CN111837261B - 电极组、电池及电池包 - Google Patents

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Abstract

根据1个实施方式，提供一种电极组。该电极组具备包含含正极活性物质层的正极和包含含负极活性物质层的负极。含负极活性物质层含有选自单斜晶型铌钛复合氧化物及正交晶型含钛复合氧化物中的至少1种含钛复合氧化物。含负极活性物质层的至少一部分与含正极活性物质层的至少一部分相对。该电极组满足式：6500≤A/B≤18500。其中，A为含负极活性物质层中与含正极活性物质层相对的部分的面积[cm2]。B为电极组的厚度[cm]。

Description

电极组、电池及电池包
技术领域
本发明的实施方式涉及电极组、电池及电池包。
背景技术
非水电解质电池一直在要求提高能量密度及长寿命化。作为提高能量 密度的对策，例如可考虑提高电极中的电极活性物质的填充密度，增加单 位面积的电极的涂布量。
另一方面，作为长寿命化的对策，例如可列举对活性物质表面被覆无 机物等、将在活性物质表面形成被膜那样的物质含在非水电解质中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6189549号说明书
专利文献2：日本特开2014-167890号公报
专利文献3：日本特开2016-58264号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的是，提供能够实现可示出优异的循环寿命及低温环境下 的优异的快速充电性能的电池的电极组、具备该电极组的电池及具备该电 池的电池包。
用于解决课题的手段
根据实施方式，提供一种电极组。该电极组具备包含含正极活性物质 层的正极和包含含负极活性物质层的负极。含负极活性物质层含有选自单 斜晶型铌钛复合氧化物及正交晶型含钛复合氧化物中的至少1种含钛复合 氧化物。含负极活性物质层的至少一部分与含正极活性物质层的至少一部 分相对。该电极组满足式：6500≤A/B≤18500。其中，A为含负极活性物 质层中与含正极活性物质层相对的部分的面积[cm2]。B为电极组的厚度[cm]。
根据实施方式，提供一种电池。该电池具备实施方式涉及的电极组和 电解质。
根据实施方式，提供一种电池包。该电池包具备实施方式涉及的电池。
附图说明
图1是实施方式涉及的第1例电极组的概略立体图。
图2是图1所示的电极组的局部展开立体图。
图3是图1及图2所示的电极组的展开剖视图。
图4是概略地表示实施方式涉及的一个例子的电极组中的含负极活性 物质层和含正极活性物质层相对的部分的图。
图5是实施方式涉及的第2例电极组的概略立体图。
图6是沿着图5所示的电极组的线段VI-VI的概略剖视图。
图7是概略地表示图5及图6所示的电极组中的含负极活性物质层和 含正极活性物质层相对的部分的图。
图8是实施方式涉及的第1例非水电解质电池的概略剖视图。
图9是图8所示的非水电解质电池的A部的放大剖视图。
图10是实施方式涉及的第2例非水电解质电池的局部切口概略立体 图。
图11是图10所示的非水电解质电池的B部的放大剖视图。
图12是实施方式涉及的一个例子的电池包的概略分解立体图。
图13是表示图12的电池包的电路的方框图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，贯穿实施方式对共同的 构成标注相同的符号，并省略重复的说明。此外，各图是用于促进实施方 式的说明及其理解的示意图，其形状或尺寸、比例等与实际的装置有不同 的地方，但它们可以通过参考以下的说明和公知技术来适当地进行设计变 更。
(第1实施方式)
