CN110419135A - 正极、电池、电池包、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力系统 - Google Patents
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Abstract
一种电池,具备正极、负极、隔膜以及中间层,该中间层设置于正极与隔膜之间并包含氟树脂和粒子中的至少一种,正极具有正极活性物质层,该正极活性物质层包含熔点为166℃以下的氟类粘合剂,氟类粘合剂在正极活性物质层中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下。
Description
技术领域
本技术涉及正极、电池、电池包、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力系统。
背景技术
近年来,电池正在被广泛地用作便携式电话、笔记本电脑、电动工具以及电动汽车等的电源。电池特性会被电池中所使用的电极、电解质和隔膜大大地左右,因此,已提出有关于那些构件的各种技术。
例如,在专利文献1~3中,关于正极,已提出有以下所示的技术。即,已提出有如下的技术:作为正极的粘合剂,使用熔点为165℃以下的聚偏二氟乙烯(PVdF),由此不仅具有高孔隙率,而且实现了稳定的多孔结构的涂敷物层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第04053763号公报
专利文献2:日本专利第04021651号公报
专利文献3:日本专利第04021652号公报。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种能够抑制气体产生且能够提高安全性的正极、电池、电池包、电子设备、电动车辆、蓄电装置以及电力系统。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题,本技术的电池具备正极、负极、隔膜、以及中间层,该中间层设置于正极与隔膜之间并含有氟树脂和粒子中的至少一种,正极具有正极活性物质层,该正极活性物质层含有熔点为166℃以下的氟类粘合剂,氟类粘合剂在正极活性物质层中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下。
本技术的正极具备:正极活性物质层,含有熔点为166℃以下的氟类粘合剂;以及表面层,设置于正极活性物质层的表面,并含有氟树脂和粒子中的至少一种,氟类粘合剂在正极活性物质层中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下。
本技术的电池包、电子设备、电动车辆、蓄电装置以及电力系统具备上述的电池。
在本技术中,中间层既可以为包含氟树脂和粒子中的至少一种并且设置于正极表面的表面层,也可以为包含氟树脂和粒子中的至少一种并且设置于隔膜表面的表面层。表面层中所包含的氟树脂可以保持有电解液。保持电解液的氟树脂可以成为凝胶状。
在本技术中,当中间层包含粒子时,粒子可以以载持于正极和隔膜中的至少一者的状态存在。
在本技术中,中间层既可以为氟树脂和粒子中的至少一种连续地设置于正极与隔膜之间的层,也可以为氟树脂和粒子中的至少一种不连续(例如呈斑状或岛状)地设置的层。
发明的效果
根据本技术,能够抑制气体产生且提高安全性。需要说明的是,在此记载的效果不一定受限制,也可以为本公开中记载的任意的效果或者与它们不同的效果。
附图说明
图1为示出本技术的一实施方式所涉及的非水电解质二次电池的构成的一例的分解立体图。
图2为沿着图1的II-II线的截面图。
图3为示出作为应用例的电子设备的构成的一例的框图。
图4为示出作为应用例的车辆中的蓄电系统的构成的一例的概略图。
图5为示出作为应用例的住宅中的蓄电系统的构成的一例的概略图。
具体实施方式
按以下的顺序对本技术的实施方式进行说明。
1第一实施方式(层压膜型电池)
2应用例1(电池包和电子设备)
3应用例2(车辆中的蓄电系统)
4应用例3(住宅中的蓄电系统)
<1一实施方式>
[电池的构成]
如图1所示,本技术的一实施方式所涉及的非水电解质二次电池(以下简称为“电池”)10是所谓的层压膜型电池,将安装有正极引线11和负极引线12的扁平状的卷绕电极体20收容在膜状的外包装构件30的内部,使得小型化、轻量化以及薄型化成为可能。
正极引线11和负极引线12分别从外包装构件30的内部朝向外部例如向同一方向引出。正极引线11和负极引线12分别由例如铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)或不锈钢等金属材料构成,分别形成为薄板状或网眼状。
外包装构件30例如由具有柔软性的层压膜构成。外包装构件30例如具有将热熔接树脂层、金属层、表面保护层依次层叠而成的构成。需要说明的是,热熔接树脂层侧的面成为收容卷绕电极体20的一侧的面。作为该热熔接树脂层的材料,可列举出例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)。作为金属层的材料,可举出铝。作为表面保护层的材料,可举出例如尼龙(Ny)。具体而言,例如,外包装构件30例如由将尼龙膜、铝箔和聚乙烯膜按照该顺序贴合而成的矩形状的铝层压膜构成。外包装构件30例如配设成热熔接树脂层侧与卷绕电极体20相对,各外缘部通过熔接或粘接剂相互紧贴。在外包装构件30与正极引线11之间以及外包装构件30与负极引线12之间插入有用于防止外部空气侵入的紧贴膜31。紧贴膜31由对正极引线11和负极引线12具有紧贴性的材料例如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯或改性聚丙烯等聚烯烃树脂构成。
需要说明的是,外包装构件30也可以由具有其它构造的层压膜、聚丙烯等高分子膜或金属膜构成,代替上述的层压膜。或者,也可以使用以铝制膜作为芯材并在其单面或两面层叠有高分子膜的层压膜。
另外,作为外包装构件30,从外观的美观性这点出发,可以使用还具备有色层的外包装构件和/或者在从热熔接树脂层和表面保护层中选择的至少一种层中含有着色材料的外包装构件。在热熔接树脂层与金属层之间、以及表面保护层与金属层之间中的至少一方设置有粘接层的情况下,也可以使该粘接层含有着色材料。
如图2所示,作为电池元件的卷绕电极体20将具有长条状的正极21和负极22隔着具有长条状的隔膜23和电解质层24层叠,并卷绕成扁平状且漩涡状,最外周部由保护胶带25保护。
以下,对构成电池的正极21、负极22、隔膜23和电解质层24依次进行说明。
(正极)
正极21具有在正极集电体21A的单面或两面设有正极活性物质层21B的构造。需要说明的是,虽然图中没示出,但也可以仅在正极集电体21A的单面设置正极活性物质层21B。正极集电体21A由例如铝箔、镍箔或不锈钢箔等金属箔构成。正极活性物质层21B含有例如能够吸留和释放作为电极反应物质的锂的正极活性物质和粘合剂。正极活性物质层21B可以根据需要还含有导电剂。
(正极活性物质)
作为能够吸留和释放锂的正极活性物质,例如锂氧化物、锂磷氧化物、锂硫化物或者含有锂的层间化合物等含锂化合物是适合的,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,可列举出例如式(A)所示的具有层状岩盐型结构的锂复合氧化物、式(B)所示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐等。作为含锂化合物,更优选包含由钴(Co)、镍、锰(Mn)和铁(Fe)构成的组中的至少一种作为过渡金属元素。作为这样的含锂化合物,可列举出:例如式(C)、式(D)或式(E)所示的具有层状岩盐型结构的锂复合氧化物;式(F)所示的具有尖晶石型结构的锂复合氧化物;或者,式(G)所示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐等,具体而言,具有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表示选自除了镍、锰以外的第2族至第15族中的至少一种元素。X表示除氧以外的第16族元素和第17族元素中的至少一种。p、q、y、z为满足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族中的至少一种元素。a、b为满足0≤a≤2.0、0.5≤b≤2.0的范围内的值。)
LifMn(1-g-h)NigM3hO(2-j)Fk……(C)
(其中,在式(C)中,M3表示由钴、镁(Mg)、铝、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁、铜、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。f、g、h、j和k为满足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。需要说明的是,锂的组成根据充电和放电的状态而不同,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表示由钴、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。m、n、p和q为0.8≤m≤1.2、0.005≤n≤0.5、-0.1≤p≤0.2、0≤q≤0.1的范围内的值。需要说明的是,锂的组成根据充电和放电的状态而不同,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表示由镍、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。r、s、t和u为满足0.8≤r≤1.2、0≤s<0.5、-0.1≤t≤0.2、0≤u≤0.1的范围内的值。需要说明的是,锂的组成根据充电和放电的状态而不同,r的值表示完全放电状态下的值。)
