CN108630894A - 二次电池、电池包及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供自放电得到抑制的二次电池、自放电得到抑制的电池包、及搭载有该电池包的车辆。根据实施方式，提供一种二次电池，其具备负极活性物质含有层、正极活性物质含有层和绝缘层。绝缘层设置在负极活性物质含有层与正极活性物质含有层之间，包含绝缘性粒子。绝缘性粒子的粒度分布包含2个以上的峰。

Description

二次电池、电池包及车辆
技术领域
本发明的实施方式涉及二次电池、电池包及车辆。
背景技术
关于锂离子电池等二次电池，随着在车载用途及固定用途中的应用的发展，要求进一步的高容量化、长寿命化、高输出化。锂钛复合氧化物由于伴随充放电的体积变化小，所以循环性能优异。此外，由于锂钛复合氧化物的锂嵌入脱嵌反应在原理上锂金属难以析出，所以使用了锂钛复合氧化物的电池即使反复进行大电流下的充放电，性能劣化也小。
发明内容
本发明所要解决的课题是提供自放电得到抑制的二次电池、自放电得到抑制的电池包、及搭载有该电池包的车辆。
根据实施方式，提供一种二次电池，其具备负极活性物质含有层、正极活性物质含有层和绝缘层。绝缘层设置在负极活性物质含有层与正极活性物质含有层之间，且包含绝缘性粒子。绝缘性粒子的粒度分布包含2个以上的峰。
根据其他的实施方式，提供一种电池包，其具备上述实施方式所述的二次电池。
进一步根据其他的实施方式，提供一种车辆，其搭载上述实施方式所述的电池包。
根据上述构成的二次电池，该二次电池的自放电得到抑制，能够提供自放电得到抑制的电池包、及搭载有该电池包的车辆。
附图说明
图1是表示实施方式所述的绝缘层的一个例子中的绝缘性粒子的粒度分布的图表。
图2是概略地表示实施方式所述的二次电池的一个例子的剖面图。
图3是将图2中所示的二次电池的A部放大的剖面图。
图4是实施方式所述的其他例子的二次电池可具备的一个例子的电极复合体的概略剖面图。
图5是实施方式所述的其他例子的二次电池可具备的其他例子的电极复合体的概略剖面图。
图6是实施方式所述的其他例子的二次电池的概略剖面图。
图7是概略地表示实施方式所述的组电池的一个例子的立体图。
图8是概略地表示实施方式所述的电池包的一个例子的分解立体图。
图9是表示图8中所示的电池包的电路的一个例子的方框图。
图10是概略地表示实施方式所述的车辆的一个例子的剖面图。
图11是概略地表示实施方式所述的车辆的其他例子的图。
符号说明
1…卷绕型电极组、2…外包装构件、3…负极、3a…负极集电体、3b…负极活性物质含有层、4…绝缘层、5…正极、5a…正极集电体、5b…正极活性物质含有层、6…负极端子、7…正极端子、8…集电体、8A…正极集电极耳、8B…负极集电极耳、10A…电极复合体、10B…电极复合体、10C…电极复合体、11…双极结构的电极、12…电极组、21…汇流条、22…正极侧引线、23…负极侧引线、24…粘接胶带、31…容纳容器、32…盖、33…保护片材、34…印制电路布线基板、35…布线、40…车辆本体、41…车辆用电源、42…电控制装置、43…外部端子、44…变换器、45…驱动马达、100…二次电池、200…组电池、200a…组电池、200b…组电池、200c…组电池、300…电池包、300a…电池包、300b…电池包、300c…电池包、301a…组电池监视装置、301b…组电池监视装置、301c…组电池监视装置、341…正极侧连接器、342…负极侧连接器、343…热敏电阻、344…保护电路、345…布线、346…布线、347…通电用的外部端子、348a…正极侧布线、348b…负极侧布线、400…车辆、411…电池管理装置、412…通信总线、413…正极端子、414…负极端子、415…开关装置、L1…连接线、L2…连接线、W…驱动轮。
具体实施方式
为了将正极、负极间电绝缘，通常使用片材状的隔膜。作为提高锂离子电池等二次电池的能量密度的手段，有代替上述隔膜而在电极上薄薄地涂布绝缘性粒子的方法。然而，若涂布于具有凹凸的电极表面的绝缘性粒子的粒径小，则容易进入电极活性物质的间隙中，有可能电极的一部分露出。另一方面，若薄薄地涂布粒径大的绝缘性粒子，则容易产生针孔，有可能二次电池的自放电变大。
以下，参照附图对实施方式进行说明。
(第1实施方式)
根据第1实施方式，提供一种二次电池，其具备负极活性物质含有层、正极活性物质含有层和绝缘层。绝缘层设置在负极活性物质含有层与正极活性物质含有层之间，包含绝缘性粒子。绝缘层中的绝缘性粒子的粒度分布包含2个以上的峰。
在实施方式所述的二次电池中，绝缘层形成于例如负极活性物质含有层和/或正极活性物质含有层的表面。
如后述的那样，负极活性物质含有层可包含于负极中。负极除了负极活性物质含有层以外，还可包含集电体(负极集电体)。此外，正极活性物质含有层可以包含于正极中。正极除了正极活性物质含有层以外，还可包含集电体(正极集电体)。包含负极活性物质含有层的负极、包含正极活性物质含有层的正极和绝缘层可构成电极组。在电极组中，绝缘层可形成于负极和/或正极的一面上。或者，绝缘层可形成于负极和/或正极的两面上。
或者，可以负极活性物质含有层设置于集电体的一个面的表面、正极活性物质含有层设置于集电体的背侧的表面而构成电极复合体。即，负极活性物质含有层与正极活性物质含有层可构成双极结构的电极。在电极复合体中，绝缘层形成于负极活性物质含有层和/或正极活性物质含有层的表面。即，负极活性物质含有层和/或正极活性物质含有层位于绝缘层与集电体之间。
第1实施方式所述的二次电池可以包含电解质。电解质可保持在上述的电极组、或电极复合体中。
第1实施方式所述的二次电池也可以进一步具备配置在负极活性物质含有层与正极活性物质含有层之间的隔膜。配置在负极活性物质含有层与正极活性物质含有层之间的隔膜可与形成于负极活性物质含有层和/或正极活性物质含有层上的绝缘层邻接。
此外，第1实施方式所述的二次电池可以进一步具备容纳电极组或电极复合体、及电解质的外包装构件。外包装构件可容纳多个电极组。多个电极组例如以串联的方式电连接，被容纳于外包装构件中。
进而，第1实施方式所述的二次电池可以进一步具备与集电体电连接的负极端子及正极端子。负极端子及正极端子可介由设置于集电体上的电极集电极耳而与集电体电连接。
第1实施方式所述的二次电池包括含有非水电解质的非水电解质二次电池。
以下，对绝缘层、负极活性物质含有层、正极活性物质含有层、集电体、电解质、隔膜、外包装构件、负极端子及正极端子进行详细说明。
1)绝缘层
绝缘层包含在粒度分布中包含至少2个以上的峰的绝缘性粒子。
绝缘层中的绝缘性粒子的粒度分布包含2个以上的峰是指能够将绝缘层中包含的绝缘性粒子大致分类成2种以上的粒径的粒子。粒径大的绝缘性粒子具有将正极与负极之间在空间上隔开的效果，另一方面，通过粒径小的绝缘性粒子被填充在粒径大的绝缘性粒子间能抑制针孔的形成。
例如，作为绝缘层中包含的绝缘性粒子，通过使用在粒度分布中包含2个以上的峰的绝缘性粒子，能够在电极上不产生针孔地形成绝缘层，能够抑制二次电池的自放电。
2个以上的峰可包含峰强度最高的第1峰和峰强度仅次于该第1峰地高的第2峰。
第1峰的峰强度相对于第2峰的峰强度优选为1以上且10以下。该峰强度比(第1峰强度/第2峰强度)进一步优选为1.2以上且5以下。
在粒度分布中，与第1峰对应的第1粒径和与第2峰对应第2粒径中的一者优选为另一者的2倍以上。即，优选与第1峰对应的第1粒径为与第2峰对应第2粒径的2倍以上的值、或者第2粒径为第1粒径的2倍以上的值。
此外，在粒度分布中，优选第1峰相对于第2峰位于低粒度侧。换而言之，第1粒径优选具有小于第2粒径的值。
第1粒径优选超过0.1μm且为1μm以下。通过使第1粒径大于0.1μm，能够在绝缘层中设置一定的空隙。其结果是，在使用液状的电解质或凝胶状的电解质的情况下，能够使一定量的该电解质浸渗及保持在绝缘层中，能够得到高的输出性能。此外，通过将第1粒径设定为1μm以下，能够防止正负极间的电性的微小短路。此外，第2粒径优选为0.3μm以上且5μm以下。
通过将绝缘层内的绝缘性粒子的形态设定为上述的范围，能够在绝缘层中确保用于保持高的离子传导性的空隙，并且防止微小短路。
图1中示出表示具有优选的形态的一个例子的绝缘层中的绝缘性粒子的粒度分布的图表。在图1中，作为表示绝缘性粒子的粒度分布的图表，图示了表示绝缘层中的绝缘性粒子的相对于粒径(横轴)的绝缘层内的频率(纵轴)的曲线。获知图1中所示的曲线具有2个峰，在粒度分布中，绝缘性粒子的相对于粒径的频率包含2个极大值。
作为绝缘性粒子，可列举出Al2O3、ZrO2、SiO2、MgO等金属氧化物。此外，若使用固体电解质作为绝缘性粒子，则能够降低二次电池的电阻。作为固体电解质的例子，可列举出具有石榴石型结构的Li7La3Zr2O12(LLZ)、具有NASICON型结构的Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(LATP)(0≤x≤1)或Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(LAGP)(0≤x≤1)、具有钙钛矿型结构的La2/3-xLixTiO3(0.3≤x≤0.7)等。
