CN107204482A - 电池、电池包和车辆 - Google Patents

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Abstract

根据实施方式,提供一种电池、电池包及车辆。电池具备1个以上的电极层叠体。电极层叠体包含电解质层、第1电极层和第2电极层。电解质层包含电解质和羧甲基纤维素钠盐。第1电极层包含第1活性物质和羧甲基纤维素铵盐,且粘结于电解质层的一个面上。第2电极层包含第2活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂,且粘结于电解质层中相对于粘结有第1电极层的面为背侧的面上。

Description

电池、电池包和车辆
技术领域
实施方式涉及电池、电池包及车辆。
背景技术
锂离子非水电解质二次电池作为高能量密度电池被广泛地普及到电动汽车、电力蓄电、信息设备等各种领域中。伴随于此,来自市场的要求也进一步增加,正在积极地开展研究。
特别是,为了将其用途作为电动汽车等的车辆用电源,要求能量密度高、即每单位重量或每单位体积的放电容量大。
其另一方面,每单位重量或每单位体积的放电容量变得越大,对安全性的要求也越提高。作为其一个应对的是全固体二次电池。全固体二次电池如其文字所示是使用固体电解质来代替迄今为止的非水电解质、即有机系电解液的二次电池。由于有机系电解液为起火性,所以正在积极地进行用于提高使用有机系电解液时的安全性的技术开发。尽管如此,也难以确保充分的安全性。另一方面,全固体二次电池由于不使用有机系电解液,所以没有起火的可能性,能够形成极其安全的二次电池。
进而,根据全固体二次电池,由于不使用电解液,所以通过在集电体的表面背面涂布正极和负极而得到的双极结构的电极和在其上涂布固体电解质而进行堆叠,能够适宜地形成双极电池。在这样的双极电池中,能够在电池内部提高电压。
发明内容
本发明所要解决的课题在于提供显示优异的输出性能及优异的寿命性能的电池、具备该电池的电池包及搭载该电池包的车辆。
根据第1实施方式的一个方案,提供一种电池。电池具备1个以上的电极层叠体。电极层叠体包含电解质层、第1电极层和第2电极层。电解质层包含电解质和羧甲基纤维素钠盐。第1电极层包含第1活性物质和羧甲基纤维素铵盐,且粘结于电解质层的一个面上。第2电极层包含第2活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂,且粘结于电解质层中相对于粘结有第1电极层的面为背侧的面上。
根据第1实施方式的另一方案,提供一种电池。电池具备1个以上的电极层叠体。电极层叠体包含电解质层、第1电极层和第2电极层。电解质层包含电解质和羧甲基纤维素铵盐。第1电极层包含第1活性物质和羧甲基纤维素钠盐,且粘结于电解质层的一个面上。第2电极层包含第2活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂,且粘结于电解质层中相对于粘结有第1电极层的面为背侧的面上。
根据第2实施方式,提供一种电池包。电池包具备第1实施方式所述的电池。
根据第3实施方式,提供一种车辆。车辆上搭载有第2实施方式所述的电池包。
根据上述构成,能够提供可显示优异的输出性能及优异的寿命性能的电池、电池包及搭载该电池包的车辆。
附图说明
图1是实施方式所述的一个例子的电极组。
图2是第1实施方式所述的一个例子的电池的概略剖面图。
图3是第1实施方式所述的另一个例子的电池的局部剖切立体图。
图4是实施方式所述的一个例子的方案的电极层叠体。
图5是第1实施方式所述的又一个例子的电池的概略剖面图。
图6是图5的A部的放大剖面图。
图7是第2实施方式所述的一个例子的电池包的分解立体图。
图8是表示图7的电池包的电路的方框图。
图9是表示第3实施方式所述的车辆的例子即一个例子的汽车的示意图。
符号说明
2A,2B,2C,2D:电极层叠体、3:集电层、3a,3b:引线连接用的集电体、4:负极层、5:正极层、6,11:电极组、7:电解质层、8:区分部分、30、40、50:电池、31,41,51:外包装部件、36,46,56,63:负极端子、37,47,57,64:正极端子、52:绝缘部件、65:粘接胶带、66:组电池、67:印制电路布线基板、68:热敏电阻、69:保护电路、70:通电用端子、71:正极侧引线、72:正极侧连接器、73:负极侧引线、74:负极侧连接器、75,76:布线、77a:正极侧布线、77b:负极侧布线、78:用于电压检测的布线、79:保护片材、80:收纳容器、81:盖、90:电池包、91:单电池。
具体实施方式
在制作双极结构的电极时,当将固体电解质涂布于正极表面和/或负极表面时,根据正极和/或负极中使用的粘结剂的种类,需要留意包含固体电解质的浆料中使用的粘结剂的种类。例如,在正极和/或负极中使用可溶于有机溶剂的粘结剂(所谓的溶剂系的粘合剂)的情况下,固体电解质浆料的涂布中必须使用水溶性的粘结剂(所谓的水系的粘合剂)。另一方面,在正极和/或负极中使用水溶性的粘结剂的情况下,固体电解质浆料的涂布中必须使用可溶于有机溶剂的粘结剂。
此外,在将正极和负极分别形成于集电体的表侧和背侧的情况下,必须在将一者的电极材料涂布于集电体的表侧的面上后,等待涂膜干燥后再次在其背侧的面上涂布另一者的电极材料。像这样制作双极结构的电极的情况下,难以提高制造效率及抑制制造成本。此外,在集电体的表侧的面上形成电极后,涂布另一个电极的材料时,需要将集电体翻过来也成为在制造效率及制造成本方面不优选的主要原因。
以下,对本发明的各实施方式参照附图进行说明。另外,对实施方式中共同的构成标注相同的符号,并省略重复的说明。此外,各图是有助于发明的说明及其理解的示意图,其形状或尺寸、比例等与实际的装置有不同的地方,但它们可以参考以下的说明和公知技术来适当地进行设计变更。
(第1实施方式)
根据第1实施方式的一个方案,提供一种具备1个以上的电极层叠体的电池。电极层叠体包含电解质层、第1电极层和第2电极层。电解质层包含电解质和羧甲基纤维素钠盐。第1电极层包含第1活性物质和羧甲基纤维素铵盐,且粘结于电解质层的一个面上。第2电极层包含第2活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂,且粘结于电解质层的另一个面上。
根据第1实施方式的另一方案,提供一种具备1个以上的电极层叠体的电池。电极层叠体包含电解质层、第1电极层和第2电极层。电解质层包含电解质和羧甲基纤维素铵盐。第1电极层包含第1活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂,且粘结于电解质层的一个面上。第2电极层包含第2活性物质和羧甲基纤维素钠盐,且粘结于电解质层的另一个面上。
此外,第1实施方式所述的电池可以进一步具备外包装部件及电极端子。也可以包含液状的含有溶剂和电解质的电解液。
电极层叠体包含电解质层、第1电极层和第2电极层。这些电解质层与第1电极层与第2电极层密合而构成一体型的单元。第1电极层和第2电极层分别粘结于电解质层的两个面上。
第1电极层不是单纯地配置在电解质层的面上,而是第1电极层与电解质层无间隙地紧密接触。在第1电极层的表面可以存在凹陷的部分或凹凸结构,但电解质层按照将第1电极层的表面的凹陷填埋的方式与第1电极层接触。即,在第1电极层与电解质层的界面中,电解质层的表面以追随于第1电极层的表面形状的方式来对应。
同样地,第2电极层不是单纯地配置在电解质层的面上,而是第2电极层与电解质层无间隙地紧密接触。在电解质层的表面可以存在凹陷的部分或凹凸结构,但第2电极层按照将电解质层的表面的凹陷填埋的方式与电解质层接触。即,在电解质层与第2电极层的界面中,第2电极层的表面以追随于电解质层的表面形状的方式来对应。
电解质层包含后述的电解质和作为粘结剂的羧甲基纤维素(CMC)的铵盐或钠盐中的一者。电解质层中的CMC的盐的种类可以根据第1电极层和第2电极层所包含的粘结剂的种类而不同。
第1电极层和第2电极层分别包含第1活性物质和第2活性物质。此外,第1电极层和第2电极层可以分别为负极层及正极层。例如当第1电极层为负极层时,第2电极层为正极层。此外,该情况下,第1活性物质为后述的负极活性物质,第2活性物质为后述的正极活性物质。或者,例如当第1电极层为正极层时,第2电极层为负极层。在该情况下,第1活性物质为正极活性物质,第2活性物质为负极活性物质。
第1电极层除了第1活性物质以外,还进一步包含羧甲基纤维素(CMC)的铵盐、或者可溶于有机溶剂的第1粘结剂中的一者作为粘结剂。对于详细情况在后面进行叙述,但作为第1粘结剂,可以使用相对于有机溶剂显示可溶性的一种、或两种以上的材料。当第1电极层包含羧甲基纤维素铵盐(以下称为“CMC铵盐”)时,电解质层优选包含羧甲基纤维素钠盐(以下称为“CMC钠盐”)。
第2电极层除了第2活性物质以外,还包含可溶于有机溶剂的第1粘结剂、或者CMC钠盐作为粘结剂。当第1电极层包含CMC铵盐时,第2电极层优选包含第1粘结剂。此外,当第1电极层包含第1粘结剂时,第2电极层优选包含CMC钠盐。进而,当第2电极层包含CMC钠盐时,电解质层优选包含CMC铵盐。此外,第2电极层如后述那样可以进一步包含导电剂。当包含导电剂时,从确保导电性的方面出发,优选导电剂的至少一部分露出到第2电极层的表面。
实施方式所述的电池如上述那样具备包含含有种类互不相同的粘结剂的电解质层、第1电极层和第2电极层的电极层叠体。这些电解质层与第1、第2电极层高度地密合而构成一体型的单元。由于电极层叠体像这样构成,所以第1电极层与电解质层与第2电极层之间的离子导电率高。其结果是,具备这样的电极层叠体的电池显示优异的输出性能和优异的寿命性能。
电极层叠体可以进一步包含集电层。集电层可以与第1电极层及第2电极层中的至少一者接触。此外,如后述那样,有时将多个电极层叠体堆叠而构成层叠型的电极组。在这样的层叠型的电极组中,多个电极层叠体中的各个集电层可以与第1电极层和第2电极层这两者接触。
此外,如后述那样,集电层可以是包含含有金属或合金的箔的集电体,或者也可以是包含导电剂和第2粘结剂的层。当集电层为包含箔的集电体(集电箔)时,第2电极层优选包含导电剂。若导电剂均匀地分散在第2电极层中,则由于在第2电极层与集电箔之间形成良好的导电通路,所以能够降低电池内的电阻,因此优选。
作为集电层的包含导电剂和第2粘结剂的层是例如如后述那样通过使涂布在第2电极层上的导电糊剂干燥而形成的导电性的层。导电糊剂可以包含公知的导电剂及粘结剂、以及用于调整为能够涂布糊剂的粘度的公知的溶剂。
在通过在第2电极层上涂布导电糊剂并使该糊剂干燥来形成集电层的情况下,能够提高第2电极层与集电层的密合性。这是由于,在第2电极层的表面存在凹凸的情况下,导电糊剂能够追随于第2电极层的表面形状。其结果是,能够降低第2电极层与集电层的接触电阻而提高导电性,所以优选。
电极层叠体可以在电池中作为电极组而包含。可以使用一个或两个以上的电极层叠体来构成电极组。即,电池可以包含含有一个电极层叠体的一体型单元的单单元型的电极组、或者将两个以上的一体型单元堆叠而得到的多个单元型的电极组。
在使用一个电极层叠体作为电极组的情况下,例如,可以使用两个集电层分别配置在第1电极层的外侧和第2电极层的外侧的电极层叠体作为电极组。或者,也可以将这样的电极层叠体卷绕成扁平形状、或制成折曲的形状等后作为电极组使用。此外,例如可以将一个集电层配置在第1电极层或者第2电极层中的一者的外侧的电极层叠体卷绕成扁平形状、或制成折曲的形状后作为电极组使用。在任何情况下,均优选成为在电极组中在最外侧的两面配置有集电层那样的形态。通过将电极层叠体卷绕、或者使其折曲,能够提高体积能量密度。