LivMn2-wM6wOxFy……(F)
(其中,在式(F)中,M6表示由钴、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。v、w、x和y为满足0.9≤v≤1.1、0≤w≤0.6、3.7≤x≤4.1、0≤y≤0.1的范围内的值。需要说明的是,锂的组成根据充电和放电的状态而不同,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。z为满足0.9≤z≤1.1的范围内的值。需要说明的是,锂的组成根据充电和放电的状态而不同,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活性物质,除这些之外,还可列举出MnO2、V2O5、V6O13、NiS、MoS等不含有锂的无机化合物。
能够吸留和释放锂的正极活性物质也可以为除上述以外的物质。另外,上述中例示的正极活性物质可以以任意的组合混合两种以上。
(粘合剂)
粘合剂包含熔点为166℃以下的氟类粘合剂。若氟类粘合剂的熔点为166℃以下,则氟类粘合剂与正极活性物质粒子的亲和性提高,能够利用氟类粘合剂良好地包覆正极活性物质粒子,因此能够抑制正极活性物质粒子与电解液的反应。因此,能够抑制由气体产生引起的电池10膨胀。另外,通过利用氟类粘合剂来良好地包覆正极活性物质粒子,能够提高正极21的热稳定性,因此也能够提高电池的安全性(例如通过钉刺试验评价的短路系列安全性、通过加热试验评价的加热系列安全性)。氟类粘合剂的熔点的下限值没有特别限制,例如为150℃以上。
上述的氟类粘合剂的熔点例如如下测定。首先,取出构成正极活性物质层21B的正极合剂(正极活性物质和粘合剂等),在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中充分搅拌,从而使粘合剂溶解于NMP。接着,除去未溶解部分的正极合剂材料,使NMP蒸发干固,针对析出的树脂成分,通过差示扫描量热测定(DSC)测定粘合剂的熔点。
氟类粘合剂为聚偏二氟乙烯(PVdF)。作为聚偏二氟乙烯,使用含有偏二氟乙烯(VdF)作为单体的均聚物(homopolymer)。含有偏二氟乙烯(VdF)作为单体的共聚物(copolymer)易于在电解液中溶胀及溶解,粘结力弱,因此若使用上述共聚物作为粘合剂,则正极21的特性有可能降低。作为聚偏二氟乙烯,可以使用将其末端等一部分用马来酸等羧酸改性后的聚偏二氟乙烯。
氟类粘合剂在正极活性物质层21B中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下,优选为0.7质量%以上且2.8质量%以下。当氟类粘合剂的含量小于0.5质量%时,正极活性物质粒子彼此的粘结、以及正极活性物质粒子与正极集电体21A的粘结变得不充分,在将正极21卷绕成扁平状时,正极活性物质层21B有可能从正极集电体21A脱落。另外,基于氟类粘合剂的正极活性物质粒子的包覆变得不充分,难以抑制电池10膨胀,并且电池的安全性也有可能降低。另一方面,当氟类粘合剂的含量超过2.8质量%时,正极活性物质层21B的柔软性会降低,在将正极21卷绕成扁平状时,正极活性物质层21B可能产生开裂。
上述的氟类粘合剂的含量例如可以如下求出。即,可以进行构成正极活性物质层21B的正极合剂材料(正极活性物质和氟类粘合剂等)的热重测定(TG),根据重量减少量求出氟类粘合剂在正极活性物质层21B中的含量。
(导电剂)
作为导电剂,可列举出例如石墨、碳纤维、炭黑、科琴黑或碳纳米管等碳材料,可以单独使用它们中的一种,也可以混合使用两种以上。另外,除了碳材料以外,还可以使用金属材料或导电性高分子材料等,只要其是具有导电性的材料即可。
导电剂在正极活性物质层21B中的含量优选为0.3质量%以上且2.8质量%以下,更优选为0.5质量%以上且2.8质量%以下。若导电剂的含量为0.3质量%以上,则基于导电剂的气体吸收能力提高,能够进一步抑制电池10膨胀。另外,能够提高正极活性物质层21B的柔软性,在将正极21卷绕成扁平状时,能够抑制正极活性物质层21B产生开裂。另一方面,若导电剂的含量为2.8质量%以下,则能够抑制吸附于导电剂的粘合剂的量,在将正极21卷绕成扁平状时,能够抑制正极活性物质层21B从正极集电体21A脱落。
上述的导电剂的含量例如可以如下求出。即,可以进行构成正极活性物质层21B的正极合剂材料(正极活性物质、粘合剂以及导电剂等)的热重测定(TG),根据重量减少量来求出导电剂在正极活性物质层21B中的含量。
(负极)
负极22具有在负极集电体22A的单面或两面设置有负极活性物质层22B的构造,并配置成负极活性物质层22B与正极活性物质层21B相对。需要说明的是,虽然图中没示出,但也可以仅在负极集电体22A的单面设置负极活性物质层22B。负极集电体22A由例如铜箔、镍箔或不锈钢箔等金属箔构成。
负极活性物质层22B含有能够吸留和释放锂的一种或两种以上负极活性物质。负极活性物质层22B可以根据需要还含有粘合剂、导电剂等添加剂。
需要说明的是,在该非水电解质电池中,负极22或负极活性物质的电化学当量大于正极21的电化学当量,在理论上,优选在充电的过程中,在负极22上不析出锂金属。
(负极活性物质)
作为负极活性物质,可列举出例如: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,在焦炭类中具有沥青焦、针状焦或石油焦等。所谓有机高分子化合物烧成体是指将酚醛树脂或呋喃树脂等高分子材料在适当的温度下进行烧成以使其碳化而得到的物质,一部分也归类为难石墨化碳或易石墨化碳。这些碳材料是优选的,因为它们在充电和放电时产生的晶体结构的变化非常小,能够获得高的充电和放电容量,并且能够获得良好的循环特性。特别优选石墨,因为石墨的电化学当量大,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、具体而言充电和放电电位接近锂金属的那些,因为能够容易实现电池的高能量密度化。
另外,作为能够进行高容量化的其它负极活性物质,还可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,通过使用这样的材料,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。需要说明的是,在本技术中,合金不仅包括由两种以上的金属元素构成的那些,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。另外,合金也可以含有非金属元素。该类材料的组织具有固溶体、共晶(共熔混合物)、金属间化合物或者它们中的两种以上的共存物等。
作为这样的负极活性物质,可例举出能够与锂形成合金的金属元素或半金属元素。具体而言,可列举出: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)。这些既可以为结晶质的,也可以为无定形的。
作为负极活性物质,优选含有短周期型周期表中的4B族的金属元素或半金属元素作为构成元素,更优选含有硅和锡中的至少一者作为构成元素。这是因为,硅和锡具有较大的吸留和释放锂的能力,能够获得高能量密度。作为这样的负极活性物质,可列举出例如: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中的一种或两种以上相的材料。
作为硅合金,可例举出含有由锡、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除硅以外的第二构成元素的合金。作为锡合金,可例举出含有由硅、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除锡以外的第二构成元素的合金。
作为锡化合物或硅化合物,可例举出含有氧或碳的化合物,除了锡或硅以外,还可以含有上述的第二构成元素。
其中,作为Sn系负极活性物质,优选含有钴、锡、碳作为构成元素、碳的含量为9.9质量%以上且29.7质量%以下、且钴相对于锡与钴的合计的比例为30质量%以上且70质量%以下的含有SnCoC的材料。这是因为,在这样的组成范围内能够获得高能量密度,并且能够获得优异的循环特性。
该含有SnCoC的材料可以根据需要还含有其它构成元素。作为其它构成元素,例如优选硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷(P)、镓或铋,也可以含有两种以上。这是因为,能够使容量或循环特性进一步提高。
需要说明的是,该含有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,优选作为构成元素的碳中的至少一部分与作为其它构成元素的金属元素或半金属元素进行了键合。这是因为,一般认为循环特性的降低是由于锡等凝聚或结晶化引起的,但通过碳与其它元素键合,能够抑制这样的凝聚或结晶化。
作为检查元素的键合状态的测量方法,例如可举出X射线光电子能谱法(XPS)。在XPS中,碳的1s轨道(C1s)的峰,在进行了能量校准以使得金原子的4f轨道(Au4f)的峰可在84.0eV处获得的装置中,若为石墨,则出现在284.5eV处。另外,若是表面污染碳,则出现在284.8eV处。与此相反,当碳元素的电荷密度变高时,例如当碳与金属元素或半金属元素进行了键合时,C1s的峰出现在低于284.5eV的区域中。即,在针对含有SnCoC的材料获得的C1s的合成波的峰出现在低于284.5eV的区域中的情况下,含有SnCoC的材料中所包含的碳的至少一部分与作为其它构成元素的金属元素或半金属元素进行了键合。
需要说明的是,在XPS测量中,例如,使用C1s的峰值校正光谱的能量轴。由于表面通常存在有表面污染碳,因此将该表面污染碳的C1s的峰值设定为284.8eV,将其作为能量基准。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。在波形的分析中,将存在于最低结合能一侧的主峰的位置定为能量基准(284.8eV)。
