CN109314283B - 电池、电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力系统 - Google Patents

电池、电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力系统 Download PDF

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Abstract

一种电池，具备卷绕的正极以及负极，正极具备正极集电体、设置在正极集电体的内侧面的第一正极活性物质层和设置在正极集电体的外侧面的第二正极活性物质层。正极集电体的内周侧端部以及外周侧端部被第一正极活性物质层覆盖，第一正极活性物质层在面向正极的内周侧端部的部分具有低面积密度部。

Description

电池、电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力系统
技术领域
本发明涉及具有卷绕的正极及负极的电池、具备该电池的电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力系统。
背景技术
具有卷绕细长的正极和负极的结构的电池被广泛使用。在该卷绕结构的电池中，为了提高安全性，存在一种覆盖有正极活性物质层的结构(以下称为“集电体未暴露结构”)，以使在正极的内周侧及外周侧的两端正极集电体的两个表面不暴露。
在专利文献1中，描述了通过使正极板及负极板中的至少一方的电极组的内周侧的活性物质密度部分地小于外周侧的活性物质密度，从而提高电极板的柔软性，在按照薄片形状加工电极板时以及卷绕电极板时抑制电极板的断裂。另外，描述了活性物质密度小的部分形成在相对于电极组的纵向从最内周的涂层端部到一个卷绕部分的范围内。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开第2009-181833号公报。
发明内容
发明要解决的技术问题
在具有集电器未暴露结构的电池的情况下，当卷绕正极和负极以形成电池元件时，正极可能在从卷绕起始端部向外侧绕一周的位置开始发生断裂。这是由于内周侧的正极端部的厚度(＝“正极集电体的厚度”+“正极集电体的两个表面的正极活性物质层的厚度总和”)导致的高低差使得从卷绕起始端部向外侧绕一周处的正极折断。在上述专利文献1中，没有描述用于抑制以从卷绕起始端部向外侧绕一周的位置为起点发生的正极断裂的技术。
另外，在正极集电体的一个或两个表面暴露在正极的内周侧端部的结构的情况下，由于高低差比集电体未暴露结构的情况小，因此，电极难以断裂。因此，可以说在集电体未暴露结构的电池中，以从卷绕起始端部向外侧绕一周的位置为起点发生的正极断裂，是一种特别容易发生的现象。
本技术的目的在于，在正极的内周侧端部和外周侧端部具有集电体未暴露结构的电池中，提供一种能够抑制正极断裂的电池、具备该电池的电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力系统。
解决技术问题的手段
为解决上述问题，本技术的电池具备卷绕的正极和负极，其中正极具备正极集电体、设置在正极集电体的内侧面的第一正极活性物质和设置在正极集电体的外侧面的第二正极活性物质层，正极集电体的内周侧端部以及外周侧端部被第一正极活性物质层以及第二正极活性物质层覆盖，第一正极活性物质层在面向正极的内周侧端部的部分具有低面积密度部。
另外，本技术的电池具备卷绕的电极，电极具备集电体、设置在集电体的内侧面的第一活性物质层和设置在集电体的外侧面的第二活性物质层，集电体的内周侧端部以及外周侧端部被第一活性物质层和第二活性物质层覆盖，第一活性物质层在面向电极的内周侧端部的部分中具有低面积密度部。
本技术的电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力系统具备上述电池。
发明效果
如上所述，根据本技术，在正极的内周侧端部和外周侧端部具有非暴露结构的电池中，能够抑制正极的断裂。
附图说明
图1是示出本技术的第一实施方式的非水电解质二次电池的一个构成例的截面图。
图2的A是示出展开状态的卷绕电极体的一个构成例的截面图。图2的B是示出正极的卷绕结构的一个例子的截面图。
图3的A是示出展开状态的卷绕电极体的一个构成例的截面图。图3的B是示出正极的卷绕结构的一个例子的截面图。
图4的A是示出展开状态的卷绕电极体的一个构成例的截面图。图4的B是示出正极的卷绕结构的一个例子的截面图。
图5的A是示出展开状态的卷绕电极体的一个构成例的截面图。图5的B是示出正极的卷绕结构的一个例子的截面图。
图6是示出本技术的第二实施方式的电子设备的一个构成例的框图。
图7是示出本技术的第三实施方式的蓄电系统的一个构成例的简图。
图8是示出本技术的第四实施方式的电动车辆的一个构成例的简图。
图9的A是示出展开状态的卷绕电极体的构成的截面图。图9的B是示出正极的卷绕结构的截面图。
图10的A是示出展开状态的卷绕电极体的构成的截面图。图10的B是示出正极的卷绕结构的截面图。
具体实施方式
按照以下顺序，对本技术的实施方式进行说明：
1第一实施方式(圆柱型电池的示例)
2第二实施方式(电池组以及电子设备的示例)
3第三实施方式(蓄电系统的示例)
4第四实施方式(电动车辆的示例)
<1第一实施方式>
[电池的构成]
在下文中，将参照图1，对本技术的第一实施例的非水电解质二次电池(下文中简称为“电池”)的一个构成例进行说明。该电池例如是所谓的锂离子二次电池，其中负极的容量由基于电极反应物的锂(Li)的吸留和释放的容量成分表示。该非水电解质二次电池是所谓的圆柱型，在一端开口而另一端封闭的圆柱型电池壳11的内部具有卷绕电极体20，该卷绕电极体20的一对带状正极21和带状负极22通过带状的隔膜23层叠并卷绕。卷绕正极21、负极22和隔膜23，使得其纵向的一端成为卷绕电极体20的内周侧，其纵向的另一端成为卷绕电极体20的外周侧。电池壳11由镀有镍(Ni)的铁(Fe)制成，其一端封闭而另一端开口。将液状电解质的电解液注入电池壳11的内部，含浸在正极21、负极22和隔膜23中。另外，一对绝缘板12、13分别以夹着卷绕电极体20的方式垂直于卷绕圆周面而配置。
在电池壳11的开口端，通过密封垫圈17铆接而安装有电池盖14、设置在该电池盖14的内侧的安全阀机构15和热感电阻元件(正温度系数(Positive TemperatureCoefficient)；PTC元件)元件16。由此，电池壳11的内部被密封。电池盖14由例如与电池壳11相同的材料制成。安全阀机构15电连接到电池盖14，当由于内部短路或来自外部的加热等而使电池的内部压力变得等于或高于某一水平时，圆板15A翻转，并断开电池盖14和与卷绕电极体20的电连接。密封垫圈17由例如绝缘材料制成，其表面上涂覆有沥青。
在卷绕电极体20的中心处设置有通孔20A，在该通孔20A中插入有中心销24。卷绕电极体20的正极21连接有由铝(Al)等制成的正极引线25，负极22连接有由镍等制成的负极引线26。正极引线25通过焊接到安全阀机构15而与电池盖14电连接，负极引线26焊接到电池壳11并与电池壳11电连接。
在第一实施方式的电池中，每对正极21和负极22处于完全充电状态的开路电压(即，电池电压)可以是4.2V以下，但也可以高于4.2V，优选设计在4.25V以上6.00V以下，更优选4.3V以上5.0V以下，还更优选4.35V以上4.60V以下的范围内。作为正极活性物质，例如，在使用层状岩盐型锂复合氧化物等的情况下，当完全充电时的开路电压为4.25V以上时，与4.20V的电池相比，即使使用相同的正极活性物质，由于每单位质量释放的锂量增加，因此，也能够获得高能量密度。
在下文中，将依次对构成电池的正极21、负极22、隔膜23和电解液进行说明。
(正极)
如图2的A所示，正极21具备正极集电体21A、设置在正极集电体21A的内侧面上的第一正极活性物质层21B、以及设置在正极集电体21A的外侧面上的第二正极活性物质层21C。这里，内侧和外侧是指卷绕状态下的正极集电体21A中的内侧和外侧。正极21具有正极集电体暴露部，在其中间部分，正极集电体21A的两个表面未被第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C覆盖而暴露。该正极集电体暴露部连接有正极引线25。
