其含有硅作为构成元素。这使得可以实现高能量密度。

硅合金和硅化合物的细节是如下所述。

硅合金可以含有，例如，一种或多种元素如锡、镍(Ni)、铜(Cu)、铁(Fe)、钴(Co)、锰(Mn)、锌(Zn)、铟(In)、银(Ag)、钛(Ti)、锗(Ge)、铋(Bi)、锑(Sb)、和铬(Cr)，作为除硅以外的构成元素。硅化合物可以含有，例如，一种或多种元素如碳和氧(O)，作为除硅以外的构成元素。值得注意的是，硅化合物可以含有，例如，一种或多种与硅合金相关描述的元素，作为除硅以外的构成元素。

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。值得注意的是，在SiO_v中的v可以是，例如，在0.2<v<1.4的范围内。注意，可以借助于使用一种或多种方法如液相法、气相法、和固相法，用例如一种或多种低结晶碳、高结晶碳、和石墨，来涂覆或部分改性硅合金。可以以类似的方式来涂覆或部分改性硅化合物。

锗的合金和锗的化合物的细节类似于上文提到的硅合金和硅化合物的细节，不同之处在于，使用锗来代替硅，以及不同于锗的构成元素包括硅。锗的合金和锗的化合物的具体实例可以包括GeO_w(0<w≤2)。

锡合金和锡化合物的细节类似于上文提到的硅合金和硅化合物的细节，不同之处在于，使用锡来代替硅以及不同于锡的构成元素包括硅。锡合金和锡化合物的具体实例可以包括SnO_x(0<x≤2)、SnSiO₃、LiSnO和Mg₂Sn。

锡合金和锡化合物涵盖下面将要描述的材料。材料可以是，例如，这样的材料(含有Sn的材料)，其含有，连同作为第一构成元素的锡一起，第二构成元素和第三构成元素。第二构成元素可以是，例如，一种或多种元素如钴(Co)、铁(Fe)、镁(Mg)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、银(Ag)、铟(In)、铯(Ce)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、铋(Bi)、和硅(Si)。第三构成元素可以是，例如，一种或多种元素如硼(B)、碳(C)、铝(Al)、和磷(P)。

尤其是，含有Sn的材料可以优选是这样的材料(含有SnCoC的材料)，其含有锡、钴、和碳，作为构成元素。在含有SnCoC的材料中，例如，碳含量可以是9.9质量％至29.7质量％，以及锡和钴的含量的比率(Co/(Sn+Co))可以是20质量％至70质量％。这使得可以实现高能量密度。

含有SnCoC的材料可以优选具有含有锡、钴、和碳的相。这样的相可以优选是低结晶或无定形的。此相是能够与电极反应物反应的相(反应相)。因此，反应相的存在导致优越特性的实现。在其中CuKα射线用作特定的X射线以及嵌入率是1°/min的情况下，通过这种反应相的X射线衍射所获得的衍射峰的半宽度(衍射角2θ)可以优选是1°或更大。这使得可以更顺畅地嵌入和脱嵌电极反应物，以及降低与电解质的反应性。值得注意的是，在一些情况下，含有SnCoC的材料可以包括这样的相，其含有各自构成元素的单质或除低结晶相或非晶相之外的它们的一部分。

在与电极反应物的电化学反应前后，在X射线衍射图之间的比较使得可以容易地确定是否通过X射线衍射所获得的衍射峰对应于能够与电极反应物反应的相(反应相)。例如，如果在与电极反应物的电化学反应以后衍射峰的位置不同于在与电极反应物的电化学反应以前的衍射峰的位置，则获得的衍射峰对应于能够与电极反应物反应的反应相。在这种情况下，例如，在2θ为20°至50°的范围内，看到低结晶反应相或无定形反应相的衍射峰。这样的反应相可以包括，例如，上文提到的各个构成元素，以及可以认为，这样的反应相已变成低结晶或无定形的，这主要是由于碳的存在。

在含有SnCoC的材料中，作为其构成元素的部分或全部碳可以优选结合于作为它的其它构成元素的金属元素和准金属元素的一种或两种。结合部分或全部碳抑制例如锡的内聚或结晶。例如，通过X射线光电子能谱(XPS)，可以确认元素的结合态。在市售的装置中，例如，Al-Kα射线或Mg-Kα射线可以用作软X射线。在其中部分或全部碳结合于金属元素和准金属元素的一种或两种的情况下，碳的1s轨道的合成波的峰(C1s)出现在低于284.5eV的区中。值得注意的是，如此进行能量校准，以致在84.0eV下获得金原子的4f轨道(Au4f)的峰。在这种情况下，通常，在材料表面上存在表面污染碳。因此，表面污染碳的C1s的峰被认为是在284.8eV处，以及此峰用作能量标准。在XPS测量中，获得C1s的峰的波形，作为一种形式，其包括表面污染碳的峰和在含有SnCoC的材料中的碳的峰。因此，例如，通过借助于使用市售软件的分析，可以彼此分离上述两个峰。在波形的分析中，在最低结合能侧上存在的主峰的位置被视为能量标准(284.8eV)。

含有SnCoC的材料不限于仅含有锡、钴、和碳作为构成元素的材料(SnCoC)。含有SnCoC的材料，除锡、钴、和碳之外，还可以另外含有，例如，一种或多种元素如硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷、镓、和铋，作为构成元素。

不同于含有SnCoC的材料，含有锡、钴、铁、和碳作为构成元素的材料(含有SnCoFeC的材料)也可以是优选的。可以采用含有SnCoFeC的材料的任何组成。举一个例子，在其中铁的含量设置较小的情况下，碳含量可以是9.9质量％至29.7质量％(包括两端)，铁的含量可以是0.3质量％至5.9质量％(包括两端)，以及锡和钴的含量的比率(Co/(Sn+Co))可以是30质量％至70质量％(包括两端)。可替换地，在其中铁的含量设置较大的情况下，碳含量可以是11.9质量％至29.7质量％(包括两端)，锡、钴、和铁的含量的比率((Co+Fe)/(Sn+Co+Fe))可以是26.4质量％至48.5质量％(包括两端)，以及钴和铁的含量的比率(Co/(Co+Fe))可以是9.9质量％至79.5质量％(包括两端)。这样的组成范围允许实现高能量密度。值得注意的是，含有SnCoFeC的材料的物理特性(如半宽度)类似于前述含有SnCoC的材料的物理特性。

值得注意的是，活性物质可以进一步含有一种或多种其它颗粒。

其它颗粒可以是例如一种或多种颗粒如金属氧化物的颗粒和聚合物化合物的颗粒。注意，金属类材料被排除在这里描述的金属氧化物以外。金属氧化物的实例可以包括氧化铁、氧化钌、和氧化钼。聚合物化合物的实例可以包括聚乙炔、聚苯胺、和聚吡咯。注意，其它颗粒可以是不同于上文提到的颗粒的颗粒。

[活性物质的具体构成]

在其中组合使用多个碳颗粒和多个非碳颗粒的情况下，为了实现优越的电池特性，使得多个碳颗粒的颗粒尺寸分布是适当的，以呈现特征分布。

更具体地，当多个碳颗粒用来获得多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布(横轴：粒径D(μm)，纵轴：一阶微分值dQ/dD)时，分布具有一个或多个不连续点。在下文中，相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布被称为“一阶微分分布”。

一阶微分分布是通过获得积分颗粒尺寸分布所获得的分布，即，相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D(μm)的分布(横轴：粒径D(μm)，纵轴：相对颗粒量的积分值Q(％))，然后对形成分布的多个相对颗粒量的积分值Q进行一阶微分(如上所述)。为了得到相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的分布，例如，可以借助于使用粒径分布测量装置(由Shimadzu公司制造的SALD-7100)来分析多个碳颗粒。为了对积分值Q进行一阶微分，例如，如上所述，可以借助于使用计算软件如Excel(注册商标)对积分值Q进行计算(微分)过程，以及三个积分值Q(中值以及高于和低于中值的值)可以用于每个微分过程。

不连续点是出现在一阶微分分布中的拐点(如上所述)。然而，在这里描述的不连续点被定义为在多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的二阶微分值的分布(横轴：粒径D(μm)，纵轴：二阶微分值d²Q/dD²)中成为最小值(正值)的一个或多个点。通过上述程序，通过对多个相对颗粒量Q的积分值进行微分两次，来获得相对颗粒量的积分值Q的二阶微分值。值得注意的是，为了确定是否存在不连续点，使用了相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的二阶微分值的分布，这是因为存在以下可能性：当使用相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布时，难以确定拐点。如上所述，在相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的二阶微分值的分布中，可能会出现一个或多个最小值；然而，在这里描述的不连续点是在一个或多个最小值中成为正值的最小值。因此，成为负值的最小值并不对应于不连续点。确定存在或不存在不连续点的方法详细描述于后面将要描述的实施例中。在下文中，相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的二阶微分值的分布被称为“二阶微分分布”。

一阶微分分布具有一个或多个不连续点，这意味着，在多个碳颗粒中含有两种或更多种彼此具有不同的平均粒径的多个石墨颗粒。在这里描述的平均粒径表示所谓的中值直径D50(μm)，以及这也适用于以下描述。

更具体地，在其中仅一种具有预定(可选的)平均粒径的石墨颗粒用作多个碳颗粒的情况下，在一阶微分分布中没有出现拐点，这意味着，一阶微分分布没有不连续点。

相比之下，在其中使用具有两种或更多种平均粒径的两种或更多种石墨颗粒的情况下，一个或多个拐点出现在一阶微分分布中，这意味着，一阶微分分布具有一个或多个不连续点。

与多个碳颗粒有关的一阶微分分布具有一个或多个不连续点。换句话说，如上所述，多个碳颗粒包括两种或更多种彼此具有不同的平均粒径的石墨颗粒。这使得可以实现以下五个优点。

首先，在其中混合多个碳颗粒和多个非碳颗粒的系统中，在多个碳颗粒中混合具有相对较大平均粒径的大粒径石墨颗粒和具有相对较小平均粒径的小粒径石墨颗粒。在这种情况下，在被大粒径石墨颗粒围绕的空间(间隙)中提供小粒径石墨颗粒，其允许作为整体的多个碳颗粒的填充性能的改善。因此，在上述混合物体系中，非碳颗粒和碳颗粒容易彼此接触。因此，在非碳颗粒和碳颗粒之间的接触点(电接触点)数量会增加。因此，即使在电极反应期间非碳颗粒溶胀或收缩(容积变化)，也容易固定在非碳颗粒和碳颗粒之间的电接触点。从而抑制电阻的增加。因而，即使在电极反应期间在其中非碳颗粒容易溶胀或收缩的体系中，也可以形成良好的导电网络，从而确保电导率。

其次，如上所述，连同作为整体的多个碳颗粒的填充性能的改善一起，还改善了含有多个碳颗粒的活性物质层的体积密度(每固定压力)，从而导致能量密度/体积(Wh/dm³＝Wh/l)的改善。此外，对于活性物质层的压缩模塑(压制)，仅小压力是必要的，从而抑制在压缩模塑期间由压力引起的碳颗粒的破损(如断裂)以及抑制由上述在压缩模塑期间的压力引起的集电体的破损(如变形)。值得注意的是，连同碳颗粒的破损的上述抑制一起，不容易形成高反应活性表面(新形成的表面)。因此，还抑制由碳颗粒的反应性引起的副反应(如电解质的分解反应)。