根据第1实施方式，提供一种电极组。该电极组具备包含含正极活性 物质层的正极和包含含负极活性物质层的负极。含负极活性物质层含有选 自单斜晶型铌钛复合氧化物及正交晶型含钛复合氧化物中的至少1种含钛 复合氧化物。含负极活性物质层的至少一部分与含正极活性物质层的至少 一部分相对。该电极组满足式：6500≤A/B≤18500。其中，A为含负极活 性物质层中与含正极活性物质层相对的部分的面积[cm2]。B为电极组的厚度[cm]。
单斜晶型(monoclinic)含铌钛氧化物可示出比尖晶石型钛酸锂高的理 论容量。此外，正交晶型(Orthorhombic)含钛复合氧化物可示出比尖晶石 型钛酸锂低的锂嵌入脱嵌电位。但是，从锐意研究的结果得知：在具备含 有钛氧化物的电极的电池中，具备含有单斜晶型含铌钛氧化物或正交晶型 含钛复合氧化物的电极的电池在不采取任何对策时，在循环寿命方面劣于 具备含有尖晶石型钛酸锂的电极的电池。
本发明人们为了使具备含有单斜晶型含铌钛氧化物或正交晶型含钛复 合氧化物的电极的电池的寿命延长，反复进行了锐意研究，结果得出以下 见识。
电池的寿命受电池内的热的影响。电池内的热依赖于电极内的发热和 向电池外部的散热的热平衡。为了提高电池的寿命，在这些发热和散热的 热平衡中，增加散热、防止含在电极组中的材料的热劣化是有效的。因此， 抑制电池内的发热也是重要的。
电池内的发热主要是充电及放电时来自电极组的焦耳发热。该焦耳发 热的量依赖于电极组中的含负极活性物质层和含正极活性物质层相对的部 分的表观面积(面积A)。具体地讲，该面积A越大，电极组的电阻就越 减小。电极组的电阻越小，电极组中产生的焦耳热的量就越减小。
此外，例如电极组中的面积A越大，就越容易散发来自电极组的热。 另一方面，与电极组的高度、宽度及进深对应的3个尺寸中最小的尺寸(厚 度B)越小，就越容易散发来自电极组的热。
鉴于以上情况，认为A/B比大在发热和散热的热平衡中能够进一步增 大散热一方，所以是更有利的。
但是，电池的厚度B的减小涉及到电池容量的减小。此外，在制作相 同内容积的电池时，为了使含负极活性物质层和含正极活性物质层相对的 部分的面积(面积A)增加，需要减小含负极活性物质层及含正极活性物 质层的体积。另外，在此种情况下，必要的集电体及隔膜的量增加。因此， 在此种情况下，电池的单位体积的容量减小。例如在这些情况时如果电池 容量减小，则有时电池电阻增大。特别是，在施加大电流时，该电阻上升 变得显著。如果电阻值上升，则焦耳发热量也上升。
此外，经过锐意研究，结果发现：在具备含有单斜晶型含铌钛氧化物 或正交晶型含钛复合氧化物的负极的电池中，如果充电时提高电池内部的 温度，则能够提高快速充电性能。
基于这些见识进行了进一步的研究，结果实现了第1实施方式涉及的 电极组。
第1实施方式涉及的电极组具备的负极含有含负极活性物质层，该含 负极活性物质层含有选自单斜晶型铌钛复合氧化物及正交晶型含钛复合氧 化物中的至少1种含钛复合氧化物。此外，该电极组满足式：6500≤A/B≤ 18500。其中，A为含负极活性物质层中与含正极活性物质层相对的部分的 面积[cm2]。B为电极组的厚度[cm]。
第1实施方式涉及的电极组通过A/B比为6500以上，而能够充分抑制 来自电极组的发热，同时能够充分进行来自电极组的散热。而且，第1实 施方式涉及的电极组通过A/B比为18500以下，能够示出充分的容量，由 此，在施加大的电压时也能充分抑制电阻值上升。另外，第1实施方式涉 及的电极组通过具有含有上述至少1种含钛复合氧化物的含负极活性物质 层且A/B比为18500以下，在低温环境下的充电时，能够产生足够的热来 提高电池的快速充电性能。这些结果表明，第1实施方式涉及的电极组能 够实现可示出优异的循环寿命及低温环境下的优异的快速充电性能的电 池。