此外,在使用将两个以上的电极层叠体的单元堆叠而得到的部件作为电极组时,与使用单一的单元时同样地,可以使用在位于堆叠的最外层的第1电极层的外侧和第2电极层的外侧这两者上配置有集电层的堆叠,或者也可以使用在位于堆叠的最外层的第1电极层的外侧和第2电极层的外侧中的仅一者上配置有集电层的堆叠。但是,例如在将多个单元堆叠时,为了防止一个单元的正极层与另一单元的负极层接触而发生短路,优选在各单元间配置集电层。此外,由于通过像这样设定,可以构成双极结构的电极组,能够提高电池电压,所以优选。在任何情况下,均可以将堆叠卷绕成扁平形状、或使其折曲等,但优选成为在电极组中在最外侧的两面配置有集电层那样的形态。
实施方式所述的电池可以进一步具备电极加压部件。电极加压部件从第1电极层侧和第2电极层侧的两面将电极层叠体、或将电极层叠体堆叠而得到的电极组进行加压。
在电池受到来自外部的冲击等而对电池内部施加振动的情况等中,有可能电极层叠体中的层间的密合性降低。此外,在通过将电极层叠体卷绕或使其折曲而使电极层叠体堆叠、或者将两个以上的电极层叠体堆叠而构成电极组的情况下,有可能第1电极层和/或第2电极层与按照与其接触的方式堆叠的集电层通过冲击或振动而彼此错开,从而密合性降低。若密合性降低,则电极层叠体内的导电通路变少,电池电阻可能增加。此外,有可能变得得不到优异的输出性能或寿命性能。此外,例如在使用金属制容器等导电性的容器作为容纳电极组的外包装部件的情况下,在电极组内产生错开的结果是,有可能电极组的一部分与金属制容器的内表面接触而电池发生短路。
进而,例如在来自外部的振动长期地持续施加的情况下,有可能微粒从电池的材料上剥落,且该微粒进入电极组中的层之间。在微粒进入层间的情况下,密合性降低,结果是有可能电池电阻增加、或变得得不到优异的输出性能或寿命性能。而且,微粒贯通集电层,结果是有可能产生正极层与负极层的短路。
通过包含电极加压部件,能够抑制电极层叠体中的层间的密合性的降低。电极加压部件可以兼作例如后述的外包装部件。兼作电极加压部件的外包装部件的例子包含按照内部压力变得小于电池外部的方式密闭的具有柔软性的外包装部件。例如,使用后述的由层压薄膜等具有柔软性的薄膜或薄的金属构成的外包装部件,在容纳电极层叠体后通过实施抽真空能够将电极层叠体从两面进行按压。或者,可以使用具有适当的内部尺寸的刚性的外包装部件作为电极加压部件。例如,通过将电极层叠体(或电极组)容纳于具有与其层叠方向上的厚度相同的内部尺寸宽度的金属罐中,能够将电极层叠体(或电极组)从两面进行按压。
或者,作为电极加压部件,也可以设置不同于外包装部件的另外的机构。例如,可以设置将电极层叠体从两面进行固定的组件。此外,也可以在将电极层叠体堆叠后,用绝缘性带卷绕。在使用绝缘性带时,例如在使用金属制容器作为容纳电极组的外包装部件的情况下,绝缘性带可以兼作用于防止电极组与金属制容器的电接触的绝缘部件。
以下,对负极层、正极层、电解质层及集电层进行详细叙述。此外,还对电池可以具备的外包装部件、电极端子及电解液进行说明。
1)负极层
在实施方式所述的电池中,第1电极层及第2电极层中的至少一者可成为负极层。负极层包含负极活性物质(第1活性物质或第2活性物质)和粘结剂。虽然根据方案而不同,但粘结剂包含CMC铵盐、CMC钠盐、或可溶于有机溶剂的第1粘结剂。此外,粘结剂可以进一步包含丁苯橡胶(SBR)等水系乳液粘合剂。
此外,负极层也可以进一步包含导电剂。
负极层中包含的负极活性物质的种类可以设定为一种或两种以上,其包含以下的物质。
负极活性物质中包含锂合金、碳材料(LiC6、LiC2等)、金属化合物等。更优选的负极活性物质中包含锂钛氧化物、钛氧化物、铌氧化物、硅氧化物、硅、硅合金、铁氧化物(例如Fe2O3、Fe3O4、FeO)、锰氧化物(例如MnO)、锌氧化物(例如ZnO)、金属硫化物。
锂合金优选包含选自由Si、Al、Zn、Sn及In构成的组中的至少一种金属元素。作为具体例子,可列举出Li-Al、Li-Bi-Cd、Li-Sn-Cd等。锂钛氧化物中,例如可以使用尖晶石结构的Li4+xTi5O12(式中,-1≤x≤3)、斜方锰矿结构的Li2+xTi3O7(式中,0≤x≤1)、Li1+xTi2O4(式中,0≤x≤1)、Li1.1+xTi1.8O4(式中,0≤x≤1)、Li1.07+xTi1.86O4(式中,0≤x≤1)、LixTiO2(式中,0≤x≤1)、LixM11-yM2yTi6-zM3zO14+δ(式中,M1为选自由Sr、Ba、Ca及Mg构成的组中的至少一种,M2为选自由Cs、K及Na构成的组中的至少一种,M3为选自由Al、Fe、Zr、Sn、V、Nb、Ta及Mo构成的组中的至少一种,2≤x≤6、0<y<1、0<z≤6、-0.5≤δ≤0.5)、Li2+wNa2-xM1yTi6- zM2zO14+δ(式中,M1为选自由Cs及K构成的组中的至少一种,M2为选自由Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn及Al构成的组中的至少一种,0≤w≤4、0<x<2、0≤y<2、0<z≤6、δ为-0.5≤δ≤0.5)等。上述种类的锂钛氧化物的Li嵌入脱嵌时的体积变化小。钛氧化物中,可列举出例如锐钛矿结构TiO2、单斜晶系TiO2(B)。铌氧化物中,可列举出例如Nb2O5、锂嵌入脱嵌电位相对于金属锂的氧化-还原电位变得高于1.0V(vs.Li/Li+)的Nb2TiO7等。硅氧化物中,可列举出例如SiO、Si-SiO复合物等。硅合金中,可列举出例如Si-Sn、Si-Li等。金属硫化物中,可列举出例如TiS2、FeS、FeS2、NiS、MoS2等。
此外,根据活性物质的碱性及酸性物质,也可以在负极层中包含pH调节剂。
作为水系乳液粘合剂,除了SBR以外,还可以使用例如聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇等。负极层可以仅包含一种这样的水系粘合剂,或者也可以包含两种以上。
第1粘结剂的例子中,包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶及丁苯橡胶、聚丙烯酸化合物及酰亚胺化合物。可以单独使用这些粘结剂作为第1粘结剂,或者也可以使用两种以上作为第1粘结剂。
作为导电剂,例如以通过炉法、槽法或乙炔法得到的炭黑(炉黑及乙炔黑等)为代表,可列举出焦炭、碳纤维、石墨、金属化合物粉末、金属粉末等。可以单独使用这些导电剂,或者也可以使用两种以上。
当负极层包含CMC铵盐或CMC钠盐和除这些CMC的盐以外的水溶性的粘结剂(水系粘合剂)时,负极层中的负极活性物质、CMC的盐、水系粘合剂和导电剂的含有比例优选为:负极活性物质为60重量%以上且98.4重量%以下,CMC的盐为0.1重量%以上且10重量%以下,其他水系粘合剂等粘结剂为0.5重量%以上且10重量%以下,导电剂1重量%以上且20重量%以下。
通过将负极层中的CMC的盐的含量设定为0.1重量%以上且10重量%以下的范围,能够得到在结构上难以受到影响的负极层。更优选的范围为0.5重量%以上且10重量%以下。
负极层中的水系粘合剂的含量优选设定为0.5重量%以上且10重量%以下的范围。由此,能够提高负极层的柔软性。更优选的范围为0.5重量%以上且5重量%以下。
在上述的情况下,通过将负极层中的导电剂的含量设定为1重量%以上且20重量%以下的范围,能够形成良好的电子传导通路,反复稳定地进行充放电。更优选的范围为3重量%以上且10重量%以下。
当负极层包含第1粘结剂时,负极层中的负极活性物质、第1粘结剂和导电剂的含有比例优选为:负极活性物质为70重量%以上且98重量%以下,第1粘结剂为1重量%以上且20重量%以下,导电剂为1重量%以上且10重量%以下。
若第1粘结剂的含量为1重量%以上,则能够显示负极层与其他层的优异的粘结性,进而能够期待在充放电循环后显示更优异的容量维持率。另一方面,从高容量化的观点出发,第1粘结剂的含量优选为20重量%以下。
在上述的情况下,若导电剂的含量为1重量%以上,则负极层能够显示优异的集电性能。另一方面,从高容量化的观点出发,导电剂的含量优选为10重量%以下。
负极层的密度优选设定为3g/cm3以上。这是由于,若负极层的密度低于3g/cm3,则有可能得不到具有0.1μm以上且0.6μm以下的表面粗糙度Ra(+)的负极。
对于负极层的表面粗糙度Ra(+),使用以JIS B 0601(1994)或JIS B0031(1994)规定的算术平均粗糙度Ra。
此外,在使负极层为第1电极层的情况下,为了防止负极层(第1电极层)与正极层(第2电极层)的短路,负极层的最大高度粗糙度Rz优选为低于电解质层的厚度。该电极层的最大高度粗糙度Rz更优选为电解质层的厚度1/2以下。
2)正极层
在实施方式所述的电池中,第1电极层及第2电极层中的至少一者可以成为正极层。正极层包含正极活性物质(第1活性物质或第2活性物质)和粘结剂。虽然根据方案而不同,但粘结剂包含CMC铵盐、CMC钠盐、或可溶于有机溶剂的第1粘结剂。此外,粘结剂可以进一步包含丁苯橡胶(SBR)等水系乳液粘合剂。
此外,正极层也可以进一步包含导电剂。
正极层中包含的正极活性物质的种类可以设定为一种或两种以上,其包含以下的物质。
正极活性物质中包含各种氧化物、硫化物、聚合物等。可列举出例如二氧化锰(MnO2)、氧化铁、氧化铜、氧化镍、锂锰复合氧化物(例如LixMn2O4或LixMnO2)、锂镍复合氧化物(例如LixNiO2)、锂钴复合氧化物(LixCoO2)、锂镍钴复合氧化物(例如LixNi1-yCoyO2)、锂锰钴复合氧化物(例如LiMnyCo1-yO2)、尖晶石型锂锰镍复合氧化物(LixMn2-yNiyO4)、具有橄榄石结构的磷酸锂化合物(LixFePO4、LixFe1-yMnyPO4、LixVPO4F、LixCoPO4等)、硫酸铁(LixFeSO4F、FeSO4、Fe2(SO4)3等)、钒氧化物(例如V2O5)等。此外,还可列举出聚苯胺或聚吡咯等导电性聚合物材料、二硫化物系聚合物材料、硫(S)、氟化碳等有机材料及无机材料。
作为更优选的二次电池用的正极活性物质,可列举出可得到高的电池电压的正极活性物质。可列举出例如锂锰复合氧化物(LixMn2O4)、锂镍复合氧化物(LixNiO2)、锂钴复合氧化物(LixCoO2)、锂镍钴复合氧化物(LixNi1-yCoyO2)、尖晶石型锂锰镍复合氧化物(LixMn2- yNiyO4)、锂锰钴复合氧化物(LixMnyCo1-yO2)、磷酸铁锂(LixFePO4)等。另外,在上述的组成式中,x、y优选为0~1的范围。
此外,在正极活性物质中可以包含组成以LiaNibCocMndO2(0≤a≤1.1、b+c+d=1)表示的锂镍钴锰复合氧化物。由于在锂镍钴锰复合氧化物中,若为0≤a≤1.1、0.3≤b≤0.9、0.1≤c≤0.5、0.1≤d≤0.5,则能够得到高容量,所以优选。
如后述那样,在电解质层中可以使用包含常温熔融盐的非水电解质,但此时,使用磷酸铁锂、LixVPO4F、锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂镍钴复合氧化物从循环寿命的观点出发是优选的。这是由于,上述正极活性物质与常温熔融盐的反应性变少。
作为水系乳液粘合剂,除了SBR以外,还可以使用例如聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇等。正极层可以包含仅一种这样的水系粘合剂,或者也可以包含两种以上。
第1粘结剂的例子中,包含聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶、丙烯酸系橡胶、丙烯酸系树脂等。可以单独使用这些粘结剂作为第1粘结剂,或者也可以使用两种以上作为第1粘结剂。