作为其它的负极活性物质,还可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。作为金属氧化物,可列举出例如钛酸锂(Li4Ti5O12)等含有钛和锂的锂钛氧化物、氧化铁、氧化钌或氧化钼等。作为高分子化合物,可列举出聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯等。
(粘合剂)
作为粘合剂,例如使用选自聚偏二氟乙烯、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、以及以这些树脂材料为主体的共聚物等中的至少一种。
(导电剂)
作为导电剂,能够使用与正极活性物质层21B同样的碳材料等。
(隔膜)
隔膜23将正极21和负极22隔离,防止由两极的接触而引起的电流短路的同时使锂离子通过。隔膜23例如由聚四氟乙烯、聚丙烯或聚乙烯等树脂制的多孔质膜构成,也可以形成为将这些两种以上的多孔质膜层叠而成的结构。其中,聚烯烃制的多孔质膜是优选的,因为它具有优异的防短路效果,且由于关闭效应而能够实现电池安全性的提高。特别是聚乙烯优选作为构成隔膜23的材料,因为能够在100℃以上且160℃以下的范围内获得关闭效应,且电化学稳定性也优异。除此以外,还能够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得的材料。或者,多孔质膜也可以具有将聚丙烯层、聚乙烯层和聚丙烯层依次层叠而成的三层或三层以上结构。
(电解质层)
电解质层24是中间层的一个例子,包含非水电解液和成为保持该非水电解液的保持体的、作为高分子化合物的氟树脂,氟树脂被非水电解液溶胀。氟树脂的含有比率可以适当调整。通过使电解质层24含有氟树脂,能够提高含有熔点为166℃以下的氟类粘合剂的正极活性物质层21B与隔膜23的紧贴性。电解质层24优选为凝胶状的电解质层。这是因为,当电解质层24为凝胶状的电解质层时,能够得到高离子电导率,并且能够特别抑制电池10的漏液。
电解液含有溶剂和溶解在该溶剂中的电解质盐。为了提高电池特性,电解液也可以含有公知的添加剂。
作为溶剂,能够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和碳酸亚丙酯中的一种,特别优选使用两者的混合物。这是因为,能够提高循环特性。
另外,作为溶剂,除了这些环状碳酸酯以外,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碳酸酯混合起来使用。这是因为,能够得到高离子电导率。
作为溶剂,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,优选将它们混合起来使用,因为能够提高放电容量和循环特性。
溶剂除了这些以外,还可列举出:碳酸亚丁酯、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-甲基噁唑烷酮,N,N-二甲基咪唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、二甲基亚砜或者磷酸三甲酯等。
需要说明的是,这些非水溶剂的至少一部分的氢被氟取代后的化合物有时也是优选的,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,可举出例如锂盐,可以单独使用一种,也可以将两种以上混合起来使用。作为锂盐,可列举出:LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、二氟[草酸根-O-O’]硼酸锂、双草酸硼酸锂或LiBr等。其中,LiPF6是优选的,因为它能够获得高离子电导率,并且能够提高循环特性。
作为高分子化合物的氟树脂包含例如聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的至少一种。特别是从电化学稳定性这点出发,优选包含聚偏二氟乙烯和聚六氟丙烯中的至少一种。
[电池电压]
在一实施方式所涉及的电池中,每一对正极21和负极22的完全充电状态下的开路电压(即电池电压)可以为4.2V以下,但优选设计为4.25V以上,更优选为4.3V,进一步优选为4.4V以上。通过使电池电压提高,能够得到高能量密度。每一对正极21和负极22的完全充电状态下的开路电压的上限值优选为6.00V以下,更优选为4.60V以下,进一步优选为4.50V以下。
[电池的动作]
对于具有上述构成的电池而言,当进行充电时,例如,从正极活性物质层21B释放锂离子,并且该锂离子通过电解液被负极活性物质层22B吸留。另外,当进行放电时,例如,从负极活性物质层22B释放锂离子,并且该锂离子通过电解液被正极活性物质层21B吸留。
[电池的制造方法]
接着,对本技术的一实施方式所涉及的电池的制造方法的一个例子进行说明。
(正极的制作工序)
按如下方式制作正极21。首先,例如,将正极活性物质、导电剂和粘合剂混合,制备正极合剂,使该正极合剂分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等溶剂中,制作糊状的正极合剂浆料。接着,将该正极合剂浆料涂布于正极集电体21A并使溶剂干燥,利用辊压机等进行压缩成型,由此形成正极活性物质层21B,形成正极21。
(负极的制作工序)
按如下方式制作负极22。首先,例如,将负极活性物质和粘合剂混合,制备负极合剂,使该负极合剂分散在N-甲基-2-吡咯烷酮等溶剂中,制作糊状的负极合剂浆料。接着,将该负极合剂浆料涂布于负极集电体22A并使溶剂干燥,利用辊压机等进行压缩成型,由此形成负极活性物质层22B,制作负极22。
(电解质层的形成工序)
按如下方式制作电解质层24。首先,制备包含基质高分子、电解液和稀释溶剂的电解质溶液。接着,将该电解质溶液分别均匀地涂布并含浸于如上所述得到的正极21和负极22。然后,使稀释溶剂气化而将其除去,由此形成电解质层24。
(卷绕工序)
按如下方式制作卷绕电极体20。首先,通过焊接将正极引线11安装于正极集电体21A的端部,并且通过焊接将负极引线12安装于负极集电体22A的端部。接着,将形成有电解质层24的正极21和负极22隔着隔膜23层叠而制成层叠体,然后将该层叠体沿其长度方向卷绕,并在最外周部粘接保护胶带25而形成卷绕电极体20。
(密封工序)
按如下方式通过外包装构件30来对卷绕电极体20进行密封。首先,例如,将卷绕电极体20夹入具有柔软性的外包装构件30之间,通过热熔接等使外包装构件30的外缘部彼此紧贴而密封。此时,在正极引线11与外包装构件30之间以及负极引线12与外包装构件30之间插入紧贴膜31。需要说明的是,也可以预先在正极引线11、负极引线12上分别安装紧贴膜31。另外,也可以在外包装构件30上预先实施压花成型,形成作为收容卷绕电极体20的收容空间的凹部。通过以上操作,得到卷绕电极体20被外包装构件30收容的电池10。
(压制工序)
接着,根据需要,通过热压而将电池10成型。更具体而言,一边对电池10进行加压,一边以比常温高的温度对电池10进行加热。接着,根据需要,将加压板等按压于电池10的主面来对电池10进行单轴加压。
[效果]
在一实施方式所涉及的电池10中,在正极21与隔膜23之间设置有含有氟树脂的电解质层24。另外,正极21具有含有熔点为166℃以下的氟类粘合剂的正极活性物质层21B,氟类粘合剂在正极活性物质层21B中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下,优选为0.7质量%以上且2.8质量%以下。因此,能够抑制由气体产生引起的电池10膨胀。另外,还能够提高电池10的安全性。另外,在将正极21卷绕成扁平状时,能够抑制正极活性物质层21B从正极集电体21A脱落且还能够抑制在正极活性物质层21B产生开裂。
[变形例]
(变形例1)
隔膜23可以具有具备基材和设置于基材的单面或两面上的表面层的构成。表面层是中间层的一个例子,含有无机粒子和树脂材料,该无机粒子具有电绝缘性,该树脂材料将无机粒子粘结在基材的表面并且将无机粒子彼此粘结。需要注意的是,当仅在单面设置表面层时,表面层设置在与正极21相对一侧的面上。通过使隔膜23具备上述的表面层,能够提高含有熔点为166℃以下的氟类粘合剂的正极活性物质层21B与隔膜23的紧贴性,因此也能够抑制电池10膨胀且提高电池10的安全性。
表面层中所含的树脂材料例如可以具有原纤化且原纤维相互连续地连接的三维网络结构。通过将无机粒子载持于具有该三维网络结构的树脂材料上,该无机粒子能够保持分散状态而不互相连结。另外,树脂材料也可以不原纤化,而将基材的表面和/或无机粒子彼此粘结。在这种情况下,能够获得更高的粘结性。通过如上所述在基材的单面或双面设置表面层,能够赋予基材耐氧化性、耐热性和机械强度。
基材为具有多孔性的多孔质层。更具体而言,基材是由离子透过度大、具有规定的机械强度的绝缘性的膜构成的多孔质膜,在基材的空孔中保持电解液。优选基材作为隔膜的主要部分而具有规定的机械强度,另一方面,优选其具有对电解液的耐性高、反应性低、难以膨胀这样的特性。
构成基材的树脂材料优选使用例如聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂或尼龙树脂等。特别是低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线状聚乙烯等聚乙烯或它们的低分子量蜡成分或者聚丙烯等聚烯烃树脂,由于熔融温度适当,容易获得,因此优选使用。另外,也可以是将这些两种以上的多孔质膜层叠而成的结构或者将两种以上的树脂材料熔融混揉而形成的多孔质膜。包含由聚烯烃树脂构成的多孔质膜的隔膜在正极21与负极22的分离性上优异,能够进一步减少内部短路的下降。
作为基材,也可以使用无纺布。作为构成无纺布的纤维,能够使用芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、聚烯烃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维或尼龙纤维等。并且,也可以将两种以上的这些纤维混合而作为无纺布。