作为A/B比低于6500的电极组的1个例子，例如可列举面积A相对于 厚度B过小的电极组。这样的电极组不仅电阻值高，而且不能充分散热。 作为A/B比低于6500的电极组的其它例子，例如可列举厚度B相对于面积 A过大的电极组。这样的电极组不能充分散发电极组中产生的热。
作为A/B比超过18500的电极组的1个例子，例如可列举厚度B相对 于面积A过小的电极组。这样的电极组容量过低，因此示出高的电阻值。 所以，这样的电极组不能充分抑制发热。作为A/B比超过18500的电极组 的其它例子，例如可列举面积A过大的电极组。这样的电极组充电时可发 生的热量过低，在低温环境下充电时不能提高电池的快速充电性能。
A/B比优选在8000≤A/B≤13000的范围内，更优选在9000≤A/B≤ 11000的范围内。
在含负极活性物质层不含单斜晶型铌钛复合氧化物及正交晶型含钛复 合氧化物中的任一种的电极组中，不能期望利用电极组的发热来提高低温 环境下的快速充电性能。例如，含负极活性物质层含有尖晶石型钛酸锂且 A/B比为18500以下的电极组，相对于除A/B比超过18500以外具有与该 电极组同样的构成的电极组，示出与其同等程度的低温环境下的快速充电 性能。
接着，对第1实施方式涉及的电极组进行更详细的说明。
第1实施方式涉及的电极组具备正极和负极。正极包含含正极活性物 质层。负极包含含负极活性物质层。
正极例如可包含正极集电体。正极集电体例如为具有2个表面的带状。 含正极活性物质层可以形成在正极集电体的两个表面上，或者也可以形成 在一个表面上。正极集电体还可包含只在一个表面上担载有含正极活性物 质层的部分和在两个表面上担载有含正极活性物质层的部分。正极集电体 还可包含在哪个表面上都没有担载含正极活性物质层的部分。该部分例如 可作为正极集电极耳使用。或者，正极还可包含与正极集电体不同体的正 极集电极耳。
含正极活性物质层例如可含有正极活性物质。含正极活性物质层还可 进一步含有导电剂及粘结剂。
负极例如可包含负极集电体。负极集电体例如为具有2个表面的带状。 含负极活性物质层可以形成在负极集电体的两个表面上，或者也可以形成 在一个表面上。负极集电体还可包含只在一个表面上担载有含负极活性物 质层的部分和在两个表面上担载有含负极活性物质层的部分。负极集电体 还可包含在哪个表面上都没有担载含负极活性物质层的部分。该部分例如 可作为负极集电极耳使用。或者，负极还可包含与负极集电体不同体的负 极集电极耳。
含负极活性物质层含有至少1种含钛氧化物。至少1种含钛氧化物选 自单斜晶型铌钛复合氧化物及正交晶型含钛复合氧化物。至少1种含钛氧 化物可作为负极活性物质含在含负极活性物质层中。含负极活性物质层也 可以进一步含有导电剂及粘结剂。
第1实施方式涉及的电极组也可以进一步具备隔膜。隔膜例如可配置 在含正极活性物质层与含负极活性物质层之间。换句话讲，含负极活性物 质层可经由隔膜与含正极活性物质层相对。
第1实施方式涉及的电极组的结构没有特别的限定。
例如，第1实施方式涉及的电极组可具有堆叠(stack)型结构。在具 有堆叠型结构的电极组中，层叠多个正极和多个负极，各正极的含正极活 性物质层和各负极的含负极活性物质层相对。也可以在含正极活性物质层 与含负极活性物质层之间配置隔膜。在具有堆叠型结构的电极组中，面积 A[cm2]为各负极的含负极活性物质层中的与含正极活性物质层相对的部分 的面积的合计。此外，具有堆叠型结构的电极组的厚度B[cm]为层叠正极和负极的方向上的电极组的尺寸。
或者，第1实施方式涉及的电极组例如可具有卷绕型结构。具有卷绕 型结构的电极组为由正极和负极的层叠体卷绕而成的卷绕体。在具有卷绕 型结构的电极组中，含负极活性物质层的至少一部分和含正极活性物质层 的至少一部分相对。也可以在含正极活性物质层与含负极活性物质层之间 配置隔膜。在具有卷绕型结构的电极组中，面积A[cm2]在卷绕状态的电极 组中为含负极活性物质层中的与含正极活性物质层相对的部分的面积的合 计。