作为导电剂,例如以通过炉法、槽法或乙炔法得到的炭黑为代表,可列举出焦炭、碳纤维、石墨、金属化合物粉末、金属粉末等。可以单独使用这些导电剂,或者也可以使用两种以上。
当正极层包含CMC铵盐或CMC钠盐和除这些CMC的盐以外的水溶性的粘结剂(水系粘合剂)时,正极层中的正极活性物质、CMC的盐、水系粘合剂和导电剂的含有比例优选为:正极活性物质为60重量%以上且98.6重量%以下,CMC的盐为0.1重量%以上且10重量%以下,其他水系粘合剂等粘结剂为0.3重量%以上且10重量%以下,导电剂为1重量%以上且20重量%以下。
通过将正极层中的CMC的盐的含量设定为0.1重量%以上且10重量%以下的范围,能够得到在结构上难以受到影响的正极层。更优选的范围为0.5重量%以上且10重量%以下。
正极层中的水系粘合剂的含量优选设定为0.3重量%以上且10重量%以下的范围。由此,能够提高正极层的柔软性。更优选的范围为0.5重量%以上且5重量%以下。
在上述的情况下,通过将正极层中的导电剂的含量设定为1重量%以上且20重量%以下的范围,能够形成良好的电子传导通路,反复稳定地进行充放电。更优选的范围为3重量%以上且10重量%以下。
当正极层包含第1粘结剂时,正极层中的正极活性物质、第1粘结剂和导电剂的含有比例优选为:正极活性物质为80重量%以上且95重量%以下,第1粘结剂为2重量%以上且17重量%以下,导电剂为3重量%以上且18重量%以下。
若第1粘结剂的含量为2重量%以上,则能够显示正极层与其他层的优异的粘结性,进而能够期待在充放电循环后显示更优异的容量维持率。另一方面,从高容量化的观点出发,第1粘结剂的含量优选为17重量%以下。
在上述的情况下,若导电剂的含量为3重量%以上,则正极层能够显示优异的集电性能。另一方面,从高容量化的观点出发,导电剂的含量优选为18重量%以下。
正极层的密度优选设定为3g/cm3以上。这是由于,若正极层的密度低于3g/cm3,则有可能得不到具有0.1μm以上且0.6μm以下的表面粗糙度Ra(+)的正极。
与负极层的情况同样地,对于正极层的表面粗糙度Ra(+),使用以JIS B 0601(1994)或JIS B 0031(1994)规定的算术平均粗糙度Ra。
此外,在使正极层为第1电极层的情况下,为了防止正极层(第1电极层)与负极层(第2电极层)的短路,正极层的最大高度粗糙度Rz优选为低于电解质层的厚度。该电极层的最大高度粗糙度Rz更优选为电解质层的厚度1/2以下。
3)电解质层
电解质层包含电解质。此外,电解质层包含羧甲基纤维素(CMC)的盐作为粘结剂,但CMC的盐的种类根据方案而不同。如上所述,当第一电极层包含CMC铵盐时,电解质层包含CMC钠盐。当第2电极层包含CMC钠盐时,电解质层包含CMC铵盐。此外,电解质层可以进一步包含丁苯橡胶(SBR)等水系乳液粘合剂。
作为电解质,例如可以使用具有Li离子导电性的无机固体粒子等固体电解质。电解质层所包含的电解质可以是一种,或者也可以是两种以上。具有Li离子导电性的无机固体粒子中,从具有Li离子导电性高且耐还原性的高低、电化学窗宽的优点出发,优选使用石榴石型结构的无机固体粒子。作为石榴石型结构的无机固体粒子,可列举出La5+xAxLa3- xM2O12(A为选自Ca、Sr及Ba中的至少一种,M为选自Nb及Ta中的至少一种)、Li3M2-xL2O12(M为选自Ta及Nb中的至少一种,L为Zr)、Li7-3xAlxLa3Zr3O12、Li7La3Zr2O12。其中,Li6.25Al0.25La3Zr3O12或Li7La3Zr2O12具有以下优点:Li离子导电性(离子传导性)高、且电化学稳定,所以放电性能和循环寿命性能优异,进而,如后述那样在作为液状非水电解质使用的情况下,即使微粒化也相对于有机溶剂化学稳定。x优选为0~0.5的范围。
此外,作为固体电解质的其他例子,可列举出氧化钛、氢氧化钛、钛酸钡、氧化铝、氧化铁、氧化硅、氢氧化铝、水铝矿、勃姆石、三羟铝石、氧化镁、二氧化硅、氧化锆、氢氧化镁、二氧化硅、钛酸钡、四硼酸锂、钽酸锂、云母、氮化硅、氮化铝及沸石等。
固体电解质包含例如通过将电解质溶解于高分子材料中并进行固体化而调制的高分子固体电解质、或者具有Li离子传导性的固体物质即无机固体电解质。
若使用上述那样的固体电解质,则不需要将液状的非水电解质用于电池中。为了进一步提高离子传导性,也可以使用包含电解质和有机溶剂的液状的非水电解质、或将液状非水电解质与高分子材料复合化而得到的凝胶状非水电解质。液状非水电解质和/或凝胶状非水电解质例如可以浸渗于电解质层中。
液状非水电解质优选为将电解质以0.5摩尔/L以上且2.5摩尔/L以下的浓度溶解于有机溶剂中而得到的液状非水电解质。
电解质的例子中,包括高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)及双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)那样的锂盐及它们的混合物。电解质优选为即使在高电位下也不易氧化的电解质,最优选LiPF6
有机溶剂的例子中,包括碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚乙烯酯那样的环状碳酸酯;碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(MEC)那样的链状碳酸酯;四氢呋喃(THF)、2甲基四氢呋喃(2MeTHF)、二氧杂环戊烷(DOX)那样的环状醚;二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)那样的链状醚;γ-丁内酯(GBL)、乙腈(AN)及环丁砜(SL)。这些有机溶剂可以单独使用或作为混合溶剂使用。
高分子材料的例子中,包括聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)及聚环氧乙烷(PEO)。
或者,作为非水电解质,也可以使用含有Li离子的常温熔融盐(离子性熔体)。
常温熔融盐(离子性熔体)是指在由有机物阳离子和阴离子的组合构成的有机盐中,在常温(15~25℃)下可以作为液体存在的化合物。常温熔融盐中,包括以单体的形态作为液体存在的常温熔融盐、通过与电解质混合而成为液体的常温熔融盐、通过溶解于有机溶剂中而成为液体的常温熔融盐。一般而言,非水电解质电池中使用的常温熔融盐的熔点为25℃以下。此外,有机物阳离子一般具有季铵骨架。
电解质层中的CMC的盐(CMC铵盐、或CMC钠盐)的含量相对于电解质层的重量优选设定为0.1重量%以上且30重量%以下的范围。更优选的范围为0.5重量%以上且10重量%以下。
作为水系乳液粘合剂,除了SBR以外,还可以使用例如聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇等。电解质层可以仅包含一种这样的水系粘合剂,或者也可以包含两种以上。这些水系粘合剂在电解质层中的含量相对于电解质层的重量优选设定为0.1重量%以上且10重量%的范围。若为该范围内,则能够提高电解质层的柔软性。更优选的范围为0.5重量%以上且5重量%以下。
4)集电层
集电层可以包含作为集电体的箔(集电箔)、或导电剂和第2粘结剂。
作为集电箔,可以使用例如铝箔、铜箔、不锈钢箔、各自的合金箔等。集电箔也可以通过在例如包含第1电极层、电解质层和第2电极层的电极层叠体的单元、或将多个电极层叠体单元堆叠而得到的电极组中,按照与位于最外层的第1电极层和第2电极层分别相接触的方式配置,而制成引线连接用的集电体。
此外,当通过将包含导电剂和第2粘结剂的导电糊剂涂布于电极层叠体上并使其干燥来形成集电层时,作为导电剂,可以使用公知的导电剂,作为第2粘结剂,可以使用公知的粘结剂。作为导电糊剂的例子,可列举出银糊剂、碳糊剂、铜糊剂、金糊剂、铝糊剂、锡糊剂及它们的混合糊剂。另外,在使用导电糊剂来形成集电层的情况下,也可以将涂布于电极层叠体的最外层而形成的集电层作为引线连接用的集电体来使用。
5)外包装部件
作为外包装部件,可以使用例如板厚为0.5mm以下的金属制容器、或板厚为0.2mm以下的层压薄膜制容器。作为金属制容器,可以使用例如由铝、铝合金、铁、不锈钢等构成且方形、圆筒形的形状的金属罐。金属制容器的板厚更优选设定为0.2mm以下。
作为构成金属制容器的铝合金,优选包含镁、锌、硅等元素的合金。另一方面,铁、铜、镍、铬等过渡金属的含量优选设定为1%以下。由此,能够飞跃地提高高温环境下的长期可靠性、放热性。
此外,由铝或铝合金构成的金属罐优选平均晶粒直径为50μm以下。更优选为30μm以下。进一步优选为5μm以下。通过将平均晶粒设定为50μm以下,能够飞跃地增大由铝或铝合金构成的金属罐的强度,因此能够更进一步将罐薄壁化。其结果是,由于轻量且高输出下长期可靠性优异,所以能够实现适合于车载用的电池。
对于层压薄膜,可以使用例如金属箔以树脂薄膜被覆的多层薄膜。作为树脂,可以使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子。
6)电极端子
电极端子(电极引线)优选由在相对于锂的离子化电位为0.4V以上且3V以下(vs.Li/Li+)的电位范围内具有电稳定性和导电性的材料形成。具体而言,可列举出包含Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si等元素的铝合金及铝。为了降低接触电阻,优选与引线连接用的集电体相同的材料。
使用图1,对第1实施方式所述的电极组的一个例子进行说明。这里,对第1电极层为负极层、第2电极层为正极层的例子进行说明,但实施方式并不限定于该方案,也包含例如第1电极层为正极层、第2电极层为负极层的方案。
图1中所示的电极组6包含电极层叠体2A~2D、引线连接用的集电体3a和3b。在各电极层叠体2A~2D中,集电层3、负极层4、电解质层7和正极层5以该顺序层叠。电极层叠体2A的集电层3兼作引线连接用的集电体3a。电极层叠体2A~2D按照集电层3位于一个电极层叠体的正极层5与另一个电极层叠体的负极层4之间的方式层叠。图1中,在位于最上部的电极层叠体2D的正极层5上,配置有引线连接用的集电体3b。
另外,图1中,引线连接用的集电体3a及3b的宽度长于其他集电层3以及负极层4、正极层5及电解质层7的宽度地被图示,但这些引线连接用的集电体3a及3b的宽度与其他集电层3以及负极层4、正极层5及电解质层7的宽度也可以相等。此外,如上所述,根据电极组的方案,可以省略最上段的引线连接用的集电体3b。
此外,图1中,图示了电极层叠体2A至2D的4个电极层叠体,但电极组中包含的电极层叠体的数目并不限定于4个,也可以是1个至3个或者5个以上。
图2是表示第1实施方式所述的电池的一个例子的示意图。
如图2中所示的那样,电池30具备外包装部件31、扁平状的卷绕电极组6、负极端子36和正极端子37。外包装部件31为例如金属制的罐、或由包含两片树脂层和夹在它们之间的金属层的层压薄膜构成的袋状的容器。扁平状的卷绕电极组6被容纳在外包装部件31内,为例如将图1中所示的堆叠型的电极组6卷绕成扁平形状而得到的电极组。或者,也可以使用将电极层叠体的单一单元卷绕而得到的电极组作为卷绕电极组6。负极端子36与图1中所示的引线连接用的集电体3a连接,正极端子37与引线连接用的集电体3b连接。虽然没有图示,但负极端子36及正极端子37的各自没有与引线连接用的集电体3a及3b连接的前端引出到外包装部件31的外部。此外,电池30还可以具备被容纳于外包装部件31中的非水电解质(未图示)。