第三，因为多个碳颗粒含有小粒径石墨颗粒，所以将小粒径石墨颗粒的平均粒径设置为适当小直径，使得可以改善在多个碳颗粒中电极反应物的固体的扩散性。在这种情况下，在含有活性物质的电极中，会改善电极反应物的可接受性，因此在电极反应期间不易沉淀电极反应物。这使得可以稳定地重复电极反应，同时抑制电极反应物的沉淀。

第四，因为多个碳颗粒含有大粒径石墨颗粒，所以设置大粒径石墨颗粒的比率为适当大比率会使得可以增加在多个碳颗粒之间提供的微孔数量。这使得可以容易地用液体电解质来浸渍含有活性物质的电极，从而容易引起在整个电极中的电极反应。此外，连同在电极中电极反应物的可接受性的改善一起，它不易沉淀电极反应物。这使得可以稳定地重复电极反应。

第五，因为在如上所述的多个碳颗粒和多个非碳颗粒的混合系统中形成良好的导电网络，所以不必须使用导电助剂如炭黑来实现高导电性。可替换地，即使使用导电助剂，仅极少量的导电助剂是必要的。因此，会抑制由炭黑的高比表面积引起的在电解质中含有的电解质和添加剂的消耗(浪费)。在这种情况下，尤其是，在其中仅使用非碳颗粒的情况下，电解质和添加剂往往被明显消耗；因此，即使借助于使用非碳颗粒来重复电极反应，电解质和添加剂也不易被浪费。

[多个碳颗粒的具体构成1]

多个碳颗粒的具体构成没有特别限定，只要多个碳颗粒含有两种或更多种具有彼此不同的平均粒径的多个石墨颗粒，以便与多个碳颗粒有关的一阶微分分布具有一个或多个不连续点。具体构成的实例可以包括条件如平均粒径、比表面积、和混合比率。

更具体地，多个碳颗粒可以含有三种的多个石墨颗粒(即，多个第一石墨颗粒、多个第二石墨颗粒、和多个第三石墨颗粒)作为两种或更多种具有彼此不同的平均粒径的多个石墨颗粒。多个第一石墨颗粒的平均粒径P1(μm)、多个第二石墨颗粒的平均粒径P2(μm)、和多个第三石墨颗粒的平均粒径P3(μm)可以满足P1>P2>P3。

换句话说，具有平均粒径P1的多个第一石墨颗粒可以是大粒径石墨颗粒。具有平均粒径P2的多个第二石墨颗粒可以是中等粒径石墨颗粒。具有平均粒径P3的多个第三石墨颗粒可以是小粒径石墨颗粒。

第一石墨颗粒、第二石墨颗粒、和第三石墨颗粒的构成各自没有特别限定，只要满足平均粒径P1至P3的上述关系(P1>P2>P3)。

尤其是，平均粒径P1可以优选满足20μm≤P1≤40μm，以及更优选满足25μm≤P1≤35μm。平均粒径P2可以优选满足10μm≤P2≤25μm，以及更优选满足10μm≤P2≤20μm。平均粒径P3可以优选满足1μm≤P3≤8μm，以及更优选满足2μm≤P3≤5μm。这使得可以使平均粒径P1至P3的上述关系适当的，从而容易实现上述五个优点。

此外，多个第一石墨颗粒的比表面积Q1可以满足0.3m²/g≤Q1≤2m²/g，以及更优选满足0.5m²/g≤Q1≤1.5m²/g。多个第二石墨颗粒的比表面积Q2可以优选满足0.3m²/g≤Q2≤4m²/g，以及更优选满足0.5m²/g≤Q2≤2m²/g。多个第三石墨颗粒的比表面积Q3可以优选满足2m²/g≤Q3≤25m²/g，以及更优选满足10m²/g≤Q3≤25m²/g。即使组合使用在充放电期间具有高反应性并且容易溶胀和收缩的多个碳颗粒和多个非碳颗粒，仍然可以在活性物质中确保导电路径，以及不易发生活性物质和电解质的副反应。

此外，在多个碳颗粒(第一石墨颗粒、第二石墨颗粒、和第三石墨颗粒)的混合比率中，多个第一石墨颗粒的比率(碳比率)R1(重量％)、多个第二石墨颗粒的比率(碳比率)R2(重量％)、和多个第三石墨颗粒的比率(碳比率)R3(重量％)可以优选满足R1≥R2>R3。这使得可以进一步改善第一石墨颗粒、第二石墨颗粒、和第三石墨颗粒的填充性能。

通过R1(重量％)＝[第一石墨颗粒的重量/(第一石墨颗粒的重量+第二石墨颗粒的重量+第三石墨颗粒的重量)]×100来确定碳比率R1。通过R2(重量％)＝[第二石墨颗粒的重量/(第一石墨颗粒的重量+第二石墨颗粒的重量+第三石墨颗粒的重量)]×100来确定碳比率R2。通过R3(重量％)＝[第三石墨颗粒的重量/第一石墨颗粒的重量+第二石墨颗粒的重量+第三石墨颗粒的重量)]×100来确定碳比率R3。

在这种情况下，尤其是，碳比率R1可以优选满足40重量％≤R1≤99重量％，以及更优选满足45重量％≤R1≤90重量％。碳比率R2可以满足5重量％≤R2≤60重量％，以及更优选满足10重量％≤R2≤55重量％。碳比率R3可以满足0.1重量％≤R3≤20重量％，以及更优选满足1重量％≤R3≤8重量％。这使得可以实现较高效应。

含有在多个碳颗粒中的石墨的种类没有特别限定，但中等粒径的第二石墨颗粒可以优选含有天然石墨。典型的天然石墨具有以下倾向：硬度随着比表面积的增加而降低，因此，在碳颗粒之间容易形成电接触点。此外，天然石墨是价格低廉和容易获得的。

[多个碳颗粒的具体构成2]

可替换地，多个碳颗粒可以含有，例如，两种石墨颗粒(多个第一石墨颗粒和多个第二石墨颗粒)作为两种或更多种彼此具有不同的平均粒径的石墨颗粒。多个第一石墨颗粒的平均粒径S1(μm)和多个第二石墨颗粒的平均粒径S2(μm)可以满足S1>S2。

换句话说，具有平均粒径S1的多个第一石墨颗粒是大粒径石墨颗粒。具有平均粒径S2的多个第二石墨颗粒是小粒径石墨颗粒。

没有特别限定第一石墨颗粒和第二石墨颗粒的构成，只要满足平均粒径S1和S2的上述关系(S1>S2)。

尤其是，平均粒径S1可以优选满足20μm≤S1≤40μm，以及更优选满足25μm≤S1≤35μm。平均粒径S2可以优选满足10μm≤S2≤25μm，以及更优选满足10μm≤S2≤20μm。

可替换地，平均粒径S1可以优选满足20μm≤S1≤40μm，以及更优选满足25μm≤S1≤35μm。平均粒径S2可以优选满足1μm≤S2≤8μm，以及更优选满足2μm≤S2≤5μm。

可替换地，平均粒径S1可以优选满足10μm≤S1≤25μm，以及更优选满足10μm≤S1≤20μm。平均粒径S2可以优选满足1μm≤S2≤8μm，以及更优选满足2μm≤S2≤5μm。

在任一情况下，使得平均粒径S1和S2的上述关系适当的，从而容易实现上述五个优点。

此外，多个第一石墨颗粒的比表面积T1可以优选满足0.3m²/g≤T1≤2m²/g，以及更优选满足0.5m²/g≤T1≤1.5m²/g。多个第二石墨颗粒的比表面积T2可以满足0.3m²/g≤T2≤4m²/g，以及更优选满足0.5m²/g≤T2≤2m²/g。

可替换地，比表面积T1可以优选满足0.3m²/g≤T1≤2m²/g，以及更优选满足0.5m²/g≤T1≤1.5m²/g。比表面积T2可以优选满足2m²/g≤T2≤25m²/g，以及更优选满足5m²/g≤T2≤25m²/g。

可替换地，比表面积T1可以优选满足0.3m²/g≤T1≤4m²/g，以及更优选满足0.5m²/g≤T1≤2m²/g。比表面积T2可以优选满足2m²/g≤T2≤25m²/g，以及更优选满足5m²/g≤T2≤25m²/g。

在任何情况下，实现了类似于与上述比表面积Q1至Q3有关的所描述的优点的优点。

此外，在多个碳颗粒(第一石墨颗粒和第二石墨颗粒)的混合比率中，多个第一石墨颗粒的比率(碳比率)U1(重量％)和多个第二石墨颗粒的比率(碳比率)U2(重量％)可以优选满足U1>U2。这使得可以进一步改善第一石墨颗粒和第二石墨颗粒的填充性能，从而进一步改善多个碳颗粒和多个非碳颗粒作为整体的填充性能。

在这种情况下，尤其是，碳比率U1可以优选满足0重量％<U1≤99重量％。碳比率U2可以优选满足0重量％≤U2≤99重量％。

可替换地，碳比率U1可以优选满足0重量％<U1≤99重量％。碳比率U2可以优选满足0重量％<U2≤20重量％，以及更优选满足1重量％≤U2≤8重量％。

在任一情况下，可以实现更高的效果。

[多个非碳颗粒的具体构成]

没有特别限定多个非碳颗粒的具体构成。具体构成是类似与多个碳颗粒的前述具体构成。

更具体地，多个非碳颗粒的平均粒径V可以优选满足1μm≤V≤10μm，以及更优选满足2μm≤V≤5μm。相对于上文提到的多个碳颗粒的平均粒径P1至P3、S1、和S1，使得多个非碳颗粒的平均粒径V适当的，从而容易实现上述五个优点。

此外，多个非碳颗粒的比表面积W可以优选满足2m²/g≤W≤100m²/g，以及更优选满足4m²/g≤W≤40m²/g。这使得可以实现类似于与上述比表面积Q1至Q3有关的所描述的优点的优点。

在多个碳颗粒和多个非碳颗粒的混合比率中，多个非碳颗粒的比率(非碳比率)Z(重量％)可以优选满足3重量％≤Z≤30重量％。这使得可以通过非碳颗粒来实现高能量密度，同时抑制活性物质的过度溶胀，从而改善能量密度/体积。

通过Z(重量％)＝[非碳颗粒的重量/(碳颗粒的重量+非碳颗粒的重量)]×100来确定非碳比率Z。

[活性物质的构成的特定方法]

例如，多个碳颗粒和多个非碳颗粒的各自的平均粒径(μm)可以规定如下。可以拆卸二次电池以取出活性物质，以及其后，可以清洗活性物质。随后，可以借助于使用粒径分布测量装置来测量多个碳颗粒和多个非碳颗粒的各自的平均粒径。此外，为了得到相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的分布，可以通过类似的程序来获得多个碳颗粒，以及其后，可以借助于使用粒径分布测量装置来测量多个碳颗粒的颗粒尺寸分布。在这种情况下，例如，可以使用由Shimadzu公司制造的粒径分布测量装置SALD-7100。此外，例如，在后面将要描述的负极活性物质层的截面照片的基础上，借助于使用图像分析软件，可以测量平均粒径和颗粒尺寸分布。在这种情况下，例如，可以使用由Mountech Co.,Ltd制造的颗粒尺寸分布图像分析软件MAC-VIEW。