绝缘层中使用的绝缘性粒子的种类可以为1种，或者也可以为2种以上。例如，为了包含不同的粒径，可以使用在粒度分布中包含2个以上的峰的单一材料的绝缘性粒子。或者，例如通过使用各个粒径不同的2种以上的材料的绝缘性粒子，绝缘层中的粒度分布也可以具有2个以上的峰。
作为具体的例子，可以将粒径比较小的固体电解质与粒径比较大的氧化铝(Al2O3)等金属氧化物并用。在粒径小的固体电解质中，固体内的离子传导路径短。因此，固体电解质在绝缘层内承担的离子传导的比例变大，能够确保绝缘层中的离子传导性。这种情况下，作为用于确保正负极间的绝缘性的粒径大的绝缘性粒子，通过使用氧化铝等廉价的材料的粒子，能够在不使绝缘层的离子传导性降低的情况下低成本化。
绝缘层除了绝缘性粒子以外，还可以进一步包含粘结剂。
绝缘层中包含的粘结剂的量优选相对于绝缘层整体(100重量份)为1重量份以上且5重量份以下。通过将粘结剂的含量设定为1重量份以上，可得到与电极的充分的密合强度。通过将粘结剂的含量设定为5重量份以下，能够确保绝缘层内的高的离子传导性。
作为粘结剂，例如可以使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶、丁苯橡胶、聚丙烯酸化合物、酰亚胺化合物、及羧甲基纤维素等。可以使用它们中的1种作为粘结剂，或者也可以将2种以上组合而作为粘结剂使用。
绝缘层的空隙率优选为20％以上且80％以下。通过将空隙率设定为20％以上，由于能够在绝缘层内充分地保持液状的电解质，所以能够确保高的离子传导性。通过将空隙率设定为80％以下，能够防止正负极间的微小短路。
另外，作为用于将负极层与正极层电绝缘的手段，例如在包含设置有片材状的隔膜的双极电极的电池中，为了可靠地使其绝缘，有时使用面积比负极层的面积和/或正极层的面积大的片材状隔膜。但是，在包含液状的电解质的双极型的电池中，若使用这样的隔膜，则有可能产生电解质的液体间的电路连接。通过液体间的电路连接的电解质，形成双极电极的外部离子传导路径，结果是双极堆(电极复合体)中的电压可能降低。在实施方式所述的二次电池中，通过使绝缘层的面积与形成有绝缘层的电极的面积相同，能够降低液状电解质的液体间的电路连接。绝缘层的面积可以与电极的面积相同，或者也可以大于电极的面积。
绝缘层中的绝缘性粒子的粒度分布例如可以通过JIS Z 8827-1(2008年)的静态图像解析法而进行测定。
在测定对象的绝缘层包含于二次电池中时，例如，如以下那样操作而采集对象的绝缘层，对所得到的绝缘层进行测定。
首先，将二次电池解体，将涂布有绝缘层的电极(正极和/或负极)取出。接着，将涂布有绝缘层的电极用碳酸甲乙酯充分洗涤，使其真空干燥。接着，通过氩离子铣削切取干燥后的电极上所涂布的绝缘层部分的截面。使用切取的截面部分通过上述图像解析法测定粒度分布。
这样操作，测定基于个数基准的粒度分布，将相对于粒径的个数频率显示极大值时的粒径作为峰值粒径。另外，个数频率的极大值与关于符合的峰值粒径的峰强度对应。
此外，使用应用图像解析法时得到的绝缘层部分的截面图像，能够确认绝缘层的厚度。将截面图像转换成单色256级灰度并设置阈值而进行二值化。由此，在SEM图像中，将绝缘性粒子及粘结剂表示为白色，将空隙表示为黑色。通过使用其来确认绝缘性粒子的分布，能够求出绝缘层的厚度。
此外，使用经二值化的SEM图像，可以算出绝缘层的空隙率。算出经二值化的截面图像中的表示空隙的黑色的像素的面积相对于全部像素的面积的比作为空隙率。
2)负极活性物质含有层
负极活性物质含有层可以包含负极活性物质、和任选的导电剂及粘结剂。
负极活性物质含有层可以形成于集电体的一面或两面上而构成负极。或者，在集电体的一面上形成负极活性物质含有层，另一方面，在集电体的背侧的面上形成后述的正极活性物质含有层，可以构成双极电极。
负极活性物质含有层包含1种或2种以上的负极活性物质。作为负极活性物质的例子，可列举出具有斜方锰矿结构的钛酸锂(例如Li2Ti3O7)、具有尖晶石结构的钛酸锂(例如Li4Ti5O12)、单斜晶型二氧化钛(TiO2)、锐钛矿型二氧化钛、金红石型二氧化钛、锰钡矿型钛复合氧化物、斜方晶型含Na的钛复合氧化物(例如Li2Na2Ti6O14)、单斜晶型铌钛复合氧化物(例如Nb2TiO7)等通式Ti1-xMx+yNb2-yO7-σ所表示的铌-钛复合氧化物(M为选自由Mg、Fe、Ni、Co、W、Ta及Mo组成的组中的至少一种元素；0≤x<1、0≤y<1、及-0.3≤σ≤0.3)、及通式Li2+aM12- bTi6-cM2dO14+δ所表示的含钛复合氧化物(M1为选自由Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs、Rb及K组成的组中的至少一种元素，M2为选自由Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Y、Fe、Co、Cr、Mn、Ni、及Al组成的组中的至少一种元素；0≤a≤6、0≤b<2、0≤c<6、0≤d<6、及-0.5≤δ≤0.5)等含钛氧化物。此外，作为负极活性物质，除了上述含钛氧化物以外，也可以使用石墨(graphite)等。
导电剂是为了提高集电性能、且抑制负极活性物质与集电体的接触电阻而配入的。导电剂的例子，包含气相成长碳纤维(Vapor Grown Carbon Fiber；VGCF)、乙炔黑、炭黑及石墨那样的碳质物。可以使用它们中的一种作为导电剂，或者也可以将2种以上组合而作为导电剂使用。或者，代替使用导电剂，也可以对负极活性物质粒子的表面实施碳涂敷或电子导电性无机材料涂敷。
粘结剂是为了填埋被分散的负极活性物质的间隙、并且使负极活性物质与集电体粘结而配入的。作为粘结剂的例子，包含聚四氟乙烯(polytetrafluoro ethylene；PTFE)、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVdF)、氟系橡胶、及丁苯橡胶、聚丙烯酸化合物、及酰亚胺化合物。可以使用它们中的1种作为粘结剂，或者也可以将2种以上组合而作为粘结剂使用。
负极活性物质含有层中的活性物质、导电剂及粘结剂优选分别以70质量％以上且96质量％以下、2质量％以上且28质量％以下及2质量％以上且28质量％以下的比例配入。通过将导电剂的量设定为2质量％以上，能够使负极活性物质含有层的集电性能提高。此外，通过将粘结剂的量设定为2质量％以上，负极活性物质含有层与集电体的粘结性变得充分，能够期待优异的循环性能。另一方面，导电剂及粘结剂分别设定为28质量％以下在谋求高容量化的方面是优选的。
负极活性物质含有层可以进一步包含绝缘性粒子。作为负极活性物质含有层中包含的绝缘性粒子，可以使用绝缘层可包含的绝缘性粒子。通过包含绝缘性粒子，能够使负极活性物质含有层中的锂离子传导率提高，将二次电池高输出化。
负极活性物质含有层的密度(不包含集电体)优选为1.8g/cm3以上且2.8g/cm3以下。密度在该范围内的负极活性物质含有层的能量密度和电解质的保持性优异。负极活性物质含有层的密度更优选为2.1g/cm3以上且2.6g/cm3以下。
包含负极活性物质含有层的负极例如可以通过下面的方法来制作。首先，将负极活性物质、导电剂及粘结剂悬浮到溶剂中而制备浆料。将该浆料涂布到集电体的一面或两面上。接着，使所涂布的浆料干燥，得到负极活性物质含有层与集电体的层叠体。之后，对该层叠体实施压制。这样操作，制作负极。或者，负极也可以通过下面的方法来制作。首先，将负极活性物质、导电剂及粘结剂混合，得到混合物。接着，将该混合物成形为颗粒状。接着，通过将这些颗粒配置在集电体上，可以得到负极。
3)正极活性物质含有层
正极活性物质含有层可以形成于集电体的一面或两面上而构成正极。或者，可以在集电体的一面上形成上述的负极活性物质含有层，另一方面，在集电体的背侧的面上形成正极活性物质含有层而构成双极电极。
正极活性物质含有层可以包含正极活性物质、和任选的导电剂及粘结剂。
作为正极活性物质，例如可以使用氧化物、硫化物或高分子材料。正极活性物质含有层可以包含1种正极活性物质，或者也可以包含2种以上的正极活性物质。作为氧化物及硫化物的例子，可列举出能够嵌入及脱嵌Li或Li离子的化合物。
作为这样的化合物，例如包含二氧化锰(MnO2)、氧化铁、氧化铜、氧化镍、锂锰复合氧化物(例如LixMn2O4或LixMnO2；0<x≤1)、锂镍复合氧化物(例如LixNiO2；0<x≤1)、锂钴复合氧化物(例如LixCoO2；0<x≤1)、锂镍钴复合氧化物(例如LixNi1-yCoyO2；0<x≤1、0<y<1)、锂锰钴复合氧化物(例如LixMnyCo1-yO2；0<x≤1、0<y<1)、具有尖晶石结构的锂锰镍复合氧化物(例如LixMn2-yNiyO4；0<x≤1、0<y<2)、具有橄榄石结构的锂磷氧化物(例如LixFePO4；0<x≤1、LixFe1-yMnyPO4；0<x≤1、0<y<1、LixCoPO4；0<x≤1)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)、钒氧化物(例如V2O5)及锂镍钴锰复合氧化物(LiNi1-x-yCoxMnyO2；0<x<1、0<y<1、x+y<1)。作为活性物质，可以将这些化合物单独使用，或者，也可以将多种化合物组合使用。