图3为示意性表示第1实施方式所述的电池的另一例子的局部剖切立体图。图示的电池40具有将平坦的电极组堆叠而成的结构。电池40具备外包装部件41、电极组6、负极端子46和正极端子47。外包装部件41例如由包含两片树脂层和夹在它们之间的金属层的层压薄膜构成。电极组6为例如图1中示出的堆叠型的电极组6。负极端子46与图1中所示的引线连接用的集电体3a连接,正极端子47与引线连接用的集电体3b连接。如图3中所示的那样,正极端子46和负极端子47向外包装部件41的外部和向双方相反方向引出。或者,正极端子46和负极端子47也可以从外包装部件41的相同边引出。此外,电池40还可以具备容纳于外包装部件41中的非水电解质(未图示)。
使用图4~6,对实施方式所述的又一个例子的电池进行说明。
图4是表示实施方式所述的电池可以具备的折曲型电极组的一个例子的示意图。图5是具备图4中所示的折曲型电极组的电池的示意性的概略剖面图。图6是表示图5的A部的放大剖面图。
图4中所示的折曲型电极组11是例如将图1中所示的堆叠型的电极组6折曲而得到的电极组。或者,折曲型电极组11也可以是将电极层叠体的单一单元折曲而得到的电极组。如图4中所示的那样,在折曲型电极组11中,1个板体(例如电极组6)沿一个方向以规定的长度被区分成多个,将各区分部分8间依次、交替地分别折弯而折叠成折曲状并重叠。通过像这样将电极组折曲,能够提高能量密度。
图5中所示的电池50具有大致箱形的外包装部件51和被收纳在该外包装部件51内的折曲型电极组11。其中,折曲型电极组11可以为图4中所示的电极组。外包装部件51例如由包含两片树脂层和夹在它们之间的金属层的层压薄膜构成。在外包装部件51的内周面上,配设有例如无纺布、或树脂材料等绝缘部件52。另外,例如为了提高区分部分8间的密合性,在相对于区分部分8沿着垂直的方向从上下对折曲型电极组11施加压力时,在使用绝缘性带作为电极加压部件的情况下,可以省略绝缘部件52。
在折曲型电极组11的外周端附近,正极端子57与引线连接用的集电体3b连接,负极端子56与引线连接用的集电体3a连接。这些负极端子56及正极端子57从外包装部件51的未图示的开口部伸出到外部。通过将外包装部件51的开口部以夹着负极端子56及正极端子57的方式进行热密封,从而将折曲型电极组11完全密封。此外,电池50还可以具备容纳于外包装部件51中的非水电解质(未图示)。
如图6中所示的那样,在折曲型电极组11中的一个区分部分8中,包含被堆叠的电极层叠体2A~2D。此外,如图6的下部所示的那样,在一个区分部分8与和其邻接的区分部分8的接触面上,集电层3可连续重叠两层。进而获知,图6的最下部所示的电极层叠体2A中的集电层3、负极层4、电解质层7和正极层5的顺序变成与其他电极层叠体2A~2D中的各层相反的顺序。像这样,在折曲型电极组11中的邻接的区分部分8之间,电极层叠体2A~2D中的各层的顺序变得相反。
此外,在图6中,作为区分部分8所包含的电极层叠体,图示了电极层叠体2A至2D这4个电极层叠体,但区分部分8中包含的电极层叠体的数目并不限于4个,也可以是1个至3个或者5个以上。
<制造方法>
接着,对电极层叠体的制作方法的例子进行说明。
实施方式所述的电极层叠体的一个方案的制作方法包括以下步骤:在集电体层上涂布包含第1活性物质和羧甲基纤维素铵盐(CMC铵盐)的第1电极材料浆料,使该第1电极材料浆料干燥而形成第1电极层;在该第1电极层上涂布包含电解质和羧甲基纤维素钠盐(CMC钠盐)的电解质材料浆料,使该电解质材料浆料干燥而形成电解质层;和在该电解质层上涂布包含第2活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂的第2电极材料浆料,使该第2电极材料浆料干燥而形成第2电极层。
首先,调制包含第1活性物质和CMC铵盐的第1电极材料浆料。第1电极材料浆料也可以进一步包含除羧甲基纤维素(CMC)以外的水溶性的粘结剂(丁苯橡胶(SBR)等水系乳液粘合剂)及导电剂。在形成负极层作为第1电极层的情况下,使用上述的负极活性物质作为第1活性物质,使用负极层中可以使用的导电剂作为导电剂。此外,在形成正极层作为第1电极层的情况下,使用上述的正极活性物质作为第1活性物质,使用正极层中可以使用的导电剂作为导电剂。
在调制浆料时,例如也可以一次将全部的材料混合,但由于通过首先将作为粘结剂的羧甲基纤维素的盐溶解于水中,之后一边依次添加其他材料一边进行混合,能够使电极层中的CMC的盐的分布均等,所以优选。此外,由于作为导电剂的碳系材料等为疏水性,所以在直接投入到纯水中的情况下有可能发生凝聚,无法良好地分散。通过在这样的疏水性的材料的投入之前使CMC的盐溶解于水中,能够确保分散性。认为这是由于,通过作为极性分子的CMC的盐附着在疏水性材料的表面,从而防止凝聚。此外,除CMC的盐以外的水溶性的粘结剂(水系粘合剂)更优选在混合溶液中混合其他材料后在最后添加。另外,作为浆料的溶剂,可以使用包含水的溶剂,例如可以使用纯水及水溶液。
优选如以下那样设定第1电极材料浆料中包含的第1活性物质、CMC的盐、其他水溶性的粘结剂(水系粘合剂)和导电剂的混合比。
在形成负极层作为第1电极层的情况下,浆料中的第1活性物质(负极活性物质)的含量优选为60重量%以上且98.4重量%以下。CMC的盐的含量优选为0.1重量%以上且10重量%以下。导电剂的含量优选为1重量%以上且20重量%以下。水系粘合剂的含量优选为0.5重量%以上且10重量%以下。
在形成正极层作为第1电极层的情况下,浆料中的第1活性物质(正极活性物质)的含量优选为60重量%以上且98.6重量%以下。CMC的盐的含量优选为0.1重量%以上且10重量%以下。导电剂的含量优选为1重量%以上且20重量%以下。水系粘合剂的含量优选为0.3重量%以上且10重量%以下。
若CMC的盐的含量为0.1重量%以上,则能够提高浆料的粘性,由于提高其他材料的分散性而变得容易维持分散状态,所以能够显示优异的电池性能。另一方面,由于若浆料粘性过高,则处理变难,所以CMC的盐的含量优选为10重量%以下。
若导电剂的含量为1重量%以上,则第1电极层能够显示优异的集电性能。另一方面,从高容量化的观点出发,导电剂的含量优选为20重量%以下。
若水系粘合剂的含量在形成负极层的情况下为0.5重量%以上、在形成正极层的情况下为0.3重量%以上,则能够显示第1电极层与集电体的优异的粘结性,能够期待电池的寿命性能优异。另一方面,从高容量化的观点出发,水系粘合剂的含量优选为10重量%以下。
将调制后的第1电极材料浆料涂布在例如作为集电层的集电体的一面上。作为涂布第1电极材料浆料的方法,可以使用模头式、刮刀式(逗号式)、凹版式、微凹版式、丝网印刷法等来涂布。
接着,通过使所涂布的浆料的涂膜干燥来形成第1电极层。这里,优选使涂膜完全干燥。CMC铵盐在完全干燥后不再溶解于水中。因此,在形成第1电极层时,通过使涂膜完全干燥,即使在其上涂布包含水的浆料,相对于第1电极层的结构的影响也得到抑制。
对形成第1电极层的方法的一个例子具体地进行说明。在该例子中,采用下述的卷对卷工艺,即:由供给辊向卷取辊搬运集电体,此时,相对于由供给辊供给的集电体,以模头式的方法涂布浆料,使涂膜干燥后,将在其上形成有涂膜的集电体通过卷取辊卷取。将集电体以卷对卷搬运,在其上按照涂膜的厚度成为所期望的厚度的方式调整并涂布从模头喷出的浆料。这里,能够以集电体的搬运速度及从模头的喷出量来调整厚度。涂布在集电体上的浆料直接进入设置在搬运路径上的干燥炉中,最初从数十度逐渐提高温度,最后在超过100℃的温度下使其干燥。进入炉中的时间以整体计优选为1秒以上且10分钟以下。
可以如以下那样来确认将第1电极材料浆料的涂膜进行了完全干燥。将干燥后的形成有第1电极层的集电体在设定为100℃以上且130℃以下的恒温槽中保存30分钟以上且120分钟以下。此时,确认保存前与保存后的重量变化,当相对于保存前的重量的重量变化为0.1%以下时,可以判断为完全干燥了。也可以将形成有第1电极层的集电体载置于设定为100℃以上且130℃以下的热板上来代替保存在恒温槽中。
接着,在如以上那样形成的第1电极层上形成电解质层。具体而言,通过涂布包含电解质和CMC钠盐的电解质材料浆料并使该涂膜干燥来形成电解质层。此外,电解质材料浆料也可以包含除羧甲基纤维素(CMC)的盐以外的水溶性的粘结剂(SBR等水系乳液粘合剂)。
与第1电极材料浆料同样地,在调制电解质材料浆料时,也可以例如一次将全部的材料混合,但优选:使CMC的盐先溶解于水中后,一边依次添加其他材料一边进行混合。此外,水系粘合剂更优选在混合溶液中混合其他材料后在最后添加。另外,作为浆料的溶剂,可以使用包含水的溶剂,可以使用例如纯水及水溶液。
电解质材料浆料中的CMC的盐的含量相对于浆料中包含的材料(除溶剂以外)优选为0.1重量%以上且30重量%以下。此外,其他水系粘合剂的含量优选为0.1重量%以上且10重量%以下。
若CMC的盐的含量为0.1重量%以上,则能够提高浆料的粘性,由于提高其他材料的分散性而变得容易维持分散状态,所以能够显示优异的电池性能。另一方面,由于若浆料粘性过高,则处理变难,所以CMC的盐的含量优选为30重量%以下。更优选的范围为0.5重量%以上且10重量%以下。
若水系粘合剂的含量为0.1重量%以上,则能够显示电解质层与第1电极层的优异的粘结性,能够期待电池的寿命性能优异。另一方面,通过将水系粘合剂的含量设定为10重量%以下,能够提高电解质层的柔软性。更优选的范围为0.5重量%以上且10重量%以下。
如上所述,作为第1电极层的粘结剂的CMC铵盐在完全干燥后不溶解于水中。因此,即使涂布在其上的电解质材料浆料的溶剂包含水,也不会对第1电极层产生影响。另外,与CMC铵盐一起作为粘结剂的第1电极层可包含的SBR等水系粘合剂再溶解于水,但由于CMC铵盐维持第1电极层的骨架,所以第1电极层基本不会受到结构上的影响。
另一方面,CMC铵盐通过N-甲基吡咯烷酮(NMP)等有机溶剂的浸渍而发生溶胀。因此,若使用有机溶剂作为涂布在包含CMC铵盐的第1电极层上的浆料的溶剂,则有可能对第1电极层的结构有较大影响,不优选。
作为将电解质材料浆料涂布在第1电极层上的方法,可以与第1电极材料浆料同样地使用模头式、刮刀式(逗号式)、凹版式、微凹版式、丝网印刷法等。
电解质层可以与例如在集电体上形成第1电极层同样地操作,形成于第1电极层上。在具体的例子中,将上述具体例子中能够制作的在其上形成有第1电极层的集电体以卷对卷搬运,在第1电极层上按照涂膜的厚度成为所期望的厚度的方式调整并涂布从模头喷出的电解质材料浆料。与第1电极材料浆料的情况同样地,能够以集电体的搬运速度及从模头的喷出量来调整厚度。涂布在集电体上的第1电极层上的浆料直接进入设置在搬运路径上的干燥炉中,最初从数十度逐渐提高温度,最后在超过100℃的温度下使其干燥。进入炉中的时间以整体计优选为1秒以上且10分钟以下。
接着,在形成的电解质层上形成第2电极层。具体而言,通过涂布包含第2活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂的第2电极材料浆料并使该涂膜干燥来形成第2电极层。
作为第2电极材料浆料的溶剂,使用能够使第1粘结剂溶解的溶剂。例如可以选择使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)等上述的负极层及正极层中可以使用的适合于使第1粘结剂溶解的有机溶剂。此外,在形成负极层作为第1电极层的情况下,通过使用上述的正极活性物质作为第2活性物质,使用正极层中可以使用的导电剂作为导电剂,能够形成作为第2电极层的正极层。在形成正极层作为第1电极层的情况下,通过使用上述的负极活性物质作为第2活性物质,使用负极层中可以使用的导电剂作为导电剂,能够形成作为第2电极层的负极层。
