CN108631009A - 二次电池、电池包和车辆 - Google Patents

Abstract

在一个实施方式中，提供了二次电池，其包含：电解液；和浸渍在所述电解液中的正极和负极。所述电解液含有水、电解质盐和至少一种相对介电常数不大于42的有机溶剂。当以体积分率换算时，被分馏后的所述电解液的相对介电常数不大于78.50。

Description

二次电池、电池包和车辆

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2017年3月17日提交的日本专利申请号2007-053457和2017年9月7日提交的日本专利申请号2017-172247的优先权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及二次电池、电池包及车辆。

背景技术

使用碳材料或锂钛氧化物作为负极活性物质和包含镍、钴、锰等的层状氧化物作为正极活性物质的非水电解质电池，特别是锂二次电池，已经在广泛领域内被用作电源。这样的非水电解质电池的形式可从用于各种电子设备的小型装置到用于电动汽车的大型装置。作为这样的锂二次电池的电解液，使用了在其中混合了碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯等的非水性有机溶剂，其不同于镍氢电池或铅蓄电池。使用这些溶剂的电解液比水性电解液具有更高的抗氧化性和耐还原性，因此难以产生溶剂的电解。为此，在所述非水性二次电池中，可以实现高的电动势。但是，由于许多有机溶剂都是可燃材料，因此为了提高使用了有机溶剂的二次电池的安全性，需要采取各种反制措施。

另一方面，当使用水性电解液时，与使用有机溶剂的情况相比，可以提供具有更高安全性的二次电池。然而，在水性电解液中，进行电池充/放电的电位范围会被设定在作为溶剂所包含的水不会发生电解反应的电位范围内，因此作为电池难以获得足够的能量密度，其结果是电池的充/放电效率一直都低。

发明内容

本发明的实施方式提供改进了充/放电效率、安全性高的使用了水性电解液的二次电池。

根据一个实施方式，提供一种二次电池。

该二次电池包含：电解液；和浸渍在所述电解液中的正极和负极，其中，所述电解液含有水、电解质盐和至少一种相对介电常数不大于42的有机溶剂，并且，当以体积分率换算时，所述电解液的相对介电常数不大于78.50。

附图说明

图1是示意性示出根据第一实施方式的二次电池的一个例子的截面图。

图2是图1中所示的二次电池沿着II-II线的截面图。

图3是示意性示出根据第一实施方式的二次电池的另一例子的局部剖视立体图。

图4是图3的A部分的放大的截面图。

图5是示意性示出根据第一实施方式的组电池的一个例子的立体图。

图6是示意性示出根据第二实施方式的电池包的一个例子的立体图。

图7是示意性示出根据第二实施方式的电池包的另一个例子的分解立体图。

图8是示出图7所示的电池包的电路的框图。

图9是示意性示出根据第三实施方式的车辆的一个例子的截面图。

图10是示出表2和表3之间关系的图。

图11是示意性地示出实施例12的车辆的结构的图。

具体实施方式

根据一个实施方式，提供一种二次电池，其包含：电解液；以及浸渍在所述电解液中的正极和负极。所述电解液含有水、电解质盐和至少一种相对介电常数不大于42的有机溶剂。当以体积分率换算时，被分馏后的所述电解液的相对介电常数不大于78.50。

在下文中，将参照附图对本发明的其它实施方式进行说明。标记相同符号的部分表示相应的部分。此外，所述附图是示意性或概念性的，因此，各部分的厚度和宽度之间的关系以及部分之间的尺寸比率不一定与实际相同。此外，即使示出了相同的部分，其尺寸和比例也有可能根据附图而不同。

(第一实施方式)

根据第一实施方式的二次电池包含正极、负极和电解液。作为该电解液，电解液含有水、电解质盐和相对介电常数不大于42的有机溶剂，其相对介电常数以体积分率换算计为不大于78.50。使用了这样具有指定相对介电常数的电解液，由此可以提供具有改进效率、不起火且安全性高的二次电池。

此外，该二次电池还可以包含用于收容隔板、所述正极、负极和电解液的容器。

在下文中，将对所述电解液、负极、正极、隔板、容器进行详细说明。

1)电解液

所述电解液含有水、电解质盐以及至少一种相对介电常数为不大于42的有机溶剂，并且其组成为：由混合溶剂的对于体积分率的加和性估算得到的相对介电常数为不大于78.50。水有时被称之为水性溶剂。此外，含有水性溶剂的电解液有时被称之为水性电解液。

通过将有机溶剂掺混到水性溶剂中并使电解质盐溶解来制备所述电解液。为了抑制所述电解液的电解，加入LiOH或Li₂SO₄等来调节电解液的pH。pH优选为1～14的范围，更优选为2～14的范围。此外，聚合物材料可被添加到所述电解液中。当添加聚合物材料时，可使电解液凝胶化，从而可以制备难以引起液体渗漏的电解液。作为所述聚合物材料，可以列举出聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)、聚环氧乙烷(PEO)等。

在上述电解液中，对于1mol的作为溶质的电解质盐而言，所述水性溶剂的量优选不少于1mol，更优选不少于3.5mol。

在所述电解液中是否含有水性溶剂可以通过GC-MS(气相色谱质谱法)测定。此外，在所述电解液中盐的浓度及水性溶剂的量可以通过例如ICP(电感耦合等离子体)发射分析法等测量。取特定量的电解液，计算其中所含盐的浓度，由此可以计算其摩尔浓度(mol/L)。此外，测定所述电解液的比重，并由此可以计算溶质和溶剂的摩尔数。

优选电解质盐溶解的浓度为1～12M。这里，M表示mol/L。锂二次电池中所用的电解质盐例如是锂盐。所述锂盐含有LiCl、LiBr、LiOH、Li₂SO₄、LiNO₃、LiTFSA(三氟甲磺酰胺锂)、LiBETA(双五氟乙磺酰胺锂)、LiFSA(双氟磺酰胺锂)、LiB[(OCO)₂]₂等。优选在锂盐中含有LiCl。所使用的锂盐的种类可以是一种，或可以是两种以上。所述电解液中的锂离子的浓度例如为不小于3M。使所述电解液中锂离子的浓度不低于6M，由此溶质的离子和水分子会溶剂化，从而导致游离水分子减少。通过这种方式，负极处的水性溶剂的电解反应受到抑制，且可以降低从所述负极处产生氢气，因此其是优选的。更优选锂离子的浓度为6～10M。

优选的是，作为已溶解有上述锂盐的电解液中的阴离子系列，至少存在一种选自于由氯离子(Cl^-)、氢氧根离子(OH^-)、硫酸根离子(SO₄ ^2-)和硝酸根离子(NO₃ ^-)所组成的组中的阴离子。