作为高分子材料，例如可列举出聚苯胺或多吡咯等导电性聚合物材料、二硫化物系聚合物材料等。
除了上述的正极活性物质以外，也可以使用硫(S)、氟化碳等。
作为更优选的正极活性物质的例子，包含具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物(例如LixMn2O4；0<x≤1)、锂镍复合氧化物(例如LixNiO2；0<x≤1)、锂钴复合氧化物(例如LixCoO2；0<x≤1)、锂镍钴复合氧化物(例如LiNi1-yCoyO2；0<x≤1、0<y<1)、具有尖晶石结构的锂锰镍复合氧化物(例如LixMn2-yNiyO4；0<x≤1、0<y<2)、锂锰钴复合氧化物(例如LixMnyCo1-yO2；0<x≤1、0<y<1)、磷酸铁锂(例如LixFePO4；0<x≤1)及锂镍钴锰复合氧化物(LiNi1-x-yCoxMnyO2；0<x<1、0<y<1、x+y<1)。若使用这些正极活性物质，则能够提高正极电位。
使用常温熔融盐作为电池的电解质时，优选使用包含磷酸铁锂、LixVPO4F(0≤x≤1)、锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂镍钴复合氧化物、或它们的混合物的正极活性物质。这些化合物由于与常温熔融盐的反应性低，所以能够使循环寿命提高。关于常温熔融盐的详细情况，在后面叙述。
正极活性物质的一次粒径优选为100nm以上且1μm以下。一次粒径为100nm以上的正极活性物质在工业生产上的处理容易。一次粒径为1μm以下的正极活性物质能够使锂离子的固体内扩散顺利地进行。
正极活性物质的比表面积优选为0.1m2/g以上且10m2/g以下。具有0.1m2/g以上的比表面积的正极活性物质能够充分地确保Li离子的嵌入/脱嵌位点。具有10m2/g以下的比表面积的正极活性物质在工业生产上容易处理，且能够确保良好的充放电循环性能。
粘结剂是为了填埋被分散的正极活性物质的间隙、并且使正极活性物质与集电体粘结而配入的。作为粘结剂的例子，包含聚四氟乙烯(polytetrafluoro ethylene；PTFE)、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVdF)、氟系橡胶、聚丙烯酸化合物、及酰亚胺化合物。可以使用它们中的1种作为粘结剂，或者也可以将2种以上组合而作为粘结剂使用。
导电剂是为了提高集电性能、并且抑制正极活性物质与集电体的接触电阻而配入的。作为导电剂的例子，包含气相成长碳纤维(Vapor Grown Carbon Fiber；VGCF)、乙炔黑、炭黑及石墨那样的碳质物。可以使用它们中的一种作为导电剂，或者也可以将2种以上组合而作为导电剂使用。此外，也可以将导电剂省略。
正极活性物质含有层中，正极活性物质及粘结剂优选分别以80质量％以上且98质量％以下、及2质量％以上且20质量％以下的比例配入。
通过将粘结剂的量设定为2质量％以上，可得到充分的电极强度。此外，若将粘结剂的量设定为20质量％以下，则由于电极中包含的绝缘体的量减少，所以能够减少内部电阻。
在加入导电剂的情况下，正极活性物质、粘结剂及导电剂优选分别以80质量％以上且95质量％以下、2质量％以上且17质量％以下、及3质量％以上且18质量％以下的比例配入。
通过将导电剂的量设定为3质量％以上，能够发挥上述的效果。此外，通过将导电剂的量设定为18质量％以下，能够降低与电解质接触的导电剂的比例。若该比例低，则在高温保存下，能够降低电解质的分解。
正极活性物质含有层可以进一步包含绝缘性粒子。作为正极活性物质含有层中包含的绝缘性粒子，可以使用绝缘层可包含的绝缘性粒子。通过包含绝缘性粒子，能够使正极活性物质含有层中的锂离子传导率提高，将二次电池高输出化。
包含正极活性物质含有层的正极例如可以通过下面的方法来制作。首先，将正极活性物质、导电剂及粘结剂悬浮到溶剂中而制备浆料。将该浆料涂布到集电体的一面或两面上。接着，使所涂布的浆料干燥，得到正极活性物质含有层与集电体的层叠体。之后，对该层叠体实施压制。这样操作，制作正极。或者，正极也可以通过下面的方法来制作。首先，将正极活性物质、导电剂及粘结剂混合，得到混合物。接着，将该混合物成形为颗粒状。接着，通过将这些颗粒配置在集电体上，能够得到正极。
4)集电体
集电体优选由铝、或包含选自Mg、Ti、Zn、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu、及Si中的一种以上的元素的铝合金制作。例如，作为集电体，可以使用铝箔、或包含选自Mg、Ti、Zn、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu及Si中的一种以上的元素的铝合金箔。
在其上形成负极活性物质含有层，对于负极中使用的集电体、即负极集电体，可以使用在负极活性物质的锂的嵌入及脱嵌电位(vs.Li/Li+)下电化学稳定的材料。作为负极集电体，除了上述铝或铝合金以外，还可以适宜使用铜、镍、及不锈钢。
负极集电体的厚度优选为5μm以上且20μm以下。具有这样的厚度的负极集电体能够取得负极的强度与轻量化的平衡。
在其上形成正极活性物质含有层，在正极中使用的集电体、即正极集电体优选为铝箔、或包含选自Mg、Ti、Zn、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu及Si中的一种以上的元素的铝合金箔。
作为正极集电体的铝箔或铝合金箔的厚度优选为5μm以上且20μm以下，更优选为15μm以下。铝箔的纯度优选为99质量％以上。作为正极集电体的铝箔或铝合金箔中包含的铁、铜、镍、及铬等过渡金属的含量优选为1质量％以下。
5)电解质
作为电解质，例如可以使用液状非水电解质或凝胶状非水电解质。液状非水电解质通过将作为溶质的电解质盐溶解到有机溶剂中而制备。电解质盐的浓度优选为0.5mol/L以上且2.5mol/L以下。
作为电解质盐的例子，包含高氯酸锂(LiClO4)、六氟化磷酸锂(LiPF6)、四氟化硼酸锂(LiBF4)、六氟化砷酸锂(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。电解质盐优选为在高电位下也难以氧化的物质，最优选为LiPF6。
作为有机溶剂的例子，包含碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚乙烯酯(VC)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。
作为有机溶剂，优选将选自由碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)及碳酸二乙酯(DEC)组成的组中的至少2种以上混合而成的混合溶剂、以及包含γ-丁内酯(GBL)的混合溶剂。通过使用这些混合溶剂，能够得到高温性能优异的二次电池。
凝胶状非水电解质通过将液状非水电解质与高分子材料复合化而制备。作为高分子材料的例子，包含聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)、聚环氧乙烷(PEO)、或它们的混合物。
或者，作为非水电解质，除了液状非水电解质及凝胶状非水电解质以外，也可以使用含有锂离子的常温熔融盐(离子性熔体)、高分子固体电解质及无机固体电解质等。
常温熔融盐(离子性熔体)是指由有机物阳离子与阴离子的组合构成的有机盐中的在常温(15℃以上且25℃以下)下可以作为液体存在的化合物。常温熔融盐中包含以单体的形态作为液体存在的常温熔融盐、通过与电解质盐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、或它们的混合物。一般，非水电解质二次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。
高分子固体电解质通过将电解质盐溶解于高分子材料中并固体化而制备。
无机固体电解质为具有Li离子传导性的固体物质。无机固体电解质包含例如可以作为上述的绝缘性粒子使用的固体电解质。
6)隔膜
隔膜例如由包含聚乙烯、聚丙烯、纤维素、或聚偏氟乙烯(PVdF)的多孔质膜、或合成树脂制无纺布形成。从安全性的观点出发，优选使用由聚乙烯或聚丙烯形成的多孔质膜。由于这些多孔质膜在一定温度下熔融，能够将电流切断。
7)外包装构件
作为外包装构件，例如可以使用由层压膜形成的容器、或金属制容器。
层压膜的厚度例如为0.5mm以下，优选为0.2mm以下。
作为层压膜，使用包含多个树脂层和夹在这些树脂层间的金属层的多层膜。树脂层例如包含聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子材料。为了轻量化，金属层优选由铝箔或铝合金箔形成。层压膜通过利用热熔接进行密封，可成形为外包装构件的形状。