另一方面,第2电极材料浆料优选不包含CMC铵盐及CMC钠盐中的任一种羧甲基纤维素的盐。如上所述,由于CMC铵盐通过有机溶剂而发生溶胀,所以若在第2电极材料浆料中包含CMC铵盐,则有可能浆料的流动性或均质性降低,不优选。CMC钠盐不溶解于有机溶剂,可能成为使所形成的第2电极层的能量密度降低的主要原因。因此,不优选在第2电极材料浆料中包含CMC钠盐。
优选如以下那样设定第2电极材料浆料中包含的第2活性物质、导电剂和第1粘结剂的混合比。
在形成正极层作为第2电极层的情况下,浆料中的第2活性物质(正极活性物质)的含量优选为80重量%以上且95重量%以下。导电剂的含量优选为3重量%以上且16重量%以下。第1粘结剂的含量优选为2重量%以上且17重量%以下。
此外,在形成负极层作为第2电极层的情况下,浆料中的第2活性物质(负极活性物质)的含量优选为70重量%以上且98重量%以下。导电剂的含量优选为1重量%以上且10重量%以下。第1粘结剂的含量优选为1重量%以上且20重量%以下。
若导电剂的含量在上述范围内,则第2电极层能够显示优异的集电性能,而且能够显示高的容量。
若第1粘结剂的含量在上述范围内,则由于能够显示第2电极层与电解质层的优异的粘结性,所以能够期待电池的寿命性能优异,且能够显示高的容量。
作为电解质层的粘结剂的CMC钠盐不溶解于有机溶剂中。因此,即使涂布在包含CMC钠盐作为粘结剂的电解质层上的第2电极材料浆料包含有机溶剂,也不会对电解质层产生影响。另一方面,由于CMC钠盐即使干燥后也再溶解于水中,所以若在涂布于包含CMC钠盐的电解质层上的浆料的溶剂中包含水,则电解质层与第2电极层变得相容,因此不优选。
作为将第2电极材料浆料涂布在电解质层上的方法,与第1电极材料浆料及电解质材料浆料同样地可以使用模头式、刮刀式(逗号式)、凹版式、微凹版式、丝网印刷法等。
第2电极层例如可以与第1电极层及电解质层的形成同样地使用卷对卷工艺来形成。在具体的例子中,将上述具体例子中能够制作的在其上依次形成有第1电极层和电解质层的集电体以卷对卷搬运,在电解质层上按照涂膜的厚度成为所期望的厚度的方式调整并涂布从模头喷出的电解质材料浆料。与第1电极材料浆料及电解质材料浆料的情况同样地,能够以集电体的搬运速度及从模头的喷出量来调整厚度。涂布在电解质层上的浆料直接进入设置在搬运路径上的干燥炉中被干燥。干燥炉的适当的设定温度根据浆料中使用的有机溶剂的不同而不同,但例如在使用NMP的情况下,最初从数十度逐渐提高温度,最后在超过130℃的温度下使其干燥。进入炉中的时间以整体计优选为1秒以上且10分钟以下。
通过以上的制作方法,能够在集电体上形成包含第1电极活性物质和CMC铵盐的第1电极层、包含电解质和CMC钠盐的电解质层、和包含第2电极活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂的第2电极层以该顺序排列而构成为一体型的电极层叠体的单元。
在以上的例子中,以包含作为粘结剂的CMC铵盐的第1电极层、包含作为粘结剂的CMC钠盐的电解质层、包含作为粘结剂的可溶于有机溶剂的第1粘结剂的第2电极层的顺序形成各层,制作了实施方式的一个方案所述的电极层叠体。例如可以如以下那样来制作实施方式的另一方案所述的电极层叠体。具体而言,以包含可溶于有机溶剂的第1粘结剂的第1电极层、包含作为粘结剂的CMC铵盐的电解质层、包含作为粘结剂的CMC钠盐的第2电极层的顺序形成各层,可以制作一体型的电极层叠体的单元。
即,实施方式所述的电极层叠体的另一方案的制作方法包括以下步骤:在集电体层上涂布包含第1活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂的第1电极材料浆料,并使该第1电极材料浆料干燥而形成第1电极层;在该第1电极层上涂布包含电解质和羧甲基纤维素铵盐(CMC铵盐)的电解质材料浆料,并使该电解质材料浆料干燥而形成电解质层;和在该电解质层上涂布包含第2活性物质和羧甲基纤维素钠盐(CMC钠盐)的第2电极材料浆料,并使该第2电极材料浆料干燥而形成第2电极层。
首先,制作包含第1活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂的第1电极层。其中,作为该方案中的第1电极材料浆料,可以使用与之前说明的方案的第2电极材料浆料同样的浆料。除了变更浆料以外,可以通过与之前说明的方案同样的步骤形成第1电极层。
接着,在该第1电极层上,形成包含电解质和CMC铵盐的电解质层。其中,作为该方案的电解质材料浆料,使用包含CMC铵盐来代替之前说明的方案的电解质材料浆料中包含的CMC钠盐的浆料。除了变更浆料以外,可以通过与之前说明的方案同样的步骤形成电解质层。其中,优选使包含CMC铵盐的浆料的涂膜完全干燥。可以通过上述的方法来确认将涂膜进行了完全干燥。
接着,在该电解质层上,形成包含第2活性物质和CMC钠盐的第2电极层。其中,作为该方案的第2电极材料浆料,使用包含CMC钠盐来代替之前说明的方案的第1电极材料浆料中包含的CMC铵盐的浆料。除了变更浆料以外,可以通过与之前说明的方案同样的步骤形成第2电极层。与之前说明的方案同样地,即使在使包含CMC铵盐的涂膜完全干燥而得到的层上涂布包含水的浆料,该层在结构上也不会受到影响。
通过以上的制作方法,能够在集电体上形成包含第1电极活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂的第1电极层、包含电解质和CMC铵盐的电解质层、和包含第2电极活性物质和CMC钠盐的第2电极层以该顺序排列而构成为一体型的电极层叠体的单元。
关于任一方案,均由于通过将电解质层的材料的浆料涂布在第1电极层上并使其干燥来形成电解质层,因此电解质层与第1电极层高度地密合。使第1电极材料浆料干燥而得到的第1电极材料层的表面可以不完全变得平坦而形成微细的细孔或阶梯差等。在其上形成电解质层时,由于电解质材料浆料将细孔等填埋,适于阶梯差等第1电极层的表面形状,所以第1电极层与电解质层密合地被结合。
同样地,由于通过将第2电极层的材料的浆料涂布在电解质层上并使其干燥来形成第2电极层,所以第2电极层与电解质层高度地密合。使电解质材料浆料干燥而得到的电解质层的表面可以不完全变得平坦而形成微细的细孔或阶梯差等。在其上形成第2电极层时,第2电极材料浆料将细孔等填埋,适于阶梯差等电解质层的表面形状,所以第2电极层与电解质层密合地被结合。
像这样,在制作电极层叠体时,由于在第1电极层上形成电解质层时,以及在电解质层上形成第2电极层时,涂布各自的材料的浆料并使其干燥,所以各层按照在层间的界面中彼此的表面形状互相追随的方式粘结。在像这样各层被一体化的电极层叠体中,由于与使分别单独制作的层层叠后进行加压来制作电极的情况相比层间的密合性高,因此能够得到优异的离子导电性。
此外,在上述的第1电极层的形成、电解质层的形成和第2电极层的形成的各阶段之间,没有必要将集电体翻过来,能够实现连续的一面涂布方式。例如可以将形成第1电极层的卷对卷工艺、形成电解质层的卷对卷工艺和形成第2电极层的卷对卷工艺直接连结,成为依次形成各层的一连串的卷对卷工艺。具体而言,可以在由供给辊供给的集电体上,依次形成第1电极层、电解质层和第2电极层,将在其上形成有电极层叠体的单元的集电体通过卷取辊卷取。这样操作,能够削减工艺成本和生产节拍时间(tact time)。
也可以在如上述那样制作的包含第1电极层、电解质层和第2电极层的一体型的单元上,例如使用导电糊剂而进一步形成集电层。该情况下,作为导电糊剂,可以使用包含显示导电性的公知的材料和作为第2粘结剂公知的粘结剂的导电糊剂。作为导电糊剂的例子,可列举出银糊剂、碳糊剂、铜糊剂、金糊剂、铝糊剂、锡糊剂及它们的混合糊剂。
导电糊剂可以与涂布电极层叠体的各层的材料浆料同样地涂布在例如第2电极层上。通过使导电糊剂的涂膜干燥,可以形成粘结于第2电极层上的集电层。当像这样形成集电层时,由于导电糊剂追随于第2电极层的表面形状,所以能够提高第2电极层与集电层的密合性。该情况下,由于在能够提高机械强度的同时,导电性提高,所以能够降低电池电阻。
当将两个以上的电极层叠体堆叠而构成电极组时,通过将例如如上所述那样制作的包含第1电极层、电解质层和第2电极层的电极层叠体的一体型单元堆叠,能够得到电极组。例如,在作为集电层的由箔构成的集电体(集电箔)上形成第1电极层,之后依次形成电解质层和第2电极层而制作一体型的电极层叠体的单元时,通过将同样构成的单元重叠于最上段的第2电极层上,能够得到堆叠有多个电极层叠体的单元的电极组。
或者,如以下那样,还能够制作尽管包含多个电极层叠体的单元、但是整体粘结成一体的电极组。例如,与上述同样地,通过在电极层叠体的上面的第2电极层上涂布导电糊剂并使其干燥来形成集电层。接着,在所形成的集电层上,按照与上述相同的步骤形成第1电极层。接着,通过上述的步骤,依次形成电解质层和第2电极层。之后,通过依次重复形成集电层、第1电极层、电解质层和第2电极层,能够制作包含所期望的数目的电极层叠体的单元、且全部单元被一体化的电极组。像这样,由于各层间的密合性高,所以能够得到显示优异的离子传导度和优异的导电性、且通过高的机械强度而显示优异的寿命性能的双极结构的电极。
此外,在像这样将第1电极层、电解质层、第2电极层和使导电糊剂干燥而得到的集电层重复来制作堆叠型的电极组的情况下,由于对于全部的层的形成,可以使用一面涂布方式,所以即使在例如包含多个单元的电极层叠体的情况下,也能够连续地进行电极组的全部制造工艺。
<测定方法>
电极层叠体中的各层中包含的成分可以像以下那样来测定。
在测定对象的电极层叠体包含于电池中的情况下,首先,为了防止触电,将制作完成的电池放电至安全的电压。接着,将电池分解,取出电极组。通过将取出的电极组在例如碳酸乙甲酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等溶剂中边浸渍边摇动2~3分钟,将电极表面的不需要的杂质冲洗掉。将经洗涤后的电极组通过真空干燥使其充分干燥。
接着,将电极组切割成所期望的大小,通过CP法(Cross-section Polishing,截面抛光)进行截面加工。这里,根据需要将电极组分割成正极、负极和隔膜(电解质层)。CP法是对测定样品照射宽的Ar离子束,利用溅射进行蚀刻的方法。像这样,准备供于分析的测定试样。
对于测定试样,通过进行利用飞行时间型二次离子质谱分析法(Time of FlightSecondary Ion Mass Spectrometry:TOF-SIMS)的分析,能够检测来自CMC铵盐的NH4 +。在TOF-SIMS中,通过对对象的测定试样照射经脉冲化的一次离子,精密地测量到从测定试样的表面放出的二次离子进入质谱分析计为止的飞行时间(质量的函数)的差,从而将测定试样中的成分进行质量分离。通过使用TOF-SIMS,能够以非常良好的感度检测NH4 +
对于测定试样,通过进行利用电子探针显微分析法(Electron Probe MicroAnalyzer:EPMA)的分析,能够检测来自CMC钠盐的Na+。若使用EPMA,则通过检测特性X射线,能够确定物质中包含的元素。这里所谓的特性X射线是指原子通过来自外部的能量(EPMA时为电子射线)被激发后,恢复成基态时被放出的X射线。
此外,通过进行利用EPMA的分析,能够检测PVdF等第1粘结剂。具体而言,例如当检测PVdF时,能够检测来自PVdF的氟。此外,作为检测第1粘结剂的方法,可以使用公知的方法。