然后，将例如5体积％的至少一种相对介电常数不大于42的有机溶剂混入到电解液中，所述电解液通过将所述电解质盐溶解在所述水性溶剂中而制备。并且，所述电解液是以其的以体积分率换算得到的相对介电常数不大于78.50的方式来制备的。这里，之所以使用相对介电常数不大于42的有机溶剂，是因为认为通过阻止电极界面与水的接触可产生抑制水分解的作用，其优选的范围是不大于39。此外，制备电解液以使得其以体积分率换算的相对介电常数不大于78.50，从而可显著地表现出抑制水分解的效果，其优选的范围为不大于77.93。

上述水性溶剂的相对介电常数是从含有体积分率不少于1体积％的溶剂组分换算而得到的。

所述电解液中有机溶剂的比例优选小于50体积％。然而，当所述有机溶剂由两种以上有机溶剂组成时，有机溶剂的体积％之和优选小于50体积％。这是因为当所述有机溶剂的比例大于50体积％时，在高温下有可能导致起火(燃烧)。

相对介电常数不大于42的有机溶剂如下所述，可与水混溶的溶剂被用作所述有机溶剂。

醇类，如甲醇、乙醇、丁醇、异丁醇、异丙醇、正丙醇、叔丁醇、仲丁醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-乙基-1-己醇、苄醇。

酮类，如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二异丁基酮、环己酮、双丙酮醇。

酯类，如乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸甲氧基丁酯、乙酸戊酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乳酸乙酯、乳酸甲酯、乙酸丁酯、3-乙氧基丙酸乙酯。

醚类，如异丙醚、2-甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、丁氧基乙醇、1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲基叔丁基醚。

二醇类，如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、乙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二甘醇丁醚乙酸酯、二甘醇乙醚乙酸酯。

二醇醚类，如甲基卡必醇、乙基卡必醇、丁基卡必醇、甲基三甘醇、丙二醇单甲醚、丙二醇单丁醚、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇、己基二甘醇、丙二醇单甲醚丙酸酯、二丙二醇甲醚。

甘醇二甲醚类，如单甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、甘醇二乙醚，二甘醇二乙醚、三甘醇二甲醚、二甘醇二丁醚、四甘醇二甲醚、二丙二醇二甲醚。

非质子极性溶剂，如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、六甲基磷酸三酰胺、乙腈、丙腈、丁腈、异丁腈、戊腈、异戊腈、月桂腈、2-甲基丁腈、三甲基乙腈、己腈、环戊烷腈、环己烷腈、丙烯腈、甲基丙烯腈、巴豆腈、N-乙基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酰胺，

环状羧酸酯，如γ-丁内酯、γ-戊内酯、γ-己内酯、ε-己内酯。

链碳酸酯化合物，如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、碳酸正丙基异丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲基正丙酯。

胺系溶剂，如甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、三乙醇胺、N,N-二异丙基乙胺。

相对介电常数不大于42的有机溶剂可以被单独使用一种，也可以被组合使用两种以上。此外，相对介电常数不大于42的有机溶剂和相对介电常数大于42的有机溶剂可以组合使用。相对介电常数大于42的有机溶剂的例子例如是DMSO和环状碳酸酯。作为相对介电常数不大于42的更优选的有机溶剂的例子，可以列举出的是醇、非质子极性溶剂。

所述水性溶剂的相对介电常数可以通过将由各混合溶剂的相对介电常数的体积分率计算的值相加来获得。通过结构分析方法如FT/IR(傅里叶变换红外光谱)对混合在电解液中的有机溶剂进行结构鉴定，将所述电解液分馏以得到其体积分率，或者将所述电解液与已知的溶剂彼此等量混合，可以通过气相色谱分析的混合溶液的气相色谱中峰面积的比例来获得其体积分率。

2)负极

所述负极具有负极集电体和承载在负极集电体的一个表面上或两个表面上的负极活性物质层，该负极活性物质层含有活性物质、导电剂和粘合剂。

所述负极集电体优选为铝箔或含有至少一种选自于Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu和Si中的元素的铝合金箔。所述铝合金可以含有这些元素中的一种，或也可以含有2种以上所述元素。所述负极集电体可以是其它形式，如多孔体或网状物。

所述负极活性物质层被配置在负极集电体的至少一个表面上。例如，负极活性物质层可被配置在负极集电体的一个面上，负极活性物质层也可以被配置在负极集电体的一个表面及背面上。

作为负极活性物质，可以使用含钛氧化物，如氧化钛、锂-钛氧化物、铌-钛氧化物、钠-铌-钛氧化物。所述含钛氧化物的Li嵌入电位优选不低于1V(相对于Li/Li⁺)且不高于3V(相对于Li/Li⁺)。所述负极活性物质可以含有一种或两种以上这些含钛氧化物。

所述氧化钛含有例如单斜晶结构的氧化钛、金红石结构的氧化钛、锐钛矿结构的氧化钛。关于各晶体结构的钛氧化物，其充电前的组成和充电后的组成可以表示为TiO₂、Li_xTiO₂(x是0≤x≤1)。此外，充电前单斜晶结构的氧化钛的结构可以表示为TiO₂(B)。

所述锂钛氧化物含有尖晶石结构的锂钛氧化物(如通式Li_4+xTi₅O₁₂(x是-1≤x≤3))、斜方锰矿结构的锂钛氧化物(如Li_2+xTi₃O₇(-1≤x≤3)、Li_1+xTi₂O₄(0≤x≤1)、Li_{1.1+ x}Ti_1.8O₄(0≤x≤1)、Li_1.07+xTi_1.86O₄(0≤x≤1)、Li_xTiO₂(0<x≤1))等。此外，所述锂钛氧化物可以是被导入了异种元素的锂-钛复合氧化物。

所述铌钛氧化物含有由(0≤a≤5、0≤b≤0.3、0≤β≤0.3、0≤σ≤0.3，M是选自于由Fe、V、Mo和Ta所组成的组中的至少一种元素)所表述的氧化物。

所述钠-铌-钛氧化物含有单斜晶型的由通式Li_2+vNa_2-wM1_xTi_6-y-zNb_yM2_xO_14+δ(0≤v≤4、0≤w<2、0≤x≤2、0≤y<6、0≤z<3、-0.5≤δ≤0.5，M1含有至少一种选自于Cs、K、Sr、Ba、Ca的元素，和M2含有至少一种选自于Zr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn、Al的元素)表述的含Na的铌-钛氧化物。

在优选作为负极活性物质的化合物中，包含有锐钛矿结构的氧化钛、单斜晶结构的氧化钛、尖晶石结构的锂-钛氧化物。因为在这些化合物的每个中，Li的嵌入电位都在不小于1.4V(相对于Li/Li⁺)且不大于2V(相对于Li/Li⁺)的范围内，通过将这些化合物的每个与作为正极活性物质的例如锂-锰氧化物组合，都可以获得高电动势。