在正极21的内周侧端部和外周侧端部，正极集电体21A的两个表面被第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C覆盖。即，正极21具有这样的结构，其中正极集电体21A在正极21的内周侧端部和外周侧端部没有暴露。
如图2的A和图2的B所示，第一正极活性物质层21B在面向正极21的内周侧端部(末端部)的部分处局部具有低面积密度部21D。另外，在图2的B中，为便于理解正极21的内周侧端部与低面积密度部21D之间的位置关系，省略了负极22的图示。由于第一正极活性物质层21B具有低面积密度部21D，因此，能够抑制在卷绕正极21时在正极21的面向内周侧端部的部分处正极21中发生断裂。
其中，低面积密度部21D具有的面积密度低于第一正极活性物质层21B的平均面积密度。可以如下确认正极21是否具有低面积密度部21D。即，通过获得面向正极21的内周侧端部的部分的第一正极活性物质层21B、以及除该部分之外的第一正极活性物质层21B的截面TEM(透射电子显微镜：Transmission Electron Microscope)图像，比较其截面TEM图像，能够确认正极21是否具有低面积密度部21D。
另外，图2的A和图2的B示出了低面积密度部21D的表面相对于其他部分的表面具有凹形形状的构成，但低面积密度部21D的表面也可以不具有凹形形状，且低面积密度部21D的厚度可以与其他部分相同或基本相同。
当通孔20A的孔径(直径)为3.0mm以下时，通过低面积密度部21D抑制正极21发生断裂的效果更显著。这里，通孔20A的孔径是指在与圆柱形卷绕电极体1的中心轴垂直的方向上的通孔20A的宽度。当通孔20A的孔径根据方向而变化时，通孔20A的孔径中具有最大值的孔径被定义为通孔20A的孔径。
第一正极活性物质层21B的低面积密度部21D的面积密度DA与第一正极活性物质层21B的平均面积密度DB的面积密度比DA/DB优选为DA/DB≤0.98，更优选满足0.1≤DA/DB≤0.98的关系。当面积密度比DA/DB为0.98＜DA/DB时，低面积密度部21D的面积密度过高，可能使得低面积密度部21D中的正极21的柔软性降低。另一方面，当面积密度比DA/DB为DA/DB＜0.1时，低面积密度部21D的面积密度过低，在卷绕正极21时，正极集电体21A可能会在低面积密度部21D暴露。
第一正极活性物质层21B的低面积密度部21D的面积密度DA可以如下获得。首先，将电池完全放电，拆开，取出正极21，用溶剂(例如DMC(碳酸二甲酯)等)洗涤后，充分干燥。接下来，用浸渍有溶剂(例如NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)等)的无纺布等除去第二正极活性物质层21C。接下来，通过截面TEM图像等确定去除了第二正极活性物质层21C的正极21的低面积密度部21D的位置，并切出与低面积密度部21D对应的部分以制作测量样品(下文中称为“测量样品A”)，然后，测量该测量样品A的质量(下文中称为“质量MA1”)。
接着，用浸渍有溶剂的无纺布等除去测量样品A的第一正极活性物质层21B，测量质量(下文中称为“质量MA2”)和面积S(＝(切出长度L)×(切出宽度W))。对100个电池进行上述测量操作，分别将切出的100个电池的质量MA1、质量MA2和面积S简单地平均(算术平均)，获得质量MA1的平均值、质量MA2的平均值、面积S的平均值。接着，由下式求出第一正极活性物质层21B的低面积密度部21D的(平均)面积密度DA。
面积密度DA[mg/cm2]＝((质量MA1的平均值)-(质量MA2的平均值))/(测量样品A的面积S的平均值)
第一正极活性物质层21B的平均面积密度DB可以如下获得。首先，和上述面积密度DA的确定方法同样，制备去除了第二正极活性物质层21C的正极21，并将其用作测量样品(下文中称为“测量样品B”)，测量该测量样品B的质量(下文称为“质量MB1”)。接着，用浸渍有溶剂的无纺布等除去测量样品B的第一正极活性物质层21B，测量质量(下文中称为“质量MB2”)。接下来，接着，由下式求出第一正极活性物质层21B的平均面积密度DB。
平均面积密度DB[mg/cm2]＝(质量MB1-质量MA2)/(除了正极集电体暴露部分之外的测量样品B的面积S)
正极集电体21A由例如铝箔、镍箔或不锈钢箔等金属箔制成。第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C包含例如能够吸留和释放电极反应物即锂的正极活性物质。第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C可以根据需要进一步包含添加剂。作为添加剂，例如，可以使用导电剂和粘结剂中的至少一种。
作为能够吸留和释放锂的正极材料，含锂的化合物是合适的，例如，锂氧化物、锂磷氧化物、硫化锂或含锂的层间化合物等，可以混合使用其中的两种以上。为了提高能量密度，优选包含锂、过渡金属元素和氧(O)的含锂化合物。作为这样的含锂化合物，可以举出例如，具有式(A)所示的层状岩盐型结构的锂复合氧化物、具有式(B)所示的橄榄石型结构的锂复合磷酸盐等。作为含锂化合物，更优选包含选自钴(Co)、镍、锰(Mn)和铁构成的组中的至少一种的化合物作为过渡金属元素。作为包含Ni的锂复合氧化物，可以使用例如，包含锂、镍、钴、锰和氧的锂复合氧化物(NCM)、包含锂、镍、钴、铝和氧的锂复合氧化物(NCA)等。
作为如上所述的含锂化合物，可以举出例如：具有式(C)、式(D)或式(E)所示的层状岩盐型结构的锂复合氧化物；具有式(F)所示的尖晶石型结构的锂复合化合物；或者，具有式(G)所示的橄榄石型结构的锂复合磷酸盐等，具体而言，有LiNi0.50Co0.20Mn0.30O2、LiaCoO2(a≒1)、LibNiO2(b≒1)、Lic1Nic2Co1-c2O2(c1≒1,0＜c2＜1)、LidMn2O4(d≒1)或LieFePO4(e≒1)等。
LipNi(1-q-r)MnqM1rO(2-y)Xz...(A)
(其中，在式(A)中，M1表示选自镍和锰之外的第2至15族中的至少一种元素。X表示选自氧以外的第16族元素和第17族元素中的至少一种。p、q、y、z是满足0≤p≤1.5、0≤q≤1.0、0≤r≤1.0、-0.10≤y≤0.20、0≤z≤0.2的范围内的值。)
LiaM2bPO4...(B)
(其中，在式(B)中，M2表示选自第2族至第15族的至少一种元素。a和b是满足0≤a≤2.0、0.5≤b≤2.0范围内的值。)
LifMn(1-g-h)NigM3hO(2-j)Fk...(C)
(其中，在式(C)中，M3是选自由钴、镁(Mg)、铝、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁、铜(Cu)、锌(Zn)、锆(Zr)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)构成的组中的至少一种元素。f、g、h、j和k是满足0.8≤f≤1.2、0＜g＜0.5、0≤h≤0.5、g+h＜1、-0.1≤j≤0.2、0≤k≤0.1的范围内的值。另外，锂的组成根据充电和放电的状态而变化，f的值表示完全放电状态下的值。)
LimNi(1-n)M4nO(2-p)Fq...(D)
(其中，在式(D)中，M4是选自由钴、锰、镁、铝、硼、钛、钒、铬、铁、铜、锌、钼、锡、钙、锶和钨构成的组中的至少一种元素。m、n、p和q是满足0.8≤m≤1.2、0.005≤n≤0.5、-0.1≤p≤0.2、0≤q≤0.1范围内的值。另外，锂的组成根据充电和放电的状态而变化，m的值表示完全放电状态下的值。)
LirCo(1-s)M5sO(2-t)Fu...(E)
(其中，在式(E)中，M5是选择由镍、锰、镁、铝、硼、钛、钒、铬、铁、铜、锌、钼、锡、钙、锶和钨构成的组中的至少一种元素。r、s、t和u是在0.8≤r≤1.2、0≤s＜0.5、-0.1≤t≤0.2、0≤u≤0.1的范围内的值。另外，锂的组成根据充电和放电的状态而变化，r的值表示完全放电状态下的值。)