金属制容器的壁的厚度例如为1mm以下，更优选为0.5mm以下，进一步优选为0.2mm以下。
金属制容器例如由铝或铝合金等制作。铝合金优选包含镁、锌、及硅等元素。铝合金包含铁、铜、镍、及铬等过渡金属时，其含量优选为100ppm以下(质量比)。
外包装构件的形状没有特别限定。外包装构件的形状例如也可以为扁平型(薄型)、方型、圆筒型、硬币型、或纽扣型等。外包装构件根据电池尺寸，例如也可以为搭载于便携用电子设备等上的小型电池用外包装构件、搭载于两轮至四轮的汽车及铁道用车辆等车辆上的大型电池用外包装构件。
8)负极端子
负极端子可以由在上述的负极活性物质的Li嵌入脱嵌电位下电化学稳定、且具有导电性的材料形成。具体而言，作为负极端子的材料，可列举出铜、镍、不锈钢或铝、或包含选自由Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、及Si组成的组中的至少1种元素的铝合金。作为负极端子的材料，优选使用铝或铝合金。为了降低与负极集电体的接触电阻，负极端子优选由与负极集电体同样的材料形成。
9)正极端子
正极端子由相对于锂的氧化还原电位在3V以上且5V以下的电位范围(vs.Li/Li+)内电稳定、且具有导电性的材料形成。作为正极端子的材料，可列举出铝、或者包含选自由Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si组成的组中的至少1种元素的铝合金。为了降低与正极集电体的接触电阻，正极端子优选由与正极集电体同样的材料形成。
接着，参照附图对第1实施方式所述的二次电池进行具体说明。
图2是概略地表示第1实施方式所述的二次电池的一个例子的剖面图。图3是将图2中所示的二次电池的A部放大的剖面图。
图2及图3中所示的二次电池100具备图2中所示的袋状外包装构件2、图2及图3中所示的电极组1、和未图示的电解质。电极组1及电解质被收纳于外包装构件2内。电解质(未图示)被保持于电极组1中。
袋状外包装构件2由包含2个树脂层和夹在它们之间的金属层的层压膜形成。
如图2中所示的那样，电极组1为扁平状的卷绕电极组。扁平状的卷绕电极组1如图3中所示的那样，包含负极3、绝缘层4和正极5。绝缘层4夹在负极3与正极5之间。
负极3包含负极集电体3a和负极活性物质含有层3b。负极3中的位于卷绕电极组1的最外壳中的部分如图3中所示的那样仅在负极集电体3a的内表面侧形成有负极活性物质含有层3b。在负极3的其他的部分中，在负极集电体3a的两面形成有负极活性物质含有层3b。
正极5包含正极集电体5a、和形成于其两面上的正极活性物质含有层5b。
如图2中所示的那样，负极端子6及正极端子7位于卷绕电极组1的外周端附近。该负极端子6与位于最外壳中的负极3的负极集电体3a的一部分连接。此外，正极端子7与位于最外壳中的正极5的正极集电体5a连接。这些负极端子6及正极端子7从袋状外包装构件2的开口部被伸出到外部。袋状外包装构件2通过配置在其内表面上的热塑性树脂层而被热熔接。
第1实施方式所述的二次电池并不限于图2及图3中所示的构成的二次电池，例如也可以是图4-图6中所示的构成的电池。
首先，参照图4对第1实施方式所述的二次电池可具备的第1例的电极复合体进行说明。
图4是第1实施方式所述的二次电池可具备的第1例的电极复合体的概略剖面图。
图4中所示的电极复合体10A包含正极活性物质含有层5b、绝缘层4、负极活性物质含有层3b、和2个集电体8。如图示的那样，电极复合体10A中绝缘层4位于正极活性物质含有层5b与负极活性物质含有层3b之间。绝缘层4与正极活性物质含有层5b的一个表面和负极活性物质含有层3b的一个表面相接。正极活性物质含有层5b的不与绝缘层4相接的一侧的表面与1个集电体8相接。同样地，负极活性物质含有层3b的不与绝缘层4相接的一侧的表面与另一个集电体8相接。这样，电极复合体10A具有1个集电体8、负极活性物质含有层3b、绝缘层4、正极活性物质含有层5b及另1个集电体8依次层叠而成的结构。换而言之，图4中所示的例子的电极复合体10A是包含1组电极组12的电极体，所述电极组12包含正极活性物质含有层5b、负极活性物质含有层3b和位于其中间的绝缘层4。
电极复合体10A那样的双极电极例如可以如下面那样操作而制作。首先，将负极活性物质、导电剂及粘结剂悬浮到溶剂中而制备浆料。将该浆料涂布到集电体的一面上。接着，使所涂布的浆料干燥，得到负极活性物质含有层与集电体的层叠体。接着，将正极活性物质、导电剂及粘结剂悬浮到溶剂中而制备浆料。将该浆料涂布到集电体的另一个面上。接着，使所涂布的浆料干燥，得到使负极活性物质含有层与集电体与正极活性物质含有层层叠而成的电极组。之后，对该电极组实施压制。这样操作，可以得到双极电极。
接着，参照图5对第1实施方式所述的二次电池可具备的第2例的电极复合体进行说明。
图5是第1实施方式所述的二次电池可具备的第2例的电极复合体的概略剖面图。
图5中所示的电极复合体10B包含多个、例如4个具有双极结构的电极11。各电极11如图5中所示的那样，包含集电体8、形成于集电体8的一个表面上的正极活性物质含有层5b、和形成于集电体8的另一个表面上的负极活性物质含有层3b。这些电极11如图5中所示的那样，按照1个电极11的正极活性物质含有层5b介由绝缘层4与另1个电极11的负极活性物质含有层3b相对的方式配置。
电极复合体10B进一步包含另2个绝缘层4、另2个集电体8、另1个正极活性物质含有层5b、和另1个负极活性物质含有层3b。如图5中所示的那样，1个正极活性物质含有层5b介由1个绝缘层4与位于电极11的层叠体的最上段的电极11的负极活性物质含有层3b相对。该正极活性物质含有层5b的不与绝缘层4相接的表面与1个集电体8相接。此外，1个负极活性物质含有层3b介由1个绝缘层4与位于电极11的层叠体的最下段的电极11的正极活性物质含有层5b相对。该负极活性物质含有层3b的不与绝缘层4相接的表面与1个集电体8相接。
第1实施方式所述的二次电池可包含的电极复合体可以使正极活性物质含有层、绝缘层、负极活性物质含有层分别密合而制成薄型。因此，在第1实施方式所述的二次电池中，可以将许多的正极活性物质含有层与负极活性物质含有层与位于它们之间的绝缘层的电极组层叠。这样，能够提供薄型而所需的空间少、且大容量且自放电得到抑制的二次电池。另外，图5中图示的例子的电极复合体10B包含5组的正极活性物质含有层5b与负极活性物质含有层3b与位于它们之间的绝缘层4的电极组12。然而，电极组12的数目可以根据电池的形状及大小的设计而适当选择。
图6中示出实施方式所述的一个例子的二次电池的概略剖面图。
如图6中所示的那样，二次电池100包含被收纳于外包装构件2中的电极复合体10C。图示的电极复合体10C具有与图5中所示的电极复合体10B同样的结构。在位于电极复合体10C的最上段的集电体8的一个端部，设置有正极集电极耳8A。另一方面，在位于电极复合体10C的最下段的集电体8的一个端部，设置有负极集电极耳8B。在正极集电极耳8A及负极集电极耳8B上，分别连接有未图示的负极端子及正极端子，这些负极端子和正极端子向外包装构件2的外部伸出。
图6中，示出包含与图5的电极复合体10B同样地含有5组正极活性物质含有层5b与负极活性物质含有层3b与位于它们之间的绝缘层4的电极组的电极复合体10C的二次电池100作为例子。然而，第1实施方式所述的二次电池可以具备包含除5组以外的数目的电极组、例如与图4中所示的电极复合体10A同样地包含1组的电极组的电极复合体，或者也可以具备包含2组以上的电极组的电极复合体。
第1实施方式所述的二次电池具备负极活性物质含有层、正极活性物质含有层和绝缘层。绝缘层设置在负极活性物质含有层与正极活性物质含有层之间，且包含绝缘性粒子。绝缘层中的绝缘性粒子的粒度分布包含2个以上的峰。在具有这样的构成的二次电池中，自放电得到抑制。
(第2实施方式)
根据第2实施方式，提供一种组电池。第2实施方式所述的组电池具备多个第1实施方式所述的二次电池。
在第2实施方式所述的组电池中，各单电池可以以串联或并联的方式电连接而配置，或者也可以将串联连接及并联连接组合而配置。
接着，参照附图对第2实施方式所述的组电池的一个例子进行说明。
图7是概略地表示第2实施方式所述的组电池的一个例子的立体图。图7中所示的组电池200具备5个单电池100、4个汇流条21、正极侧引线22和负极侧引线23。5个单电池100各自为第2实施方式所述的二次电池。
汇流条21将1个单电池100的负极端子6与位于旁边的单电池100的正极端子7连接。这样操作，5个单电池100通过4个汇流条21而以串联的方式被连接。即，图7的组电池200为5个串联的组电池。
如图7中所示的那样，5个单电池100中的位于一列的左端的单电池100的正极端子7与外部连接用的正极侧引线22连接。此外，5个单电池100中的位于另一列的右端的单电池100的负极端子6与外部连接用的负极侧引线23连接。
第2实施方式所述的组电池具备第1实施方式所述的二次电池。因此，自放电得到抑制。
(第3实施方式)