具有卷绕型结构的电极组可以是扁平形状的卷绕型电极组，或者也可 以是圆筒形状的电极组。扁平形状的卷绕型电极组的厚度B[cm]在电极组相 互正交的三个方向(x方向、y方向及z方向)上的尺寸中为最小的尺寸。 圆筒形状的电极组的厚度B[cm]为圆筒的直径的长度。
电极组中的面积A例如可通过调整含负极活性物质层的面积、含正极 活性物质层的面积及含负极活性物质层和含正极活性物质层的重叠方式来 调整。含负极活性物质层的面积例如可通过变更含有负极活性物质的浆料 的涂布宽度及涂布长度来调整。含正极活性物质层的面积例如可通过变更 含有正极活性物质的浆料的涂布宽度及涂布长度来调整。此外，例如通过 减小浆料的涂布宽度或涂布长度，能够提高电极的电阻值及/或降低电极的 容量。相反，通过增大浆料的涂布宽度或涂布长度，能够降低电极的电阻 值及/或提高电极的容量。
电极组的厚度B例如可通过调整含负极活性物质层的厚度、负极集电 体的厚度、含正极活性物质层的厚度、正极集电体的厚度及/或隔膜的厚度 来调整。此外，例如通过增大各电极的含活性物质层的厚度，可提高各电 极的电阻值，且提高电极的容量。但是，如果电极的容量提高，则电极组 的容量提高，作为电池整体可示出低的电阻值。相反，例如通过减小各电 极的含活性物质层的厚度，能够降低各电极的电阻值，且能够降低各电极 的容量。此外，例如，通过增大隔膜的厚度，可提高电极组的电阻，且可 降低电极组的容量。相反，通过减小隔膜的厚度，可降低电极组的电阻， 且可提高电极组的容量。
此外，在堆叠型结构的电极组中，例如通过变更正极及负极的层叠数， 可变更厚度B。此外，在具有卷绕型结构的电极组中，例如通过变更卷绕 数，可变更厚度B。此外，在扁平形状的卷绕型电极组中，通过变更加压 条件等来变更扁平率，可变更厚度B。
接着，对第1实施方式涉及的电极组的各构成构件进行更详细的说明。
(1)正极
正极集电体优选为铝箔或含有选自Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si 中的一种以上元素的铝合金箔。正极集电体的厚度优选为8μm以上且20μm 以下，更优选为10μm以上且17μm以下，特别优选为12μm以上且15μm 以下。
作为正极活性物质，例如可列举具有层状结构、且可用通式LiuMeO2 (Me为选自Ni、Co及Mn中的至少1种)表示的复合氧化物。该复合氧 化物还包括含有上述Me以外的金属元素的复合氧化物。作为该复合氧化物 的具体例子，例如可列举锂镍复合氧化物(例如LiuNiO2)、锂钴复合氧化 物(例如LiuCoO2)、锂镍钴复合氧化物(例如LiuNi1-sCosO2)、锂锰钴复 合氧化物(例如LiuMnsCo1-sO2)、锂镍钴锰复合氧化物(例如 LiuNi1-s-tCosMntO2)、锂镍钴铝复合氧化物(例如LiuNi1-s-tCosAltO2)。作为 正极活性物质的其它例子，可列举具有尖晶石型结构的锂锰复合氧化物(例 如LiuMn2O4及LiuMn2-sAlsO4)及具有橄榄石结构的锂磷酸化物(例如 LiuFePO4、LiuMnPO4、LiuMn1-sFesPO4、LiuCoPO4)。上述中，优选为0＜u ≤1、0≤s≤1、0≤t≤1。这些化合物可嵌入及脱嵌Li。作为活性物质，可 以单独使用上述化合物中的1种，或者也可以使用多个化合物的混合物。
为了容易得到高的输入输出特性及优异的寿命特性，优选其中含有具 有尖晶石型结构的锂锰复合氧化物(LiuMn2O4及LiuMn2-sAlsO4)、锂钴复 合氧化物(LiuCoO2)、锂镍钴复合氧化物(LiuNi1-sCosO2)、锂锰钴复合氧 化物(LiuMnsCo1-sO2)、锂镍钴锰复合氧化物(例如LiuNi1-s-tCosMntO2)或 具有橄榄石结构的锂磷酸化物(例如LiuFePO4、LiuMnPO4、LiuMn1- sFesPO4、 LiuCoPO4)。上述中，优选为0＜u≤1、0≤s≤1、0≤t≤1。