所述负极活性物质例如以颗粒的形式被包含在负极中。所述负极活性物质颗粒可以例如是单独的一次颗粒，作为一次颗粒聚集体的二次颗粒，或者是单独一次颗粒和二次颗粒的混合物。所述颗粒的形状不受特别限制，可以被形成为球形、椭圆形、扁平形、纤维状。

所述负极活性物质的二次颗粒的平均粒径(直径)优选为不小于3μm，更优选不小于5μm，且不大于20μm。如果在该范围内，由于活性物质的表面积小，因此能够提高抑制氢的产生的效果。

含有平均粒径不小于3μm的二次颗粒的负极活性物质可以通过例如下述方法可以获得。首先，由所述活性物质的原材料制造平均粒径不大于1μm的活性物质前体。然后，对所述活性物质前体进行烧成处理，并随后使用研磨机如球磨机和喷射磨机对其进行研磨。接下来，在烧成处理中，使所述活性物质前体聚集，并使其生长成具有大粒径的二次颗粒。

优选使所述负极活性物质的一次颗粒的平均粒径不大于1μm。通过这种方式，在活性物质内的Li离子的扩散距离变短，且比表面积变大。因此，可以获得良好的高输入性能(快速充电)。另一方面，如果其平均粒径小，则容易发生颗粒的聚集，且由于在负极上形成SEI而使Li离子的消耗增加，并因此可导致在正极处由电解质盐离子化而产生的离子物质的消耗。因此，所述负极活性物质的一次颗粒的平均粒径的下限值优选为不小于0.001μm，更优选平均粒径不小于0.1μm，且不大于0.8μm。

所述负极活性物质通过N₂吸附BET法得到的比表面积在例如不小于3m²/g且不大于200m²/g的范围内。通过这种方式，可以进一步提高所述负极与电解液的亲和性。所述负极的比表面积更优选在不小于3m²/g且不大于50m²/g的范围内。所述负极活性物质可以是承载在所述集电体上并含有负极活性物质、导电剂和粘合剂的多孔层。当所述比表面积小于3m²/g时，颗粒的聚集显著发生，从而降低了负极与水性电解液的亲和性。其结果是，随着负极界面电阻的增加，输出特性和充/放电循环特性降低。另一方面，如果所述比表面积超过50m²/g，则由水性电解质盐离子化而得到的离子物质的分布偏向负极，导致在正极处由水性电解质盐离子化而得到的离子物质不足，从而不能实现输出特性和充/放电循环特性的提高。

优选负极(集电体除外)的孔隙率在20～50％的范围内。通过这种方式，可以获得负极和电解液具有优异亲和性且高密度的负极。更优选的孔隙率范围为25～40％。

为了提高集电性能并抑制所述活性物质与集电体之间的接触电阻，可根据需要混合导电剂。作为导电剂的例子，包括碳质材料如乙炔黑、科琴黑、石墨和焦炭。所述导电剂可以是一种，也可以将两种以上导电剂混合使用。

所述粘合剂的作用是粘合所述活性物质、导电剂和集电体。作为粘合剂，可以使用至少一种选自于由聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、纤维素类成分如羧甲基纤维素钠(CMC)、氟橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸类树脂或其共聚物、聚丙烯酸及聚丙烯腈所组成的组中的粘合剂，但是粘合剂不限于此。所述粘合剂可以是一种，也可以混合使用两种以上粘合剂。

负极活性物质层中的负极活性物质、导电剂和粘合剂的混合比例优选为：负极活性物质的比例为不小于70重量％且不大于95重量％，负极导电剂的比例为不小于3重量％且不大于20重量％，粘合剂的比例为不小于2重量％且不大于10重量％。当导电剂的混合比例不小于3重量％时，可使所述负极具有优异的导电性，当其不大于20重量％时，可以降低电解液在所述导电剂表面上的分解。当粘合剂的混合比例不小于2重量％时，可以获得足够的电极强度，当其不小于10重量％时，可以减少所述电极的绝缘部。

可以通过例如以下方法制造所述负极。首先，将所述负极活性物质、导电剂和粘合剂悬浮在适当的溶剂中，以制备浆料。接下来，将该浆料涂覆到所述负极集电体的一个表面或两个表面上。这里，作为负极集电体，使用通过上述方法预先形成的具有涂覆层的负极集电体。将涂覆在负极集电体上的涂膜干燥以制作负极活性物质层。然后对负极集电体和形成在其上的负极活性物质层进行压制。作为负极活性物质层，可以使用通过将负极活性物质、导电剂和粘合剂成型为颗粒状而成者。

3)正极

所述正极具有正极集电体和承载在所述正极集电体的一个或两个表面上的正极活性物质层，该正极活性物质层含有活性物质、导电剂和粘合剂。

所述正极集电体由不锈钢、Al、Ti等金属制成。所述正极集电体是箔、多孔体或网状物的形式。为了防止因集电体与电解液的反应而腐蚀集电体，集电体的表面可以用异种元素涂覆。所述正极集电体优选为具有优异的耐腐蚀性和耐氧化性的材料如Ti箔。此外，当Li₂SO₄被用作上述电解液中的锂盐时，由于不会发生腐蚀，可以使用Al作为正极集电体。

作为正极活性物质，可以使用能够嵌入和释放锂的物质。所述正极可以含有一种正极活性物质，也可以含有2种以上正极活性物质。作为正极活性物质的例子，包括锂-锰复合氧化物、锂-镍复合氧化物、锂-钴-铝复合氧化物、锂-镍-钴-锰复合氧化物、尖晶石型锂-锰-镍复合氧化物、锂-锰-钴复合氧化物、锂-铁复合氧化物、锂铁氟化硫酸盐、橄榄石晶体结构的磷酸锂化合物(如，Li_xFePO₄(0<x≤1)、Li_xMnPO₄(0<x≤1)等。橄榄石晶体结构的磷酸盐化合物具有优异的热稳定性。

下面将描述可以在其中获得高正极电位的正极活性物质的例子。列举出的是锂-锰复合氧化物如尖晶石结构的Li_xMn₂O₄(0<x≤1)、Li_xMnO₂(0<x≤1)，锂-镍-铝复合氧化物如Li_xNi_1-yAl_yO₂(0<x≤1，0<y<1)，锂-钴复合氧化物如Li_xCoO₂(0<x≤1)，锂-镍-钴-锰复合氧化物如Li_xNi_1-y-zCo_yMn_xO₂(0<x≤1，0<y<1，0≤z<1)，锂-锰-钴复合氧化物如Li_xMn_yCo_1-yO₂(0<x≤1，0<y<1)，尖晶石型的锂-锰-镍复合氧化物如Li_xMn_i-yNi_yO₄(0<x≤1，0<y<2)，具有橄榄石结构的磷酸锂化合物，如Li_xFePO₄(0<x≤1)、Li_xFe_1-yMn_yPO₄(0<x≤1，0≤y≤1)、Li_xCoPO₄(0<x≤1)，和锂铁氟化硫酸盐，如Li_xFeSO₄F(0<x≤1)。