LivMn2-wM6wOxFy...(F)
(其中，在式(F)中，M6是选择由钴、镍、镁、铝、硼、钛、钒、铬、铁、铜、锌、钼、锡、钙、锶和钨构成的组中的至少一种元素。v、w、x和y是满足0.9≤v≤1.1、0≤w≤0.6、3.7≤x≤4.1、0≤y≤0.1范围内的值。另外，锂的组成根据充电和放电的状态而变化，v的值表示完全放电状态下的值。)
LizM7PO4...(G)
(其中，在式(G)中，M7表示选自由钴、锰、铁、镍、镁、铝、硼、钛、钒、铌(Nb)、铜、锌、钼、钙、锶、钨和锆构成的组中的至少一种元素。z是0.9≤z≤1.1的范围内的值。另外，锂的组成根据充电和放电的状态而变化，z的值表示完全放电状态下的值。)
作为能够吸留和释放锂的正极材料，除此之外，还可以例举不含锂的无机化合物，例如MnO2、V2O5、V6O13、NiS和MoS等。
能够吸留和释放锂的正极材料，也可以是上述以外的材料。另外，可以以任意组合混合两种以上上述示例的正极材料。
作为粘结剂，可以使用例如选自聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)、丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC)等树脂材料，以及以这些树脂材料为主体的共聚物等中的至少一种。
作为导电剂，例如，可以例举石墨、炭黑或科琴黑等碳材料，可以混合使用其中的一种或两种以上。另外，除了碳材料之外，可以使用金属材料或导电性高分子材料等，只要其具有导电性即可。
(负极)
如图2的A所示，负极22具备负极集电体22A、设置在负极集电体22A的内侧面上的第一负极活性物质层22B以及设置在负集电体22A的外侧面上的第二负极活性物质层22C。这里，内侧和外侧是指卷绕状态下的负极集电体22A的内侧和外侧。
负极22具有在其内周侧和外周侧的两个端部暴露的负极集电体暴露部，负极集电体22A没有被第一负极活性物质层22B和第二负极活性物质层22C覆盖。在该负极集电体暴露部连接有负极引线26。负极集电体22A由例如铜箔、镍箔或不锈钢箔等金属箔制成。
第一负极活性物质层22B和第二负极活性物质层22C包含一种或两种以上能够吸留和释放锂的负极活性物质。根据需要，第一负极活性物质层22B和第二负极活性材料层22C还可以包含添加剂，例如粘结剂和导电剂等。
另外，在该非水电解质电池中，负极54或负极活性物质的电化学当量大于正极21的电化学当量，理论上，优选锂金属在充电期间不析出在负极22上。
作为负极活性物质，可以举出例如难石墨化碳、易石墨化碳、石墨、热解碳类、焦炭类、玻璃状碳类、有机高分子化合物烧成体、碳纤维或活性炭等碳材料。其中，焦炭类包括沥青焦炭、针状焦炭或石油焦炭等。有机高分子化合物烧成体是在适当的温度下烧成并碳化酚醛树脂、呋喃树脂等高分子材料而得到的产品，一部分归类为难石墨化碳或易石墨化碳。这些碳材料是优选的，因为在充电和放电时产生的晶体结构变化非常小，能够获得高的充电和放电容量，并能够获得良好的循环特性。其中优选石墨，因为它电化学当量大，能够获得高能量密度。另外，优选难石墨化碳，因为能够获得优异的循环特性。此外，优选充电和放电电位低的那些，具体而言，是优选充电和放电电位接近锂金属的那些，因为能够容易地实现电池的高能量密度。
另外，作为能够增加容量的其他负极活性物质，还可以例举包含金属元素和半金属元素中的至少一种作为构成元素(例如，合金、化合物或混合物)的材料。这是因为通过使用这种材料能够获得高能量密度。特别是，当与碳材料一起使用时更优选，因为能够获得高能量密度，同时能够获得优异的循环特性。另外，在本技术中，合金不仅包括含有两种以上金属元素的那些，还包括含有一种以上金属元素和一种以上半金属元素的那些。并且，它也可能含有非金属元素。该组织包括固溶体、共晶(低共熔混合物)、金属间化合物或它们中两种以上的共存物。
作为这样的负极活性物质，例如，可以例举能够与锂形成合金的金属元素或半金属元素。具体而言，可以使用镁、硼、铝、钛、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌、铪(Hf)、锆、钇(Y)、钯(Pd)或铂(Pt)。这些可以是结晶质的，或无定形的。
作为负极活性物质，优选在短周期型周期表中含有第4B族的金属元素或半金属元素作为构成元素的物质，更优选含有硅和锡中的至少一种作为构成元素的物质。因为硅和锡吸留和释放锂的能力大，并能够获得高能量密度。作为这种负极活性物质，可以列举例如：硅的单质、合金或化合物；锡的单质、合金或化合物；以及至少一部分具有它们的一个或两个以上的相的材料。
硅的合金，例如含有由锡、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑(Sb)和铬构成的组中的至少一种作为硅以外的第二构成元素。锡的合金，例如，含有由硅、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑和铬构成的组中的至少一种作为锡以外的第二构成元素。
作为锡的化合物或硅的化合物，例如，可以举出含有氧或碳的化合物，除了锡或硅以外，还可以包含上述第二构成元素。
其中，作为Sn系的负极活性物质，优选含SnCoC材料，其含有钴、锡和碳作为构成元素，碳的含量为9.9质量％以上29.7质量％以下，并且钴相对于锡和钴的合计的比例为30质量％以上70质量％以下。这是由于在这样的组成范围内能够获得高能量密度，同时能够获得优异的循环特性的缘故。
这种含SnCoC的材料可以根据需要含有其他构成元素。作为其他构成元素，优选例如硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷(P)、镓或铋，可以含有两种以上。这是由于能够进一步提高容量或循环特性的缘故。
另外，这种含SnCoC的材料具有包含锡、钴和碳的相，优选该相具有低结晶性或非晶质的结构。另外，在这种含有SnCoC的材料中，优选构成元素的碳中的至少一部分与其他构成元素的金属元素或半金属元素结合。一般认为，循环特性变差是由锡等聚集或结晶化引起的，但通过将碳键合到其他元素，能够抑制这种聚集或结晶化。
作为检查元素的结合状态的测量方法，例如，可以举出X射线光电子能谱法(XPS)。在XPS中，碳的1s轨道(C1s)的峰，如果是石墨，在能量校准的装置中出现在284.5eV处，使得金原子的4f轨道(Au4f)的峰可在84.0eV处获得。此外，如果是表面污染的碳，则出现在284.8eV处。相反，当碳元素的电荷密度增加时，例如，当碳键合到金属元素或半金属元素时，C1s的峰出现在低于284.5eV的区域中。即，当对于含SnCoC的材料获得的C1s的合成波的峰出现在低于284.5eV的区域中时，含SnCoC的材料中包含的碳的至少一部分与其他构成元素即金属元素或半金属元素结合。
另外，在XPS测量中，例如，使用C1s的峰值校正光谱的能量轴。由于表面通常存在表面污染碳，因此，表面污染碳的C1s的峰值被设定为284.8eV，将其设为能量基准。在XPS测量中，C1s的峰的波形以包含表面污染碳的峰值和含SnCoC的材料中的碳的峰值的形式获得，因此，通过使用例如市售的软件进行分析，将表面污染碳的峰值和含SnCoC的材料中的碳的峰值分离。在波形分析中，将存在于最低束缚能一侧的主峰位置定为能量基准(284.8eV)。
作为其他负极活性物质，还可以举出例如能够吸留和释放锂的金属氧化物或高分子化合物等。金属氧化物可以例举钛酸锂(Li4Ti5O12)等含钛和锂的锂钛氧化物、氧化铁、氧化钌或氧化钼等。高分子化合物例如是聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯等。
作为粘结剂，例如，可以使用选自例如聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、丁苯橡胶和羧甲基纤维素等树脂材料、以及主要由这些树脂材料组成的共聚物等中的至少一种。作为导电剂，可以使用与第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C同样的碳材料等。
<隔膜>