无机粒子包含例如金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金属硫化物等中的至少一种。金属氧化物优选包含氧化铝(三氧化二铝、Al2O3)、勃姆石(水合铝氧化物)、氧化镁(magnesia、MgO)、氧化钛(二氧化钛、TiO2)、氧化锆(二氧化锆,ZrO2)、氧化硅(二氧化硅、SiO2)和氧化钇(二氧化三钇、Y2O3)等中的至少一种。金属氮化物优选包含氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)和氮化钛(TiN)等中的至少一种。金属碳化物优选包含碳化硅(SiC)和碳化硼(B4C)等中的至少一种。金属硫化物优选包含硫酸钡(BaSO4)等。另外,可以包含沸石(M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O、M为金属元素、x≥2、y≥0)等多孔质铝硅酸盐、层状硅酸盐、钛酸钡(BaTiO3)和钛酸锶(SrTiO3)等矿物中的至少一种。其中,优选包含三氧化二铝、二氧化钛(特别是具有金红石型结构的二氧化钛)、二氧化硅和氧化镁等中的至少一种,更优选包含三氧化二铝。无机粒子具备耐氧化性和耐热性,含有无机粒子的正极相对侧面的表面层对于充电时的正极附近处的氧化环境也具有较强的耐性。无机粒子的形状没有特别限制,可以使用球状、板状、纤维状、立方体状和随机形状等中的任一种。
作为构成表面层的树脂材料,可列举出:聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等含氟树脂;偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等含氟橡胶;苯乙烯-丁二烯共聚物或其氢化物、丙烯腈-丁二烯共聚物或其氢化物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或其氢化物、甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、乙丙橡胶、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯等橡胶类;乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物;聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、全芳族聚酰胺(芳族聚酰胺)等聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚醚、丙烯酸树脂或聚酯等熔点和玻璃化转变温度中的至少一者为180℃以上的具有高耐热性的树脂等。这些树脂材料可以单独使用,也可以混合两种以上来使用。其中,从耐氧化性和柔软性的观点出发,优选聚偏二氟乙烯等氟类树脂,从耐热性的观点出发,优选包含芳族聚酰胺或聚酰胺酰亚胺。
无机粒子的粒径优选在1nm至10μm的范围内。如果小于1nm,则难以获得,即使可以获得,成本上也不合算。另一方面,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。
作为形成表面层的方法,例如,可以使用如下的方法: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不良溶剂且上述溶剂的亲溶剂浴中,使其相分离,然后,将其烘干。
需要说明的是,上述的无机粒子可以包含在作为基材的多孔质膜中。
表面层可以不包含无机粒子,仅由树脂材料构成。在该情况下,作为树脂材料,使用氟树脂。即使在表面层不包含无机粒子的情况下,如果表面层含有氟树脂,则也能够提高含有熔点为166℃以下的氟类粘合剂的正极活性物质层21B与隔膜23的紧贴性,因此也能够抑制电池10膨胀且提高电池10的安全性。
作为氟树脂,可列举出:聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等含氟树脂、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等含氟橡胶等熔点和玻璃化转变温度中的至少一者为180℃以上的具有高耐热性的树脂等。这些树脂材料可以单独使用,也可以混合两种以上使用。
(变形例2)
设置于正极21与隔膜23之间的电解质层24可以还含有粒子。粒子与变形例1中的粒子一样。另外,同样地,设置于负极22与隔膜23之间的电解质层24也可以还含有粒子。
(变形例3)
设置于正极21与隔膜23之间的电解质层24可以含有除氟树脂以外的树脂和粒子。粒子与变形例1中的粒子一样。另外,同样地,设置于负极22与隔膜23之间的电解质层24也可以含有除氟树脂以外的树脂和粒子。
(变形例4)
在一实施方式中,对设置于正极21与隔膜23之间的电解质层24和设置于负极22与隔膜23之间的电解质层24均含有氟树脂的情况进行了说明,但设置于负极22与隔膜23之间的电解质层24可以含有氟树脂,也可以不含有氟树脂。在该情况下,作为高分子化合物,设置于负极22与隔膜23之间的电解质层24含有例如聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯和聚碳酸酯中的至少一种。特别是从电化学稳定性这点出发,优选含有聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯和聚环氧乙烷中的至少一种。
(变形例5)
在一实施方式中,对将本技术应用于具有扁平形状的电池的例子进行了说明,但本技术也能够应用于具有方型形状、圆筒形状、弯曲形状或屈曲形状的电池。另外,在一实施方式中,对将本技术应用于具备层压膜作为外包装构件的电池的例子进行了说明,但本技术也能够应用于具备金属罐作为外包装构件的电池。
例如,本技术也可应用于具备金属罐作为外包装构件的圆筒型电池,但本技术优选应用于层压膜型电池,特别优选应用于具有扁平形状的层压膜型电池。这是基于以下的理由。即,在圆筒型电池的情况下,外包装材为金属罐,因此电池不易产生膨胀。并且,由于电极体具有圆筒形状,因此在卷绕电极体时电极产生开裂的情况也少。与此相对,在层压膜型电池中,外包装材为层压膜,因此电池容易产生膨胀。另外,由于电极体为扁平形状,因此在卷绕电极体时电极容易产生开裂。
(变形例6)
在一实施方式中,对将本技术应用于具有刚性的电池的例子进行了说明,但本技术也能够应用于柔性电池。
(变形例7)
在一实施方式中,以正极引线和负极引线从外包装材的同一边向同一方向引出的构成为例进行了说明,但正极引线和负极引线的构成并不限制于此。例如,正极引线和负极引线也可以从外包装材的不同的边向不同的方向引出。
(变形例8)
在一实施方式中,以电解质包含非水电解液和成为保持该非水电解液的保持体的高分子化合物的情况为例进行了说明,但电解质也可以为液态电解质、即电解液。
(变形例9)
正极活性物质层可以根据需要而含有除氟类粘合剂以外的粘合剂。例如,除了氟类粘合剂以外,还可以含有选自聚丙烯腈(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。
正极活性物质层可以根据需要而含有除聚偏二氟乙烯以外的氟类粘合剂。例如,除了聚偏二氟乙烯以外,还可以含有聚四氟乙烯(PTFE)以及包含VdF作为单体的一种的VdF类共聚物(copolymer)中的至少一种。
作为VdF类共聚物,可以使用例如偏二氟乙烯(VdF)与选自由六氟丙烯(HFP)、三氟氯乙烯(CTFE)和四氟乙烯(TFE)等构成的组中的至少一种的共聚物。更具体而言,可以使用选自由PVdF-HFP共聚物、PVdF-CTFE共聚物、PVdF-TFE共聚物、PVdF-HFP-CTFE共聚物、PVdF-HFP-TFE共聚、PVdF-CTFE-TFE共聚物和PVdF-HFP-CTFE-TFE共聚物等构成的组中的至少一种。作为VdF类共聚物,也可以使用将其末端等一部分用马来酸等羧酸改性而得到的物质。
<2.应用例1>
“作为应用例的电池包及电子设备”
在应用例1中,对具备一实施方式或其变形例所涉及的电池的电池包以及电子设备进行说明。
[电池包和电子设备的构成]
下面,参照图3,对作为应用例的电池包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和电池包300。电池包300经由正极端子331a和负极端子331b与电子电路401电连接。电子设备400例如具有用户可自由装拆电池包300的构成。需要说明的是,电子设备400的构成并不限制于此,也可以具有电池包300内置于电子设备400内的构成,以使用户不能从电子设备400拆卸电池包300。
在电池包300充电时,电池包300的正极端子331a、负极端子331b分别与充电器(图中没示出)的正极端子、负极端子连接。另一方面,在电池包300放电时(使用电子设备400时),电池包300的正极端子331a、负极端子331b分别与电子电路401的正极端子、负极端子连接。
作为电子设备400,可列举出: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(个人数字助理):PDA)、显示装置(LCD、EL显示器、电子纸等)、成像装置(例如静态数码相机、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、电子书籍、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、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,但不限制于此。
(电子电路)
电子电路401包括例如CPU、外围逻辑部、接口部以及存储部等,控制整个电子设备400。
(电池包)