优选所述正极活性物质是选自于由锂-钴复合氧化物、锂-锰复合氧化物和具有橄榄石结构的磷酸锂化合物所组成的组中的至少一种。这些活性物质是优选的，这是因为其工作电位不小于0.2V(相对于Li/Li⁺)且不大于0.8V(相对于Li/Li⁺)，工作电位高，并且由于这些活性物质的工作电位在产生氧的平衡电位附近，因此可以稳定地进行充/放电循环。这些正极活性物质与诸如上述尖晶石结构的钛酸锂和锐钛矿型氧化钛的负极活性物质组合使用，可以获得高的电池电压。

所述正极活性物质以例如颗粒的形式被包含在正极中。正极活性物质颗粒可以例如是单独的一次颗粒、作为一次颗粒的聚集体的二次颗粒、或者是单独的一次颗粒和二次颗粒的混合物。所述颗粒的形状不受特别限制，可以呈球形、椭圆形、扁平形、纤维状。

所述正极活性物质的颗粒可以是单独的一次颗粒、作为一次颗粒的聚集体的二次颗粒、或者是含有单独的一次颗粒和二次颗粒的颗粒。所述正极活性物质的一次颗粒的平均粒径(直径)优选为不大于10μm，更优选为0.1～5μm。所述正极活性物质的二次颗粒的平均粒径(直径)优选为不大于100μm，更优选为10～50μm。

为了提高集电性能并抑制所述活性物质与集电体之间的接触电阻，可根据需要混合导电剂。作为导电剂的例子，包括碳质材料如乙炔黑、科琴黑、石墨和焦炭。所述导电剂可以是一种，或者可以混合使用两种以上所述导电剂。

作为粘合剂，可列举出：聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、氟橡胶、乙烯-丁二烯橡胶、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、羧甲基纤维素(CMC)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯酰亚胺(PAI)等。所述粘合剂可以是一种，或者可以混合使用两种以上所述粘合剂。

正极活性物质层中的正极活性物质、导电剂和粘合剂的混合比例优选为：正极活性物质的比例为不小于70重量％且不大于95重量％，正极导电剂的比例为不小于3重量％且不大于20重量％，粘合剂的比例为不小于2重量％且不大于10重量％。当导电剂的混合比例不小于3重量％时，可使所述正极具有优异的导电性，当其不大于20重量％时，可以降低电解液在导电剂的表面上的分解。当粘合剂的混合比例不小于2重量％时，可以获得足够的电极强度，当其不小于10重量％时，可以减少所述电极的绝缘部。

可以通过例如以下方法制造所述正极。首先，将所述正极活性物质、导电剂和粘合剂悬浮在适当的溶剂中以制备浆料。接下来，将该浆料涂覆到所述正极集电体的一个表面或两个表面上。将正极集电体上的涂覆膜干燥以制备正极活性物质层。然后对正极集电体和形成在其上的正极活性物质层进行压制。作为正极活性物质层，可以使用将正极活性物质、导电剂和粘合剂制成颗粒状而成者。

4)隔板

所述隔板可被配置在所述正极和负极之间。作为隔板的例子，包括无纺布、膜、纸等。作为隔板的组成材料的例子，包括诸如聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烃和纤维素。作为优选的隔板的例子，可以列举出含有纤维素纤维的无纺布、含有聚烯烃纤维的多孔膜。

所述隔板的孔隙率优选为不小于60％。另外，其纤维直径优选为不大于10μm。使得所述纤维的直径不大于10μm，由此隔板与电解液的亲和性提高，从而导致电池电阻变小。更优选的纤维直径的范围为不大于3μm。含有纤维素纤维、孔隙率不小于60％无纺布具有良好的电解液浸润性，当使用这样的隔板时，二次电池可在低温至高温下产生高的输出性能。此外，在所述二次电池长期充电保存、浮充、过充电的情况下，所述隔板不会与负极反应，从而不会产生由于锂金属的枝晶析出而导致负极与正极之间的短路。所述隔板的孔隙率更优选为62～80％。此外，固体电解质可被用作所述隔板。作为固体电解质，优选具有NASICON型的LATP(Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃)、无定形LIPON(Li_2.9PO_3.3N_0.46)、石榴石型LLZ(Li₇La₃Zr₂O₁₂)等氧化物。

优选的是，所述隔板的厚度为不小于20μm且不大于100μm，密度为不小于0.2g/cm³且不大于0.9g/cm³。如果所述隔板的厚度和密度在这些范围内，则可以在机械强度和电池电阻的降低之间取得平衡，从而可以提供具有高输出的二次电池，其中内部短路受到抑制。此外，在高温环境下，所述隔板具有小的热收缩，并能够产生良好的高温存储性能。

5)容器

作为要收容所述正极、负极和电解液的容器，可以使用金属容器、层叠膜容器、由聚乙烯、聚丙烯等制成的树脂容器。

作为金属容器，可以使用由镍、铁、不锈钢等制成且为方形或圆柱形的金属容器。

树脂容器和金属容器各自的板厚优选在不小于0.05mm且不大于1mm的范围内。更优选所述板厚不大于0.5mm，进一步优选不大于0.3mm。

作为层叠膜，例如可以列举出：具有用树脂层涂布金属层而成的多层膜等。作为所述金属层的例子，包括不锈钢箔、铝箔、铝合金箔。对于树脂层，可以使用诸如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚合物。所述层叠膜的厚度优选在不小于0.01mm且不大于0.5mm的范围内。所述层叠膜的厚度更优选为不超过0.2mm。

根据本实施方式的二次电池可以以各种形状使用，如方形、圆柱型、扁平型、薄型、硬币型。此外，其可以是具有双极结构的二次电池。通过这种方式，优点在于可以以一个单元电池来制造多个串联单元电池。

在下文中，将参照图1至图5描述根据实施方式的锂二次电池32的例子。

图1是示意性示出根据一个实施方式的方形二次电池32的一个例子的截面图。图2是图1中所示的方形二次电池32沿着II-II线的截面图。

就二次电池32而言，电极组1和电解液11被收容在金属容器2中。

电极组1具备正极3、负极4和分别设置在正极3和负极4之间的隔板5A。例如，电极组1的结构是正极3、隔板5A、负极4、隔板5A的依次层叠。电极组1被浸渍在电解液11中。此外，电极组1也可制成下述结构：将正极3、负极4和夹在其间的隔板5A缠绕成螺旋状，从而形成扁平状。在电极组1为任何结构的情况下，都期望使用隔板5B被配置在电极组1的最外层的结构，从而避免电极和容器2的接触。

图1所示的二次电池32在容器2的外部上表面上配置有正极引线8(正极外端子)和负极引线9(负极外端子)。另外，二次电池32在容器2的内部上方，配置有一端被连接到正极引线8上的正极极耳6(正极内部端子)、一端被连接到负极引线9上的负极极耳7(负极内部端子)。正极极耳6(正极内端子)和正极引线8(正极外端子)构成正极端子。负极极耳7(负极内端子)和负极引线9(负极外端子)构成负极端子。