隔膜23的内周侧端部比正极21的内周侧端部卷绕得更长。另一方面，隔膜23的外周侧端部比正极21的外周侧端部卷绕得更长。隔膜23隔离正极21和负极22，在防止两极之间接触而导致短路发生的同时，使锂离子通过。
隔膜23由例如聚四氟乙烯、聚丙烯或聚乙烯等树脂制的多孔质膜构成，可以具有其中层压两种以上这些多孔质膜的结构。其中，聚烯烃多孔膜是优选的，因为它具有优异的防短路效果，且由于关闭效应而能够提高电池的安全性。其中，聚乙烯优选作为构成隔膜23的材料，因为可以在100℃以上160℃以下的范围内获得关闭效应，且电化学稳定性也优异。另外，可以使用将具有化学稳定性的树脂与聚乙烯或聚丙烯共聚或共混而获得的材料。或者，多孔质膜可以具有三层以上的结构，其中依次层压聚丙烯层、聚乙烯层和聚丙烯层。
此外，在隔膜23中，可以在基材即多孔质膜的一个表面或双表面设置树脂层。树脂层是载持有无机物的多孔性的基质树脂层。由此，能够获得抗氧化性，并能够抑制隔膜23的劣化。作为基质树脂，例如，可以使用聚偏二氟乙烯、六氟丙烯(HFP)、聚四氟乙烯等，另外，也可以使用它们的共聚物。
作为无机物，可以举出金属、半导体、或其氧化物和氮化物。例如，金属可以举出铝、钛等为例，半导体可以举出硅、硼等为例。并且，作为无机物，优选基本上无导电性且热容量大的物质。这是因为如果热容量大，则可以作为通电流发热时的散热器使用，并且能够进一步抑制电池的热失控。这种无机物的实例包括氧化铝(Al2O3)、勃姆石(一水合氧化铝)、滑石、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、二氧化钛(TiO2)、氧化硅(SiOx)等氧化物，或氮化物。
无机物的粒径优选在1nm至10μm的范围内。如果小于1nm，则难以获得，即使可以获得，成本上也不合适。如果大于10μm，则电极之间的距离变大，从而在有限的空间内不能充分地获得活性物质的填充量，且电池容量变低。
作为形成树脂层的方法，例如，可以将由基质树脂、溶剂和无机物组成的浆料涂布在基材(多孔质膜)上，使其通过基质树脂的贫溶剂以及上述溶剂的母溶剂液中，使其相分离，然后，将其烘干。
另外，隔膜23的刺穿强度优选在100gf至1000gf的范围内。更优选100gf至480gf。这是因为如果刺穿强度低，则可能发生短路，而如果刺穿强度高，则离子传导性降低。
另外，隔膜23的透气度优选在30秒/100cc至1000秒/100cc的范围内。更优选30秒/100cc至680秒/100cc。这是因为如果透气度低，则可能发生短路，而如果透气度高，则离子传导性降低。
另外，上述无机物可以包含在作为基材的多孔质膜中。
(电解液)
含浸在第一正极活性物质层21B、第二正极活性物质层21C、第一负极活性物质层22B和第二负极活性物质层22C以及隔膜23中的电解液包含溶剂和溶解在该溶剂中的电解质盐。电解液可含有已知的添加剂，以提高电池特性。
作为溶剂，可以使用碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯等环状碳酸酯，优选使用碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯中的一种，特别优选使用其混合物。这是因为能够提高循环特性。
作为溶剂，除了这些环状碳酸酯之外，优选将碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或碳酸甲丙酯等链状的碳酸酯混合起来使用。这是因为能够获得高的离子传导性。
溶剂优选还含有2,4-二氟苯甲醚或碳酸亚乙烯酯。这是因为2,4-二氟苯甲醚能够提高放电容量，并且，碳酸亚乙烯酯能够提高循环特性。因此，优选混合使用它们，以便提高放电容量和循环特性。
溶剂除了这些以外，还可以例举碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、乙酸甲酯、丙酸甲酯、乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基恶唑烷酮、N,N-二甲基咪唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、二甲基亚砜或磷酸三甲酯等。
另外，这些非水溶剂的至少一部分氢被氟取代的化合物有时是优选的，因为根据要组合的电极的种类，它有时能够提高电极反应的可逆性。
作为电解质盐，例如，可以举出锂盐，电解质盐可以单独使用一种，也可以混合使用两种以上。锂盐可以例举LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、二氟[oxolato-O，O']硼酸锂、双草酸硼酸锂、或LiBr等。其中，LiPF6是优选的，因为它能够获得高的离子传导性，并能够提高循环特性。
[电池操作]
在具有上述结构的电池中，当进行充电时，例如，锂离子从第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C释放，并通过含浸在隔膜23中的电解液而吸留在第一负极活性物质层22B和第二负极活性物质层22C中。并且，当进行放电时，例如，锂离子从第一负极活性物质层22B和第二负极活性物质层22C释放，并通过含浸在隔膜23中的电解液而吸留在第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C中。
[电池的制造方法]
接下来，将对本技术的第一实施方式的电池的制造方法的一个示例进行说明。
首先，例如，通过混合正极活性物质、导电剂和粘结剂制备正极合剂，并将该正极合剂分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等溶剂中，制备膏状的正极合剂浆料。接下来，将正极合剂浆料涂覆到正极集电体21A的两个表面上，干燥溶剂，并通过辊压机等压缩成型，以形成第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C，从而制备正极21。此时，在第一正极活性物质层21B中形成低面积密度部21D，使得当卷绕正极21时，低面积密度部21D位于从正极21的卷绕起始端部至向外绕一周的外侧位置。
另外，例如，将负极活性物质和粘结剂混合以制备负极合剂，并将该负极合剂分散在N-甲基-2-吡咯烷酮等溶剂中，以制备膏状的负极合剂浆料。接着，将负极合剂浆料涂覆在负极集电体22A的两个表面上，干燥溶剂，并通过辊压机等压缩成型，以形成第一负极活性物质层22B和第二负极活性物质层和22C，从而制备负极22。
接下来，通过焊接等将正极引线25连接到正极集电体21A，通过焊接等将负极引线26连接到负极集电体22A。接着，通过隔膜23卷绕正极21和负极22。接下来，将正极引线25的末端部焊接到安全阀机构15，将负极引线26的末端部焊接到电池壳11，通过一对绝缘板12和13夹着卷绕的正极21和负极22，将其容纳在电池壳11的内部。接下来，在将正极21和负极22容纳在电池壳11的内部之后，将电解液注入到电池壳11中，使隔膜23含浸其中。接下来，通过密封垫圈17的铆接将电池盖14、安全阀机构15和热感电阻元件16固定到电池壳11的开口端。由此，获得图1中所示的电池。
[效果]
在第一实施方式的电池中，正极21在从正极21的内周侧的一端(末端)绕一周的外侧的位置处具有局部设置的低面积密度部21D。由此，即使为了获得高容量而使第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C具有高面积密度，在从正极21的内周侧的一端绕一周的外侧的位置处也能够确保柔软性。因此，当制作卷绕电极体20时，能够抑制正极21在从正极21的内周侧的一端绕一周的外侧的位置处发生断裂。
[变形例1]
如图3的A和图3的B所示，低面积密度部21D可以在距正极21的内周侧端(末端)超过一周的范围内连续设置。在这种情况下，由于正极21的内周侧端部处的高度差减小，因此，当由于掉落等对电池施加冲击时，能够抑制正极21的内周侧端部对隔膜23造成的损坏。因此，除了上述抑制正极21的断裂的效果之外，还能够获得抑制卷绕电极体20的内周部中发生短路的效果。