电池包300具备组电池301以及充放电电路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)。需要说明的是,在图5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,使用一实施方式或其变形例所涉及的电池。
在此,对电池包300具备由多个二次电池301a构成的组电池301的情况进行说明,但电池包300也可以采用具备一个二次电池301a代替组电池301的构成。
充放电电路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,充放电电路302控制对组电池301的充电。另一方面,在放电时(即,在使用电子设备400时),充放电电路302控制对电子设备400的放电。
<3.应用例2>
“作为应用例的车辆中的蓄电系统”
参照图4,对将本公开应用于车辆用的蓄电系统的例子进行说明。图4示意性地示出了采用应用了本公开的串联式混合动力系统的混合动力车辆的构成的一个示例。串联式混合动力系统是利用由发动机运转的发电机发电的电力或预先将其暂时储存在电池中的电力并通过电力驱动力转换装置行驶的车辆。
在该混合动力车辆7200中搭载有发动机7201、发电机7202、电力驱动力转换装置7203、驱动轮7204a、驱动轮7204b、车轮7205a、车轮7205b、电池7208、车辆控制装置7209、各种传感器7210、充电口7211。对电池7208应用上述本公开的蓄电装置。
混合动力车辆7200将电力驱动力转换装置7203作为动力源而行驶。电力驱动力转换装置7203的一个例子是电机。通过电池7208的电力,电力驱动力转换装置7203动作,该电力驱动力转换装置7203的旋转力被传递到驱动轮7204a、7204b。需要说明的是,通过在必要部分使用直流-交流(DC-AC)或者逆变换(AC-DC变换),电力驱动力转换装置7203既能够应用交流电机也能够应用直流电机。各种传感器7210经由车辆控制装置7209控制发动机转速,或控制图中没示出的节流阀的开度(节气门开度)。各种传感器7210包括速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。
发动机7201的旋转力传递到发电机7202,通过该旋转力,能够将由发电机7202生成的电力蓄积在电池7208中。
当混合动力车辆通过图中没示出的制动机构减速时,该减速时的阻力作为旋转力施加到电力驱动力转换装置7203。由电力驱动力转换装置7203生成的再生电力通过该旋转力而蓄积在电池7208中。
电池7208通过与混合动力车辆的外部的电源连接,也能够将充电口211作为输入口而从该外部电源接受电力供应,并蓄积所接收的电力。
尽管图中没示出,但也可以具备基于关于二次电池的信息进行关于车辆控制的信息处理的信息处理装置。作为这样的信息处理装置,例如有基于与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。
需要说明的是,以上以利用由发动机运转的发电机发电的电力或预先将其暂时储存在电池中的电力并通过电机行驶的串联式混合动力车为例进行了说明。然而,本公开也能够有效地应用于并联式混合动力车,其将发动机(engine)和电动机(motor)的输出都用作驱动源,适当地切换仅依靠发动机行驶、仅依靠电动机行驶、同时依靠发动机和电动机行驶这三种方式而使用。需要说明的是,本公开也能够有效地应用于所谓的电动车辆,该电动车辆仅通过驱动电动机的驱动来行驶,而不使用发动机。
以上,对能够应用本公开所涉及的技术的混合动力车辆7200的一例进行了说明。本公开所涉及的技术能够优选地应用于以上说明的构成中的电池7208。
<4.应用例3>
“作为应用例的住宅中的蓄电系统”
参照图5来对将本公开应用于住宅用蓄电系统的例子进行说明。例如在住宅9001用的蓄电系统9100中,电力经由电力网9009、信息网9012、智能电表9007、电力集线器9008等,从火力发电9002a、核能发电9002b、水力发电9002c等集中型电力系统9002供应到蓄电装置9003。与此同时,电力从家庭内发电装置9004等独立电源供应给蓄电装置9003。供应给蓄电装置9003的电力被储存。使用蓄电装置9003来供应在住宅9001中使用的电力。同样的蓄电系统也能够用于建筑物,而不局限于住宅9001。
在住宅9001中设置有发电装置9004、电力消耗装置9005、蓄电装置9003、控制各装置的控制装置9010、智能电表9007和用于取得各种信息的传感器9011。各个装置通过电力网9009和信息网9012连接。利用太阳能电池、燃料电池等作为发电装置9004,所发电的电力被供应到电力消耗装置9005和/或蓄电装置9003。电力消耗装置9005是冰箱9005a、空调装置9005b、电视机9005c、浴室9005d等。并且,电力消耗装置9005包括电动车辆9006。电动车辆9006是电动汽车9006a、混合动力汽车9006b、电动摩托车9006c。
对蓄电装置9003应用上述本公开的电池单元。蓄电装置9003由二次电池或电容器构成。例如,由锂离子电池构成。锂离子电池可以是固定式的,也可以是在电动车辆9006中使用的那种。智能电表9007具备测量商用电力的使用量并将测量出的使用量发送到电力公司的功能。电力网9009可以是直流供电、交流供电、非接触供电中的任一个或多个的组合。
各种传感器9011例如是人感传感器、照度传感器、物体检测传感器、电力消耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、红外线传感器等。由各种传感器9011获取的信息被发送到控制装置9010。能够根据来自传感器9011的信息来掌握气象状态和人的状态等,并能够自动控制电力消耗装置9005以使能量消耗最小化。并且,控制装置9010能够将关于住宅9001的信息经由互联网而发送到外部的电力公司等。
通过电力集线器9008执行电力线的分支和直流交流转换等处理。作为与控制装置9010连接的信息网9012的通信方式,有使用UART(UniversalAsynchronousReceiver-Transmitter:异步串行通信用收发信电路)等通信接口的方法;利用基于蓝牙(注册商标)、紫峰(注册商标)、Wi-Fi等无线通信标准的传感器网络的方法。蓝牙方式应用于多媒体通信,能够进行一对多连接的通信。紫峰(注册商标)是使用IEEE(电气和电子工程师协会)802.15.4的物理层的无线通信标准。IEEE802.15.4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9010与外部服务器9013连接。该服务器9013可以由住宅9001、电力公司以及服务提供商中的任一个管理。服务器9013发送和接收的信息例如是电力消耗信息、生活模式信息、电费、天气信息、自然灾害信息和关于电力交易的信息。这些信息可以从家中的电力消耗装置(例如电视机)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例如电视机、便携式电话、PDA(个人数字助理)等。
控制各部的控制装置9010由CPU(中央处理单元)、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)等构成,在该示例中,存储在蓄电装置9003中。控制装置9010通过信息网9012而与蓄电装置9003、家庭内发电装置9004、电力消耗装置9005、各种传感器9011、服务器9013连接,具有例如调整商用电力的使用量和发电量的功能。此外,除此以外,还可以具备在电力市场进行电力交易的功能等。
如上所述,不仅是火力9002a、核能9002b、水力9002c等集中型电力系统9002的电力,家庭内发电装置9004(太阳能发电、风力发电)的发电电力也能够储存在蓄电装置9003中。因此,即使家庭内发电装置9004的发电电力变动,也能够进行控制,使得送出到外部的电力量恒定,或根据需要放电等。例如,也可以这样使用电力,将通过太阳能发电获得的电力储存在蓄电装置9003中,并且在夜间将电费便宜的夜间电力储存在蓄电装置9003中,在白天电费贵的时间段释放由蓄电装置9003储存的电力。
此外,在该示例中,说明了控制装置9010容纳在蓄电装置9003中的例子,但它既可以容纳在智能电表9007中,也可以单独构成。并且,蓄电系统9100既可以用于集合住宅中的多户家庭,也可以用于多个独立式住宅。
以上,对能够应用本公开所涉及的技术的蓄电系统9100的一个例子进行了说明。本公开所涉及的技术可以适用于以上说明的构成中的蓄电装置9003所具有的二次电池。
実施例
下面,通过实施例来更具体地说明本技术,但本技术并非仅限制于这些实施例。
[实施例1-1-A]
(正极的制作工序)
按如下方式制作了正极。将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)98.8质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF(偏二氟乙烯的均聚物))0.7质量%以及作为导电剂的炭黑0.5质量%进行混合,由此制成正极合剂,然后使该正极合剂分散于有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮:NMP)中,制成糊状的正极合剂浆料。接着,使用涂布装置在正极集电体(铝箔)上涂布正极合剂浆料后使其干燥,形成正极活性物质层。最后,使用压力机对正极活性物质层进行压缩成型。
(负极的制作工序)
按如下方式制作了负极。首先,将作为负极活性物质的人造石墨粉末96质量%、作为第一粘合剂的丁苯橡胶(SBR)1质量%、作为第二粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)2质量%以及作为增稠剂的羧甲基纤维素(CMC)1质量%进行混合,由此制成负极合剂,然后使该负极合剂分散于有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮:NMP)中,制成糊状的负极合剂浆料。接着,使用涂布装置在负极集电体(铜箔)上涂布负极合剂浆料后使其干燥。最后,使用压力机对负极活性物质层进行压缩成型。