如图2所示，正极极耳6的另一端形成为条状，并与位于电极组1的上侧端面的正极3的端部的多个位置相电连接。另外，尽管在图中未示出，但同样地，负极极耳7的另一端形成为条状，并与位于电极组1的上侧端面的负极4的端部的多个位置相电连接。

在图1中，金属封口板10通过焊接等被固定在金属容器2的开口部。正极引线8和负极引线9分别通过设置在封口板10中的取出孔而被引到外部。在封口板10的各个取出孔的内周面上，配置了正极垫圈18和负极垫圈19，以避免因与正极引线8和负极引线9的接触而引起的短路。通过配置了正极垫圈18和负极垫圈19，从而可以保持方形二次电池32的气密性。

控制阀22(安全阀)被配置在封口板10上。当由于因水性溶剂电解而产生的气体导致电池单元内压增加时，所产生的气体可以从控制阀22扩散到外部。作为控制阀22，可以使用返回型阀，其例如在内压高于设定值时运转，并在内压降低时作为密封塞。或者，可以使用非返回型的控制阀，其在运转一次后不恢复作为密封塞的功能。在图1中，控制阀22被配置在封口板10的中心，但控制阀22的位置可以是封口板10的端部。控制阀22可以被省略。

此外，在封口板10中设置有液体注入口23。电解液11可通过液体注入口23注入。在注入电解液11之后，液体注入口23用密封塞24封闭。液体注入口23和密封塞24可以被省略。

图3是示意性示出根据第一实施方式的二次电池32的另一例子的局部剖视立体图。图4是图3的A部分的放大的截面图。图3和图4示出了使用由层叠膜制成的外部元件作为容器的二次电池32的一个例子。

所述层叠电极组1与电解液11一起被收容在由两个树脂膜之间插入金属层而成的层叠膜制成的袋状容器2中。如图4所示，所述层叠电极组1具有多个正极3和多个负极4在其间插入多个隔板5A后交替层叠而成的结构，且在隔板5A的气孔内部和容器2的内部填充有电解液11。每个正极3都具备集电体3a和形成在集电体3a的两个表面上的正极活性物质层3b。每个负极4都具备集电体4a和形成在集电体4a的两个表面上的负极活性物质层4b。每个负极4的集电体4a的一侧都从正极3突出。在图中从右侧突出的集电体4a被电连接到带状的负极端子12上。此外，负极端子12与负极极耳7电连接。所述带状负极端子12的前端从容器2的一侧被引到外面。此外，尽管图中未示出，但每个正极3的集电体3a的与集电体4a的突出侧相反一侧的边都从负极4突出。在图中从左侧方向上从负极4突出的集电体3a被电连接到带状正极端子13上(在图4中，为了简化，省略了正极端子13的图示)。此外，正极端子13与正极极耳6电连接。所述带状正极端子13的前端位于所述负极端子12的相反侧并从容器2的边被引出到外面。

在图3至图4所示的二次电池32中，也可以以与图1相同的方式配置用于将容器2内产生的氢气释放到外部的安全阀。作为安全阀，可以使用任何返回型阀，其在内部压力变得高于设定值时运转，并且当内部压力降低时可用作密封塞，也可以使用非返回型阀，其在一旦运转后，在内部压力降低后不恢复作为密封塞的功能。此外，图1至图4所示的二次电池32是密封型的，但是当具备将氢气返回到水的循环系统时，可以使用开放系统的二次电池32。

根据所述实施方式的二次电池32可以构成组电池。

作为组电池的例子，可以列举出：包含以串联、并联或者串联和并联组合地电连接的多个单元电池作为构成单元而成的组电池、包含由串联电连接的多个单元电池构成的单元的组电池、包含由并联电连接的多个单元电池构成的单元的组电池、或者包含由串联和并联组合电连接的多个单元电池构成的单元的组电池。

所述组电池可被收容在壳体中。作为壳体，可以使用由铝合金、铁、不锈钢等制成的金属罐、塑料容器等。此外，所述容器的壁厚优选为不小于0.5mm。

作为串联或并联电连接多个二次电池32的形式的例子，包括：多个各自都具有容器的二次电池32被串联或并联电连接在一起的形式；和各自都被收容在共同壳体中的多个电极组被串联或并联电连接的形式。前者的一个具体例子是用金属(如铝、镍、铜)制成的汇流条连接多个二次电池32的正极端子和负极端子。后者的一个具体例子是在一个壳体中收容多个电极组，其状态为用分隔壁使其电化学绝缘，并将这些电极组串联电连接。例如，一定数量的电池(在5～7的范围内)是例如串联电连接的，从而获得具有与铅蓄电池有良好电压互换性的组电池。为了提高与铅蓄电池的电压互换性，优选串联连接5或6个单元电池而成的结构。

将参照图5描述所述组电池的一个例子。

图5是示意性示出根据所述实施方式的二次电池作为单元电池并具备多个单元电池的组电池的一个例子的立体图。组电池31具备多个方形二次电池(例如已经在图1和图2中描述的电池)32₁～32₅。电池32₁的正极引线8和位于其旁边的电池32₂的负极引线9通过引线33电连接。此外，电池32₂的正极引线8和位于其旁边的电池32₃的负极引线9通过引线33电连接。电池32₁～32₅以此方式被串联连接。

此外，当五个根据本实施方式的二次电池串联时，可获得与铅蓄电池极好的可互换性。因此，在其中五个二次电池32串联连接的组电池可被用作铅蓄电池的替代电源。

根据第一实施方式的二次电池32的电解液包含水、电解质盐、相对介电常数不大于42的有机溶剂。即，所述电解液是在其中混有一定量的有机溶剂的电解液。此时，使用至少一种相对介电常数不超过42的有机溶剂，并且使用的电解液的以体积分率换算的相对介电常数不超过78.50。使用这样的具有特定相对介电常数的电解液，从而表现出在充电时可抑制负极表面水电解的作用。据认为，通过将所述有机溶剂混入电解液中，使得体系中的水分子降低，并降低因水的氢键连接而产生的质子传导，从而水的电解受到抑制，其结果是，可以提高其寿命性能。此外，通过使用了上述电解液，由此可以提供不起火且安全性高的二次电池。

(第二实施方式)

根据第二实施方式，提供了电池包。该电池包具备根据第一实施方式的二次电池和用于控制所述二次电池充/放电的电路部分。

所述电池包可具备一个或多个根据第一实施方式的上述二次电池(单元电池)。可以将被包含在所述电池包中的多个二次电池串联、并联或者串联和并联组合地电连接。此外，当组电池由多个二次电池构成时，可以使用已在第一实施方式中描述的组电池。