第一正极活性物质层21B的低面积密度部21D的面积密度DA与第一正极活性物质层21B的平均面积密度DB的面积密度比DA/DB优选为DA/DB≤0.98，更优选为满足0.1≤DA/DB≤0.98的关系。当面积密度比DA/DB为0.98＜DA/DB时，低面积密度部21D的面积密度太高，低面积密度部21D中的正极21的柔软性有可能降低。另外，低面积密度部21D的面积密度太高，则正极21的内周侧端部的高度差的减小有可能不足。因此，在由于掉落等对电池施加冲击时，可能无法充分抑制正极21的内周侧端部对隔膜23造成的损坏。另一方面，在面积密度比DA/DB为DA/DB＜0.1时，低面积密度部21D的面积密度太低，卷绕正极21时有可能正极集电体21A会暴露出来。
低面积密度部21D可以局部地设置在两个位置处，一个位于正极21的内周侧端部上，另一个位于从正极21的内周侧的一个端部(末端)绕一周的外侧的位置。在这种情况下，也能够获得与上述相同的效果。
[变形例2]
如图4的A和图4的B所示，第一正极活性物质层21B在正极21的外周侧端部还可以具有低面积密度部21D。在这种情况下，由于正极21的外周侧端部的高度差减小，因此，当由于掉落等对电池施加冲击时，能够抑制正极21的外周侧端部对隔膜23造成的损坏。因此，能够抑制在卷绕电极体20的外周部处发生短路。
第一正极活性物质层21B的外周侧端部的低面积密度部21D的面积密度DC与第一正极活性物质层21B的平均面积密度DB的面积密度比DC/DB优选为DC/DB≤0.98，更优选满足0.1≤DC/DB≤0.98的关系。当面积密度比DC/DB为0.98＜DC/DB时，低面积密度部21D的面积密度太高，正极21的外周侧端部的高度差的减小有可能不足。因此，在由于掉落等对电池施加冲击时，可能无法充分抑制正极21的外周侧端部对隔膜23造成的损坏。另一方面，在面积密度比DC/DB为DC/DB＜0.1时，低面积密度部21D的面积密度太低，卷绕正极21时有可能正极集电体21A会在低面积密度部21D暴露出来。
第一正极活性物质层21B的外周侧端部的低面积密度部21D的面积密度DC按如下方法获得。首先，和确定面积密度DA的方法同样，制作已去除了第二正极活性物质层21C的正极21。接下来，通过截面TEM图像等确定已去除第二正极活性物质层21C的正极21的低面积密度部21D的位置，并将相当于低面积密度部21D的部分从外周侧(卷绕结束侧)端部切出，制成测量样品(在下文中称为“测量样品C”)之后，测量该测量样品C的质量(下文中称为“质量MC1”)。
接着，用浸渍有溶剂的无纺布等除去测量样品C的第一正极活性物质层21B，并测量质量(下文中称为“质量MC2”)和面积S(＝(切出长度L))×(切出宽度W))。上述测量操作在100个电池上进行，分别简单地对切出的100个电池的质量MC1、质量MC2和面积S进行平均(算术平均)，求出质量MC1的平均值、质量MC2的平均值、和面积S的平均值。接着，由下式求出第一正极活性物质层21B的外周侧端部的(平均)面积密度DC。
面积密度DC[mg/cm2]＝((质量MC1的平均值)-(质量MC2的平均值))/(测量样品C的面积S的平均值)
图4的A和图4的B示出了第一正极活性物质层21B在正极21的内周侧和外周侧的两个端部具有低面积密度部21D的构成，然而，第一正极活性物质层21B也可以采用仅在正极21的外周侧端部具有低面积密度部21D的构成。
[变形例3]
如图5的A和图5的B所示，第二正极活性物质层21C在正极21的内周侧和外周侧的两个端部还可以具有低面积密度部21E。在这种情况下，由于正极21的内周侧和外周侧的两个端部的高度差进一步减小，因此，当由于掉落等对电池施加冲击时，能够进一步抑制正极21的内周侧和外周侧的两个端部对隔膜23造成的损坏。因此，能够进一步抑制在卷绕电极体20的内周部和外周部处发生短路。
其中，低面积密度部21E具有的面积密度低于第二正极活性物质层21C的平均面积密度。从抑制由于掉落等对电池施加冲击时对隔膜23的损坏的观点来看，低面积密度部21D优选为凹状。
第二正极活性物质层21C的内周侧端部的低面积密度部21E的面积密度DD与第二正极活性物质层21C的平均面积密度DE的面积密度比DD/DE优选为DD/DE≤0.98，更优选满足0.1≤DD/DE≤0.98的关系。
第二正极活性物质层21C的外周侧端部的低面积密度部21E的面积密度DF与第二正极活性物质层21C的平均面积密度DE的面积密度比DF/DE优选为DF/DE≤0.98，更优选满足0.1≤DF/DE≤0.98的关系。
面积密度DD的求出方法，除了从已除去第一正极活性物质层21B的正极21的内周侧端部切出相当于低面积密度部21E的部分并制作测量样品以外，与求面积密度DC同样地求得。平均面积密度DE，除了制作已除去第一正极活性物质层21B的正极21，并将其作为测量样品以外，与求平均面积密度DB同样地求得。面积密度DF的求出方法，除了从已除去第一正极活性物质层21B的正极21的外周侧端部切出相当于低面积密度部21E的部分并制作测量样品以外，与求面积密度DC同样地求得。
图5的A和图5的B示出了在正极21的内周侧和外周侧的两个端部两者均具有低面积密度部21E的构成，但也可以在正极21的内周侧和外周侧的两个端部中的一个处具有低面积密度部21E。但是，从抑制卷绕电极体20的内周部和外周部两者中发生短路的观点来看，优选采用在正极21的内周侧和外周侧的两个端部都具有低面积密度部21E的构成。
在图5的A和图5的B中，示出了正极21在内周部具有低面积密度部21D和21E两者的构成，但正极21也可以采用在内周部具有低面积密度部21D和21E中的一方的构成。然而，从抑制卷绕电极体20的内周部中发生短路的观点来看，优选采用正极21在内周部具有低面积密度部21D和21E两者的构成。
在图5的A和图5的B中，示出了正极21在外周部具有低面积密度部21D和21E两者的构成，但正极21也可以采用在外周部具有低面积密度部21D和21E中的一方的构成。然而，从抑制卷绕电极体20的外周部中发生短路的观点来看，优选采用正极21在外周部具有低面积密度部21D和21E两者的构成。
[其他变形例]
在上述第一实施方式中，对将本技术应用于正极的示例进行了说明，但本技术也可以应用于负极，也可以应用于正极和负极两者。
在上述第一实施方式中，对将本技术应用于锂离子二次电池的示例进行了说明，但本技术也可以应用于除锂离子二次电池以外的二次电池以及一次电池。然而，本技术应用于锂离子二次电池特别有效。
在上述第一实施方式中，对将本技术应用于圆柱型电池的示例进行了说明，但本技术也可以应用于角型或扁平型的电池。
在上述第一实施方式中，以容纳卷绕电极体的外部材料是电池壳的情况作例进行了说明，但外部材料也可以是层压膜等柔性外部材料。
在上述第一实施方式中，以电解质是电解液的情况为例进行了说明，但电解质可以是通过用电解液溶胀高分子化合物而获得的产物(例如，凝胶状的电解质)，也可以是固体电解质或其组合。
<2.第二实施方式>
在第二实施方式中，将对具备第一实施方式或其变形例的电池的电池组以及电子设备进行说明。
[电池组以及电子设备的构成]
在下文中，参照图6对本技术的第二实施方式的电池组300以及电子设备400的一个构成例进行说明。电子设备400具备电子设备主体的电子电路401和电池组300。电池组300通过正极端子331a和负极端子331b与电子电路401电连接。电子设备400例如具有可由用户可拆装地附接电池组300的构成。另外，电子设备400的构成不限于此，也可以形成电池组300内置在电子设备400中的构成，以使用户不能从电子设备400拆卸电池组300。
当对电池组300充电时，电池组300的正极端子331a和负极端子331b分别连接到充电器(未图示出)的正极端子和负极端子。另一方面，当电池组300放电时(使用电子设备400时)，电池组300的正极端子331a和负极端子331b分别连接到电子电路401的正极端子和负极端子。
电子设备400可以举出例如：笔记本型个人计算机、平板型计算机、便携式电话机(例如智能手机等)、便携式信息终端设备(Personal Digital Assistants：PDA)、显示装置(LCD、EL显示器、电子纸等)、成像装置(例如数码相机、数码摄像机等)、音频设备(例如便携式音频播放器)、游戏设备、无绳电话机、电子书、电子词典、收音机、耳机、导航系统、存储卡、心脏起搏器、助听器、电动工具、电动剃须刀、冰箱、空调、电视机、立体声系统、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、烘干机、照明设备、玩具、医疗设备、机器人、负荷调节器、信号机等，但不限于此。