为了规定多个碳颗粒和多个非碳颗粒的相应的比表面积(m²/g)，可以例如通过BET法来测量比表面积。在这种情况下，例如，1g的各自相应的颗粒可以用作测量样品，以及可以使用由Mountech Co.,Ltd制造的比表面积测量装置MACsorb HM-1208。

为了确定多个碳颗粒的碳比率(重量％)以及多个非碳颗粒的非碳比率(重量％)，可以借助于使用，例如，高频感应耦合等离子体(ICP)方法，对活性物质进行元素分析，以及，例如，可以测量活性物质的真密度以确定多个碳颗粒和多个非碳颗粒的混合比率。此外，借助于使用利用活性物质的二次电池的放电曲线，通过分离碳颗粒的放电曲线和非碳颗粒的放电曲线，可以确定碳颗粒和非碳颗粒的混合比率。

[活性物质的作用和效果]

活性物质包括含有石墨的多个碳颗粒和含有金属类材料的多个非碳颗粒，以及与多个碳颗粒有关的一阶微分分布具有一个或多个不连续点。因此，可以实现前述5个优点，这使得可以在使用活性物质的二次电池中实现优越的电池特性。

尤其是，多个碳颗粒含有三种碳颗粒(第一石墨颗粒、第二石墨颗粒、和第三石墨颗粒)，以及当平均粒径P1至P3、比表面积Q1至Q3、和碳比率R1至R3满足上述条件时，则高效果是可以实现的。在这种情况下，当第二石墨颗粒含有天然石墨时，可以实现更高的效果。

此外，当多个碳颗粒含有两种碳颗粒(第一石墨颗粒和第二石墨颗粒)以及平均粒径S1和S2、比表面积T1和T2、以及碳比率U1和U2满足上述条件时，高效果是可以实现的。

另外，当多个非碳颗粒的平均粒径V、比表面积W、和非碳比率Z满足上述条件时，高效果是可以实现的。

<2.使用二次电池用活性物质的二次电池用电极和二次电池>

接着，说明各自使用本技术的活性物质的二次电池用电极和二次电池。

<2-1.锂离子二次电池>

在这里描述的二次电池可以是，例如，锂离子二次电池，其中通过嵌入和脱嵌锂(锂离子)作为电极反应物来获得正极21的容量。

<2-1-1.圆柱型>

图1和图2各自示出根据本技术的一种实施方式的二次电池的截面构成。图2示出图1所示的螺旋卷绕电极体20的一部分的放大视图。在这里描述的二次电池是所谓的圆柱型二次电池。

[二次电池的整体构造]

二次电池可以含有，例如，螺旋卷绕电极体20以及在具有大致中空圆柱形的电池壳11内的一对绝缘板12和13。螺旋卷绕电极体20可以是，例如，借助于其间的隔膜23加以堆叠的正极21和负极22的螺旋卷绕体。可以用，例如，为液体电解质的电解液来浸渍螺旋卷绕电极体20。

电池壳11可以具有，例如，中空结构，其中电池壳11的一端是闭合的，而电池壳11的另一端则是开放的。电池壳11可以制成自以下的一种或多种：例如，铁(Fe)、铝(Al)、以及它们的合金。电池壳11的表面可以镀有，例如，镍(Ni)。可以如此安排绝缘板12和13的对，以将螺旋卷绕电极体20夹在其间以及垂直延伸到螺旋卷绕电极体20的螺旋卷绕周表面。

在电池壳11的开口端处，电池盖14、安全阀机构15、和正温度系数器件(PTC器件)16可以嵌塞(swage)有垫圈17，借此密封电池壳11。电池盖14可以制成自，例如，与电池壳11的材料类似的材料。安全阀机构15和PTC器件16各自可以提供在电池盖14的内侧上，以及，通过PTC器件16，安全阀机构15可以电耦合于电池盖14。在安全阀机构15中，当由于例如内部短路或从外面加热的结果，电池壳11的内压达到一定水平或更高水平时，盘板15A会反转。这会切断在电池盖14和螺旋卷绕电极体20之间的电连接。为了防止由大电流引起的异常发热，PTC器件16的电阻随着温度升高而增加。垫圈17可以制成自，例如，绝缘材料。垫圈17的表面可以涂覆，例如，沥青。

例如，可以在螺旋卷绕电极体20的中心处插入中心销24。然而，可以不将中心销24插入在螺旋卷绕电极体20的中心处。正极引线25可以耦合到正极21，以及负极引线26可以耦合到负极22。正极引线25可以制成自，例如，导电材料如铝。负极引线26可以制成自，例如，导电材料如镍。例如，正极引线25可以连接到安全阀机构15，其中通过，例如，焊接方法，以及可以电耦合于电池盖14。例如，负极引线26可以连接到电池壳11，其中通过，例如，焊接方法，以及可以电耦合于电池壳11。

[正极]

正极21可以包括，例如，正极集电体21A以及提供在正极集电体21A的单表面或两个表面上的正极活性物质层21B。

正极集电体21A可以制成自，例如，一种或多种导电材料如铝、镍、和不锈钢。

正极活性物质层21B可以含有，作为正极活性物质，一种或多种能够嵌入和脱嵌锂的正极材料。

正极活性物质层21B可以进一步含有一种或多种其它材料如正极粘合剂和正极导体。

正极材料可以优选是含锂的化合物。更具体地，正极材料可以优选是含锂的复合氧化物和含锂的磷酸盐化合物的一种或两种，这使得可以实现高能量密度。

含锂的复合氧化物是这样的氧化物，其含有锂和一种或多种排除锂的元素(在下文中，称为“其它元素”)，作为构成元素，以及可以具有，例如，层状岩盐型晶体结构和尖晶石晶体结构之一。含锂的磷酸盐化合物是磷酸盐化合物，其含有锂和一种或多种其它元素，作为构成元素，以及可以具有，例如，橄榄石晶体结构。

没有特别限定其它元素的种类，只要其它元素是任何元素的一种或多种。尤其是，其它元素可以优选是一种或多种元素，共属于在长元素周期表中的第2族至15族。更具体地，其它元素可以更优选包括一种或多种的镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)、和铁(Fe)，这使得可以获得高电压。

具有层状岩盐型晶体结构的含锂的复合氧化物可以是一种或多种的由以下化学式(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)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、以及0≤e≤0.1，值得注意的是，锂的组成依据充电和放电状态而变化，以及a是处于完全放电状态的值。)

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

(M2是以下的一种或多种：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)，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，值得注意的是，锂的组成依据充电和放电状态而变化，以及a是处于完全放电状态的值。)

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

(M3是以下的一种或多种：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)，a至d满足0.8≤a≤1.2、0≤b<0.5、-0.1≤c≤0.2、和0≤d≤0.1，值得注意的是，锂的组成依据充电和放电状态而变化，以及a是处于完全放电状态的值。)

具有层状岩盐型晶体结构的含锂的复合氧化物的具体实例可以包括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。

具有尖晶石晶体结构的含锂的复合氧化物可以是，例如，由以下化学式(4)表示的一种或多种化合物。

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，值得注意的是，锂的组成依据充电和放电状态而变化，以及a是处于完全放电状态的值。)

具有尖晶石晶体结构的含锂的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的磷酸盐化合物可以是，例如，由以下化学式(5)表示的一种或多种化合物。

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，值得注意的是，锂的组成依据充电和放电状态而变化，以及a是处于完全放电状态的值。)

具有橄榄石晶体结构的含锂的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。

值得注意的是，含锂的复合氧化物可以是，例如，由以下化学式(6)表示的一种或多种化合物。

(Li₂MnO₃)_x(LiMnO₂)_1-x...(6)

(x满足0≤x≤1，值得注意的是，锂的组成依据充电和放电状态而变化，以及x是处于完全放电状态的值。)

此外，正极材料可以是，例如，氧化物、二硫化物、硫属元素化物、和导电聚合物中的一种或多种。氧化物的实例可以包括氧化钛、氧化钒、和二氧化锰。二硫化物的实例可以包括二硫化钛和硫化钼。硫属元素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、聚苯胺、和聚噻吩。然而，正极材料可以是不同于上文提到的材料的任何材料。

正极粘合剂可以含有，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、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、聚酰亚胺、羧甲基纤维素、和丙烯酸聚合物。

正极导体可以含有，例如，一种或多种碳材料。然而，上文提到的多个碳颗粒被排除在这里描述的碳材料以外。碳材料的实例可以包括炭黑、乙炔黑、科琴黑、气相生长碳纤维(VGCF)、和碳纳米管。可替换地，正极导体可以是任何其它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]

为本技术的二次电池用电极的负极22可以包括，例如，负极集电体22A和提供在负极集电体22A的单表面或两个表面上的负极活性物质层22B。

负极集电体22A可以制成自，例如，一种或多种导电材料如铜、镍、和不锈钢。负极集电体22A的表面可以优选是粗糙的。这使得可以改善负极活性物质层22B相对于负极集电体22A的粘合性(通过所谓的锚定效应)。在这种情况下，可能只需要至少在面向负极活性物质层22B的区域中粗糙化负极集电体22A的表面。粗糙化方法的实例可以包括借助于使用电解处理来形成细颗粒的方法。通过电解处理，在电解浴中在负极集电体22A的表面上形成细颗粒，其中通过电解法来使负极集电体22A的表面粗糙的。通过电解法所制作的铜箔通常称为电解铜箔。

负极活性物质层22B含有，作为负极活性物质，一种或多种的能够嵌入和脱嵌锂的负极材料，以及负极材料包括一种或多种的本技术的上述活性物质。

负极活性物质层22B可以进一步含有一种或多种其它材料如负极粘合剂和负极导体。负极粘合剂和负极导体的细节可以分别类似于，例如，已经描述的正极粘合剂和正极导体的那些细节。

为了防止在充电的中间锂无意中沉积在负极22上，负极材料的充电容量可以优选是大于正极21的放电容量。换句话说，能够嵌入和脱嵌锂的负极材料的电化学当量可以优选是大于正极21的电化学当量。

负极活性物质层22B特别含有本技术的活性物质，其使得可以改善负极活性物质(多个碳颗粒和多个非碳颗粒)的填充性能(如上所述)。这使得可以充分增加负极活性物质层22B的体积密度，特别是增加体积密度至1.7g/cm³或更大。

可以通过，例如，一种或多种涂覆方法、气相法、液相法、喷涂方法、和烧制方法(烧结方法)，来形成负极活性物质层22B。涂覆方法可以是，例如，这样的方法，其中，在颗粒(粉末)负极活性物质与例如负极粘合剂混合以后，将混合物分散于溶剂如有机溶剂，然后将生成物施加于负极集电体22A。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，其实例可以包括真空蒸发法、溅射法、离子镀法、激光烧蚀法、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。液相法的实例可以包括电镀法和无电镀法。喷涂方法是这样的方法，其中将处于融合状态或半融合状态的负极活性物质喷射到负极集电体22A。烧制方法可以是，例如，这样的方法，其中，在通过涂覆方法将分散于溶剂中的混合物施加于负极集电体22A上以后，在高于例如负极粘合剂的熔点的温度下对生成物进行热处理。例如，一种或多种烧制方法如大气烧制方法、反应性烧制方法、和热压烧制方法可以作为烧制方法。