根据以上说明的实施方式,可提供具备1个以上的电极层叠体的电池。根据一个方案,电极层叠体为包含含有电解质和羧甲基纤维素钠盐的电解质层、包含第1活性物质和羧甲基纤维素铵盐且粘结于电解质层的一个面上的第1电极层、和包含第2活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂且粘结于电解质层中相对于粘结有第1电极层的面为背侧的面上的第2电极层的电极层叠体。
根据另一方案,电极层叠体为包含含有电解质和羧甲基纤维素铵盐的电解质层、包含第1活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂且粘结于电解质层的一个面上的第1电极层、和包含第2活性物质和羧甲基纤维素钠盐且粘结于电解质层中相对于粘结有第1电极层的面为背侧的面上的第2电极层的电极层叠体。
上述电极层叠体通过层间的高的密合性而离子传导率提高。其结果是,第1实施方式所述的电池显示优异的输出性能和优异的循环寿命性能。
(第2实施方式)
根据第2实施方式,可提供电池包。该电池包具备第1实施方式所述的电池。
第2实施方式所述的电池包可以具备一个或多个之前说明的第1实施方式所述的电池(单电池)。第2实施方式所述的电池包中可以包含的多个电池可以以串联、并联、或将串联及并联组合的方式电连接。多个电池也可以电连接而构成组电池。第2实施方式所述的电池包也可以包含多个组电池。
第2实施方式所述的电池包可以进一步具备保护电路。保护电路是控制电池的充放电的电路。或者,也可以将使用电池包作为电源的装置(例如电子设备、汽车那样的车辆等)中包含的电路作为电池包的保护电路使用。
此外,第2实施方式所述的电池包也可以进一步具备通电用的外部端子。通电用的外部端子是用于将来自电池的电流输出到外部、和/或用于向电池输入电流的部件。换而言之,当使用电池包作为电源时,电流通过通电用的外部端子供给到外部。此外,将电池包进行充电时,充电电流(包含汽车等车辆的动力的再生能量)通过通电用的外部端子供给到电池包中。
接着,参照附图对第2实施方式所述的一个例子的电池包进行说明。
图7是示意性表示第2实施方式所述的电池包的简略构成的分解立体图。图8是表示图7的电池包90的电路的方框图。图7及图8中所示的电池包90具备多个单电池91。单电池91是例如参照图5说明的电池50。
多个单电池91按照伸出到外部的负极端子63及正极端子64都朝着相同方向的方式层叠,用粘接胶带65捆紧,由此构成组电池66。这些单电池91如图8中所示的那样彼此以串联的方式电连接。
印制电路布线基板67与单电池91的负极端子63及正极端子64伸出的侧面相对地配置。在印制电路布线基板67上,如图8中所示的那样搭载有热敏电阻68、保护电路69及通电用的外部端子70。另外,在与组电池66相对的印制电路布线基板67的面上,为了避免与组电池66的布线发生不必要的连接而安装有绝缘板(未图示)。
正极侧引线71与位于组电池66的最下层的正极端子64连接,其前端插入至印制电路布线基板67的正极侧连接器72中而电连接。负极侧引线73与位于组电池66的最上层的负极端子63连接,其前端插入至印制电路布线基板67的负极侧连接器74中而电连接。这些连接器72及74通过形成在印制电路布线基板67上的布线75及76而与保护电路69连接。
热敏电阻68检测单电池91的温度,并将其检测信号发送至保护电路69。保护电路69在规定的条件下可以将保护电路69与通电用的外部端子70之间的正极侧布线77a及负极侧布线77b切断。规定的条件的一个例子是例如热敏电阻68的检测温度成为规定温度以上时。此外,规定的条件的其他例子是例如检测到单电池91的过充电、过放电、过电流等时。该过充电等的检测对每个单电池91或组电池66整体进行。
在检测每个单电池91时,可以检测电池电压,也可以检测正极电位或负极电位。在后者的情况下,在每个单电池91中插入作为参比电极使用的锂电极。在图7及图8的电池包90的情况下,在单电池91上分别连接用于电压检测的布线78。检测信号通过这些布线78被发送至保护电路69。
在除了正极端子64及负极端子63所突出的侧面以外的组电池66的三个侧面上,分别配置有由橡胶或树脂构成的保护片材79。
组电池66与各保护片材79及印制电路布线基板67一起被收纳于收纳容器80内。即,在收纳容器80的长边方向的两个内侧面和短边方向的内侧面上分别配置有保护片材79,在短边方向的相反侧的内侧面上配置有印制电路布线基板67。组电池66位于被保护片材79及印制电路布线基板67所围成的空间内。盖81安装于收纳容器80的上表面。
另外,对于组电池66的固定,也可以使用热收缩带来代替粘接胶带65。此时,在组电池66的两侧面配置保护片材79,使热收缩带绕圈后,使热收缩带热收缩而将组电池66捆扎。
图7及图8中示出将单电池91以串联的方式连接的形态,但为了增大电池容量,也可以以并联的方式连接。或者,也可以将串联连接和并联连接组合。也可以将组装好的电池包90以串联和/或并联的方式连接。
此外,图7及图8中所示的电池包具备多个单电池91,但实施方式所述的电池包也可以具备一个单电池91。
此外,电池包90的方案也可以根据用途而适当变更。作为电池包90的用途,优选期望大电流性能中的循环性能的用途。作为具体的用途,可列举出数码相机的电源用、两轮至四轮的混合动力电动汽车、两轮至四轮的电动汽车、助力自行车等车辆的车载用。电池包90特别适合于车载用。
在搭载了第2实施方式所述的电池包的汽车等车辆中,电池包是例如回收车辆的动力的再生能量的电池包。作为车辆的例子,可列举出例如两轮至四轮的混合动力电动汽车、两轮至四轮的电动汽车及助力自行车及电车。
第2实施方式所述的电池包具备第1实施方式所述的电池。因此,第2实施方式所述的电池包能够显示优异的输出性能及优异的寿命性能。
(第3实施方式)
根据第3实施方式,可以提供车辆。作为这里所说的车辆,可列举出将内燃机与电池驱动的电动机组合而作为行驶动力源的两轮至四轮的混合动力电动汽车、仅将电池驱动的电动机作为行驶动力源的两轮至四轮的电动汽车及与人力组合的助力自行车等。
对于汽车等车辆的驱动力,根据其行驶条件,需要宽范围的转速及转矩的动力源。一般而言内燃机由于显示理想的能量效率的转矩和转速受到限制,所以在除此以外的运转条件下能量效率降低。混合动力类型的汽车具有如下特征:通过使内燃机在最适条件下工作而进行发电,同时以高效率的电动机来驱动车轮,或者通过将内燃机与电动机的动力合并进行驱动,能够提高汽车整体的能量效率。此外,通过将减速时车辆所具有的动能作为电力进行再生,与普通的内燃机单独行驶的汽车进行比较,能够飞跃地增大每单位燃料的行驶距离。
电动汽车(EV)通过蓄积在从汽车外部供给电力而充电的电池包中的能量进行行驶。因而,电动汽车能够利用使用其他发电设备等以高效率发电的电能。此外,由于在减速时能够将汽车的动能作为电力再生,所以能够提高行驶时的能量效率。电动汽车由于完全不排出二氧化碳等其他排放气体,所以是清洁的汽车。其另一方面,由于行驶时的动力全部为电动机,所以需要高输出的电动机。一般而言由于需要将一次行驶所需要的全部能量通过一次充电蓄积在电池包中进行行驶,所以需要非常大的容量的电池。例如,优选电池包的额定容量为100Ah以上且500Ah以下的范围。更优选的范围为200Ah以上且400Ah以下。
第3实施方式所述的车辆具备第2实施方式所述的电池包。电池包作为上述那样的两轮至四轮的混合动力电动汽车、两轮至四轮的电动汽车及助力自行车等车辆的车载用是合适的。因此,搭载有这样的电池包的第3实施方式所述的车辆能够显示良好的性能。此外,如上所述,在实施方式所述的电极层叠体中,由于各层被粘结成一体型而高度地密合,所以相对于来自电池外部的振动等,能够显示高的耐性。由此,也能够将实施方式所述的电池包适宜地用于车载用的用途中。
此外,电池在车辆的行驶中被放电,但若电池内部的例如电极组的各层的界面的接触稳定性低,则无法稳定地放电。进而,由于界面电阻高的部位无助于放电,所以电流集中在界面电阻低的部位,结果是有可能该电流集中的部位的材料的劣化显著地进行。此外,若界面电阻高的界面的比例变多,则仅该部分作为焦耳热而发热变多,结果是电池内部整体的材料劣化进一步变得容易进行。因此,能够将通过各层的密合而界面电阻被稳定化的实施方式的电池及具备其的电池包搭载在车辆上而适宜地使用。
在汽车等车辆中,对于电池包,由于电池重量在车辆的重量中所占的比例大,所以优选在地板下面铺满等配置在低的位置、且没有较大地远离车辆的重心的位置。为了将相当于一次行驶的大的电能在短时间内进行充电,需要大容量的充电器和充电电缆。因此,车辆优选具备将它们连接的充电连接器。对于充电连接器,可以使用利用电触点的普通的连接器,但也可以使用利用电磁耦合的非接触式的充电连接器。
在非接触式的情况下,可以期待将来通过在埋入道路中的充电装置上行驶,能够一边行驶一边进行充电。在该情况下,由于与放电时相同的理由,若电池内部的例如电极组的各层的界面的接触稳定性低,则有可能不仅无法稳定地充电,而且电池内部的材料劣化变得容易进行。在实施方式所述的电池及电池包中,由于电极层叠体的各层高度地密合,所以在车辆的行驶时也能够稳定地进行充电。
图9中,作为第3实施方式所述的车辆的例子,示出一个例子的汽车。
图9中所示的汽车101在发动机室内搭载了第2实施方式所述的一个例子的电池包102。此外,搭载位置并不限于发动机室。例如,电池包也可以搭载于汽车的车体后方(例如车辆的地板下、座椅靠背背面、后部后备箱的下部等)或座席之下。
第3实施方式所述的车辆具备第2实施方式所述的电池包。根据第3实施方式,能够提供具备显示优异的输出性能和优异的寿命性能的电池包的车辆。
实施例
(实施例1)
<电极层叠体的制作>
实施例1中,如以下那样制作了作为电极层叠体的一体型单元。
首先,作为负极活性物质,准备平均粒径为5μm的Nb2TiO7。作为负极层的材料,使用该负极活性物质、作为导电材料的乙炔黑粉末和石墨粉末、进而羧甲基纤维素铵盐粉末和丁苯橡胶。此外,这些负极材料的配合比以重量比计设定为93:1.5:3.5:1:1。负极材料按照下面的顺序混合。首先,使羧甲基纤维素铵盐溶解于纯水中,使乙炔黑分散到其中,接着使石墨分散,使Nb2TiO7分散到其中,最后将丁苯橡胶混合。将像这样操作而得到的浆料涂布于厚度为15μm、且平均晶粒直径为30μm的铝箔上。利用干燥炉使所涂布的负极材料的浆料干燥,形成负极层。
接着,在该负极层的上面,像以下那样形成复合电解质材料层。作为复合电解质层的材料,使用一次粒子尺寸(平均粒径)为1μm的Li7La3Zr2O12粒子、羧甲基纤维素钠盐和丁苯橡胶。这些电解质层材料的配合比以重量比计设定为98:1:1。电解质层材料按照下面的顺序混合。首先,使羧甲基纤维素钠盐溶解于纯水中,使Li7La3Zr2O12分散到其中,最后将丁苯橡胶混合。将由此得到的浆料通过微凹版方式涂布于上述负极层上。利用干燥炉使所涂布的电解质材料的浆料干燥,形成复合电解质层。
接着,在该复合电解质材料层的上面,像以下那样形成正极层。将作为正极活性物质的锂钴氧化物(LiCoO2)粉末18重量%、三元系复合氧化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)粉末72重量%、乙炔黑4重量%、石墨4重量%和聚偏氟乙烯(PVdF)2重量%添加到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中并混合而制成浆料。将该浆料涂布于上述复合电解质层上。利用干燥炉使所涂布的正极材料的浆料干燥,形成正极层。
通过将干燥而得到的层叠体供于加压,制作实施例1的电极层叠体(一体型单元)。这里,按照电极层叠体整体的密度成为3.2g/cm3的方式调整加压压力。