(电子电路)
电子电路401包括例如CPU、外围逻辑部、接口部、存储部等，控制整个电子设备400。
(电池组)
电池组300具备组电池301和充电和放电电路302。组电池301通过串联和/或并联连接多个二次电池301a而构成。多个二次电池301a连接成例如n并联m串联(n，m是正整数)。另外，在图6中，示出了六个二次电池301a连接成两并联三串联(2P3S)的示例。作为二次电池301a，使用第一实施方式或其变形例的电池。
充电和放电电路302是控制组电池301的充电和放电的控制部。具体而言，在充电时，充电和放电电路302控制对组电池301的充电。另一方面，在放电时(即，当使用电子设备400时)，充电和放电电路302控制对电子设备400的放电。
[变形例]
在上述第二实施方式中，以电池组300具备由多个二次电池301a构成的组电池301的情况为例进行了说明，但电池组300也可以采用具备一个电池的构成，以替换组电池301a。
<3.第三实施方式>
在第三实施方式中，对在蓄电装置中具备第一实施方式或其变形例的电池的蓄电系统进行说明。只要是使用近似电力的蓄电系统，该蓄电系统可以是任何形式，也包含单纯的电力设备。该电力系统包含例如智能电网、家庭能源管理系统(HEMS)、车辆等，还能够储存电力。
[电力存储系统的配置]
在下文中，参照图7，对第三实施方式的蓄电系统(电力系统)100的构成例进行说明。该蓄电系统100是住宅用蓄电系统，电力经由电力网络109、信息网络112、智能电表107、电力集线器108等，从火力发电102a、核电发电102b、水力发电102c等集中型电力系统102供应到蓄电装置103。同时，电力从家用发电装置104等独立电源供应给蓄电装置103。供应给蓄电装置103的电力被储存。使用蓄电装置103供应在住宅101中使用的电力。同样的蓄电系统不仅能够用于住宅101，也能够用于建筑物。
在住宅101中设置有家用发电装置104、电力消耗装置105、蓄电装置103、控制各个装置的控制装置110、智能电表107、电力集线器108和用于获取各种信息的传感器111。各个装置通过电力网络109和信息网络112连接。家用发电装置104，使用太阳能电池、燃料电池等，所产生的电力被供应到电力消耗装置105和/或蓄电装置103。电力消耗装置105是冰箱105a、空调105b、电视105c、公交车105d等。并且，电力消耗装置105包括电动车辆106。电动车辆106是电动汽车106a、混合动力车106b、电动摩托车106c等。
蓄电装置103具备第一实施方式或其变形例的电池。智能电表107具备测量商用电力的使用量并将测量的使用量发送给电力公司的功能。电力网络109可以是直流电源、交流电源和非接触式电源中的任何一个或它们的组合。
各种传感器111例如是人体传感器、照度传感器、物体检测传感器、功耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、红外传感器等。由各种传感器111获取的信息被发送到控制装置110。能够基于来自传感器111的信息掌握天气的状态和人的状态等，并能够自动控制电力消耗装置105以使能量消耗最小化。此外，控制装置110可以经由因特网将关于住宅101的信息发送到外部的电力公司等。
电力集线器108执行电力线的分支和直流交流转换等处理。作为连接到控制装置110的信息网络112的通信方式，有使用UART(通用异步收发器(Universal AsynchronousReceiver-Transmitter)：用于异步串行通信的发送和接收电路)等通信接口的方法；利用基于蓝牙(注册商标)、ZigBee、Wi-Fi等无线通信标准的传感器网络的方法。蓝牙(注册商标)方式应用于多媒体通信，能够执行一对多连接的通信。ZigBee使用IEEE(电气和电子工程师协会)802.15.4的物理层。IEEE 802.15.4是称为PAN(个人局域网)或W(无线)PAN的短程无线网络标准的名称。
控制装置110连接到外部服务器113。该服务器113可以由住宅101、电力公司以及服务提供商之一管理。由服务器113发送和接收的信息例如是涉及电力消费信息、生活模式信息、电费、天气信息、自然灾害信息和电力交易的信息。这些信息可以从家中的电力消耗装置(例如电视接收器)发送和接收，但也可以从家庭外的装置(例如便携式电话等)发送和接收。这些信息可以显示在具有显示功能的设备上，例如，电视接收器、便携式电话、PDA(便携式信息终端设备)等。
控制各个部的控制装置110由CPU(中央处理单元：Central Processing Unit)、RAM(随机存取存储器：Random Access Memory)、ROM(只读存储器：Read Only Memory)等构成，在该示例中，存储在蓄电装置103中。控制装置110连接到蓄电装置103、家用发电装置104、电力消耗装置105、各种传感器111、服务器113和信息网络112，具有调整例如商用电力的使用量和发电量的功能。此外，也可以具有在电力市场中执行电力交易的功能。
如上所述，不仅是火力发电102a、核电发电102b、水力发电102c等集中型电力系统102的电力，家用发电装置104(太阳能发电、风力发电)产生的发电电力也能够储存在蓄电装置103中。因此，即使家用发电装置104的发电电力变动，也能够进行控制，使得发送到外部的电力量恒定，或根据需要放电等。例如，可以这样使用电力，将通过太阳能发电获得的电力储存在蓄电装置103中，同时在夜间将电费便宜的夜间电力储存在蓄电装置103中，在白天电费贵的时间段释放由蓄电装置103储存的电力。
另外，在该示例中，以控制装置110容纳在蓄电装置103中为例进行了说明，但它也可以容纳在智能电表107中，或者可以单独构成。此外，蓄电系统100可以用于集中住宅的多户家庭，或者可以用于多个独立式住宅。
<4.第四实施方式>
在第四实施方式中，对具备第一实施方式或其变形例的电池的电动车辆进行说明。
[电动车辆的构成]
参照图8，对本技术的第四实施方式的电动车辆的一种构成进行说明。该混合动力车辆200是采用串联混合动力系统的混合动力车辆。串联混合动力系统是使用由发动机驱动的发电机产生的电力，或者暂时储存在电池中的电力，通过电力驱动力转换装置203行进的车辆。
该混合动力车辆200中安装有发动机201、发电机202、电力驱动力转换装置203、驱动轮204a、驱动轮204b、车轮205a、车轮205b、电池208、车辆控制装置209、各种传感器210、充电口211。作为电池208，可以使用第一实施方式或其变形例的电池。
混合动力车辆200以电力驱动力转换装置203为动力源行驶。电力驱动力转换装置203的示例是电动机。电力驱动力转换装置203通过电池208的电力而运作，该电力驱动力转换装置203的旋转力被传递到驱动轮204a和204b。另外，通过在必要部分使用直流-交流(DC-AC)或逆变换(DC-DC转换)，电力驱动力转换装置203能够应用于交流电机或直流电机。各种传感器210通过车辆控制装置209控制发动机转数，或控制节气门(未图示出)的开度(节气门开度)。各种传感器210包括速度传感器、加速度传感器和发动机转数传感器等。
发动机201的旋转力传递到发电机202，发电机202产生的电力可以通过该旋转力累积在电池208中。
当混合动力车辆200通过制动机构(未图示出)减速时，减速时的阻力作为旋转力被添加到电力驱动力转换装置203，电力驱动力转换装置203产生的再生电力通过该旋转力累积在电池208中。
电池208经由充电口211连接到混合动力车辆200外部的电源，从而能够使用充电口211作为输入端口从该外部电源接收电力供应，并累积所接收的电力。
尽管未图示出，但可以设置信息处理装置，以基于电池相关的信息，执行与车辆控制有关的信息处理。这样的信息处理装置，例如有基于电池的剩余量相关的信息，进行电池剩余量显示的信息处理装置等。