根据第3实施方式，提供一种电池包。该电池包具备第2实施方式所述的组电池。该电池包也可以具备单一的第1实施方式所述的二次电池来代替第2实施方式所述的组电池。
第3实施方式所述的电池包可以进一步具备保护电路。保护电路具有控制二次电池的充放电的功能。或者，也可以将使用电池包作为电源的装置(例如电子设备、汽车等)中包含的电路作为电池包的保护电路使用。
此外，第3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二次电池的电流输出到外部、和/或用于向二次电池输入来自外部的电流的部件。换而言之，在将电池包作为电源使用时，电流通过通电用的外部端子被供给到外部。此外，在将电池包进行充电时，充电电流(包含汽车等的动力的再生能量)通过通电用的外部端子被供给到电池包中。
接着，参照附图对第3实施方式所述的电池包的一个例子进行说明。
图8是概略地表示第3实施方式所述的电池包的一个例子的分解立体图。图9是表示图8中所示的电池包的电路的一个例子的方框图。
图8及图9中所示的电池包300具备容纳容器31、盖32、保护片材33、组电池200、印制电路布线基板34、布线35和未图示的绝缘板。
容纳容器31以能够将保护片材33、组电池200、印制电路布线基板34和布线35容纳的方式构成。盖32通过将容纳容器31覆盖而容纳上述组电池200等。在容纳容器31及盖32上，虽然未图示，但设置有用于与外部设备等连接的开口部或连接端子等。
保护片材33被配置在容纳容器31的长边方向的两个内侧面和介由组电池200与印制电路布线基板34相对的短边方向的内侧面上。保护片材33例如由树脂或橡胶形成。
组电池200具备多个单电池100、正极侧引线22、负极侧引线23和粘接胶带24。组电池200也可以具备1个单电池100。
单电池100例如具有图2及图3中所示的结构。或者，单电池100也可以具有图6中所示的结构。多个单电池100中的至少1个为第1实施方式所述的二次电池。多个单电池100按照伸出到外部的负极端子6及正极端子7都朝着相同方向的方式层叠。多个单电池100各自如图9中所示的那样以串联的方式电连接。多个单电池100也可以以并联的方式电连接，还可以将串联连接及并联连接组合而连接。若将多个单电池100并联连接，则与串联连接的情况相比，电池容量增大。
粘接胶带24将多个单电池100捆紧。代替粘接胶带24，也可以使用热收缩带而将多个单电池100固定。这种情况下，在组电池200的两侧面配置保护片材33，使热收缩带绕圈后，使热收缩带热收缩而将多个单电池100捆扎。
正极侧引线22的一端与在单电池100的层叠体中位于最下层的单电池100的正极端子7连接。负极侧引线23的一端与在单电池100的层叠体中位于最上层的单电池100的负极端子6连接。
印制电路布线基板34具备正极侧连接器341、负极侧连接器342、热敏电阻343、保护电路344、布线345及346、通电用的外部端子347、正极侧布线348a和负极侧布线348b。印制电路布线基板34的一个主表面在组电池200中与负极端子6及正极端子7延伸的面相对。在印制电路布线基板34与组电池200之间，夹着未图示的绝缘板。
在正极侧连接器341上，设置有贯通孔。通过在该贯通孔中插入正极侧引线22的另一端，正极侧连接器341与正极侧引线22被电连接。在负极侧连接器342上，设置有贯通孔。通过在该贯通孔中插入负极侧引线23的另一端，负极侧连接器342与负极侧引线23被电连接。
热敏电阻343被固定于印制电路布线基板34的一个主表面上。热敏电阻343检测单电池100各自的温度，并将其检测信号发送至保护电路344中。
通电用的外部端子347被固定于印制电路布线基板34的另一个主表面上。通电用的外部端子347与存在于电池包300的外部的设备电连接。
保护电路344被固定于印制电路布线基板34的另一个主表面上。保护电路344介由正极侧布线348a与通电用的外部端子347连接。保护电路344介由负极侧布线348b与通电用的外部端子347连接。此外，保护电路344介由布线345与正极侧连接器341电连接。保护电路344介由布线346与负极侧连接器342电连接。进而，保护电路344介由布线35与多个单电池100各自电连接。
保护电路344控制多个单电池100的充放电。此外，保护电路344基于由热敏电阻343发送的检测信号、或由各个单电池100或组电池200发送的检测信号，将保护电路344与向外部设备通电用的外部端子347的电连接切断。
作为由热敏电阻343发送的检测信号，例如可列举出检测到单电池100的温度为规定的温度以上的信号。作为由各个单电池100或组电池200发送的检测信号，例如可列举出检测到单电池100的过充电、过放电及过电流的信号。在对各个单电池100检测过充电等时，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，将作为参比电极使用的锂电极插入各个单电池100中。
另外，作为保护电路344，也可以使用将电池包300作为电源使用的装置(例如电子设备、汽车等)中包含的电路。
这样的电池包300例如被用于要求在取出大电流时循环性能优异的用途中。该电池包300具体而言例如作为电子设备的电源、固定用电池、车辆的车载用电池或铁道车辆用电池使用。作为电子设备，例如可列举出数码相机。该电池包300特别适宜作为车载用电池使用。
此外，该电池包300如上述的那样具备通电用的外部端子347。因此，该电池包300可以介由通电用的外部端子347，将来自组电池200的电流输出到外部设备中，并且将来自外部设备的电流输入组电池200中。换而言之，在将电池包300作为电源使用时，来自组电池200的电流通过通电用的外部端子347被供给到外部设备中。此外，在将电池包300进行充电时，来自外部设备的充电电流通过通电用的外部端子347被供给到电池包300中。在将该电池包300作为车载用电池使用时，作为来自外部设备的充电电流，可以使用车辆的动力的再生能量。
另外，电池包300也可以具备多个组电池200。这种情况下，多个组电池200可以以串联的方式连接，也可以以并联的方式连接，还可以将串联连接及并联连接组合而连接。此外，印制电路布线基板34及布线35也可以省略。这种情况下，也可以将正极侧引线22及负极侧引线23作为通电用的外部端子使用。
第3实施方式所述的电池包具备第1实施方式所述的二次电池或第2实施方式所述的组电池。因此，自放电得到抑制。
(第4实施方式)
根据第4实施方式，提供一种车辆。该车辆搭载有第3实施方式所述的电池包。
在第4实施方式所述的车辆中，电池包例如为将车辆的动力的再生能量回收的电池包。
作为第4实施方式所述的车辆的例子，例如可列举出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铁道用车辆。
第4实施方式所述的车辆中的电池包的搭载位置没有特别限定。例如，在将电池包搭载于汽车上时，电池包可以搭载于车辆的发动机室、车体后方或座席之下。
接着，参照附图对第4实施方式所述的车辆的一个例子进行说明。
图10是概略地表示第4实施方式所述的车辆的一个例子的剖面图。
图10中所示的车辆400包含车辆本体40和第3实施方式所述的电池包300。
图10中所示的车辆400为四轮的汽车。作为车辆400，例如可以使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及助力自行车及铁道用车辆。
该车辆400也可以搭载多个电池包300。这种情况下，电池包300可以以串联的方式连接，也可以以并联的方式连接，还可以将串联连接及并联连接组合而连接。
电池包300被搭载于位于车辆本体40的前方的发动机室内。电池包300的搭载位置没有特别限定。电池包300也可以搭载于车辆本体40的后方或座席之下。该电池包300可以作为车辆400的电源使用。此外，该电池包300可以将车辆400的动力的再生能量回收。
接着，参照图11对第4实施方式所述的车辆的实施方式进行说明。
图11是概略地表示第4实施方式所述的车辆的其他例子的图。图11中所示的车辆400为电动汽车。
图11中所示的车辆400具备车辆本体40、车辆用电源41、作为车辆用电源41的上位控制机构的车辆ECU(ECU：Electric Control Unit；电控制装置)42、外部端子(用于与外部电源连接的端子)43、变换器44和驱动马达45。
车辆400将车辆用电源41搭载于例如发动机室、汽车的车体后方或座席之下。另外，在图11中所示的车辆400中，对于车辆用电源41的搭载部位概略地进行表示。
车辆用电源41具备多个(例如3个)电池包300a、300b及300c、电池管理装置(BMU：Battery Management Unit)411和通信总线412。
3个电池包300a、300b及300c以串联的方式电连接。电池包300a具备组电池200a和组电池监视装置(VTM：Voltage Temperature Monitoring，电压温度监视)301a。电池包300b具备组电池200b和组电池监视装置301b。电池包300c具备组电池200c和组电池监视装置301c。电池包300a、300b及300c能够分别独立地卸下，能够与其他电池包300交换。