所述电池包还可以具备保护电路。所述保护电路用于控制所述二次电池的充/放电。或者，可以使用包含在使用所述电池包作为电源的装置(如电子设备、汽车等)中的电路作为电池包的保护电路。

此外，所述电池包还可以具备用于通电的外部端子。用于通电的外部端子被用于将二次电池的电流输出到外部，和/或用于将电流输入到二次电池中。换句话说，在使用所述电池包作为电源时，通过用于通电的外部端子向外部供给电流。此外，在对所述电池包充电时，可以通过用于通电的外部端子将充电电流(包括汽车等的动力的再生能量等)提供给电池包。

在将所述电池包安装在诸如汽车的车辆或电子设备时之前，可以将电路部分连接到所述二次电池上。或者可以将配置在诸如汽车的车辆中的电路部分连接到配置在电池包中的二次电池上。根据本实施方式的电池包包含任何形式的电池包。

将参照图6～图8描述根据本实施方式的电池包的例子。图6是示出根据本实施方式的电池包的一个例子的立体图。

电池包40具备有由图3和图4所示的二次电池构成的电池包。所述电池包40包括壳体41和收容在壳体41中的组电池42。组电池42由多个(例如五个)串联电连接的二次电池43₁～43₅组成。二次电池43₁～43₅在厚度方向上层叠。壳体41在上部及其四个侧表面上具有开口部44。正极端子和负极端子12、13从其突出来的侧表面在该壳体41的开口部露出。组电池42的正极输出端子45为带状，其一端被电连接到二次电池43₁～43₅的至少一个正极端子12上，而另一端从壳体41的开口部44突出来，且从壳体41的上部突出。另一方面，组电池42的负极输出端子46为带状，其一端与二次电池43₁～43₅的至少一个负极端子13电连接，而另一端从壳体41的开口部44突出，并从壳体41的上部突出。

将参照图7和图8详细描述电池包的另一例子。图7是所述电池包的分解立体图。图8是示出图7所示电池包的电路的框图。

各自都是由扁平锂二次电池构成的多个单元电池51被层叠，以使得负极端子52和延伸至外侧的正极端子53在相同方向上排列，并通过粘胶带54粘捆以构成组电池55。如图8所示，这些单元电池55彼此串联地电连接。

印刷线路板56面对单元电池51的负极端子52和正极端子53从其延伸出来的侧表面来配置。如图8所示，将热敏电阻57、保护电路58以及用于通电的外部端子59安装在印刷线路板56上。此外，将绝缘板(未图示出)安装到印刷线路板56的朝向组电池55的表面上，以避免组电池55与印刷线路板56之间产生不必要的连接。

正极引线60被连接到位于组电池55的最下层的正极端子53上，其顶端被插入到印刷线路板56的正极连接器56中并与其电连接。负极引线62被连接到位于组电池55最上层的负极端子52上，其顶端被插入到印刷线路板56的负极连接器63中并与其电连接。这些连接器61和63分别通过形成在印刷线路板56中的导线64和65连接到保护电路58上。

热敏电阻57检测单元电池51的温度，其检测信号被传送到保护电路58处。保护电路58可以在规定的条件下断开保护电路58和用于通电的外部端子59之间的正侧布线66a和负侧布线66b。所述规定条件例如是热敏电阻57的检测温度变得不低于规定温度的时刻。此外，所述规定条件是检测到单元电池51过充电、过放电、过电流等的时刻。对于每个单元电池51或组电池55实施这种对过充电等的检测。在检测各单元电池51的情况下，可以检测电池电压，或者可以检测正极电位或负极电位。在后者的情况下，将用作参比电极的锂电极插入到各单元电池51中。在图7和图8的情况下，用于电压检测的布线67被连接到各单元电池51上，且检测信号通过这些布线67被传输到保护电路58处。

除了正极端子53和负极端子52突出的侧面之外，在组电池55的三个侧面分别配置了由橡胶或树脂构成的保护片68。

组电池55同相应的保护片68和印刷线路板56一同被配置在收容容器69中。也就是说，在收容容器69中，保护片68被分别配置在长侧方向的两个内侧表面上，和短侧方向的一个内侧表面上，且印刷线路板56被配置在短侧方向的另一个内侧表面上。组电池55被置于由保护片68和印刷线路板56包围的空间中。将盖70安装在收容容器69的上表面上。

可以使用热收缩带代替胶带54来固定组电池55。在这种情况下，保护片被配置在组电池55的两侧表面上，并将热收缩带缠绕在两个保护片和组电池55上，然后使热收缩带热收缩，以捆绑组电池55。

在图7和图8中，示出了单元电池51串联连接的结构，但是为了增加电池容量，它们可以并联连接。或者可以组合串联和并联连接。组电池包可以串联，并联连接。

此外，所述电池包的一个方面根据其用途适当改变。作为电池包的使用，优选需要大电流充/放电的电池包。具体地说，可以列举出的是用于数字照相机，车载用途，如两轮到四轮的混合动力电动车、二轮到四轮电动车、助力自行车等，铁路车辆(例如电轨车)等的电源的应用。特别是，所述电池包适用于车载应用。

在安装有根据本实施方式的电池包的诸如汽车的车辆中，所述电池包回收例如所述车辆的动力的再生能量。

由于上述根据第二实施方式的电池包具备第一实施方式的二次电池，所以可以抑制从负极集电体产生氢气，并可以实现优异的循环寿命性能。此外，根据第二实施方式，可以提供一种适合作为用作车辆的起动电源的铅蓄电池的替代电源的电池包，或者将作为安装在混合动力汽车上的车载二次电池。

(第三实施方式)

根据第三实施方式，提供了一种车辆。该车辆具备根据第二实施方式的电池包。

图9是示出具备根据第二实施方式的电池包的车辆的图。

图9所示的汽车71在车身前部的发动机室中安装有电池包72。所述电池包在汽车中的安装位置不限于发动机室。例如，所述电池包可以安装在汽车的车身的后方部分或座椅下方。

[实施例]

在下文中，将描述实施例，但本实施方式不受限于下述实施例。

(实施例1)

<制备正极>

所述正极按照如下所述制备。

作为所述正极活性物质、导电剂和粘合剂，分别使用了平均粒径为10μm的尖晶石结构的锂-锰氧化物(LiMn₂O₄)、石墨粉和聚丙烯酰亚胺(PAI)。将这些正极活性物质、导电剂和粘合剂分别以80重量％、10重量％和10重量％的比例混合，并分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂中以制备浆料。将制备的浆料涂覆到作为正极集电体的厚度为12μm的Ti箔的两个表面上，并将涂覆的膜干燥以形成正极活性物质层。在经过将所述正极集电体和在其上的正极活性物质层压制的步骤后，制备了电极密度为3.0g/cm³(不含集电体)的正极。另外，不只是LiMn₂O₄被用于正极。例如，LiMnO₄、LiCoO₂、LiMn_1.5Ni_0.5CoO₂也可以以与LiMn₂O₄相同的方式用于正极。