另外，以上以使用由发动机驱动的发电机产生的电力，或者暂时储存在电池中的电力，通过电机行驶的串联混合动力车为例进行了说明。然而，本技术对于并联混合动力车辆也是有效的，其中将发动机和电机的输出都用作驱动源、仅依靠电机行驶、仅依靠发动机行驶这三个方式可以适当地切换使用。此外，本技术也可以有效地应用于所谓的电动车辆，该电动车辆仅通过驱动电机驱动，而不使用发动机。
实施例
在下文中，将通过实施例具体说明本技术，但本技术不仅限于这些示例。在以下实施例中，与上述实施方式对应的部分采用相同的附图标记表示。另外，以下实施例中的面积密度DA、DC、DD、DF和平均面积密度DB、DE通过第一实施方式及其变形例中描述的方法获得。
[实施例1]
(正极的制作工序)
正极21按照下列方式制作。首先，将作为正极活性物质的94质量份NCM(镍-钴-锰)、作为导电剂的3质量份DB(Denka Black)和作为粘结剂的3质量份PVDF(聚偏二氟乙烯)混合，制备正极合剂之后，将其分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中作为溶剂，得到膏状正极合剂浆料。接下来，将正极合剂浆料涂覆到由带状铝箔(厚度为15μm)制成的正极集电体21A的两个表面上，干燥，并通过辊压机压缩成型，形成第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C。此时，如图2的A和图2的B所示，在第一正极活性物质层21B处形成低面积密度部21D，使得卷绕正极21时，低面积密度部21D从正极21的卷绕起始端部到达一周外的位置。由此，得到电极宽度为58mm的正极21。接下来，将由铝制成的正极引线25焊接并附着到正极集电体21的中间部分。
另外，如上所述获得的第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C各自的体积密度均为3.7g/cm3，第一正极活性物质层21B和第二正极活性物质层21C各自的平均面积密度为28mg/cm2，第一正极活性物质层21B的低面积密度部21D的面积密度DA为20mg/cm2。
(负极的制作工序)
负极22以下列方式制作。首先，将作为负极活性物质的96质量份天然石墨、作为导电剂的2质量份DB(Denka black)、作为粘结剂的2质量份SBR(苯乙烯丁二烯橡胶)混合，得到负极合剂之后，分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，制备膏状负极合剂浆料。接下来，将负极合剂浆料涂覆到由带状铝箔(厚度为12μm)制成的负极集电体22A的两个表面上，干燥，并通过辊压机压缩成型，形成第一负极活性物质层22B和第二负极活性物质层22C。接下来，在负极集电体22的一端安装由镍制成的负极引线26。
另外，如上所述获得的第一负极活性物质层22B和第二负极活性物质层22C各自的体积密度为1.5g/cm3，并且第一负极活性物质层21B和第二负极活性物质层21C各自的平均面积密度为13mg/cm2。
(电解液的调整工序)
如下制备电解液。通过以EC：DMC：LiPF6＝25:55:20的质量比将作为溶剂的碳酸亚乙酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)与作为电解质盐的LiPF6混合，制备了非水电解液。
(电池的组装工序)
电池如下组装。首先，通过由厚度为16μm的微孔聚乙烯拉伸膜制成的隔膜23，按照负极22、隔膜23、正极21和隔膜23的顺序依次层压如上所述制备的正极21和负极22，将其卷绕在
Figure GDA0001906543260000281
(直径)为3.0mm的卷芯上，并卷绕数圈，以获得果冻卷型的卷绕电极体20。
接下来，将卷绕电极体20夹在一对绝缘板12、13之间，将负极引线26焊接到电池壳11，并将正极引线25焊接到安全阀机构15，使得卷绕电极体20容纳在圆柱形的电池壳11的内部。最后，在将如上所述制备的电解液注入容纳有卷绕电极体20的电池壳11中之后，通过绝缘密封垫圈17铆接电池壳11，固定安全阀机构15、PTC元件16和电池盖14，从而制作了外径(直径)为18.20mm、高度为65mm的圆柱型的电池。
[实施例2]
如图3的A和图3的B所示，除了低面积密度部21D在距第一正极活性物质层21B的内周侧端(末端)超过一周的范围内连续形成之外，以与实施例1相同的方式获得电池。另外，第一正极活性物质层21B的低面积密度部21D的面积密度DA为20mg/cm2。
[实施例3]
如图4的A和图4的B所示，除了在第一正极活性物质层21B的外周侧端部进一步形成低面积密度部21D以外，和实施例2同样获得了电池。另外，第一正极活性物质层21B的内周侧端部和外周侧端部处的低面积密度部21D的面积密度DA和DC均为20mg/cm2。
[实施例4]
如图5的A和图5的B所示，除了在第二正极活性物质层21C的内周侧和外周侧两个端部进一步形成低面积密度部21E以外，和实施例3同样获得了电池。另外，第二正极活性物质层21C的内周侧端部和外周侧端部处的低面积密度部21E的面积密度DE和DF均为20mg/cm2。
[比较例1]
如图9的A和图9的B所示，除了在第一正极活性物质层21B中没有形成低面积密度部21D之外，以和实施例1相同的方式获得了电池。
[比较例2]
如图10的A和图10的B所示，除了低面积密度部21D在距第一正极活性物质层21B的内周侧端部(末端)小于一周的范围内连续形成之外，以和实施例1相同的方式获得了电池。
[评价]
对如上所述获得的电池进行了如下评价。
(卷绕时是否发生正极卷绕断裂)
以如下方式确认卷绕时是否发生正极21卷绕断裂。首先，准备与用于制作上述实施例1至4、比较例1和2的电池的那些相同的正极21、负极22以及隔膜23。接下来，当按照负极22、隔膜23、正极21和隔膜23的顺序依次层叠并缠绕在Φ3.0mm的卷芯上以形成卷绕电极体20时，确认在正极21中是否发生卷绕断裂。另外，在上述实施例1至4、比较例1和2中，对于实施例1至4和比较例1和2中的任一卷绕电极体20，也使用了在正极21上发生卷绕断裂的可能性低的Φ(直径)为3.5mm的卷芯。
(低温循环试验前后的掉落试验发生短路的可能性)
(低温循环试验前)
通过掉落试验从外部对电池施加冲击来进行严格的试验，并求出发生短路的电池的数量。接下来，根据以下公式计算短路发生概率:
(短路发生概率)[％]＝((发生短路的电池个数)/(经受掉落试验的电池个数))×100
(低温循环试验后)
首先，在低温(0℃)下进行循环试验，其中卷绕电极体20由于在负极22处的Li析出而膨胀，内部压力上升，正极21的端部处的高度差给隔膜23造成损坏。此后，以与低温循环试验之前的掉落试验相同的方式，求出了短路发生概率。
循环试验和掉落试验的细节如下所示：
<循环试验>
环境温度：0℃
充电：CC/CV、4.25V/1C、100mA cut
放电：2C、2Vcut(放电后电池温度变为0℃时充电重新开始)
当相对于初始放电容量的维持率[％]变为30％以下时，使放电速率降低至1C，同样变为30％以下时，降低至0.5C，试验至30％以下。
<掉落试验>
对于掉落试验，采用部分修改的“锂二次电池安全性评价标准指南”(SBAG1101)中的规定。具体而言，SBAG1101规定的掉落试验是从1.9米开始掉落在混凝土上10次的试验，但在本评价的掉落试验中，通过将该掉落次数n设定为20次进行极限试验，研究了n＝10时发生短路的概率。
[结果]
表1示出了实施例1至4、比较例1、2的电池构成以及评价结果。
[表1]
Figure GDA0001906543260000311
从上述评价，可以看出以下内容。
设置在正极集电体21A的内侧面上的第一正极活性物质层21B在面向正极21的内周侧端部的部分处具有低面积密度部21D，使得从正极21的卷绕起始端部向外一周的位置处确保正极21的柔软性，从而能够抑制在卷绕时正极21中发生断裂(实施例1至4)。另一方面，在第一正极活性物质层21B在面向正极21的内周侧端部的部分处不具有低面积密度部21D的情况下，在从正极21的卷绕起始端部向外一周的位置处不能确保正极21的柔软性，因此，正极21在卷绕时会发生断裂(比较例1)。即使在第一正极活性物质层21B在距内圆周侧端部(末端)小于一周的范围内连续具有低面积密度部21D的情况下，由于在从正极21的卷绕起始端部向外一周的位置处不能确保正极21的柔软性，因此，正极21在卷绕时会发生断裂(比较例2)。