(电解液的制备工序)
按如下方式制备电解液。首先,将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和碳酸二乙酯(DC)以按质量比计为EC:PC:DC=15:15:70的方式混合,从而制备了混合溶剂。接着,在该混合溶剂中溶解作为电解质盐的六氟磷酸锂(LiPF6)使浓度达到1mol/l,从而制备了电解液。
(层压型电池的制作工序)
按如下方式制作了层压型电池。首先,在正极集电体上焊接铝制的正极引线,并且在负极集电体上焊接铜制的负极引线。接着,使正极和负极隔着在微多孔性的聚乙烯膜的两面涂布有氟树脂(偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(VDF-HFP共聚物))的隔膜紧贴,然后沿长度方向卷绕,并在最外周部粘贴保护胶带,由此制作扁平形状的卷绕电极体。接着,将该卷绕电极体装填到外包装构件之间,将外包装构件的三边进行热熔接,使一边不热熔接而具有开口。作为外包装构件,使用从最外层依次层叠有25μm厚的尼龙膜、40μm厚的铝箔和30μm厚的聚丙烯膜而成的防湿性的铝层压膜。然后,将电解液从外包装构件的开口注入,将外包装构件的剩余的一边在减压下热熔接,对卷绕电极体进行密封。由此,得到作为目标的层压型电池。此外,该层压型电池是调整了正极活性物质量和负极活性物质量而被设计成完全充电时的开路电压(即电池电压)为4.40V的电池。
[实施例1-2-A]
除了使用在微多孔性的聚乙烯膜的两面保持有三氧化二铝的隔膜以外,与实施例1-1-A同样地操作而得到层压型电池。
[实施例1-3-A]
使用微多孔性的聚乙烯膜作为隔膜,使用在正极、负极上形成有凝胶状电解质层的正极和负极,不注入电解液,除此以外,与实施例1-1-A同样地操作而得到层压型电池。此外,按如下方式形成凝胶状电解质层。首先,将碳酸亚乙酯(EC)和碳酸亚丙酯(PC)以按质量比计为EC:PC=50:50的方式混合,从而制备了混合溶剂。接着,在该混合溶剂中溶解作为电解质盐的六氟磷酸锂(LiPF6)使浓度达到1mol/l,从而制备了电解液。接着,制备包含已制备的电解液、作为电解质用高分子化合物的聚偏二氟乙烯(PVdF)和作为有机溶剂的碳酸二甲酯(DMC)的前驱溶液,然后将该前驱溶液涂布于正极和负极,形成了凝胶状的电解质层。
[实施例1-4-A、1-5-A]
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)97.1质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)1.4质量%和作为导电剂的炭黑1.5质量%混合,由此制成正极合剂,除此以外,与实施例1-1-A、1-3-A同样地操作而得到层压型电池。
[实施例1-6-A、1-7-A、1-8-A]
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)94.4质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)2.8质量%和作为导电剂的炭黑2.8质量%混合,由此制成正极合剂,除此以外,与实施例1-1-A、1-2-A、1-3-A同样地操作而得到层压型电池。
[实施例1-9-A、1-10-A、1-11-A]
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)99.2质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)0.5质量%和作为导电剂的炭黑0.3质量%混合,由此制成正极合剂,除此以外,与实施例1-1-A、1-2-A、1-3-A同样地操作而得到层压型电池。
[实施例2-1-A~2-8-A]
除了使用熔点为166℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与实施例1-1-A至1-8-A同样地操作而得到层压型电池。
[实施例2-9-A至2-11-A]
除了使用熔点为166℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与实施例1-9-A至1-11-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例1-1-A]
除了使用无涂层的微多孔性聚乙烯膜作为隔膜以外,与实施例1-1-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例1-2-A]
除了使用无涂层的微多孔性聚乙烯膜作为隔膜以外,与实施例1-4-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例1-3-A、1-4-A]
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)94.3质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)2.8质量%和作为导电剂的炭黑2.9质量%混合,由此制成正极合剂,除此以外,与实施例1-1-A、1-2-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例1-5-A]
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)94.3质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)2.8质量%和作为导电剂的炭黑2.9质量%混合,由此制成正极合剂。并且,使用无涂层的微多孔性聚乙烯膜作为隔膜。除上述以外,与实施例1-1-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例1-6-A、1-7-A]
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)94.2质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)2.8质量%和作为导电剂的炭黑3.0质量%混合,由此制成正极合剂,除此以外,与实施例1-1-A、1-2-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例1-8-A、1-9-A]
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)94.1质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)2.9质量%和作为导电剂的炭黑3.0质量%混合,由此制成正极合剂,除此以外,与实施例1-1-A、1-2-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例1-10-A]
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)94.1质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)2.9质量%和作为导电剂的炭黑3.0质量%混合,由此制成正极合剂。并且,使用无涂层的微多孔性聚乙烯膜作为隔膜。除上述以外,与实施例1-1-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例1-11-A]
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)94.1质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)2.9质量%和作为导电剂的炭黑3.0质量%混合,由此制成正极合剂,除此以外,与实施例1-3-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例1-12-A]
将作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)93.5质量%、作为粘合剂的熔点为155℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)3.5质量%和作为导电剂的炭黑3.0质量%混合,由此制成正极合剂,除此以外,与实施例1-3-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例1-13-A]
除了使用无涂层的微多孔性聚乙烯膜作为隔膜以外,与实施例1-9-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例2-1-A至2-12-A]
除了使用熔点为166℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与比较例1-1-A至1-12-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例2-13-A]
除了使用熔点为166℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与比较例1-13-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例3-1-A至3-8-A]
除了使用熔点为172℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与实施例1-1-A至1-8-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例3-9-A至3-11-A]