<制备负极>

所述负极按照如下所述制备。

作为所述负极活性物质、导电剂和粘合剂，分别使用了平均二次粒径(直径)为15μm的Li₄Ti₅O₁₂粉末、石墨粉末和PAI。将这些负极活性物质、导电剂和粘合剂分别以80重量％、10重量％和10重量％的比例混合，并分散在NMP溶剂中以制备浆料。将得到的浆料涂覆到作为负极集电体的厚度为50μm的Ti箔上，在该涂覆膜干燥后，形成负极活性物质层。这里，在将浆料涂覆到Ti箔上时，对于被制造的负极之中的位于电极组最外周的部分，仅在Ti箔的一个表面上涂覆所述浆料，对于其它的部分，在Ti箔的两个表面上涂覆所述浆料。在经过将所述负极集电体和在其上的负极活性物质层压制的步骤后，制备了电极密度为2.0g/cm³(不含集电体)的负极。此外，不只是Li₄Ti₅O₁₂被用于负极。例如，TiO₂(金红石型)、Nb₂TiO₇、La_1.8NiTiO₆也可以以与Li₄Ti₅O₁₂相同的方式被用于所述负极。

<制备电极组>

将如上所述制造的正极、厚度为20μm的由纤维素纤维制成的无纺布隔板、如上所述制造的负极、及另一个无纺布隔板依此次序层叠以得到层叠体。将该层叠体以负极位于最外周的方式缠绕成螺旋状以制备电极组。将其在90℃下进行热压制以制备扁平的电极组。将得到的电极组配置在厚度为0.25mm的不锈钢制的薄金属罐中。此外，作为所述金属罐，使用了安装有在不低于2个大气压的内部压力下可泄漏气体的阀的罐。

<制备电解液>

将3M的LiCl和0.25M的Li₂SO₄作为电解质盐溶解在1L电解液中，其中水和作为有机溶剂的甲醇以95体积％和5体积％的比例混合以获得所述电解液。

<制备二次电池及初次充/放电>

下述表1中总结了负极活性物质的种类、正极活性物质的种类、电解液的种类和由它们的对于体积分率的加和性估算得到的相对介电常数。

表1

将如上所述制备的电解液注入到已经收容了所述电极组的金属容器中，以制备具有如图1所示结构的二次电池。在注入电解液后，将所述二次电池在25℃环境下放置24小时。然后，在25℃环境下对所述二次电池进行初次充/放电。在初次充/放电中，以5A的恒定电流将所述二次电池充电至2.8V，然后以1A的恒定电流放电至1.5V。此外，在初次充/放电时，确认所述二次电池的容量。(实施例2～11、比较例1和2)。

通过以与实施例1相同的方法分别制造实施例2～11、比较例1和2的二次电池，只是如下述表2所示改变了负极活性物质的种类、正极活性物质的种类、电解液的种类和相对介电常数，并进行了初次充/放电。

在实施例7中，Li₄Ti₅O₁₂和金红石型TiO₂以80:20的重量比被用作所述负极活性物质。此外，电解液中使用的有机溶剂的相对介电常数如下：甲醇：33，异丙醇：20.18，乙腈：36.64，DMSO：47.24。此外，这些数据参见于“CRC Handbook of CHEMISTRY AND PHYSICS(CRC Press LLC)”。

表2

<平均工作电压的评估和寿命性能的评估>

关于实施例1～11、比较例1和2中制备的各个二次电池，都评估了其在进行初次充/放电时的平均工作电压。此外，关于实施例1～11、比较例1和2中制备的各个二次电池，都如下所述进行了评估循环寿命性能的测试。这些结果示于下述表3中。

表3

	平均工作电压	在第50个循环时的充/放电效率
			实施例1	2.44V	87％
实施例2	2.43V	89％
			实施例3	2.43V	85％
实施例4	2.44V	91％
			实施例5	2.46V	94％
实施例6	2.42V	90％
			实施例7	2.31V	90％
实施例8	2.61V	86％
			实施例9	2.73V	86％
实施例10	2.42V	87％
			实施例11	1.89V	88％
比较例1	2.42V	54％
			比较例2	2.43V	55％

在25℃的环境下，将所述二次电池以3A的恒定电流充电至2.8V，然后提供了30分钟的静止时间。接着将所述二次电池放电至1.5V，再次提供30分钟的静止时间。从所述充电到所述静止时间的结束的循环被确定为一次充/放电循环。重复该充/放电循环50次。从第50次充/放电循环的充电容量和放电容量计算出充/放电效率(放电容量/充电容量)(％)。在表3中，“充/放电效率”表示由在第50次充/放电循环中的充电容量和放电容量计算出的值。

如表3所示，与比较例1相比，实施例1～11的各锂二次电池即使在重复所述充/放电循环50次后也表现出了更高的充/放电效率。在使用Li₄Ti₅O₁₂作为负极活性物质的实施例中，实施例中甲醇的混合比越高，则该实施例所表现出的充/放电效率就越好。在其中被混合的有机溶剂是乙腈的实施例3比实施例1表现出稍低的效率，但是在其中被混合的有机溶剂是异丙醇的实施例2表现出较低的相对介电常数以及比实施例1更优异的充/放电效率。

此外，在负极活性物质的种类被分别变为铌-钛氧化物或钠-铌-钛氧化物的实施例8和9中，实现了足够的充/放电效率，也实现了高的平均运行电压。

图10示出了表2与表3之间的关系。

如图10所示，就电解液中的相对介电常数大于78.50的比较例1而言，与各实施例相比，其充/放电效率都显著降低。另外，比较例2的相对介电常数不大于78.50，但只有相对介电常数大于42的DMSO与水混合，所以与各实施例相比，其充/放电效率都显著降低。

此外，在正极活性物质的种类被变更为锂-钴复合氧化物或具有橄榄石结构的锂磷酸化合物的实施例10和11的每个中，都实现了充分的充/放电效率。这里，上述实施例和比较例的电解液中所使用的水和有机溶剂的相对介电常数列于表4中。数据引自于“Handbook of CHEMISTRY AND PHYSICS”。

表4

	相对介电常数
		四氢呋喃(THF)	7.52
异丙醇(IPA)	20.18
		甲醇	33
乙醇	25.3
		N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)	32.2
乙腈	36.64
		二甲基甲酰胺(DMF)	38.25
γ-丁内酯(GBL)	39
		乙酸甲酯	7.07
乙二醇	41.4
		二甲基亚砜(DMSO)	47.24
水	80.1

根据至少一个上述实施方式，所述电解液是其中混合有相对介电常数不大于42的非水溶剂的电解液，且其以体积分率换算的相对介电常数不大于78.50，可以抑制从所述集电体处产生氢，并可以实现优异的寿命性能。