组电池200a～200c各自具备以串联的方式连接的多个单电池。多个单电池中的至少1个为第2实施方式所述的二次电池。组电池200a～200c分别通过正极端子413及负极端子414进行充放电。
电池管理装置411为了收集关于车辆用电源41的维护的信息，与组电池监视装置301a～301c之间进行通信，收集车辆用电源41中包含的组电池200a～200c中包含的单电池100的关于电压及温度等的信息。
在电池管理装置411与组电池监视装置301a～301c之间，连接有通信总线412。通信总线412按照以多个结点(电池管理装置和1个以上的组电池监视装置)共有1组通信线的方式构成。通信总线412例如为基于CAN(Control Area Network，控制区域网络)标准而构成的通信总线。
组电池监视装置301a～301c基于来自电池管理装置411的利用通信给出的指令，测定构成组电池200a～200c的各个单电池的电压及温度。但是，温度可以仅对1个组电池在多个部位进行测定，也可以不测定全部的单电池的温度。
车辆用电源41也可以具有用于将正极端子413与负极端子414的连接接通或断开的电磁接触器(例如图11中所示的开关装置415)。开关装置415包含在对组电池200a～200c进行充电时接通(ON)的预充电开关(未图示)及在向负载供给电池输出时接通的主开关(未图示)。预充电开关及主开关具备通过向配置在开关元件的附近的线圈供给的信号而接通(ON)或断开(OFF)的继电器电路(未图示)。
变换器44将输入的直流电压转换成马达驱动用的3相交流(AC)的高电压。变换器44的3相输出端子与驱动马达45的各3相输入端子连接。变换器44基于用于控制电池管理装置411、或车辆整体的动作的来自车辆ECU42的控制信号，来控制输出电压。
驱动马达45通过由变换器44供给的电力而转动。该转动例如介由差动齿轮单元而传递至车轴及驱动轮W。
此外，虽然未图示，但车辆400具备再生制动器机构。再生制动器机构在将车辆400制动时使驱动马达45转动，将动能转换成作为电能的再生能量。由再生制动器机构回收的再生能量被输入至变换器44，转换成直流电流。直流电流被输入至车辆用电源41。
在车辆用电源41的负极端子414上，介由电池管理装置411内的电流检测部(未图示)而连接有连接线L1的一个端子。连接线L1的另一个端子与变换器44的负极输入端子连接。
在车辆用电源41的正极端子413上，介由开关装置415而连接有连接线L2的一个端子。连接线L2的另一个端子与变换器44的正极输入端子连接。
外部端子43与电池管理装置411连接。外部端子43例如可以与外部电源连接。
车辆ECU42响应司机等的操作输入而与其他的装置一起协调控制电池管理装置411，进行车辆整体的管理。在电池管理装置411与车辆ECU42之间，通过通信线，进行车辆用电源41的残余容量等关于车辆用电源41的维护的数据传送。
第4实施方式所述的车辆搭载有第3实施方式所述的电池包。因此，由于电池包的自放电得到抑制，所以车辆的可靠性高。
[实施例]
以下对实施例进行详细说明。
(实施例1)
<负极的制作>
作为负极活性物质，使用具有尖晶石型结构的钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末90质量％。使用作为导电剂的7质量％的石墨、作为粘结剂的3质量％的PVdF。将这些成分与N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合，制备浆料。通过将该浆料涂布到由厚度为15μm的铝箔形成的集电体的两面上，在80℃下进行临时干燥后，在130℃下使其干燥，得到负极活性物质与集电体的层叠体。通过将该层叠体进行压制，得到负极。
<正极的制作>
作为正极活性物质，使用钴酸锂(LiCoO2)。相对于钴酸锂90质量％，使用作为导电剂的乙炔黑3质量％及石墨3质量％。作为粘结剂，使用聚偏氟乙烯(PVdF)4质量％。将以上的成分加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中并混合，制备浆料。通过将该浆料涂布到由厚度为15μm的铝箔形成的集电体的两面上并使其干燥，得到正极活性物质与集电体的层叠体。通过将该层叠体进行压制，得到正极。
<绝缘层的制作>
作为绝缘性粒子，使用Li7La3Zr2O12粉末92质量％。在使用的绝缘性粒子的粒度分布中，与峰强度最强的峰(第1峰)对应的粒径(第1粒径)、及与峰强度仅次于其地强的峰(第2峰)对应的粒径(第2粒径)分别为0.11μm、及0.30μm。作为粘结剂，使用丁苯橡胶3质量％及羧甲基纤维素3质量％。将以上的成分加入水中并混合，制备浆料。将该浆料以厚度10μm涂布到上述的负极的两面上，进行干燥。
<电极组的制作>
将正极和形成有绝缘层的负极层叠，得到层叠体。接着，将该层叠体卷绕成涡旋状。通过将卷绕后的电极组在80℃下进行加热压制，制作了扁平状电极组。将所得到的电极组收纳到由具有尼龙层/铝层/聚乙烯层的3层结构且厚度为0.1mm的层压膜形成的包中，在80℃下、真空中干燥16小时。
<液状非水电解质的制备>
在碳酸亚丙酯(PC)及碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂(体积比率为1：2)中，以1mol/L溶解作为电解质盐的LiPF6，得到液状非水电解质。
在收纳有电极组的层压膜包内注入液状非水电解质后，将包通过热封而完全密闭。由此，得到二次电池。
(实施例2-9)
在绝缘性粒子的粒度分布中，将第1粒径和第2粒径设定为表2中所示的值，除此以外通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(实施例10-14)
作为绝缘性粒子，使用表1中所示的材料的绝缘性粒子，在其粒度分布中，将第1粒径和第2粒径设定为表2中所示的值，除此以外通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(实施例15-17)
作为负极活性物质，使用表1中所示的化合物。此外，在绝缘性粒子的粒度分布中，将第1粒径和第2粒径设定为表2中所示的值。除了这些以外，通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(实施例18-19)
作为正极活性物质，使用表1中所示的化合物。此外，在绝缘性粒子的粒度分布中，将第1粒径和第2粒径设定为表2中所示的值。除了这些以外，通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(实施例20)
在制作绝缘层时，将绝缘层的材料的浆料涂布于正极的两面上来代替涂布于负极的两面上，除此以外通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(实施例21)
在制作绝缘层时，将绝缘层的材料的浆料以厚度5μm分别涂布于负极的两面和正极的两面上，来代替以厚度10μm涂布于负极的两面上，除此以外通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(实施例22)
作为绝缘性粒子，使用具有0.50μm的平均粒径的Li7La3Zr2O12粉末与具有1.0μm的平均粒径的Al2O3粉末的混合粒子，除此以外通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(比较例1-4)
作为绝缘性粒子，使用具有与表4中所示的第1粒径对应的单一的峰的粒度分布的绝缘性粒子，除此以外通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(比较例5-16)
作为绝缘性粒子，使用具有与表4中所示的第1粒径对应的单一的峰的粒度分布的绝缘性粒子，除此以外通过与实施例10-21分别同样的方法制作二次电池。
(比较例17)
使用没有制作绝缘层而将正极、具有15μm的厚度的纤维素隔膜和负极层叠而得到的层叠体来制作电极组，除此以外通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(比较例18)
使用没有制作绝缘层而将正极、具有6μm的厚度的纤维素隔膜和负极层叠而得到的层叠体来制作电极组，除此以外通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
下述表1中，将实施例1-22中的绝缘性粒子、负极活性物质、及正极活性物质中使用的材料汇总。此外，一并示出在制作绝缘层时涂布有绝缘层的材料的电极。
表1
下述表2中，将实施例1-22中使用的绝缘性粒子的粒度分布中与峰强度最强的峰(第1峰)对应的粒径(第1粒径)、及与峰强度仅次于其地强的峰(第2峰)对应的粒径(第2粒径)汇总。此外，一并示出第1峰的峰强度与第2峰的峰强度的峰强度比(第1峰强度/第2峰强度)。
表2