除了使用熔点为172℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与实施例1-9-A~1-11-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例4-1-A至4-12-A]
除了使用熔点为172℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与比较例1-1-A至1-12-A同样地操作而得到层压型电池。
[比较例4-13-A]
除了使用熔点为172℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与比较例1-13-A同样地操作而得到层压型电池。
[实施例1-1-B、1-2-B、1-4-B、1-6-B、1-7-B]
首先,将正极和负极隔着隔膜卷绕成圆筒形状,除此以外,与实施例1-1-A、1-2-A、1-4-A、1-6-A、1-7-A同样地操作而制作圆筒形状的卷绕电极体。接着,用一对绝缘板夹着该卷绕电极体,将负极引线焊接于电池罐,并且将正极引线焊接于安全阀机构,从而将卷绕电极体收纳于进行了镀镍的铁制的电池罐的内部。然后,准备与实施例1-1-A同样操作而制备的电解液,将该电解液通过减压方式而注入到电池罐的内部,得到直径18mm、高度65mm的圆筒型电池。
[实施例1-3-B、1-5-B、1-8-B]
首先,将形成有凝胶状电解质层的正极和负极隔着隔膜卷绕成圆筒形状,除此以外,与实施例1-3-A、1-5-A、1-8-A同样地操作而制作圆筒形状的卷绕电极体。接着,用一对绝缘板夹着该卷绕电极体,将负极引线焊接于电池罐,并且将正极引线焊接于安全阀机构,从而将卷绕电极体收纳于进行了镀镍的铁制的电池罐的内部。然后,通过减压方式向电池罐的内部注入碳酸二乙酯,得到直径18mm、高度65mm的圆筒型电池。
[实施例1-9-B、1-10-B]
首先,将正极和负极隔着隔膜卷绕成圆筒形状,除此以外,与实施例1-9-A、1-10-A同样地操作,制作圆筒形状的卷绕电极体。接着,使用该卷绕电极体并与实施例1-1-B同样地操作而得到直径18mm、高度65mm的圆筒型电池。
[实施例1-11-B]
首先,将形成有凝胶状电解质层的正极和负极隔着隔膜卷绕成圆筒形状,除此以外,与实施例1-11-A同样地操作,制作圆筒形状的卷绕电极体。接着,使用该卷绕电极体并与实施例1-3-B同样地操作而得到直径18mm、高度65mm的圆筒型电池。
[实施例2-1-B至2-8-B]
除了使用熔点为166℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与实施例1-1-B至1-8-B同样地操作而得到圆筒型电池。
[实施例2-9-B至2-11-B]
除了使用熔点为166℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与实施例1-9-B至1-11-B同样地操作而得到圆筒型电池。
[比较例1-1-B至1-10-B]
首先,将正极和负极隔着隔膜卷绕成圆筒形状,除此以外,与比较例1-1-A至1-10-A同样地操作而制作圆筒形状的卷绕电极体。接着,用一对绝缘板夹着该卷绕电极体,将负极引线焊接于电池罐,并且将正极引线焊接于安全阀机构,从而将卷绕电极体收纳于进行了镀镍的铁制的电池罐的内部。然后,准备与实施例1-1-A同样地操作而制备的电解液,将该电解液通过减压方式而注入到电池罐的内部,得到了直径18mm、高度65mm的圆筒型电池。
[比较例1-11-B、1-12-B]
首先,将形成有凝胶状电解质层的正极和负极隔着隔膜卷绕成圆筒形状,除此以外,与比较例1-11-A、1-12-A同样地操作而制作圆筒形状的卷绕电极体。接着,用一对绝缘板夹着该卷绕电极体,将负极引线焊接于电池罐,并且将正极引线焊接于安全阀机构,从而将卷绕电极体收纳于进行了镀镍的铁制的电池罐的内部。然后,通过减压方式向电池罐的内部注入碳酸二乙酯,得到了直径18mm、高度65mm的圆筒型电池。
[比较例1-13-B]
首先,将正极和负极隔着隔膜卷绕成圆筒形状,除此以外,与比较例1-13-A同样地操作而制作圆筒形状的卷绕电极体。接着,使用该卷绕电极体并与比较例1-1-B同样地操作而得到直径18mm、高度65mm的圆筒型电池。
[比较例2-1-B至2-12-B]
除了使用熔点为166℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与比较例1-1-B至1-12-B同样地操作而得到圆筒型电池。
[比较例2-13-B]
除了使用熔点为166℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与比较例1-13-B同样地操作而得到圆筒型电池。
[比较例3-1-B至3-8-B]
除了使用熔点为172℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与实施例1-1-B至1-8-B同样地操作而得到圆筒型电池。
[比较例3-9-B至3-11-B]
除了使用熔点为172℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与实施例1-9-B至1-11-B同样地操作而得到圆筒型电池。
[比较例4-1-B至4-12-B]
除了使用熔点为172℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与比较例1-1-B至1-12-B同样地操作而得到圆筒型电池。
[比较例4-13-B]
除了使用熔点为172℃的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂以外,与比较例1-13-B同样地操作而得到圆筒型电池。
[评价]
针对按上述方式得到的电池,如下进行高温保存膨胀率、加热试验、钉刺试验和正极开裂的评价。另外,在上述电池的制作阶段评价了正极活性物质层的脱落。
(高温保存膨胀率)
将电池设为满充电状态后,在60℃环境下保存1个月,测定相对于保存前的膨胀变化率。
(加热试验)
将电池充满电之后,以5℃/min升温至135℃,保持1小时,由此确认电池有无热失控。
(钉刺试验)
将电池充满电之后,使Φ2.5mm的钉在23℃的环境下以100mm/sec的穿刺速度贯穿电池的中央部,确认有无热失控。
(电极活性物质层的脱落)
在对正极进行分切的阶段,确认正极集电体上的一部分的电极活性物质层是否从正极集电箔剥离。
(正极开裂)
将完成组装的、初次充电前的电池解体,确认最内周部的正极集电体是否未产生孔。表1示出实施例1-1-A至1-11-A、比较例1-1-A至1-13-A的层压型电池的构成和评价结果。
表2示出实施例2-1-A至2-11-A、比较例2-1-A至2-13-A的层压型电池的构成和评价结果。
表3示出比较例3-1-A至3-11-A、4-1-A至4-13-A的层压型电池的构成和评价结果。
表4示出实施例1-1-B至1-11-B、比较例1-1-B至1-13-B的圆筒型电池的构成和评价结果。
表5示出实施例2-1-B至2-11-B、比较例2-1-B至2-13-B的圆筒型电池的构成和评价结果。
表6示出比较例3-1-B至3-11-B、4-1-B至4-13-B的圆筒型电池的构成和评价结果。
由表1~6可知以下内容。
比较一下实施例1-1-A至1-11-A、实施例2-1-A至2-11-A、比较例3-1-A至3-11-A的评价结果,正极粘合剂的熔点为166℃以下的层压型电池的高温保存膨胀率为10%以下,并且,在加热试验、钉刺试验中未导致热失控。与此相对,正极粘合剂的熔点为172℃的层压型电池的高温保存膨胀率显著地高,达到20%以上,并且在加热试验、钉刺试验中导致了热失控。因此,正极粘合剂的熔点优选为166℃以下。
比较一下实施例1-1-A至1-11-A、比较例1-1-A至1-13-A的评价结果,(a)正极活性物质层中的粘合剂的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下、(b)导电剂的含量为0.3质量%以上且2.8质量%以下、(c)在正极与隔膜之间具有含氟树脂的层(氟树脂涂层、凝胶状电解质层)、金属氧化物粒子或这两者的层压型电池的高温保存膨胀率为10%以下,在加热试验、钉刺试验中未导致热失控,也没有组装时的正极开裂,也未观察到正极分切时的正极活性物质层的脱落。与此相对,不具有上述的构成(a)、(b)、(c)中的任一个的层压型电池在高温保存膨胀率、加热试验、钉刺试验及电极活性物质层的脱落至少一个项目中产生了不良情况或发生了正极开裂,因此未达到电池的完成。
实施例2-1-A至2-11-A、比较例2-1-A至2-13-A的层压型电池的评价结果也可以说是与关于实施例1-1-A至1-11-A、比较例1-1-A至1-13-A的评价结果的上述考察一样。
在比较例3-1-A至3-11-A、比较例4-1-A至4-13-A的层压型电池中,正极粘合剂的熔点为172℃,因此无论是否具有全部上述的构成(a)、(b)、(c),都是在高温保存膨胀率、加热试验、钉刺试验、正极开裂以及正极活性物质层的脱落至少一个项目中产生不良情况或未达到电池的完成。
对于实施例1-1-B至1-11-B、2-1-B至2-11-B、比较例1-1-B至1-13-B、2-1-B至2-13-B、3-1-B至3-11-B、4-1-B至4-13-B的圆筒型电池而言,高温保存膨胀率、加热试验、钉刺试验、正极开裂和正极活性物质层所有评价的结果均为没有问题。其理由尚不明确,但认为由于在圆筒型电池中容器为金属,因此加热试验、钉刺试验时的散热性改善,未导致热失控。另外,也考虑原本的卷绕结构的差异对这些结果造成影响的可能性。关于高温保存时的膨胀,认为在圆筒型电池中由于容器为金属,因此在内部产生的气体不会膨胀。关于正极开裂,认为由于电池的形状不是扁平的,因此卷绕时对正极的应力小,未导致正极开裂。