实施例12

在实施例12中，使用实施例1～11的二次电池，制备了具有图11所示意性示出的结构的实施例12的车辆。

下文中，将参照图11描述实施例12的车辆的结构。

图11是示意性地示出实施例12的车辆的结构的图。图11所示的车辆300是电动车。

图11所示的车辆300具备车辆电源301、作为车辆用电源301的主机控制单元的车辆ECU(电气控制单元)380、外部端子370、变换器340、驱动电机345。

车辆300在发动机室内、汽车的车身后部或在座席的下方安装有车辆电源301。然而，在图11中示意性地示出了二次电池在车辆300上的安装位置。

车辆电源301具备多个(例如三个)电池包312a、312b和312c、电池管理单元(BMU：电池管理单元)311、以及通信总线310。

所述三个电池包312a、313b和312c串联电连接。电池包312a具备组电池314a和组电池监视装置(VTM：电压温度监视)313a。电池包312b具备组电池314b和组电池监视装置313b。电池包312c具备组电池314c和组电池监视装置313c。每个电池包312a、312b和312c都可以独立拆卸，并可以变成另一个电池包。

每个组电池314a～314c都具备多个串联的二次电池。每个二次电池都是以与实施例1的二次电池的制造步骤相同的制造步骤制造的电池。每个组电池314a～314c都通过正极端子316和负极端子317充/放电。

为了收集与车辆电源301的维护有关的信息，电池管理单元311通过所述组电池监视装置313a～313c进行信息通信，以收集信息如包含在车辆电源301中的组电池314a～314c中二次电池的电压和温度等。

通信总线310连接在电池管理单元311和组电池监视装置313a～313c之间。通信总线310的配置使得一组通信线路被多个节点(电池管理单元和一个或多个组电池监视装置)共享。所述通信总线是基于CAN(控制区域网络)标准配置的通信总线。

基于来自电池管理单元311的通信指令，组电池监视装置313a～313c分别测量构成组电池314a～314c的二次电池的电压和温度。然而，对于每个组电池，可以在几个地方测量温度，并不需要测量所有二次电池的温度。

车辆用电源301可以具有用于切换正极端子和负极端子之间的连接的电磁接触器(例如，图11所示的开关装置333)。开关装置333含有在进行组电池314a～314c充电时被接通的预充电开关(未图示出)，和当电池输出被连接到负载上时被接通的主开关(未图示出)。每个预充电开关和主开关都具备继电器电路(未图示出)，其由提供给配置在开关元件附近的线圈的信号来接通和关闭。

变换器340将输入的DC电压转换成用于驱动电机的三相高AC电压。基于来自后述的电池管理单元311的控制信号或来自车辆ECU380的控制整个车辆运转的控制信号来控制变换器340的输出电压。变换器340的三相输出端子被分别连接到驱动电机345的三相输入端子上。

驱动电机345由变换器340供给的动力旋转，并通过例如差速齿轮单元将所述旋转传递到轴和驱动轮W上。

此外，尽管未在附图中示出，车辆300具备再生制动机构，其在车辆300被制动时使驱动电机345旋转，并将该动能转换为作为电能的再生能量。由再生制动机构回收的再生能量被输入到变换器340中，并被转换成DC电流。该DC电流被输入到车辆电源301中。

连接线L1的一个端子连接到车辆电源301的负极端子317上。连接线L1的另一个端子经由电池管理单元311中的电流检测部分(未图示出)连接到变换器340的负极输入端子上。

连接线L2的一个端子经由开关装置333与车辆电源301的正极端子316连接。连接线L2的另一端子被连接到变换器340的正极输入端子上。

外部端子370被连接到稍后描述的电池管理单元311上。外部端子370可以被连接到例如外部电源上。

响应驾驶员等的操作输入，车辆ECU380与另一装置协同控制电池管理单元311，从而管理整个车辆。通过通信线路，在电池管理单元311和车辆ECU380之间传送与车辆电源301的维护有关的数据，如车辆电源301的剩余容量等。

在图11的车辆300中使用所述电池，从而可以获得所述实施方式的效果。

虽然以上已经描述了某些实施方式，但是这些实施方式仅通过实施例的方式呈现，并不旨在限制本发明的范围。实际上，这里描述的新颖实施方式可以以各种其它形式来体现；此外，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对这里所述的实施方式的形式进行各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在涵盖落入本发明的范围和精神内的这些形式或修改。

【附图标记】

1 电极组

2 容器

3 正极

4 负极

5 隔板

6 正极极耳

7 负极极耳

8、60 正极引线

9、62 负极引线

10 封口板

11 电解液

12 负极端子

13 正极端子

18 正极垫圈

19 负极垫圈

22 控制阀

23 液体注入口

24 密封塞

31 组电池

32₁～32₅及43₁～43₅ 二次电池

33 引线

40、72电池包

41 壳体

42、55组电池

44 开口部

45 正极输出端子

46 电极输出端子

51 单元电池

56 印刷线路板

57 热敏电阻

58 保护电路

59 用于通电的外部端子

61 正极连接器

63 负极连接器

64、65、67 布线

66a 正侧布线

66b 负侧布线

68 保护片

69 收容容器

70 盖

71 汽车

Claims (18)

1.一种二次电池，其包含：电解液；和浸渍在所述电解液中的正极和负极，

所述电解液含有水、电解质盐和至少一种相对介电常数不大于42的有机溶剂，

并且，当以体积分率换算时，所述电解液的相对介电常数不大于78.50。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解液的相对介电常数不大于77.93。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，在所述电解液中所述有机溶剂的比例小于50体积％。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述电解液的pH在1～14的范围内。

5.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述电解液的pH是通过添加LiOH或Li₂SO₄到所述电解液中来调节的。

6.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述电解液是通过添加聚合物材料到所述电解液中而被凝胶化的。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，相对介电常数不大于42的所述有机溶剂是选自由醇类和非质子极性溶剂组成的组中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，所述有机溶剂是选自于异丙醇、乙腈、甲醇和DMSO之中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解质盐是锂盐。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，所述电解质盐以1M～12M的浓度溶解在所述电解液中。

11.根据权利要求10所述的二次电池，其中，所述电解质盐以6M～10M的浓度溶解在所述电解液中。

12.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述负极含有活性物质，并且所述活性物质含有钛氧化物和锂钛氧化物中的至少一种。

13.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述正极含有活性物质，并且所述活性物质是选自于LiFePO₄、LiMn₂O₄和LiCoO₂中的至少一种或多种。

14.一种电池包，其包含：一个或多个权利要求1所述的二次电池。

15.根据权利要求14的电池包，其进一步包含：用于通电的外部端子；和保护电路。

16.根据权利要求15的电池包，其中，多个所述二次电池以串联、并联、或者串联和并联组合的方式电连接。

17.一种车辆，其包含权利要求14所述的电池包。

18.根据权利要求17的车辆，其中，所述电池包是用于回收所述车辆的动力的再生能量的电池包。