下述表3中，将比较例1-18中的绝缘性粒子、负极活性物质、及正极活性物质中使用的材料汇总。此外，一并示出在制作绝缘层时涂布有绝缘层的材料的电极。
表3
下述表4中，将比较例1-16中使用的绝缘性粒子的与粒度分布对应的粒径汇总。此外，一并示出第1峰的峰强度与第2峰的峰强度的峰强度比(第1峰强度/第2峰强度)。另外，比较例17及18中，由于使用纤维素隔膜来代替绝缘层，所以没有粒度分布。
表4
将实施例1-22中得到的二次电池、及比较例1-18中得到的二次电池分别充电至2.5V后，在60℃环境下放置4周，测定残余容量。这里，将残余容量(％)定义为“残余容量(％)＝储存后容量/储存前容量×100”。此外，通过上述的方法，确认各个二次电池中的绝缘层的厚度及空隙率。
将实施例1-22中的结果汇总于表5中。此外，一并汇总各个二次电池中确认的绝缘层的厚度及空隙率。
表5
将比较例1-18中的结果汇总于表6中。此外，一并汇总各个二次电池中确认的绝缘层的厚度及空隙率。另外，关于比较例17及18，示出纤维素隔膜的厚度。
表6
由表5及表6中所示的结果获知，在实施例1-22中制作的二次电池中，与比较例1-16及18中制作的二次电池相比残余容量高。即，获知在实施例1-22的二次电池中，与比较例1-16及18的二次电池相比自放电量少。
关于绝缘层中的绝缘性粒子，若将具有同样的粒度分布的实施例6、以及实施例15-17的结果进行比较，则获知根据作为负极活性物质使用的化合物的不同，自放电量也会不同。使用石墨作为负极活性物质的实施例17中的残余容量虽然与其他的实施例相比较低，但是比同样地使用石墨的比较例12中的残余容量高。此外，关于实施例15及16，残余容量也比使用了同样的负极活性物质的比较例10及11高。
由实施例6的结果与实施例18及19的结果的比较获知，即使是使用各种正极活性物质的情况下，通过在绝缘层中使用在粒度分布中包含2个以上的峰的绝缘性粒子，可得到相同程度的残余容量。
比较例17的二次电池显示与实施例1-22的二次电池相同程度的残余容量。但是，在比较例17中，为了达成与实施例1-22相同程度的残余容量，使用具有实施例1-22中的绝缘层的厚度的3倍左右的厚度(15μm)的纤维素隔膜。比较例17的二次电池变厚，得不到高的能量密度。
由实施例1-22与比较例1-18的比较获知，在使用了包含在粒度分布中包含2个以上的峰的绝缘性粒子的绝缘层的二次电池中，即使减小负极层与正极层的间隔，也能够抑制自放电。这表示，通过在绝缘层中使用在粒度分布中包含2个以上的峰的绝缘性粒子，能够提高能量密度，且抑制自放电。
(实施例23-28)
在绝缘性粒子的粒度分布中，将第1粒径和第2粒径设定为表8中所示的值，除此以外通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
第1粒径及第2粒径如下面那样操作而控制。关于各个实施例，准备具有包含与表8中所示的值的第1粒径对应的单一的峰的粒度分布的第1绝缘性粒子(Li7La3Zr2O12粉末)。此外，准备具有包含与表8中所示的值的第2粒径对应的单一的峰的粒度分布的第2绝缘性粒子(Li7La3Zr2O12粉末)。将第1绝缘性粒子与第2绝缘性粒子混合。通过这样操作，将绝缘性粒子的与粒度分布中的峰强度最强的峰(第1峰)对应的粒径(第1粒径)、及与峰强度仅次于其地强的峰(第2峰)对应的粒径(第2粒径)设定为表8中所示的值。
(实施例29-35)
在绝缘性粒子的粒度分布中，将第1粒径和第2粒径设定为表8中所示的值。此外，将绝缘性粒子的粒度分布中的峰强度最强的峰(第1峰)的峰强度与峰强度仅次于其地强的峰(第2峰)的峰强度的比(第1峰强度/第2峰强度)设定为表8中所示的值。除了这些以外，通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
第1粒径及第2粒径通过与实施例23-28同样的方法来控制。第1峰与第2峰的峰强度比通过变更第1绝缘性粒子与第2绝缘性粒子的混合比例来控制。例如，若增多第1绝缘性粒子的比例，则峰强度比的值上升。
下述表7中，将实施例23-35中的绝缘性粒子、负极活性物质、及正极活性物质中使用的材料汇总。此外，一并示出在制作绝缘层时涂布有绝缘层的材料的电极。
表7
下述表8中，将实施例23-35中使用的绝缘性粒子的与粒度分布中峰强度最强的峰(第1峰)对应的粒径(第1粒径)、及与峰强度仅次于其地强的峰(第2峰)对应的粒径(第2粒径)汇总。此外，一并示出第1峰的峰强度与第2峰的峰强度的比(第1峰强度/第2峰强度)。
表8
(实施例36-47)
作为绝缘性粒子使用表9中所示的材料的绝缘性粒子，将其粒度分布中的第1粒径和第2粒径设定为表10中所示的值。此外，作为负极活性物质及正极活性物质，使用表9中所示的化合物。除了这些以外，通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(实施例48)
在制作绝缘层时，将绝缘层的材料的浆料涂布到正极的两面上，来代替涂布于负极的两面上，除此以外通过与实施例41同样的方法制作二次电池。
(实施例49)
在制作绝缘层时，将绝缘层的材料的浆料以厚度5μm分别涂布到负极的两面和正极的两面上，来代替以厚度10μm涂布到负极的两面上，除此以外通过与实施例41同样的方法制作二次电池。
(实施例50-51)
作为正极活性物质，使用表9中所示的化合物，除此以外通过与实施例41同样的方法制作二次电池。
(实施例52-58)
将绝缘性粒子的粒度分布中的第1峰的峰强度与第2峰的峰强度的比(第1峰强度/第2峰强度)设定为表10中所示的值，除此以外通过与实施例51同样的方法制作二次电池。
下述表9中，将实施例36-58中的绝缘性粒子、负极活性物质、及正极活性物质中使用的材料汇总。此外，一并示出在制作绝缘层时涂布有绝缘层的材料的电极。
表9
下述表10中，将实施例36-58中使用的绝缘性粒子的粒度分布中的第1粒径及第2粒径汇总。此外，一并示出第1峰的峰强度与第2峰的峰强度的比(第1峰强度/第2峰强度)。
表l0
(比较例19-20)
作为绝缘性粒子，使用具有与表12中所示的第1粒径对应的单一的峰的粒度分布的绝缘性粒子，除此以外通过与实施例1同样的方法制作二次电池。
(比较例21-24)
作为绝缘性粒子，使用具有与表12中所示的第1粒径对应的单一的峰的粒度分布的绝缘性粒子，除此以外通过与实施例36同样的方法制作二次电池。
(比较例25-28)
作为绝缘性粒子，使用具有与表12中所示的第1粒径对应的单一的峰的粒度分布的绝缘性粒子，除此以外通过与实施例48-51分别同样的方法制作二次电池。
下述表11中，将比较例19-28中的绝缘性粒子、负极活性物质、及正极活性物质中使用的材料汇总。此外，一并示出在制作绝缘层时涂布有绝缘层的材料的电极。
表11
下述表12中，将比较例19-28中使用的绝缘性粒子的与粒度分布对应的粒径汇总。
表12
将实施例23-58中得到的二次电池、及比较例19-28中得到的二次电池分别充电至2.5V后，在60℃环境下放置4周，测定残余容量。这里，将残余容量(％)定义为“残余容量(％)＝储存后容量/储存前容量×100”。此外，通过上述的方法，确认各个二次电池中的绝缘层的厚度及空隙率。
将实施例23-35中的结果汇总于表13中。此外，一并汇总各个二次电池中确认的绝缘层的厚度及空隙率。
表13
将实施例36-58中的结果汇总于表14中。此外，一并汇总各个二次电池中确认的绝缘层的厚度及空隙率。
表l4
将比较例19-28中的结果汇总于表15中。此外，一并汇总各个二次电池中确认的绝缘层的厚度及空隙率。
表15
在实施例23-35及比较例19-20中，关于任一个二次电池，均使用作为绝缘性粒子的Li7La3Zr2O12粉末、作为负极活性物质的尖晶石型锂钛氧化物Li4Ti5O12粉末、以及作为正极活性物质的钴酸锂。由表13及表15中所示的结果获知，在实施例23-35中制作的二次电池中，与比较例19-20中制作的二次电池相比残余容量较高。即，获知在实施例23-35中，与比较例19-20的二次电池相比自放电量较少。
在实施例36-49及比较例21-26中，关于任一个二次电池，均使用作为绝缘性粒子的Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3粉末、作为负极活性物质的单斜晶型铌钛复合氧化物Nb2TiO7粉末、以及作为正极活性物质的锂镍钴锰复合氧化物LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粉末。由表14及表15的结果获知，在实施例36-49中制作的二次电池中，与比较例21-26中制作的二次电池相比残余容量较高。即，获知在实施例36-49中，与比较例21-26的二次电池相比自放电量较少。
在实施例50及比较例27中，关于任一个二次电池，均使用作为绝缘性粒子的Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3粉末、作为负极活性物质的单斜晶型铌钛复合氧化物Nb2TiO7粉末、以及作为正极活性物质的锂镍钴锰复合氧化物LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2粉末。由表14及表15的结果获知，在实施例50中制作的二次电池中，与比较例27中制作的二次电池相比残余容量较高。即，获知在实施例50中，与比较例27的二次电池相比自放电量较少。