在二次电池中，如上所述，为了防止在充电的中间锂无意中沉积在负极22上，能够嵌入和脱嵌锂的负极材料的电化学当量可以优选是大于正极的电化学当量。此外，在其中处于完全充电状态的开路电压(即，电池电压)是4.25V或更高的情况下，锂的脱嵌量/单位质量是大于在其中开路电压是4.20V的情况下的嵌入量/单位质量，即使使用相同的正极活性物质。因此，按照其来调节正极活性物质和负极活性物质的量。因此，实现高能量密度。

[隔膜]

隔膜23分离正极21与负极22，并使锂离子从其通过，同时防止由在正极21和负极22之间的接触引起的电流短路。隔膜23可以是，例如，一种或多种多孔膜如合成树脂和陶瓷多孔膜。隔膜23可以是层压膜，其中层压两个或更多个多孔膜。合成树脂的实例可以包括一种或多种聚四氟乙烯、聚丙烯、和聚乙烯。

尤其是，隔膜23可以包括，例如，前述多孔膜(基层)和提供在基层的单表面或两个表面上的聚合物化合物层。这使得可以改善隔膜23相对于每个正极21和负极22的粘合性，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用其浸渍基层的电解液的液体泄漏。因此，即使重复充放电，电阻也不易于增加，因而抑制电池溶胀。

聚合物化合物层可以含有，例如，聚合物材料如聚偏二氟乙烯，其具有高物理强度并且是电化学稳定的。聚合物材料可以是不同于聚偏二氟乙烯的任何材料。为了形成聚合物化合物层，例如，可以用其中溶解有聚合物材料的溶液来涂覆基层，以及其后，可以干燥基层。可替换地，可以将基层沉浸在溶液中，以及其后可以干燥基层。

[电解液]

此电解液可以含有溶剂和电解盐。值得注意的是，电解液可以进一步含有一种或多种其它材料如添加剂。

溶剂可以包括一种或多种非水溶剂如有机溶剂。含有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、链碳酸酯、内酯、链羧酸酯、和腈，其使得可以实现，例如，高电池容量、优越的循环特性、和优越的存储特性。环状碳酸酯的实例可以包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、和碳酸亚丁酯。链碳酸酯的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。内酯的实例可以包括γ-丁内酯和γ-戊内酯。链羧酸酯的实例可以包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯、和三甲基乙酸乙酯。腈的实例可以包括乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、和3-甲氧基丙腈。这些材料使得可以实现高电池容量、优越的循环特性、和优越的存储特性。

不同于上文提到的材料，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、1,3-二氧杂环已烷、1,4-二氧杂环已烷、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、N,N’-二甲基咪唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、磷酸三甲酯、和二甲亚砜。这些溶剂使得可以实现类似的优点。

尤其是，一种或多种碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、和碳酸甲乙酯可以是优选的。这些材料使得可以实现，例如，高电池容量、进一步优越的循环特性、以及进一步优越的存储特性。在这种情况下，高粘度(高介电常数)溶剂(具有，例如，比介电常数ε≥30)如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯和低粘度溶剂(具有，例如，粘度≤1mPa·s)如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、和碳酸二乙酯的组合可以是更优选的。上述组合允许改善电解质盐的离解性能和离子迁移率。

尤其是，溶剂可以包括不饱和环状碳酸酯、卤代碳酸酯、砜(环状磺酸酯)、和酸酐。这使得可以改善电解液的化学稳定性。不饱和环状碳酸酯是环状碳酸酯，其具有一个或多个不饱和键(碳-碳双键)。不饱和环状碳酸酯的实例可以包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯、和碳酸亚甲基亚乙酯。卤代碳酸酯是含有一种或多种卤素作为构成元素的环状或链碳酸酯。环状卤代碳酸酯的实例可以包括4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮和4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮。链卤代碳酸酯的实例可以包括碳酸氟甲基甲酯、二(氟甲基)碳酸酯、和二氟甲基碳酸甲酯。磺内酯的实例可以包括丙烷磺内酯和丙烯磺内酯。酸酐的实例可以包括琥珀酸酐、乙二磺酸酐、和磺基苯甲酸酐。值得注意的是，溶剂可以是不同于上文提到的材料的材料。

电解质盐的实例可以包括一种或多种盐如锂盐。然而，电解质盐可以含有不同于锂盐的盐。不同于锂盐的盐的实例可以包括不同于锂的轻金属的盐。

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)、甲磺酸锂(LiCH₃SO₃)、三氟甲磺酸锂(LiCF₃SO₃)、四氯铝酸锂(LiAlCl₄)、六氟硅酸二锂(Li₂SiF₆)、氯化锂(LiCl)、和溴化锂(LiBr)。这些锂盐使得可以实现，例如，高电池容量、优越的循环特性、和优越的存储特性。

尤其是，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部电阻，从而达到更高的效果。可替换地，电解质盐可以是不同于上文提到的盐的任何盐。

没有特别限定电解质盐的含量。然而，尤其是，相对于溶剂，电解质盐的含量可以优选是0.3摩尔/kg至3.0摩尔/kg。这使得可以实现高离子电导率。

[二次电池的操作]

例如，二次电池可以如下操作。

当充电二次电池时，从正极21脱嵌锂离子以及通过电解液将脱嵌的锂离子嵌入负极22。相比之下，当放电二次电池时，从负极22脱嵌锂离子以及通过电解液将脱嵌的锂离子嵌入正极21。

[二次电池的制造方法]

例如，可以通过以下程序来制造二次电池。

当制作正极21时，首先，可以混合正极活性物质和任何其它材料如正极粘合剂和正极导体，以获得正极混合物。随后，可以将正极混合物分散于，例如，有机溶剂以获得糊状正极混合浆料。接着，可以用正极混合浆料来涂覆正极集电体21A的两个表面，并且其后，可以干燥涂覆的正极混合浆料以形成正极活性物质层21B。最后，可以借助于使用，例如，辊压机，来压缩模塑正极活性物质层21B。在这样的压缩模塑过程中，可以加热正极活性物质层21B，或可以压缩模塑多次。

当制作负极22时，可以通过与制作正极21的上述程序类似的程序，来在负极集电体22A的两个表面上形成负极活性物质层22B。更具体地，可以混合含有本技术的活性物质的负极活性物质、和任何其它材料如负极粘合剂和负极导体，来获得负极混合物。随后，可以将负极混合物分散于，例如，有机溶剂，以获得糊状负极混合浆料。接着，可以用负极混合浆料来涂覆负极集电体22A的两个表面，并且其后，可以干燥涂覆的负极混合浆料，以形成负极活性物质层22B。最后，可以借助于使用，例如，辊压机，来压缩模塑负极活性物质层22B。

当使用正极21和负极22组装二次电池时，通过例如焊接方法，正极引线25可以连接到正极集电体21A，以及通过例如焊接方法，负极引线26可以连接到负极集电体22A。随后，可以借助于其间的隔膜23来堆叠正极21和负极22，以及可以螺旋卷绕所得堆叠体以形成螺旋卷绕电极体20。其后，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夹在绝缘板12和13的对之间，并且可以包括在电池壳11的内侧。在这种情况下，通过例如焊接方法，正极引线25的末端可以连接到安全阀机构15，以及通过例如焊接方法，负极引线26的末端可以连接到电池壳11。随后，可以将电解液注入电池壳11的内部，以及可以用注入的电解液来浸渍螺旋卷绕电极体20。最后，可以借助于在电池壳11的开口端处的垫圈17来嵌塞电池盖14、安全阀机构15、和PTC器件16。

[二次电池的作用和效果]

按照圆柱形二次电池，负极22含有本技术的活性物质作为负极活性物质，这使得可以实现与本技术的活性物质有关的所描述的5个优点。因此，在确保锂在负极22中的可接受性的同时，可以实现优越的电导率，并且抑制电解液的分解反应。因而，即使重复充放电，也不易于降低放电容量。这使得可以实现优越的电池特性。

尤其是，会改善负极活性物质在负极活性物质层22B中的填充性能，这使得可以增加负极活性物质层22B的体积密度至1.7g/cm³或更大。

不同于上述作用和效果的作用和效果是类似于本技术的活性物质的那些作用和效果。

<2-1-2.层压膜型>

图3示出根据本技术的实施方式的另一种二次电池的透视构造，以及图4是图3所示螺旋卷绕电极体30的沿着线IV-IV获得的截面的放大视图。在下面的描述中，在适当情况下，使用已经描述的圆柱型二次电池的部件。

[二次电池的整体构造]

在这里描述的二次电池可以是，例如，所谓的层压膜型锂离子二次电池。

在上述二次电池中，例如，螺旋卷绕电极体30可以包括在膜状外包装件40的内部，如图3和图4所示。在螺旋卷绕电极体30中，可以借助于在其间的隔膜35和电解质层36来堆叠正极33和负极34，以及可以螺旋缠绕所得堆叠体。正极引线31可以连接到正极33，以及负极引线32可以连接到负极34。可以通过保护带37来保护螺旋卷绕电极体30的最外围。

可以将每个正极引线31和负极引线32从外包装件40的内侧引出到外侧。正极引线31可以制成自，例如，一种或多种导电材料如铝。负极引线32可以制成自，例如，一种或多种导电材料如铜、镍、和不锈钢。这些导电材料可以具有，例如，但不限于，一种或多种形状如薄板形和网格形状。

外包装件40可以是，例如，一种膜，其在图3所示的箭头R的方向上是可折叠的，以及外包装件40可以具有凹部，用于部分地容纳螺旋卷绕电极体30。外包装件40可以是层压膜，其中，例如，按顺序层压熔融粘合层、金属层、和表面保护层。在制造二次电池的过程中，可以折叠外包装件40，以致熔融粘合层的部分与在其间的螺旋卷绕电极体30彼此面对，以及其后可以熔融粘合熔融粘合层的部分的外边缘。可替换地，通过，例如，粘合剂，彼此粘合的两个层压膜可以形成外包装件40。熔融粘合层的实例可以包括由聚乙烯、聚丙烯、和其它材料中的一种或多种制成的膜。金属层可以包括，例如，铝箔和其它金属箔中的一种或多种。表面保护层可以是例如由尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯、和其它材料中的一种或多种制成的膜。

尤其是，外包装件40可以优选是铝层压膜，其中按顺序层压聚乙烯膜、铝箔、和尼龙膜。然而，外包装件40可以是具有任何其它层状结构的层压膜、聚合物膜如聚丙烯、或金属膜。

例如，可以将用于防止外部空气侵入的粘合膜41插入在外包装件40和正极引线31之间。此外，例如，可以以类似的方式将粘合膜41插入在外包装件40和负极引线32之间。粘合膜41可以制成自相对于正极引线31和负极引线32具有粘合性的材料。具有粘合性的材料的实例可以包括聚烯烃树脂。其更具体的实例可以包括聚乙烯、聚丙烯、改性的聚乙烯、和改性的聚丙烯中的一种或多种。

正极33可以包括例如正极集电体33A和提供在正极集电体33A的单表面或两个表面上的正极活性物质层33B。负极34可以包括，例如，负极集电体34A和提供在负极集电体34A的单表面或两个表面上的负极活性物质层34B。正极集电体33A、正极活性物质层33B、负极集电体34A、和负极活性物质层34B的构成是分别类似于正极集电体21A、正极活性物质层21B、负极集电体22A、和负极活性物质层22B的构成。隔膜35的构成类似于隔膜23的构成。