以上虽然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,但是本技术不限制于上述的实施方式及其变形例以及实施例,可以根据本技术的技术思想进行各种变形。
例如,上述实施方式及其变形例以及实施例中列举的构成、方法、工序、形状、材料以及数值等只不过是示例,根据需要,可以使用与之不同的构成、方法、工序、形状、材料和数值等。另外,化合物等的化学式是代表性的,只要是相同化合物的通用名称,则不限制于记载的价数等。
另外,上述的实施方式及其变形例以及实施例的构成、方法、工序、形状、材料以及数值等可以相互组合,只要不脱离本技术的主旨即可。
另外,本技术也能够采用以下构成:
(1)一种电池,具备:
正极;
负极;
隔膜;以及
中间层,设置于所述正极与所述隔膜之间,并含有氟树脂和粒子中的至少一种,
所述正极具有正极活性物质层,该正极活性物质层含有熔点为166℃以下的氟类粘合剂,
所述氟类粘合剂在所述正极活性物质层中的含量为0.7质量%以上且2.8质量%以下。
(2)根据(1)记载的电池,其中,所述正极活性物质层还含有导电剂,
所述导电剂在所述正极活性物质层中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下。
(3)根据(1)或(2)记载的电池,其中,所述氟树脂保持有电解液。
(4)根据(3)记载的电池,其中,所述中间层为凝胶状电解质层。
(5)根据(1)至(4)中任一项记载的电池,其中,所述氟类粘合剂为聚偏二氟乙烯。
(6)根据(1)至(5)中任一项记载的电池,其中,所述粒子为无机粒子。
(7)根据(6)记载的电池,其中,所述无机粒子包含金属氧化物。
(8)根据(7)记载的电池,其中,所述金属氧化物包含氧化铝、勃姆石、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化硅、氧化钇和氧化锌中的至少一种。
(9)根据(1)至(8)中任一项记载的电池,其中,所述正极、所述负极、所述中间层和所述隔膜卷绕成扁平状。
(10)根据(1)至(9)中任一项记载的电池,其中,所述电池还具备膜状的外包装材,该外包装材收容所述正极、所述负极、所述中间层和所述隔膜。
(11)一种正极,其中,具备:
正极活性物质层,含有熔点为166℃以下的氟类粘合剂;以及
表面层,设置于所述正极活性物质层的表面,并含有氟树脂和粒子中的至少一种,
所述氟类粘合剂在所述正极活性物质层中的含量为0.7质量%以上且2.8质量%以下。
(12)一种电池包,具备:
(1)至(11)中任一项记载的电池;以及
控制所述电池的控制部。
(13)一种电子设备,其中,
具备(1)至(11)中任一项记载的电池,
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)中任一项记载的电池;
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,基于关于所述电池的信息而进行关于车辆控制的信息处理。
(15)一种蓄电装置,其中,
具备(1)至(11)中任一项记载的电池,
所述蓄电装置向与所述电池连接的电子设备供应电力。
(16)一种电力系统,其中,
具备(1)至(11)中任一项记载的电池,
所述电力系统从所述电池接收电力供应。
(1A)一种电池,具备:
正极;
负极;
隔膜;以及
中间层,设置于所述正极与所述隔膜之间,并含有氟树脂和粒子中的至少一种,
所述正极具有正极活性物质层,该正极活性物质层含有熔点为166℃以下的氟类粘合剂,
所述氟类粘合剂在所述正极活性物质层中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下。
(2A)根据(1A)记载的电池,其中,所述正极活性物质层还含有导电剂,
所述导电剂在所述正极活性物质层中的含量为0.3质量%以上且2.8质量%以下。
(3A)根据(1A)或(2A)记载的电池,其中,所述氟树脂保持有电解液。
(4A)根据(3A)记载的电池,其中,所述中间层为凝胶状电解质层。
(5A)根据(1A)至(4A)中任一项记载的电池,其中,所述氟类粘合剂为聚偏二氟乙烯。
(6A)根据(1A)至(5A)中任一项记载的电池,其中,所述粒子为无机粒子。
(7A)根据(6A)记载的电池,其中,所述无机粒子包含金属氧化物。
(8A)根据(7A)记载的电池,其中,所述金属氧化物包含氧化铝、勃姆石、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化硅、氧化钇和氧化锌中的至少一种。
(9A)根据(1A)至(8A)中任一项记载的电池,其中,所述正极、所述负极、所述中间层和所述隔膜卷绕成扁平状。
(10A)根据(1A)至(9A)中任一项记载的电池,其中,所述电池还具备膜状的外包装材,该外包装材收容所述正极、所述负极、所述中间层和所述隔膜。
(11A)一种正极,其中,具备:正极活性物质层,含有熔点为166℃以下的氟类粘合剂;以及
表面层,设置于所述正极活性物质层的表面,并含有氟树脂和粒子中的至少一种,
所述氟类粘合剂在所述正极活性物质层中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下。
(12A)一种电池包,具备:
(1A)至(11A)中任一项记载的电池;以及
控制所述电池的控制部。
(13A)一种电子设备,其中,
具备(1A)至(11A)中任一项记载的电池,
所述电子设备从所述电池接收电力供应。
(14A)一种电动车辆,其中,具备:
(1A)至(11A)中任一项记载的电池;
转换装置,从所述电池接收电力供应,并转换为车辆的驱动力;以及
控制装置,基于关于所述电池的信息而进行关于车辆控制的信息处理。
(15A)一种蓄电装置,其中,
具备(1A)至(11A)中任一项记载的电池,
所述蓄电装置向与所述电池连接的电子设备供应电力。
(16A)一种电力系统,其中,
具备(1A)至(11A)中任一项记载的电池,
所述电力系统从所述电池接收电力供应。
符号说明
10 电池 11 正极引线
12 负极引线 20 卷绕电极体
21 正极 21A 正极集电体
21B 正极活性物质层 22 负极
22A 负极集电体 22B 负极活性物质层
23 隔膜 30 外包装构件
31 紧贴膜。
Claims (18)
1.一种电池,其特征在于,具备:
正极;
负极;
隔膜;以及
中间层,设置于所述正极与所述隔膜之间,并包含氟树脂和粒子中的至少一种,
所述正极具有正极活性物质层,所述正极活性物质层包含熔点为166℃以下的氟类粘合剂,
所述氟类粘合剂在所述正极活性物质层中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述正极活性物质层还包含导电剂,
所述导电剂在所述正极活性物质层中的含量为0.3质量%以上且2.8质量%以下。
3.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述氟树脂保持有电解液。
4.根据权利要求3所述的电池,其特征在于,
所述中间层为凝胶状电解质层。
5.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述氟类粘合剂为聚偏二氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述粒子为无机粒子。
7.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,
所述无机粒子包含金属氧化物。
8.根据权利要求7所述的电池,其特征在于,
所述金属氧化物包含氧化铝、勃姆石、氧化镁、氧化钛、氧化锆、氧化硅、氧化钇和氧化锌中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述正极、所述负极、所述中间层和所述隔膜卷绕成扁平状。
10.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述电池还具备膜状的外包装材,所述外包装材收容所述正极、所述负极、所述中间层和所述隔膜。
11.一种电池,其特征在于,具备:
正极;
负极;
隔膜;以及
中间层,设置于所述正极与所述隔膜之间,并包含氟树脂和粒子中的至少一种,
所述正极具有正极活性物质层,所述正极活性物质层包含熔点为166℃以下的氟类粘合剂,
所述氟类粘合剂在所述正极活性物质层中的含量为0.7质量%以上且2.8质量%以下。
12.根据权利要求11所述的电池,其特征在于,
所述正极活性物质层还包含导电剂,
所述导电剂在所述正极活性物质层中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下。
13.一种正极,其特征在于,具备:
正极活性物质层,包含熔点为166℃以下的氟类粘合剂;以及
表面层,设置于所述正极活性物质层的表面,并包含氟树脂和粒子中的至少一种,
所述氟类粘合剂在所述正极活性物质层中的含量为0.5质量%以上且2.8质量%以下。
14.一种电池包,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。
15.一种电子设备,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。
16.一种电动车辆,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,并转换为车辆的驱动力;以及
控制装置,基于关于所述电池的信息而进行关于车辆控制的信息处理。
17.一种蓄电装置,其特征在于,
具备权利要求1所述的电池,
所述蓄电装置向与所述电池连接的电子设备供应电力。
18.一种电力系统,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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