<三电极式电池的制作>
通过以下说明的方法来制作三电极式电池。
将如上述那样制作的电极层叠体切取成2×2cm的大小两组,将该两组重叠。在其上重叠厚度为15μm、且平均晶粒直径为30μm的铝箔。将电极引线的一端与最下段的铝箔和最上段的铝箔分别连接,将各个电极引线的另一端插入至3极式玻璃电池中。此外,作为参比电极,锂金属也插入至玻璃电池中。在将碳酸亚乙酯与碳酸二乙酯以1:2的体积比混合而得到的溶剂中,使1mol/L的六氟磷酸锂(LiPF6)溶解而调制了电解液。将该电解液25mL注入玻璃电池中,将电极层叠体以电解液浸渗。之后,将玻璃容器密闭而制作了实施例1的三电极式电池。
(实施例2)
实施例2中,首先在作为负极活性物质的Nb2TiO7的粒子表面担载1wt%的碳涂层。除了使用像这样得到的碳涂敷后的Nb2TiO7以外,按照与实施例1同样的步骤制作了实施例2的三电极式电池。
(实施例3)
实施例3中,除了将作为复合电解质层的材料的Li7La3Zr2O12粒子的一次粒子尺寸(平均粒径)变更为10μm以外,按照与实施例1同样的步骤制作了实施例3的三电极式电池。
(实施例4)
实施例4中,除了使用一次粒子尺寸(平均粒径)为1μm的Al2O3粒子来代替Li7La3Zr2O12粒子以外,按照与实施例1同样的步骤制作了实施例4的三电极式电池。
(实施例5)
实施例5中,除了使用平均粒径为1μm的Li4Ti5O12(LTO)作为负极层的负极活性物质以外,按照与实施例1同样的步骤制作了实施例5的三电极式电池。
(实施例6)
实施例6中,首先,在作为负极活性物质的LTO的粒子表面担载1wt%的碳涂层。除了使用像这样得到的碳涂敷后的LTO以外,按照与实施例5同样的步骤制作了实施例6的三电极式电池。
(实施例7)
实施例7中,除了将作为复合电解质层的材料的Li7La3Zr2O12粒子的一次粒子尺寸(平均粒径)变更为10μm以外,按照与实施例5同样的步骤制作了实施例7的三电极式电池。
(实施例8)
实施例8中,除了使用一次粒子尺寸(平均粒径)为1μm的Al2O3粒子来代替Li7La3Zr2O12粒子以外,按照与实施例5同样的步骤制作了实施例8的三电极式电池。
(实施例9)
实施例9中,除了使用平均粒径为10μm的Li2.2Na1.5Ti5.5Nb0.5O14粒子作为负极层的负极活性物质以外,按照与实施例1同样的步骤制作了实施例9的三电极式电池。
(实施例10)
实施例10中,首先,在作为负极活性物质的Li2.2Na1.5Ti5.5Nb0.5O14的粒子表面担载1wt%的碳涂层。除了使用像这样得到的碳涂敷后的Li2.2Na1.5Ti5.5Nb0.5O14以外,按照与实施例9同样的步骤制作了实施例10的三电极式电池。
(实施例11)
实施例11中,除了将作为复合电解质层的材料的Li7La3Zr2O12粒子的一次粒子尺寸(平均粒径)变更为10μm以外,按照与实施例9同样的步骤制作了实施例11的三电极式电池。
(实施例12)
实施例12中,除了使用一次粒子尺寸(平均粒径)为1μm的Al2O3粒子来代替Li7La3Zr2O12粒子以外,按照与实施例9同样的步骤制作了实施例12的三电极式电池。
(实施例13)
<电极层叠体的制作>
实施例13中,如以下那样制作了作为电极层叠体的一体型单元。
首先,将作为正极活性物质的锂钴氧化物(LiCoO2)粉末18重量%、三元系复合氧化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)粉末72重量%、乙炔黑4重量%、石墨4重量%和聚偏氟乙烯(PVdF)2重量%添加到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中并混合而制成浆料。将该浆料涂布于厚度为15μm、且平均晶粒直径为30μm的铝箔上。利用干燥炉使所涂布的正极材料的浆料干燥而形成正极层。
接着,在该正极层的上面,如以下那样形成复合电解质层。作为复合电解质层的材料,使用一次粒子尺寸(平均粒径)为1μm的Li7La3Zr2O12粒子、羧甲基纤维素铵盐和丁苯橡胶。这些电解质层材料的配合比以重量比计设定为98:1:1。电解质层材料按照下面的顺序混合。首先,使羧甲基纤维素铵盐溶解于纯水中,使Li7La3Zr2O12分散到其中,最后将丁苯橡胶混合。将由此得到的浆料通过微凹版方式涂布于上述正极层上。利用干燥炉使所涂布的电解质材料的浆料干燥,形成复合电解质层。
接着,在该复合电解质材料层的上面,如以下那样形成负极层。作为负极活性物质,准备平均粒径为5μm的Nb2TiO7。作为负极层的材料,使用该负极活性物质、作为导电材料的乙炔黑粉末和石墨粉末、进而羧甲基纤维素钠盐粉末和丁苯橡胶。此外,这些负极材料的配合比以重量比计设定为93:1.5:3.5:1:1。负极材料按照下面的顺序混合。首先,使羧甲基纤维素钠盐溶解于纯水中,使乙炔黑分散到其中,接着使石墨分散,使Nb2TiO7分散到其中,最后将丁苯橡胶混合。将由此得到的浆料涂布于上述复合电解质层上。利用干燥炉使所涂布的负极材料的浆料干燥,形成负极层。
通过将干燥而得到的层叠体供于加压,制作了实施例13的电极层叠体(一体型单元)。这里,按照电极层叠体整体的密度成为3.2g/cm3的方式调整加压压力。
<三电极式电池的制作>
实施例13中,除了使用如上述那样制作的实施例13的电极层叠体以外,按照与实施例1同样的步骤制作了实施例13的三电极式电池。
(实施例14)
<电极层叠体的制作>
实施例14中,如以下那样制作了作为电极层叠体的一体型单元。
首先,将作为正极活性物质的锂钴氧化物(LiCoO2)粉末18重量%、三元系复合氧化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)粉末72重量%、乙炔黑4重量%、石墨4重量%、羧甲基纤维素铵盐1重量%和丁苯橡胶1重量%混合。这些正极材料按照下面的顺序混合。首先,使羧甲基纤维素铵盐溶解于纯水中,使乙炔黑和石墨分散到其中,接着将正极活性物质混合,最后将丁苯橡胶混合。将像这样而得到的浆料涂布于厚度为15μm、且平均晶粒直径为30μm的铝箔上。利用干燥炉使所涂布的正极材料的浆料干燥,形成正极层。
接着,在该正极层的上面,如以下那样形成复合电解质材料层。作为复合电解质层的材料,使用一次粒子尺寸(平均粒径)为1μm的Li7La3Zr2O12粒子、羧甲基纤维素钠盐和丁苯橡胶。这些电解质层材料的配合比以重量比计设定为98:1:1。电解质层材料按照下面的顺序混合。首先,使羧甲基纤维素钠盐溶解于纯水中,使Li7La3Zr2O12分散到其中,最后将丁苯橡胶混合。将由此得到的浆料通过微凹版方式涂布于上述负极层上。利用干燥炉使所涂布的电解质材料的浆料干燥,形成复合电解质层。
接着,在该复合电解质材料层的上面,如以下那样形成负极层。作为负极活性物质,准备平均粒径为5μm的Nb2TiO7。将作为负极层的材料的该负极活性物质粉末93重量%、乙炔黑粉末2.5重量%、石墨粉末2.5重量%和聚偏氟乙烯(PVdF)2重量%添加到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中并混合而制成浆料。将像这样操作而得到的浆料涂布于上述复合电解质层上。利用干燥炉使所涂布的负极材料的浆料干燥,形成负极层。
通过将干燥而得到的层叠体供于加压,制作了实施例14的电极层叠体(一体型单元)。这里,按照电极层叠体整体的密度成为3.2g/cm3的方式调整加压压力。
<三电极式电池的制作>
实施例14中,除了使用如上述那样制作的实施例14的电极层叠体以外,按照与实施例1同样的步骤制作了实施例14的三电极式电池。
(实施例15)
实施例15中,如以下那样制作了作为电极层叠体的一体型单元。
首先,作为负极活性物质,准备平均粒径为5μm的Nb2TiO7。将作为负极层的材料的该负极活性物质粉末93重量%、乙炔黑粉末2.5重量%、石墨粉末2.5重量%和聚偏氟乙烯(PVdF)2重量%添加到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中并混合而制成浆料。涂布于厚度为15μm、且平均晶粒直径为30μm的铝箔上。利用干燥炉使所涂布的负极材料的浆料干燥,形成负极层。
接着,在该负极层的上面,如以下那样形成复合电解质层。作为复合电解质层的材料,使用一次粒子尺寸(平均粒径)为1μm的Li7La3Zr2O12粒子、羧甲基纤维素铵盐和丁苯橡胶。这些电解质层材料的配合比以重量比计设定为98:1:1。电解质层材料按照下面的顺序混合。首先,使羧甲基纤维素铵盐溶解于纯水中,使Li7La3Zr2O12分散到其中,最后将丁苯橡胶混合。将由此得到的浆料通过微凹版方式涂布于上述负极层上。利用干燥炉使所涂布的电解质材料的浆料干燥,形成复合电解质层。
接着,将作为正极活性物质的锂钴氧化物(LiCoO2)粉末18重量%、三元系复合氧化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)粉末72重量%、乙炔黑4重量%、石墨4重量%、羧甲基纤维素钠盐1重量%和丁苯橡胶1重量%混合。这些正极材料按照下面的顺序混合。首先,使羧甲基纤维素钠盐溶解于纯水中,使乙炔黑和石墨分散到其中,接着将正极活性物质混合,最后将丁苯橡胶混合。将像这样操作而得到的浆料涂布于上述复合电解质层上。利用干燥炉使所涂布的正极材料的浆料干燥,形成正极层。
通过将干燥而得到的层叠体供于加压,制作了实施例15的电极层叠体(一体型单元)。这里,按照电极层叠体整体的密度成为3.2g/cm3的方式调整加压压力。
<三电极式电池的制作>
实施例15中,除了使用如上述那样制作的实施例15的电极层叠体以外,按照与实施例1同样的步骤制作了实施例15的三电极式电池。
(比较例1)
<电极层叠体的制作>
作为负极活性物质,准备平均粒径为5μm的Nb2TiO7。作为负极层的材料,准备该负极活性物质粉末93重量%、乙炔黑粉末2.5重量%、石墨粉末2.5重量%和聚偏氟乙烯(PVdF)2重量%。将这些负极层材料添加到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中并混合而制成浆料。将由此得到的浆料涂布于厚度为15μm、且平均晶粒直径为30μm的铝箔上。利用干燥炉使所涂布的负极材料的浆料干燥,形成负极层。
接着,在该负极层的上面,如以下那样形成复合电解质材料层。将作为复合电解质层的材料的一次粒子尺寸(平均粒径)为1μm的Li7La3Zr2O12粒子和聚偏氟乙烯(PVdF)以98:2的混合比混合。将由此得到的浆料通过微凹版方式涂布于上述负极层上。利用干燥炉使所涂布的电解质材料的浆料干燥,形成复合电解质层。
接着,将作为正极活性物质的锂钴氧化物(LiCoO2)粉末18重量%、三元系复合氧化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)粉末72重量%、乙炔黑4重量%、石墨4重量%和聚偏氟乙烯(PVdF)2重量%添加到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中并混合而制成浆料。将该浆料涂布于上述复合电解质层上。利用干燥炉使所涂布的正极材料的浆料干燥,形成正极层。
通过将干燥而得到的层叠体供于加压,制作了比较例1的电极层叠体。这里,按照电极层叠体整体的密度成为3.2g/cm3的方式调整加压压力。
<三电极式电池的制作>
比较例1中,除了使用如上述那样制作的比较例1的电极层叠体以外,按照与实施例1同样的步骤制作了比较例1的三电极式电池。
(比较例2)
<电极层叠体的制作>