电解质层36可以包括电解液和聚合物化合物。可以通过聚合物化合物来保持电解液。电解质层36可以是所谓的凝胶电解质。凝胶电解质实现高离子电导率(例如，在室温下，1mS/cm或更大)，以及防止电解液的液体泄漏。电解质层36可以进一步包括任何其它材料如添加剂。

聚合物材料可以含有例如聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷、聚氟乙烯、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、和聚碳酸酯中的一种或多种。除此之外，聚合物材料可以是共聚物。共聚物可以是例如二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。尤其是，聚偏二氟乙烯可以优选作为均聚物，以及二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物可以优选作为共聚物。这样的聚合物化合物是电化学稳定的。

例如，电解液的组成可以类似于在圆柱型二次电池中使用的电解液的组成。然而，在为凝胶电解质的电解质层36中，在电解液中含有的溶剂是指广泛的概念，其不仅包括液体材料而且包括具有能够解离电解质盐的离子电导率的材料。因此，在其中使用具有离子电导率的聚合物化合物的情况下，溶剂还包括聚合物化合物。

值得注意的是，可以使用电解液，因为它是凝胶电解质层36的替代。在这种情况下，用电解液来浸渍螺旋卷绕电极体30。

[二次电池的操作]

二次电池可以，例如，如下操作。

当充电二次电池时，从正极33脱嵌锂离子，并通过电解质层36，将脱嵌的锂离子嵌入负极34。相比之下，当放电二次电池时，从负极34脱嵌锂离子，并通过电解质层36将脱嵌的锂离子嵌入正极33。

[二次电池的制造方法]

可以例如通过以下三个程序之一来制造包括凝胶电解质层36的二次电池。

在第一程序中，可以通过类似于正极21和负极22的制造程序的制造程序来制造正极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来制造正极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来制造负极34。随后，例如，可以混合电解液、聚合物化合物、和溶剂以制备前体溶液。溶剂的实例可以包括有机溶剂。随后，可以用前体溶液来涂覆每个正极33和负极34，然后可以干燥涂覆的前体溶液以形成凝胶电解质层36。随后，通过例如焊接方法，正极引线31可以连接到正极集电体33A，以及通过例如焊接方法，负极引线32可以连接到负极集电体34A。随后，可以借助于在其间的隔膜35和电解质层36来堆叠正极33和负极34，以及其后，可以螺旋缠绕正极33、负极34、隔膜35、和电解质层36以制造螺旋卷绕电极体30。其后，可以将保护带37附着在螺旋卷绕体30的最外围上。随后，可以折叠外包装件40以插入螺旋卷绕电极体30，以及其后，可以通过例如热熔融粘合法来粘合外包装件40的外边缘以将螺旋卷绕电极体30封闭在外包装件40中。在这种情况下，可以将粘合膜41插入在正极引线31和外包装件40之间，以及可以将粘合膜41插入在负极引线32和外包装件40之间。

在第二程序中，正极引线31可以连接到正极33，以及负极引线32可以连接到负极34。随后，可以堆叠正极33和负极34，其中隔膜35在其间，以及可以加以螺旋缠绕以制造螺旋卷绕体，作为螺旋卷绕电极体30的前体。其后，可以将保护带37附着于螺旋卷绕体的最外围。随后，可以折叠外包装件40以插入螺旋卷绕电极体30，以及其后，可以通过例如热熔融粘合法来粘合不同于外包装件40的一侧的外边缘，然后可以将螺旋卷绕体包括在形成自外包装件40的袋的内部。随后，可以混合电解液、为聚合物化合物的原材料的单体、聚合引发剂，在必要的基础上，以及其它材料如聚合抑制剂，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入形成自外包装件40的袋的内部。其后，可以通过例如热熔融粘合法来密封形成自外包装件40的袋。随后，可以热聚合单体以形成聚合物化合物。因而，可以形成凝胶电解质层36。

在第三程序中，可以以类似于上述第二程序的方式将螺旋卷绕体包括在形成自外包装件40的袋的内部，不同之处在于，使用了具有涂覆有聚合物化合物的两个表面的隔膜35。用其来涂覆隔膜35的聚合物化合物的实例可以包括含有二氟乙烯作为组分的聚合物，以及聚合物的实例可以包括均聚物、共聚物、和多组分共聚物中的一种或多种。单聚物的具体实例可以包括聚偏二氟乙烯。共聚物的具体实例可以包括含有二氟乙烯和六氟丙烯作为组分的二元共聚物。多组分共聚物的具体实例可以包括含有二氟乙烯、六氟丙烯、和氯三氟乙烯作为组分的三元共聚物。值得注意的是，可以连同含有二氟乙烯作为组分的聚合物一起使用一种或多种其它聚合物化合物。随后，可以将电解液注入形成自外包装件40的袋的内部。其后，可以通过例如热熔融粘合法来密封形成自外包装件40的袋的开口。随后，可以加热生成物，同时将重量施加于外包装件40以引起隔膜35紧密附着于正极33和负极34。因此，可以用电解液来浸渍聚合物化合物，并且可以凝胶化聚合物化合物。因而，可以形成电解质层36。

在第三程序中，比在第一程序中更多地抑制二次电池的溶胀。另外，在第三程序中，与第二程序比较，例如，为聚合物化合物的原材料的单体、和溶剂几乎不留在电解质层36中。因此，可以有利地控制聚合物化合物的形成过程。因此，正极33、负极34、和隔膜35各自充分和紧密附着于电解质层36。

[二次电池的作用和效果]

按照层压膜型锂二次电池，负极34含有本技术的活性物质作为负极活性物质。因此，出于类似于在圆柱型二次电池中的原因的原因，可以实现优越的电池特性。不同于上述那些作用和效果的作用和效果是类似于圆柱型二次电池的那些作用和效果。

<2-2.锂金属二次电池>

在这里描述的二次电池是圆柱型二次电池(锂金属二次电池)，其中通过锂金属的沉积和溶解来获得负极22的容量。该二次电池具有类似于前述圆柱型锂离子二次电池的构造，并且是通过类似的程序来制造，不同之处在于，负极活性物质层22B是由锂金属制成的。

在二次电池中，锂金属用作负极活性物质，从而可以实现高能量密度。在组装的时候可以存在负极活性物质层22B，或在组装的时候可能不一定存在负极活性物质层22B，并且可以制成自在充电期间沉积的锂金属。另外，负极活性物质层22B可以用作集电体，并可以省略负极集电体22A。

例如，可以如下操作二次电池。当充电二次电池时，从正极21脱嵌锂离子，以及通过电解液，脱嵌的锂离子被沉积为在负极集电体22A的表面上的锂金属。相比之下，当放电二次电池时，锂金属未能为来自负极活性物质层22B的锂离子，并通过电解液，被嵌入正极21。

按照圆柱型锂金属二次电池，负极22含有本技术的活性物质作为负极活性物质。因此，出于类似于在圆柱型锂离子二次电池中的原因，可以实现优越的电池特性。不同于上述的那些作用和效果的作用和效果是类似于圆柱型锂离子二次电池的那些作用和效果。

值得注意的是，在这里描述的锂金属二次电池不限于圆柱型二次电池，并且可以是层压膜型二次电池。即使在这种情况下，也可以实现类似效果。

<3.二次电池的应用>

接着，说明上文提到的任何二次电池的应用实例。

没有特别限定二次电池的应用，只要二次电池被施加于例如机器、器件、仪器、装置、和系统(例如，多个器件的集体性实体)，其能够使用二次电池作为驱动电源、用于电力积累的电力存储源、或任何其他源。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(电源，其用来代替主电源或在从主电源切换时使用)。在其中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。

二次电池的应用的实例可以包括电子装置(包括便携式电子装置)如视频摄像机、数码相机、手机、笔记本个人电脑、无绳电话、立体声耳机、便携式收音机、便携式电视机、和便携式信息终端。其进一步的实例可以包括：移动生活用品如电动剃须刀；存储装置如备用电源和存储卡；电动工具如电钻和电锯；电池组，其用作例如笔记本个人电脑的可附加和可拆卸的电源；医疗电子装置如起搏器和助听器；电动车辆如电动汽车(包括混合动力汽车)；以及蓄电系统如家用电池系统，其用于为例如紧急情况积累电力。不言而喻的是，二次电池可以用于不同于上文提到的应用的应用。

尤其是，二次电池可有效地适用于例如，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，要求优越的电池特性，因而使用本技术的二次电池使得可以有效地提高性能。值得注意的是，电池组是电源，其使用二次电池，以及可以是例如，单电池和组装电池(其将在下文加以描述)。电动车辆是使用二次电池作为驱动电源加以操作(运行)的车辆，并且可以是汽车(如混合动力汽车)，其一起包括不同于如上所述的二次电池的驱动源。蓄电系统是这样的系统，其使用二次电池作为电力存储源。例如，在家用蓄电系统中，将电力积累在作为电力存储源的二次电池中，其使得可以借助于使用积累电力来使用，例如，家用电器产品。电动工具是工具，其中借助于使用二次电池作为驱动电源，允许移动可移动部分(如钻孔机)。电子装置是装置，其借助于使用二次电池作为驱动电源(电力供应来源)来执行各种功能。

在下文中，具体说明二次电池的一些应用实例。值得注意的是，下文描述的相应的应用实例的构成仅仅是实例，并且可酌情更改。

<3-1.电池组(单电池)>

图5示出使用单电池的电池组的透视构造。图6示出图5所示电池组的方框构造。值得注意的是，图5示出处于分解状态的电池背部。

在这里描述的电池背部是使用一个二次电池的简单电池组(所谓的软包)，并且可以被安装在例如电子装置中，其典型代表为智能手机。例如，电池组可以包括为层压膜型二次电池的电源111，和耦合于电源111的电路板116，如图5所示。正极引线112和负极引线113可以连接到电源111。

可以将一对粘合带118和119附着于电源111的两个侧面。可以在电路板116中形成保护电路模块(PCM)。可以通过翼片114，将电路板116耦合到正极引线112，以及通过翼片115耦合于负极引线113。此外，可以将电路板116耦合到随附用于外部连接的连接器的引线117。值得注意的是，当将电路板116耦合于电源111时，可以通过标签120和绝缘片121从上侧和下侧来保护电路板116。可以附着标签120以固定，例如，电路板116和绝缘片121。

此外，例如，电池组可以包括电源111和电路板116，如图6所示。电路板116可以包括，例如，控制器121、开关部122、PTC元件123、和温度检测器124。通过正极端子125和负极端子127，电源111可连接到外部，以及从而通过正极端125子和负极端子127加以充电和放电。借助于使用温度检测端(所谓的T端)126，允许温度检测器124检测温度。

控制器121控制整个电池组的操作(包括电源111的使用状态)，并且可以包括例如中央处理器(CPU)和存储器。

例如，在其中电池电压达到过充电检测电压的情况下，控制器121可能如此引起开关部122被断开连接，以致充电电流并不流入电源111的电流通路。此外，例如，在其中在充电期间大电流流动的情况下，控制器121可能会导致开关部122被断开连接，从而阻断充电电流。