在实施例51-58及比较例28中，关于任一个二次电池，均使用作为绝缘性粒子的Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3粉末、作为负极活性物质的单斜晶型铌钛复合氧化物Nb2TiO7粉末、以及作为正极活性物质的锂镍钴锰复合氧化物LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2粉末。由表14及表15的结果获知，在实施例51-58中制作的二次电池中，与比较例28中制作的二次电池相比残余容量较高。即，获知在实施例51-58中，与比较例28的二次电池相比自放电量较少。
如上所述，在使用了包含粒度分布中包含2个以上的峰的绝缘性粒子的绝缘层的二次电池中，即使减小负极活性物质含有层与正极活性物质含有层的间隔，也能够抑制自放电，这可由实施例与比较例的比较获知。这表示，通过在绝缘层中使用在粒度分布中包含2个以上的峰的绝缘性粒子，能够提高能量密度，且抑制自放电。
以上说明的至少一个实施方式及实施例所述的二次电池具备负极活性物质含有层、正极活性物质含有层和绝缘层。绝缘层设置在负极活性物质含有层与正极活性物质含有层之间，且包含绝缘性粒子。绝缘性粒子的粒度分布包含2个以上的峰。在具有这样的构成的二次电池中，自放电得到抑制。
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提出的，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以以其它各种方式实施，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。这些实施方式或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。
另外，可以将上述的实施方式归纳为以下的技术方案。
(技术方案1)
一种二次电池，其具备负极活性物质含有层、正极活性物质含有层、设置于上述负极活性物质含有层与上述正极活性物质含有层之间且包含绝缘性粒子的绝缘层，上述绝缘性粒子的粒度分布包含2个以上的峰。
(技术方案2)
根据上述技术方案1，其中，上述2个以上的峰包含峰强度最高的第1峰、和峰强度仅次于上述第1峰地高的第2峰。
(技术方案3)
根据上述技术方案2，其中，与上述第1峰对应的第1粒径和与上述第2峰对应的第2粒径中的一者为另一者的2倍以上。
(技术方案4)
根据上述技术方案3，其中，上述第1粒径超过0.1μm且为1μm以下，上述第2粒径为0.3μm以上且5μm以下。
(技术方案5)
根据上述技术方案2至4中的任一项，其中，在上述粒度分布中，上述第1峰相对于上述第2峰位于低粒度侧。
(技术方案6)
根据上述技术方案1至5中的任一项，其中，上述负极活性物质含有层和上述正极活性物质含有层中的至少一者包含上述绝缘性粒子。
(技术方案7)
根据上述技术方案1至6中的任一项，其中，上述绝缘性粒子包含金属氧化物及固体电解质中的至少一者。
(技术方案8)
根据上述技术方案7，其中，上述绝缘性粒子包含上述固体电解质。
(技术方案9)
根据上述技术方案1至8中的任一项，其中，进一步具备非水电解质。
(技术方案10)
根据上述技术方案9，其中，上述非水电解质包含凝胶状非水电解质。
(技术方案11)
根据上述技术方案1至10中的任一项，其中，上述负极活性物质含有层包含选自由尖晶石型钛酸锂、铌-钛复合氧化物、及含钛复合氧化物组成的组中的至少一种以上的含钛氧化物，上述铌-钛复合氧化物以通式Ti1-xMx+yNb2-yO7-σ表示，M为选自由Mg、Fe、Ni、Co、W、Ta及Mo组成的组中的至少一种元素，0≤x<1，0≤y<1，及-0.3≤σ≤0.3，上述含钛复合氧化物以通式Li2+aM12-bTi6-cM2dO14+δ表示，M1为选自由Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs、Rb及K组成的组中的至少一种元素，M2为选自由Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Y、Fe、Co、Cr、Mn、Ni、及Al组成的组中的至少一种元素，0≤a≤6，0≤b<2，0≤c<6，0≤d<6，及-0.5≤δ≤0.5。
(技术方案12)
根据上述技术方案1至11中的任一项，其中，进一步具备外包装构件、和分别包含上述负极活性物质含有层、上述正极活性物质含有层和上述绝缘层的多个电极组，上述多个电极组以串联的方式电连接而被容纳于上述外包装构件中。
(技术方案13)
一种电池包，其具备上述技术方案1至12中任1项的二次电池。
(技术方案14)
根据上述技术方案13，其进一步包含通电用的外部端子、和保护电路。
(技术方案15)
根据上述技术方案13或14，其具备多个上述二次电池，上述二次电池以串联、并联、或将串联及并联组合的方式电连接。
(技术方案16)
一种车辆，其搭载有上述技术方案13至15中任1项的电池包。
(技术方案17)
根据上述技术方案16，其包含将上述车辆的动能转换成再生能量的机构。

Claims (17)

1.一种二次电池，其具备：
负极活性物质含有层、
正极活性物质含有层、和
设置于所述负极活性物质含有层与所述正极活性物质含有层之间且包含绝缘性粒子的绝缘层，
所述绝缘性粒子的粒度分布包含2个以上的峰。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述2个以上的峰包含峰强度最高的第1峰、和峰强度仅次于所述第1峰地高的第2峰。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，与所述第1峰对应的第1粒径和与所述第2峰对应的第2粒径中的一者为另一者的2倍以上。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述第1粒径超过0.1μm且为1μm以下，所述第2粒径为0.3μm以上且5μm以下。
5.根据权利要求2至4中任1项所述的二次电池，其中，在所述粒度分布中，所述第1峰相对于所述第2峰位于低粒度侧。
6.根据权利要求1至5中任1项所述的二次电池，其中，所述负极活性物质含有层和所述正极活性物质含有层中的至少一者包含所述绝缘性粒子。
7.根据权利要求1至6中任1项所述的二次电池，其中，所述绝缘性粒子包含金属氧化物及固体电解质中的至少一者。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，所述绝缘性粒子包含所述固体电解质。
9.根据权利要求1至8中任1项所述的二次电池，其中，进一步具备非水电解质。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，所述非水电解质包含凝胶状非水电解质。
11.根据权利要求1至10中任1项所述的二次电池，其中，所述负极活性物质含有层包含选自由尖晶石型钛酸锂、铌-钛复合氧化物、及含钛复合氧化物组成的组中的至少一种的含钛氧化物，
所述铌-钛复合氧化物以通式Ti1-xMx+yNb2-yO7-σ表示，M为选自由Mg、Fe、Ni、Co、W、Ta及Mo组成的组中的至少一种元素，0≤x<1，0≤y<1，及-0.3≤σ≤0.3，
所述含钛复合氧化物以通式Li2+aM12-bTi6-cM2dO14+δ表示，M1为选自由Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs、Rb及K组成的组中的至少一种元素，M2为选自由Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Y、Fe、Co、Cr、Mn、Ni、及Al组成的组中的至少一种元素，0≤a≤6，0≤b<2，0≤c<6，0≤d<6，及-0.5≤δ≤0.5。
12.根据权利要求1至11中任1项所述的二次电池，其中，进一步具备：
外包装构件、和
分别包含所述负极活性物质含有层、所述正极活性物质含有层和所述绝缘层的多个电极组，
所述多个电极组以串联的方式电连接，被容纳于所述外包装构件中。
13.一种电池包，其具备权利要求1至12中任1项所述的二次电池。
14.根据权利要求13所述的电池包，其中，进一步包含：
通电用的外部端子、和
保护电路。
15.根据权利要求13或14所述的电池包，其中，具备多个所述二次电池，所述二次电池以串联、并联、或将串联及并联组合的方式电连接。
16.一种车辆，其搭载有权利要求13至15中任1项所述的电池包。
17.根据权利要求16所述的车辆，其中，包含将所述车辆的动能转换成再生能量的机构。
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