通过使低面积密度部21D连续地在第一正极活性物质层21B从内圆周侧端部(末端)超过一周的范围内，能够抑制由于掉落试验而发生短路的概率(实施例2)。这是因为通过低面积密度部21D减小了正极21的内周侧端部的高度差，并抑制了正极21的内周侧端部对隔膜23的损坏。
由于第一正极活性物质层21B在内周侧端部和外周侧端部均具有低面积密度部21D，因此，能够进一步抑制由于掉落试验引起的短路发生概率(实施例3)。这是因为低面积密度部21D减小了正极21的内周侧和外周侧上的两个端部的高度差，并抑制了正极21的内周侧端部和外周侧端部对隔膜23的损坏。
由于第一正极活性物质层21B在内周侧端部和外周侧端部具有低面积密度部21D，并且第二正极活性物质层21C在内周侧端部和外周侧端部均具有低面积密度部21E，因此，能够通过掉落试验来抑制短路发生概率(实施例4)。这是因为低面积密度部21D、21E显著减小了正极21的内周侧和外周侧上的两个端部的高度差，并显著抑制了正极21的内周侧端部和外周侧端部对隔膜23的损坏。
尽管已对本技术的实施方式及其变形例以及实施例进行了具体说明，但本技术不限于上述实施方式及其变形例以及实施例，可以基于本技术的技术思想而进行各种变形。
例如，上述实施方式及其变形例以及实施例中举例的构成、方法、工序、形状、材料以及数值等仅仅是示例，根据需要，可以使用与之不同的构成、方法、工序、形状、材料以及数值等。
此外，上述实施方式及其变形例以及实施例的构成、方法、过程、形状、材料以及数值等可以彼此组合，只要不偏离本技术的主旨即可。
此外，本技术也可以采用以下构成。
(1)一种电池，具备：
卷绕的正极以及负极，
所述正极具备正极集电体、设置在所述正极集电体的内侧面的第一正极活性物质层和设置在所述正极集电体的外侧面的第二正极活性物质层，
所述正极集电体的内周侧端部及外周侧端部被所述第一正极活性物质层及所述第二正极活性物质层覆盖，
所述第一正极活性物质层在面向所述正极的内周侧端部的部分具有低面积密度部。
(2)根据(1)所述的电池，所述低面积密度部具有比所述第一正极活性物质层的平均面积密度低的面积密度。
(3)根据(1)或(2)所述的电池，所述低面积密度部的面积密度DA与所述第一正极活性物质层的平均面积密度DB的面积密度比DA/DB满足DA/DB≤0.98的关系。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的电池，所述低面积密度部设置在距所述正极的内周侧的端部超过一周的范围内。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的电池，所述第一正极活性物质层在所述正极的外周侧端部还具有低面积密度部。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的电池，所述第二正极活性物质层在所述正极的内周侧端部以及外周侧端部中的至少一方还具有低面积密度部。
(7)根据(4)或(6)所述的电池，其中，
还具备与所述正极和所述负极一起卷绕的隔膜，
所述隔膜的内周侧端部比所述正极的内周侧端部卷绕得更长。
(8)根据(5)或(6)所述的电池，还具备与所述正极和所述负极一起卷绕的隔膜，
所述隔膜的外周侧端部比所述正极的外周侧端部卷绕得更长。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的电池，设置在面向所述正极的内周侧端部的部分中的所述低面积密度部局部设置在面向所述正极的内周侧端部的部分中。
(10)根据(1)至(8)中任一项所述的电池，还具备容纳所述正极和所述负极的圆柱形的电池壳。
(11)一种电池，具备：
卷绕的电极，
所述电极具备集电体、设置在所述集电体的内侧面的第一活性物质层和设置在所述集电体的外侧面的第二活性物质层，
所述集电体的内周侧端部以及外周侧端部被所述第一活性物质层及所述第二活性物质层覆盖，
所述第一活性物质层在面向所述电极的内周侧端部具有低面积密度部。
(12)一种电池组，具备：
(1)至(11)中任一项所述的电池；以及
控制所述电池的控制部。
(13)一种电子设备，具备：
(1)至(11)中任一项所述的电池，
所述电子设备从所述电池接收电力供应。
(14)一种电动车辆，具备：
(1)至(11)中任一项所述的电池；
转换装置，从所述电池接收电力供应，转换为车辆的驱动力；以及
控制装置，基于所述电池相关的信息，进行车辆控制相关的信息处理。
(15)一种蓄电装置，具备：
(1)至(11)中任一项所述的电池，
所述蓄电装置向连接至所述电池的电子设备供应电力。
(16)一种电力系统，具备：
(1)至(11)中任一项所述的电池，
所述电力系统从所述电池接收电力供应。
附图标记说明
11电池壳；12、13绝缘板；14电池盖；15安全阀机构；15A圆板；16热感电阻元件；17垫圈；20卷绕电极体；20A通孔；21正极；21A正极集电体；21B第一正极活性物质层；21C第一正极活性物质层；21D低面积密度部；22负极；22A负极集电体；22B第一负极活性物质层；22C第二负极活性物质层；22D低面积密度部；23隔膜；24中心销；25正极引线；26负极引线。

Claims (15)

1.一种电池，其特征在于，具备：
卷绕的正极以及负极，
所述正极具备正极集电体、设置在所述正极集电体的内侧面的第一正极活性物质层和设置在所述正极集电体的外侧面的第二正极活性物质层，
所述正极集电体的内周侧端部以及外周侧端部被所述第一正极活性物质层以及所述第二正极活性物质层覆盖，
所述第一正极活性物质层在面向所述正极的内周侧端部的部分具有低面积密度部，
所述第一正极活性物质层在所述正极的外周侧端部还具有低面积密度部。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述低面积密度部具有比所述第一正极活性物质层的平均面积密度低的面积密度。
3.根据权利要求1所述的电池，其中，所述低面积密度部的面积密度DA与所述第一正极活性物质层的平均面积密度DB的面积密度比DA/DB满足DA/DB≤0.98的关系。
4.根据权利要求1所述的电池，其中，所述低面积密度部设置在从所述正极的内周侧的端部开始超过一周的范围内。
5.根据权利要求1所述的电池，其中，所述第二正极活性物质层在所述正极的内周侧端部以及外周侧端部中的至少一方还具有低面积密度部。
6.根据权利要求4所述的电池，其中，
所述电池还具备与所述正极以及所述负极一起卷绕的隔膜，
所述隔膜的内周侧端部比所述正极的内周侧端部卷绕得更长。
7.根据权利要求1所述的电池，其中，
所述电池还具备与所述正极以及所述负极一起卷绕的隔膜，
所述隔膜的外周侧端部比所述正极的外周侧端部卷绕得更长。
8.根据权利要求1所述的电池，其中，所述低面积密度部局部地设置在面向所述正极的内周侧端部的部分。
9.根据权利要求1所述的电池，其中，所述电池还具备容纳所述正极以及所述负极的圆柱形的电池壳。
10.一种电池，其特征在于，具备：
卷绕的电极，
所述电极具备集电体、设置在所述集电体的内侧面的第一活性物质层和设置在所述集电体的外侧面的第二活性物质层，
所述集电体的内周侧端部以及外周侧端部被所述第一活性物质层以及所述第二活性物质层覆盖，
所述第一活性物质层在面向所述电极的内周侧端部的部分具有低面积密度部，
所述第一活性物质层在所述电极的外周侧端部还具有低面积密度部。
11.一种电池组，其特征在于，具备：
权利要求1所述的电池；以及
控制所述电池的控制部。
12.一种电子设备，其特征在于，具备：
权利要求1所述的电池，
所述电子设备从所述电池接收电力供应。
13.一种电动车辆，其特征在于，具备：
权利要求1所述的电池；
转换装置，从所述电池接收电力供应，转换为车辆的驱动力；
控制装置，基于所述电池相关的信息，进行车辆控制相关的信息处理。
14.一种蓄电装置，其特征在于，具备：
权利要求1所述的电池，
所述蓄电装置向连接至所述电池的电子设备供应电力。
15.一种电力系统，其特征在于，具备：
权利要求1所述的电池，
所述电力系统从所述电池接收电力供应。
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