此外，例如，在其中电池电压达到过放电检测电压的情况下，控制器121可能如此引起开关部122被断开连接，以致放电电流并不流入电源111的电流通路。此外，例如，在其中在放电期间大电流流动的情况下，控制器121可能会导致开关部122被断开连接，从而阻断放电电流。

值得注意的是，二次电池的过充电检测电压可以是，例如，4.20V±0.05V，以及过放电检测电压可以是，例如，2.4V±0.1V。

根据来自控制器121的指示，开关部122切换电源111的使用状态(是否电源111可连接到外部装置)。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各自可以是例如半导体开关如使用金属氧化物半导体(MOSFET)的场效应晶体管。值得注意的是，可以在开关部122的导通电阻的基础上来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，并将测量的结果输出到控制器121。温度检测器124可以包括，例如，温度检测元件如热敏电阻。值得注意的是，可以使用通过温度检测器124获得的测量结果，例如，在其中控制器121执行充放电控制的情况下在异常发热的时候以及在其中控制器121执行校正处理的情况下在计算剩余容量的时候。

值得注意的是，电路板116可以不包括PTC元件123。在这种情况下，PTC元件可以单独地附连到电路板116。

<3-2.电池组(组装电池)>

图7示出使用组装电池的电池组的方框构造。例如，电池组可以包括在外壳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。外壳60可以制成自例如塑料材料。

控制器61控制整个电池组的操作(包括电源62的使用状态)，并且可以包括例如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两个以上二次电池的组装电池。可以串联、并联、或串联并联组合地来连接二次电池。举一个例子，电源62可以包括6个二次电池，其中彼此并联连接两组串联的三个电池。

根据来自控制器61的指示，开关部63切换电源62的使用状态(是否电源62可连接到外部装置)。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各自可以是例如半导体开关如使用金属氧化物半导体(MOSFET)的场效应晶体管。

电流测量部64借助于使用电流检测电阻70来测量电流，并将测量的结果输出到控制器61。温度检测器65借助于使用温度检测元件69来测量温度，并将测量的结果输出到控制器61。可以使用温度测量的结果，例如，在其中控制器61执行充放电控制的情况下并在异常发热的时候以及在其中控制器61执行校正处理的情况下并在计算剩余容量的时候。电压检测器66测量在电源62中的二次电池的电压，对所测得的电压执行模数转换，以及将生成物供应给控制器61。

依据输入自电流测量部64和电压检测器66的信号，开关控制器67控制开关部63的操作。

例如，在其中电池电压达到过充电检测电压的情况下，开关控制器67可以如此引起开关部63(充电控制开关)被断开连接，以致充电电流并不流入电源62的电流通路。这使得只能通过在电源62中的放电二极管来执行放电。值得注意的是，例如，当在充电期间大电流流动时，开关控制器67可以阻断充电电流。

另外，例如，在其中电池电压达到过放电检测电压的情况下，开关控制器67可以如此引起开关部63(放电控制开关)被断开连接，以致放电电流并不流入电源62的电流通路。这使得只能通过在电源62中的充电二极管来执行充电。值得注意的是，例如，当在放电期间大电流流动时，开关控制器67可以阻断放电电流。

值得注意的是，二次电池的过充电检测电压可以是例如4.20V±0.05V，以及过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可以保存例如由控制器61所计算的数值，以及在制造过程中测得的二次电池的信息(如处于初始状态的内部电阻)。值得注意的是，在其中存储器68保持二次电池的完全充电容量的情况下，允许控制器61包括信息如剩余容量。

温度检测元件69测量电源62的温度，并将测量的结果输出到控制器61。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是这样的终端，其可以耦合到，例如，借助于使用电池组所驱动的外部设备(如笔记本个人电脑)或用于电池组的充电的外部设备(如电池充电器)。通过正极端子71和负极端子72来充电和放电电源62。

<3-3.电动车辆>

图8示出为电动车辆的一个实例的混合动力汽车的方框构造。电动车辆可以包括例如在由不同于上文提到的组分的金属制成的外壳73内的控制器74、发动机75、电源76、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、以及各种传感器84，电动车辆可以包括，例如，前驱动轴85和前轮86，其耦合于差速器78和变速器80，以及后驱动轴87和后轮88。

可以借助于使用例如发动机75和电动机77之一作为驱动源来运行电动车辆。发动机75是主电源，并且可以是例如汽油发动机。在其中发动机75用作电源的情况下，通过例如差速器78、变速器80、和离合器81，其是驱动部，可以将发动机75的驱动力(转矩)传递到前轮86或后轮88。值得注意的是，还可以将发动机75的转矩传递到发电机79。借助于使用转矩，发电机79产生交流电力。通过逆变器83，将产生的交流电力转换成直流电力，以及在电源76中积累转换的电力。在其中为转换部分的电动机77用作电源的情况下，通过逆变器82，将供应自电源76的电力(直流电力)转换成交流电力，以及借助于使用交流电力来驱动电动机77。可以将通过借助于电动机77来转换电力所获得的驱动力(转矩)传递到前轮86或后轮88，其中通过例如差速器78、变速器80、和离合器81，其是驱动部。

值得注意的是，当通过未示出的制动机构来降低电动车辆的速度时，可以将在速度降低的时候的电阻传递到电动机77作为转矩，然后，通过利用转矩，电动机77可以产生交流电力。可以优选的是，通过逆变器82，将这种交流电力转换成直流电力，以及将直流再生电力积累在电源76中。

控制器74控制整个电动车辆的操作，以及可以包括，例如，CPU。电源76包括一个或多个二次电池。可以将电源76耦合到外部电源，以及通过接收来自外部电源的电力供应，可以允许电源76积累电力。可以使用各种传感器84，例如，用于控制发动机75的转数和用于控制未示出的节气门的开度(节气门开度)。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。

值得注意的是，虽然已经描述了其中电动车辆是混合动力汽车的情况，但电动车辆可以是这样的车辆(电动汽车)，其仅借助于使用电源76和电动机77而没有使用发动机75来进行操作。

<3-4.蓄电系统>

图9示出蓄电系统的方框构造。蓄电系统可以包括例如在房屋89如一般住所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。

在此实施例中，可以将电源91耦合到提供在房屋89内的电气设备94并且可以允许耦合于停放在房屋89外面的电动车辆96(例如)。另外，例如，通过电力枢纽93，可以将电源91耦合到提供在房屋89中的私人发电机95，以及，通过智能电表92和电力枢纽93，可以允许耦合于外部集中电力系统97。

值得注意的是，电气设备94可以包括例如一个或多个家用电器产品。家用电器产品的实例可以包括冰箱、空调、电视、和水加热器。私人发电机95可以包括例如一个或多个太阳能发电机、风力发电机、和其它发电机。电动车辆96可以包括例如一种或多种电动汽车、电动摩托车、混合动力汽车、和其它电动车辆。集中电力系统97可以包括例如一个或多个热电厂、原子能发电厂、水力发电厂、风力发电厂、和其它发电厂。

控制器90控制整个蓄电系统的操作(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。智能电表92可以是这样的电力仪表，其与网络兼容并且提供在要求电力的房屋89中，以及可以与电力供应商通信(例如)。因此，例如，当智能电表92与外界相通时，智能电表92控制在房屋89中的供需平衡，其允许有效和稳定的能量供应。

在蓄电系统中，例如，通过智能电表92和电力枢纽93，可以在来自集中电力系统97(其是外部电源)的电源91中积累电力，以及，通过电力枢纽93，可以在来自私人发电机95(其是独立电源)的电源91中积累电力。根据来自控制器90的指示，将积累在电源91中的电力供给电气设备94和电动车辆96。这允许电气设备94是可操作的，以及允许电动车辆96是可充电的。换句话说，蓄电系统是这样的系统，借助于使用电源91，其使得它可以在房屋89中累积和供应电力。

允许可选地使用在电源91中积累的电力。因此，例如，可以在半夜当电价便宜时在来自集中电力系统97的电源91中积累电力，以及在白天当电费昂贵时可以使用积累在电源91中的电力。

值得注意的是，前述蓄电系统可以提供给每个房屋持有者(每个家庭单位)，或可以提供给多个房屋持有者(多个家庭单位)。

<3-5.电动工具>

图10示出电动工具的方框构造。电动工具可以是例如电钻，并且可以包括控制器99和在由例如塑料材料制成的工具主体98内的电源100。为可移动部的钻孔部101可以例如以可操作的(可旋转的)方式连接到工具主体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)，以及可以包括例如CPU。电源100包括一个或多个二次电池。依据通过操作开关的操作，控制器99允许将来自电源100的电力供应给钻孔部101。

实施例

下文将详细描述本技术的实施例。

(实验例1-1至1-17)

通过以下程序，制造图11所示的用于测试用二次电池的硬币型锂离子二次电池。在每个二次电池中，堆叠对电极51(正极)和测试电极53(负极)，其间具有隔膜55，以及，借助于垫圈56来嵌塞含有对电极51的外包装罐52和含有测试电极53的外包装杯54。

对电极51如下制作。首先，混合98质量份的正极活性物质(LiCoO₂)、1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(科琴黑)以获得正极混合物。随后，使正极混合物与有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)混合，以及其后，借助于使用行星式离心混合机来捏合得到的混合物，以获得糊状正极混合浆料。随后，借助于使用涂覆装置，用正极混合浆料来涂覆正极集电体(具有15μm的厚度的铝箔)的单表面，以及其后，干燥(在120℃下)正极混合浆料以形成正极活性物质层。最后，借助于使用手压机来压缩模塑正极活性物质层，以及其后，在真空中干燥正极活性物质层。在压缩模塑过程中，正极活性物质层的体积密度是3.75g/cm³。

测试电极53如下制造。首先，以预定比率(混合比率：重量％)，混合负极活性物质(多个碳颗粒和多个非碳颗粒)、负极粘合剂、和负极导体，以获得负极混合物。负极粘合剂的组成和混合比率(重量％)是如表1所示。值得注意的是，在其中用于制备后面将要描述的负极混合浆料的溶剂是有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)的情况下，PVDF用作负极粘合剂。此外，在其中溶剂是水(H₂O)的情况下，PVDF和羧甲基纤维素(CMC)的混合物用作负极粘合剂。

作为多个碳颗粒，使用了三种石墨颗粒(第一石墨颗粒、第二石墨颗粒、和第三石墨颗粒)。在这种情况下，必要时，使用三种石墨颗粒的一种或两种。值得注意的是，为了简化起见，第一石墨颗粒、第二石墨颗粒、和第三石墨颗粒被分别称为大颗粒、中等颗粒、和小颗粒。大颗粒、中等颗粒、和小颗粒的存在或不存在、种类、混合比率(重量％)、平均粒径P1至P3(中值直径D50：μm)、比表面积Q1至Q3(m²/g)、和碳比率R1至R3(重量％)是如表1和表2所示。

作为非碳颗粒，使用了作为硅化合物的氧化硅颗粒(氧化硅)和作为硅合金的硅合金颗粒(硅合金)以及铁。非碳颗粒的种类、混合比率(重量％)、平均粒径V(中值直径D50：μm)、比表面积W(m²/g)、和非碳比率Z(重量％)是如表1和表2所示。