比较例2中,如以下那样制作了作为电极层叠体的第1至第3一体型单元。
首先,如以下那样制作了第1一体型单元。
作为负极活性物质,准备平均粒径为5μm的Nb2TiO7粒子。作为负极层的材料,使用该负极活性物质、作为导电材料的乙炔黑粉末和石墨粉末、进而羧甲基纤维素铵盐粉末和丁苯橡胶。此外,这些负极材料的配合比以重量比计设定为93:1.5:3.5:1:1。负极材料按照下面的顺序混合。首先,使羧甲基纤维素铵盐溶解于纯水中,使乙炔黑分散到其中,接着使石墨分散,使Nb2TiO7分散到其中,最后将丁苯橡胶混合。将像这样操作而得到的浆料涂布于厚度为15μm、且平均晶粒直径为30μm的铝箔上。利用干燥炉使所涂布的负极材料的浆料干燥,形成第1负极层。
接着,在该第1负极层的上面,如以下那样形成第1复合电解质层。作为复合电解质层的材料,使用一次粒子尺寸(平均粒径)为1μm的Li7La3Zr2O12粒子、羧甲基纤维素钠盐和丁苯橡胶。这些电解质层材料的配合比以重量比计设定为98:1:1。电解质层材料按照下面的顺序混合。首先,使羧甲基纤维素钠盐溶解于纯水中,使Li7La3Zr2O12分散到其中,最后将丁苯橡胶混合。将由此得到的浆料通过微凹版方式涂布于第1负极层上。利用干燥炉使所涂布的电解质材料的浆料干燥,形成第1复合电解质层。
通过将干燥而得到的层叠体供于加压,制作了第1一体型单元。这里,按照第1一体型单元的整体的密度成为2.7g/cm3的方式调整加压压力。
接着,制作了第2一体型单元。
首先,如以下那样,在另一铝箔(厚度为15μm、平均晶粒直径为30μm)上形成第1正极层。将作为正极活性物质的锂钴氧化物(LiCoO2)粉末18重量%、三元系复合氧化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)粉末72重量%、乙炔黑4重量%、石墨4重量%和聚偏氟乙烯(PVdF)2重量%添加到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中并混合而制成浆料。将该浆料涂布于厚度为15μm、且平均晶粒直径为30μm的铝箔上。利用干燥炉使所涂布的正极材料的浆料干燥,形成第1正极层。
接着,在该铝箔中,在与形成第1正极层相反的面上,如以下那样形成第2负极层。首先,调制与上述第1一体型单元中的第1负极层的形成中使用的相同的负极材料浆料。将该浆料涂布于相对于形成于铝箔上的第1正极层为背侧的面上。利用干燥炉使所涂布的负极材料的浆料干燥,形成第2负极层。
接着,在该第2负极层上,如以下那样形成第2复合电解质层。首先,调制与第1一体型单元中的第1复合电解质层的形成中使用的相同的复合电解质材料浆料。将该浆料通过微凹版方式涂布于第2负极层上。利用干燥炉使所涂布的电解质材料的浆料干燥,形成第2复合电解质层。
通过将干燥而得到的层叠体供于加压,制作了第2一体型单元。这里,按照第2一体型单元的整体的密度成为2.9g/cm3的方式调整加压压力。
接着,制作了第3一体型单元。
首先,调制与第2一体型单元中的第1正极层的形成中使用的相同的正极材料浆料。将该浆料进一步涂布于另一铝箔(厚度为15μm、平均晶粒直径为30μm)上。利用干燥炉使所涂布的正极材料的浆料干燥,形成第2正极层。通过将干燥而得到的正极层和铝箔供于加压,制作了第3一体型单元。这里,按照正极层的密度成为3.2g/cm3的方式调整加压压力。
<三电极式电池的制作>
通过以下说明的方法制作了三电极式电池。
将如上述那样制作的第1至第3一体型单元分别切取成2×2cm的大小。接着,将所切取的第1至第3一体型单元按照成为铝箔-第1负极层-第1复合电解质层-第1正极层-铝箔-第2负极层-第2复合电解质层-第2正极层-铝箔的顺序重叠。将电极引线的一端与第1一体型单元的铝箔和第3一体型单元的铝箔分别连接,将各个电极引线的另一端插入至3极式玻璃电池中。除了上述以外,按照与实施例1同样的步骤制作了比较例2的三电极式电池。
将实施例1~14及比较例1~2中制作的电极层叠体的一体型的各单元的构成一并示于下述表1中。
表1
[性能评价]
<输出性能>
对于所制作的实施例1~14及比较例1~2的三电极式电池,评价输出性能(速率性能)。具体而言,按照下述条件实施充放电试验。
将所制作的各个三电极式电池设置在25℃的恒温槽内,进行1.0C的恒电流充电。接着,进行0.2C的恒电流放电。此时,相对于充电时输入的容量,将放电时输出的容量的比例作为0.2C倍率下的容量维持率算出。此外,将放电时的电流密度变更为1.0、2.0、3.0、4.0及5.0C,与0.2C倍率下的情况同样地求出以各电流密度放电时的容量维持率。
<寿命性能>
对于所制作的实施例1~14及比较例1~2的三电极式电池,评价寿命性能(循环性能)。具体而言,按照下述条件实施充放电循环试验。
将所制作的各个三电极式电池设置在45℃的恒温槽内,将以1次1.0C的恒电流充电和1.0C的恒电流放电作为1个循环的充放电循环实施100个循环。之后,将各个三电极式电池设置在25℃的恒温槽内,与充放电一起以1.0C的恒电流密度进行充电及放电,求出100个循环后的容量维持率。
将关于实施例1~14及比较例1~2的三电极式电池得到的输出性能及寿命性能的结果一并示于下述表2中。另外,对于比较例1的三电极式电池,由于在充放电时正负极发生短路,所以关于输出性能及寿命性能中的任一者均无法得到测定结果。
表2
如表2所示的那样,关于实施例1~14的任意三电极式电池,即使提高放电时的电流密度,也能够较高地维持容量维持率。另一方面,比较例2的三电极式电池中,伴随着放电电流密度的上升,容量维持率急剧地降低。
此外,如表2所示的那样,关于实施例1~14的任意三电极式电池,100个循环后的容量维持率均高。另一方面,比较例2的三电极式电池中,100个循环后的容量维持率显著低至低于50%。
以上说明的一个以上的实施方式及实施例所述的电池具备一个以上的的电极层叠体,所述电极层叠体含有:包含电解质和羧甲基纤维素钠盐的电解质层;包含第1活性物质和羧甲基纤维素铵盐、且粘结于电解质层的一个面上的第1电极层;和包含第2活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂、且粘结于电解质层中相对于粘结有第1电极层的面为背侧的面上的第2电极层。此外,以上说明的一个以上的实施方式及实施例所述的电池具备1个以上的电极层叠体,所述电极层叠体含有:包含电解质和羧甲基纤维素铵盐的电解质层;包含第1活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂、且粘结于电解质层的一个面上的第1电极层;和包含第2活性物质和羧甲基纤维素钠盐、且粘结于电解质层中相对于粘结有第1电极层的面为背侧的面上的第2电极层。这样的电池能够显示优异的输出性能及寿命性能。
(技术方案1)
一种电池,其具备1个以上的电极层叠体,所述电极层叠体含有:
包含电解质和羧甲基纤维素钠盐的电解质层;
包含第1活性物质和羧甲基纤维素铵盐、且粘结于所述电解质层的一个面上的第1电极层;和
包含第2活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂、且粘结于所述电解质层中相对于粘结有所述第1电极层的面为背侧的面上的第2电极层。
(技术方案2)
一种电池,其具备1个以上的电极层叠体,所述电极层叠体含有:
包含电解质和羧甲基纤维素铵盐的电解质层;
包含第1活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂、且粘结于所述电解质层的一个面上的第1电极层;和
包含第2活性物质和羧甲基纤维素钠盐、且粘结于所述电解质层中相对于粘结有所述第1电极层的面为背侧的面上的第2电极层。
(技术方案3)
根据上述技术方案1或2,所述电极层叠体进一步包含与所述第1电极层或所述第2电极层相接触的集电层,所述集电层包含含有金属或合金的箔。
(技术方案4)
根据上述技术方案1或2,所述电极层叠体进一步包含与所述第1电极层或所述第2电极层相接触的集电层,所述集电层包含导电剂和第2粘结剂。
(技术方案5)
根据上述技术方案1~4中任一项,其进一步具备将所述电极层叠体加压的电极加压部件。
(技术方案6)
根据上述技术方案5,其进一步具备容纳所述电极层叠体、并且兼作所述电极加压部件的容器。
(技术方案7)
根据上述技术方案1~6中任一项,所述电解质包含无机固体电解质。
(技术方案8)
一种电池包,其具备上述技术方案1~7中任一项所述的电池。
(技术方案9)
根据上述技术方案8,其进一步包含通电用的外部端子和保护电路。
(技术方案10)
根据上述技术方案8或9,其具备多个所述电池,所述电池以串联、并联、或将串联及并联组合的方式电连接。
(技术方案11)
一种车辆,其搭载了上述技术方案8~10中任一项所述的电池包。
(技术方案12)
根据上述技术方案11,所述电池包为将所述车辆的动力的再生能量进行回收的电池包。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而示出的,其意图并非限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围、主旨中,同时包含于权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。

Claims (12)

1.一种电池,其具备1个以上的电极层叠体,所述电极层叠体含有:
包含电解质和羧甲基纤维素钠盐的电解质层;
包含第1活性物质和羧甲基纤维素铵盐、且粘结于所述电解质层的一个面上的第1电极层;和
包含第2活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂、且粘结于所述电解质层中相对于粘结有所述第1电极层的面为背侧的面上的第2电极层。
2.一种电池,其具备1个以上的电极层叠体,所述电极层叠体含有:
包含电解质和羧甲基纤维素铵盐的电解质层;
包含第1活性物质和可溶于有机溶剂的第1粘结剂、且粘结于所述电解质层的一个面上的第1电极层;和
包含第2活性物质和羧甲基纤维素钠盐、且粘结于所述电解质层中相对于粘结有所述第1电极层的面为背侧的面上的第2电极层。
3.根据权利要求1或2所述的电池,其中,所述电极层叠体进一步包含与所述第1电极层或所述第2电极层相接触的集电层,所述集电层包含含有金属或合金的箔。
4.根据权利要求1或2所述的电池,其中,所述电极层叠体进一步包含与所述第1电极层或所述第2电极层相接触的集电层,所述集电层包含导电剂和第2粘结剂。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的电池,其进一步具备将所述电极层叠体加压的电极加压部件。
6.根据权利要求5所述的电池,其进一步具备容纳所述电极层叠体、并且兼作所述电极加压部件的容器。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的电池,其中,所述电解质包含无机固体电解质。
8.一种电池包,其具备权利要求1~7中任一项所述的电池。
9.根据权利要求8所述的电池包,其进一步包含通电用的外部端子和保护电路。
10.根据权利要求8或9所述的电池包,其具备多个所述电池,所述电池以串联、并联、或将串联及并联组合的方式电连接。
11.一种车辆,其搭载了权利要求8~10中任一项所述的电池包。
12.根据权利要求11所述的车辆,其中,所述电池包为将所述车辆的动力的再生能量进行回收的电池包。
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