作为负极导体，使用了炭黑(CB)和纤维状碳(VGCF)的混合物。混合物的混合比率(重量％)是如表1所示。

随后，使负极混合物与溶剂混合，以及其后，借助于使用行星式离心混合机来捏合得到的混合物，以获得糊状负极混合浆料。作为溶剂，在其中负极活性物质是氧化硅的情况下使用有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)，以及在其中负极活性物质是硅合金的情况下使用水(H₂O)。随后，借助于使用涂覆装置，用负极混合浆料来涂覆负极集电体(具有12μm的厚度的铜箔)的单表面，以及其后，干燥(在120℃下)负极混合浆料以形成负极活性物质层。最后，借助于使用手压机来压缩模塑(在23℃和10MPa下)负极活性物质层，以及其后，在真空中干燥负极活性物质层。已在真空中干燥的负极活性物质层的体积密度(g/cm³)是如表2所示。

电解液制备如下。将电解质盐(LiPF₆)溶解于碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、和4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮(FEC)的混合溶剂。混合溶剂的混合比率(重量比)是EC:DMC:FEC＝25:63:12。相对于混合溶剂，电解质盐的含量是1摩尔/kg。

二次电池组装如下。将对电极51冲压成片状形状，以及其后，将片状对电极51容纳在外包装罐52中。随后，将测试电极53冲压成片状形状，以及其后将片状测试电极53容纳在外包装杯54中。随后，堆叠容纳在外包装罐52中的对电极51和容纳在外包装杯54中的测试电极53，其间具有隔膜55(具有25μm的厚度的微孔聚丙烯膜)，以及其后，借助于垫圈56来嵌塞外包装罐52和外包装杯54。因此，完成硬币型二次电池(具有20mm的直径和1.6mm的高度)。

当检查二次电池的电池特性(循环特性)时，获得表2所示的结果。通过以下程序来检查循环特性。

首先，在环境温度(23℃)环境下，对每个二次电池进行充电和放电的一个循环，以测量在第一循环中的放电容量。在这种情况下，在0.2C的电流下充电二次电池直到电池电压达到4.3V，以及其后充电二次电池，同时保持电池电压直到电流密度达到0.025C。此外，在0.2C的电流下放电二次电池直到电池电压达到2.5V。值得注意的是，0.2C是指的在其下在5小时内电池容量(理论容量)被完全放电的电流值，以及0.025C是指在其下在40小时内电池容量被完全放电的电流值。

随后，反复充电和放电二次电池直到在相同的环境下循环总数达到300个循环，以测量在第300个循环时的放电容量。在这种情况下，在0.5C的电流下充电二次电池直到电池电压达到4.3V，以及其后，充电二次电池，同时保持电池电压直到电流密度达到0.025C。此外，在0.5C的电流下放电二次电池直到电池电压达到2.5V。值得注意的是，0.5C是指在其下在2小时内完全放电电池容量的电流值。

最后，计算容量保留率(％)＝(在第300个循环时的放电容量/在第一循环中的放电容量)×100。

[表1]

[表2]

在其中组合使用多个碳颗粒和多个非碳颗粒的情况下，容量保留率在很大程度上取决于多个碳颗粒的构成。

更具体地，在其中碳颗粒含有三种石墨颗粒(实验例1-1至1-14)的情况下，与其中碳颗粒仅含有一种石墨颗粒(实验例1-15至1-17)的情况比较，容量保留率大大增加，其不依赖于石墨的种类和非碳颗粒的种类。此外，在其中碳颗粒含有三种石墨颗粒的情况下，获得这样的体积密度，其等于或高于在其中碳颗粒仅含有一种石墨颗粒的情况下的体积密度。

(实验例2-1至2-4)

如表3和表4所示，通过类似的程序来制作二次电池，不同之处在于，两种石墨颗粒(第一石墨颗粒和第二石墨颗粒)用作多个碳颗粒，并且检查了二次电池的电池特性。

在本文中，上文提到的大颗粒、中等颗粒、和小颗粒的任何两种用作两种石墨颗粒。在这里描述的第一石墨颗粒是在两种颗粒中具有相对较大粒径的颗粒，以及在这里描述的第二石墨颗粒是在两种颗粒中具有相对较小粒径的颗粒。

更具体地，在其中使用中等颗粒和小颗粒的实验例2-1和2-2中，具有相对较大粒径的中等颗粒对应于第一石墨颗粒，以及具有相对较小粒径的小颗粒对应于第二石墨颗粒。在其中使用大颗粒和小颗粒的实验例2-3中，具有相对较大粒径的大颗粒对应于第一石墨颗粒，以及具有相对较小粒径的小颗粒对应于第二石墨颗粒。在其中使用大颗粒和中等颗粒的实验例2-4中，具有相对较大粒径的大颗粒对应于第一石墨颗粒，以及具有相对较小粒径的中等颗粒对应于第二石墨颗粒。

因此，具有表4所示的平均粒径P1至P3的相对较大粒径的颗粒的平均粒径对应于平均粒径S1，以及具有平均粒径P1至P3的相对较小粒径的颗粒的平均粒径对应于平均粒径S2。此外，具有表4所示的比表面积Q1至Q3的相对较大粒径的颗粒的比表面积对应于比表面积T1，以及具有比表面积Q1至Q3的相对较小粒径的颗粒的比表面积对应于比表面积T2。另外，具有表4所示的碳比率R1至R3的相对较大粒径的颗粒的碳比率对应于碳比率U1，以及具有碳比率R1至R3的相对较小粒径的颗粒的碳比率对应于碳比率U2。

[表3]

[表4]

即使在其中两种石墨颗粒用作多个碳颗粒的情况下，获得这样的结果，其类似于在其中使用三种石墨颗粒的情况下的那些结果(表1和表2)。换句话说，在其中碳颗粒含有两种石墨颗粒(实验例2-1至2-4)的情况下，与碳颗粒仅含有一种石墨颗粒(实验例1-15至1-17)比较，容量保留率大大增加，同时获得大体相等或更高的体量密度。

当在本文中获得与多个碳颗粒有关的一阶微分分布和二阶微分分布时，获得图12至图14所示的结果。图12示出与实验例1-1有关的一阶微分分布和二阶微分分布。图13示出与实验例2-4有关的一阶微分分布和二阶微分分布。图14示出与实验例1-16有关的一阶微分分布和二阶微分分布。获得每个一阶微分分布和二阶微分分布的程序的细节如上所述。在图12至图14中，实线表示一阶微分分布(其中纵轴表示一阶微分值dQ/dD)，以及折线表示二阶微分分布(其中纵轴表示二阶微分值d²Q/dD²)。

在其中碳颗粒含有三种石墨颗粒(实验例1-1)的情况下，如图12所示，两个拐点出现在一阶微分分布中。在这种情况下，当检查二阶微分分布时，获得三个最小值P1至P3。然而，最小值P1至P3的最小值P1和P2各自是正值，以及最小值P3是负值。因此，图12所示的一阶微分分布具有两个不连续点(对应于相应的最小值P1和P2的点)。

在其中碳颗粒含有两种石墨颗粒(实验例2-4)的情况下，如图13所示，一个拐点出现在一阶微分分布中。在这种情况下，当检查二阶微分分布时，获得两个最小值P4和P5。然而，最小值P4和P5中的最小值P4是正值，以及最小值P5是负值。因此，图13所示的一阶微分分布具有一个不连续点(对应于最小值P4的点)。

在其中碳颗粒含有一种石墨颗粒(实验例1-16)的情况下，如图14所示，在一阶微分分布中没有出现拐点。在这种情况下，当检查二阶微分分布时，获得一个最小值P6。然而，最小值P6是负值。因此，图14所示的一阶微分分布没有不连续点。

如从表1至表4以及图12至图14中所示的结果可以看出的，在其中使用含有石墨的多个碳颗粒和含有金属类材料的多个非碳颗粒的情况下，当与多个碳颗粒有关的一阶微分分布具有一个或多个不连续点时，会改善循环特性。因此，实现了优越的电池特性。

虽然上文已参照一些实施方式和实施例来描述了本技术，但本技术不限于此，并且可以以各种方式加以改进。

例如，已参照实施例进行了描述，其中电池结构是圆柱型、层压膜型、和硬币型，以及电池元件具有螺旋缠绕结构。然而，电池结构和电池元件结构不限于此。本技术的二次电池同样适用于这样的情况，其中采用其它电池结构如方型结构或按钮式结构。此外，本技术的二次电池同样适用于这样的情况，其中电池元件具有其它结构如堆叠结构。

此外，电极反应物可以是任何其它第1族元素如钠(Na)和钾(K)，第2族元素如镁和钙，和其它轻金属如铝。因为预期会实现本技术的效果而与电极反应物的种类无关，所以即使改变电极反应物的种类也可以实现类似的效果。

另外，本技术的二次电池用活性物质和二次电池用电极可以适用于不同于二次电池的任何应用，其它应用的实例可以包括电容器。

注意，在本说明书中描述的效果是说明性和非限制性的。本技术可以具有不同于在本说明书中描述的那些效果的效果。

值得注意的是，本技术可以具有以下构成。

(1)

一种二次电池，包括：

正极；

负极，所述负极(1)包括多个碳颗粒和多个非碳颗粒，(2)碳颗粒含有石墨，(3)非碳颗粒包括含有硅(Si)、锡(Sn)和锗(Ge)中的一种或多种作为构成元素的材料，以及(4)多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布(横轴：粒径D(μm)，纵轴：一阶微分值dQ/dD)具有一个或多个不连续点；以及

电解质。

(2)

根据(1)的二次电池，其中多个碳颗粒含有具有彼此不同的平均粒径(中值直径D50：μm)的两种或更多种的多个石墨颗粒。

(3)

根据(1)或(2)的二次电池，其中

多个碳颗粒含有多个第一石墨颗粒、多个第二石墨颗粒、和多个第三石墨颗粒，以及

多个第一石墨颗粒的平均粒径P1(μm)、多个第二石墨颗粒的平均粒径P2(μm)、和多个第三石墨颗粒的平均粒径P3(μm)满足P1>P2>P3。

(4)

根据(3)的二次电池，其中

多个第一石墨颗粒的平均粒径P1满足20μm≤P1≤40μm，

多个第二石墨颗粒的平均粒径P2满足10μm≤P2≤25μm，以及

多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足1μm≤P3≤8μm。

(5)

根据(3)或(4)的二次电池，其中

多个第一石墨颗粒的比表面积Q1满足0.3m²/g≤Q1≤2m²/g，

多个第二石墨颗粒的比表面积Q2满足0.3m²/g≤Q2≤4m²/g，以及

多个第三石墨颗粒的比表面积Q3满足2m²/g≤Q3≤25m²/g。

(6)

根据(3)至(5)的任何之一的二次电池，其中在多个第一石墨颗粒、多个第二石墨颗粒、和多个第三石墨颗粒中，多个第一石墨颗粒的比率R1(重量％)、多个第二石墨颗粒的比率R2(重量％)、和多个第三石墨颗粒的比率R3(重量％)满足R1≥R2>R3。

(7)

根据(6)的二次电池，其中

多个第一石墨颗粒的比率R1满足40重量％≤R1≤99重量％，

多个第二石墨颗粒的比率R2满足5重量％≤R2≤60重量％，以及

多个第三石墨颗粒的比率R3满足0.1重量％≤R3≤20重量％。

(8)

根据(3)至(7)的任何之一的二次电池，其中第二石墨颗粒含有天然石墨。

(9)

根据(1)或(2)的二次电池，其中

多个碳颗粒含有多个第一石墨颗粒和多个第二石墨颗粒，以及

多个第一石墨颗粒的平均粒径S1和多个第二石墨颗粒的平均粒径S2满足S1>S2。

(10)

根据(9)的二次电池，其中

多个第一石墨颗粒的平均粒径S1满足20μm≤S1≤40μm，以及多个第二石墨颗粒的平均粒径S2满足10μm≤S2≤25μm，

多个第一石墨颗粒的平均粒径S1满足20μm≤S1≤40μm，以及多个第二石墨颗粒的平均粒径S2满足1μm≤S2≤8μm，或

多个第一石墨颗粒的平均粒径S1满足10μm≤S1≤25μm，以及多个第二石墨颗粒的平均粒径S2满足1μm≤S2≤8μm。

(11)

根据(9)或(10)的二次电池，其中

多个第一石墨颗粒的比表面积T1满足0.3m²/g≤T1≤2m²/g，以及多个第二石墨颗粒的比表面积T2满足0.3m²/g≤T2≤4m²/g，或

多个第一石墨颗粒的比表面积T1满足0.3m²/g≤T1≤2m²/g，以及多个第二石墨颗粒的比表面积T2满足2m²/g≤T2≤25m²/g，或

多个第一石墨颗粒的比表面积T1满足0.3m²/g≤T1≤4m²/g，以及多个第二石墨颗粒的比表面积T2满足2m²/g≤T2≤25m²/g。

(12)

根据(9)至(11)的任何之一的二次电池，其中在多个第一石墨颗粒和多个第二石墨颗粒中，多个第一石墨颗粒的比率U1(重量％)和多个第二石墨颗粒的比率U2(重量％)满足U1>U2。

(13)

根据(12)的二次电池，其中

多个第一石墨颗粒的比率U1满足0重量％<U1≤99重量％，以及多个第二石墨颗粒的比率U2满足0重量％<U2≤99重量％，或

多个第一石墨颗粒的比率U1满足0重量％<U1≤99重量％，以及多个第二石墨颗粒的比率U2满足0重量％<U2≤20重量％。

(14)

根据(1)至(13)的任何之一的二次电池，其中非碳颗粒含有硅单质、硅合金、和硅化合物中的一种或多种。

(15)

根据(1)至(14)的任何之一的二次电池，其中

多个非碳颗粒的平均粒径(中值直径D50)V满足1μm≤V≤10μm，

多个非碳颗粒的比表面积W满足2m²/g≤W≤100m²/g，以及

在多个碳颗粒和多个非碳颗粒中，多个非碳颗粒的比率Z满足3重量％≤Z≤30重量％。

(16)

根据(1)至(15)的任何之一的二次电池，其中

负极包括负极活性物质层，

负极活性物质层含有多个碳颗粒和多个非碳颗粒，以及

负极活性物质层的体积密度是1.7g/cm³或更大。

(17)

根据(1)至(16)的任何之一的二次电池，其中二次电池是锂离子二次电池。

(18)

一种二次电池用电极，包括：

(1)多个碳颗粒和多个非碳颗粒，(2)碳颗粒含有石墨，(3)非碳颗粒包括含有硅(Si)、锡(Sn)、和锗(Ge)中的一种或多种作为构成元素的材料，以及(4)多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布(横轴：粒径D(μm)，纵轴：一阶微分值dQ/dD)具有一个或多个不连续点。

(19)

一种二次电池用活性物质，包括：

(1)多个碳颗粒和多个非碳颗粒，(2)碳颗粒含有石墨，(3)非碳颗粒包括含有硅(Si)、锡(Sn)、和锗(Ge)中的一种或多种作为构成元素的材料，以及(4)多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布(横轴：粒径D(μm)，纵轴：一阶微分值dQ/dD)具有一个或多个不连续点。

(20)

一种电池组，包括：

根据(1)至(17)的任何之一的二次电池；

控制器，其控制二次电池的运行；以及

开关部，根据来自控制器的指令切换二次电池的运行。

(21)

一种电动车辆，包括：

根据(1)至(17)的任何之一的二次电池；

转换器，将由二次电池供应的电力转换成驱动力；

驱动部，根据驱动力运行；以及

控制器，控制二次电池的运行。

(22)

一种蓄电系统，包括：

根据(1)至(17)的任何之一的二次电池；

一个或多个电气设备，由二次电池供应电力；以及

控制器，控制由二次电池向一个或多个电气设备供应电力。

(23)

一种电动工具，包括：

根据(1)至(17)的任何之一的二次电池；以及

可移动部，由二次电池供应电力。

(24)

一种电子装置，包括根据(1)至(17)的任何之一的二次电池作为电力供应源。

本申请基于于2014年11月27日向日本特许厅提交的日本专利申请号2014-240108并要求其优先权，其整个内容以引用方式结合于本文。

本领域技术人员应该理解，可能会发生各种修改、组合、子组合和更改，其取决于设计要求和其它因素，只要它们是在所附权利要求或其等效陈述的范围内。

Claims (12)

1.一种二次电池，包括：

正极；

负极，所述负极包括多个碳颗粒和多个非碳颗粒，所述碳颗粒包含石墨，所述非碳颗粒包括含有硅、锡、以及锗中的一种或多种作为构成元素的材料，并且所述多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布具有一个或多个不连续点，其中所述分布的横轴和纵轴分别表示粒径D和一阶微分值dQ/dD；以及

电解质，

所述多个碳颗粒包括多个第一石墨颗粒、多个第二石墨颗粒、以及多个第三石墨颗粒，并且

所述多个第一石墨颗粒的平均粒径P1、所述多个第二石墨颗粒的平均粒径P2、以及所述多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足P1>P2>P3，

所述多个第一石墨颗粒的平均粒径P1满足20μm≤P1≤40μm，

所述多个第二石墨颗粒的平均粒径P2满足10μm≤P2≤25μm，并且

所述多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足1μm≤P3≤8μm。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中

所述多个第一石墨颗粒的比表面积Q1满足0.3m²/g≤Q1≤2m²/g，

所述多个第二石墨颗粒的比表面积Q2满足0.3m²/g≤Q2≤4m²/g，并且

所述多个第三石墨颗粒的比表面积Q3满足2m²/g≤Q3≤25m²/g。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，在所述多个第一石墨颗粒、所述多个第二石墨颗粒以及所述多个第三石墨颗粒中，所述多个第一石墨颗粒的比率R1、所述多个第二石墨颗粒的比率R2以及所述多个第三石墨颗粒的比率R3满足R1≥R2>R3。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其中

所述多个第一石墨颗粒的比率R1满足40重量％≤R1≤99重量％，

所述多个第二石墨颗粒的比率R2满足5重量％≤R2≤60重量％，以及

所述多个第三石墨颗粒的比率R3满足0.1重量％≤R3≤20重量％。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第二石墨颗粒包括天然石墨。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述非碳颗粒包含硅单质、硅合金以及硅化合物中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中

所述多个非碳颗粒的平均粒径V满足1μm≤V≤10μm，

所述多个非碳颗粒的比表面积W满足2m²/g≤W≤100m²/g，并且

在所述多个碳颗粒和所述多个非碳颗粒中，所述多个非碳颗粒的比率Z满足3重量％≤Z≤30重量％。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其中

所述负极包括负极活性物质层，

所述负极活性物质层包含所述多个碳颗粒和所述多个非碳颗粒，并且

所述负极活性物质层的体积密度是1.7g/cm³或更大。

9.一种二次电池用电极，

包括多个碳颗粒和多个非碳颗粒，所述碳颗粒包括石墨，所述非碳颗粒包括含有硅、锡、以及锗中的一种或多种作为构成元素的材料，并且所述多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布具有一个或多个不连续点，其中所述分布的横轴和纵轴分别表示粒径D和一阶微分值dQ/dD，

所述多个碳颗粒包括多个第一石墨颗粒、多个第二石墨颗粒、以及多个第三石墨颗粒，并且

所述多个第一石墨颗粒的平均粒径P1、所述多个第二石墨颗粒的平均粒径P2、以及所述多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足P1>P2>P3，

所述多个第一石墨颗粒的平均粒径P1满足20μm≤P1≤40μm，

所述多个第二石墨颗粒的平均粒径P2满足10μm≤P2≤25μm，并且

所述多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足1μm≤P3≤8μm。

10.一种二次电池用活性物质，

包含多个碳颗粒和多个非碳颗粒，所述碳颗粒包括石墨，所述非碳颗粒包括含有硅、锡、以及锗中的一种或多种作为构成元素的材料，并且所述多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布具有一个或多个不连续点，其中所述分布的横轴和纵轴分别表示粒径D和一阶微分值dQ/dD，

所述多个碳颗粒包括多个第一石墨颗粒、多个第二石墨颗粒、以及多个第三石墨颗粒，并且

所述多个第一石墨颗粒的平均粒径P1、所述多个第二石墨颗粒的平均粒径P2、以及所述多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足P1>P2>P3，

所述多个第一石墨颗粒的平均粒径P1满足20μm≤P1≤40μm，

所述多个第二石墨颗粒的平均粒径P2满足10μm≤P2≤25μm，并且

所述多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足1μm≤P3≤8μm。

11.一种电动车辆，包括：

二次电池；

将由所述二次电池供应的电力转换成驱动力的转换器；

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、负极以及电解质，

所述负极包括多个碳颗粒和多个非碳颗粒，所述碳颗粒包括石墨，所述非碳颗粒包括含有硅、锡、以及锗中的一种或多种作为构成元素的材料，并且所述多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布具有一个或多个不连续点，其中所述分布的横轴和纵轴分别表示粒径D和一阶微分值dQ/dD，

所述多个碳颗粒包括多个第一石墨颗粒、多个第二石墨颗粒、以及多个第三石墨颗粒，并且

所述多个第一石墨颗粒的平均粒径P1、所述多个第二石墨颗粒的平均粒径P2、以及所述多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足P1>P2>P3，

所述多个第一石墨颗粒的平均粒径P1满足20μm≤P1≤40μm，

所述多个第二石墨颗粒的平均粒径P2满足10μm≤P2≤25μm，并且

所述多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足1μm≤P3≤8μm。

12.一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、负极以及电解质，

所述负极包括多个碳颗粒和多个非碳颗粒，所述碳颗粒包括石墨，所述非碳颗粒包括含有硅、锡、以及锗中的一种或多种作为构成元素的材料，并且所述多个碳颗粒的相对颗粒量的积分值Q相对于粒径D的一阶微分值的分布具有一个或多个不连续点，其中所述分布的横轴和纵轴分别表示粒径D和一阶微分值dQ/dD，

所述多个碳颗粒包括多个第一石墨颗粒、多个第二石墨颗粒、以及多个第三石墨颗粒，并且

所述多个第一石墨颗粒的平均粒径P1、所述多个第二石墨颗粒的平均粒径P2、以及所述多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足P1>P2>P3，

所述多个第一石墨颗粒的平均粒径P1满足20μm≤P1≤40μm，

所述多个第二石墨颗粒的平均粒径P2满足10μm≤P2≤25μm，并且

所述多个第三石墨颗粒的平均粒径P3满足1μm≤P3≤8μm。

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