特别优选正极活性物质含有锂镍钴锰复合氧化物。正极活性物质优选 按70质量％以上的比例、更优选按90质量％以上的比例含有锂镍钴锰复合 氧化物。
正极可含的导电剂可具有提高集电性能、并抑制活性物质与集电体的 接触电阻的作用。作为导电剂的例子，包含碳黑(例如乙炔黑)、石墨、碳 纳米纤维及碳纳米管那样的碳质物。作为碳质物，可以单独使用其中的1 种，或者也可以使用多种碳质物。
粘结剂可具有粘结活性物质、导电剂及集电体的作用。作为粘结剂的 例子，可列举聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)及氟系橡胶、丁 苯橡胶、丙烯酸树脂或其共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯腈等。
含正极活性物质层中的正极活性物质、导电剂及粘结剂优选分别以80 质量％以上且95质量％以下、3质量％以上且18质量％以下及2质量％以 上且17质量％以下的比例进行配合。导电剂通过为3质量％以上的量可发 挥上述的效果。导电剂通过为18质量％以下的量可降低高温保存下的电解 质在导电剂表面的分解。粘结剂通过为2质量％以上的量可得到充分的电极 强度。粘结剂通过为17质量％以下的量，能够使正极中的绝缘材料即粘结 剂的配合量减小，能够减小内部电阻。
含正极活性物质层的厚度优选为25μm以上且60μm以下，更优选为 30μm以上且50μm以下。此外，含正极活性物质层的每1m2的面积的重量 优选为40g以上且150g以下，更优选为50g以上且100g以下。再者，这 些厚度及重量为有关形成在正极集电体的一个表面上的含正极活性物质层 的参数。
(2)负极
负极集电体优选由铝箔或含有Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si那样的 元素的铝合金箔形成。负极集电体的厚度优选为8μm以上且20μm以下， 更优选为10μm以上且17μm以下，特别优选为12μm以上且15μm。
单斜晶型铌钛复合氧化物为所谓具有单斜晶型晶体结构的铌钛复合氧 化物。作为单斜晶型铌钛复合氧化物，例如可列举具有用通式 LixTi1-yM1yNb2-zM2zO7+δ表示的组成的复合氧化物。这里，M1为选自Zr、 Si及Sn中的至少1种。M2为选自V、Ta及Bi中的至少1种。各下标分 别在0≤x≤5、0≤y＜1、0≤z＜2及－0.3≤δ≤0.3的范围内。作为单斜晶 型铌钛复合氧化物的具体例子，可列举具有用通式LixNb2TiO7(0≤x≤5) 表示的组成的复合氧化物。
作为单斜晶型铌钛复合氧化物的其它例子，可列举具有用通式 LixTi1-yM3y+zNb2- zO7-δ表示的组成的复合氧化物。这里，M3为选自Mg、Fe、 Ni、Co、W、Ta及Mo中的至少1种。此外，各下标分别在0≤x≤5、0≤ y＜1、0≤z＜2及－0.3≤δ≤0.3的范围内。
作为正交晶型含钛复合氧化物的例子，可列举用Li2+aM(I)2-bTi6-cM(II) dO14+σ表示的化合物。这里，M(I)为选自Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs、 Rb及K中的至少1种。M(II)为选自Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Y、 Fe、Co、Cr、Mn、Ni及Al中的至少1种。组成式中的各个下标为0≤a≤ 6、0≤b＜2、0≤c＜6、0≤d＜6、－0.5≤σ≤0.5。作为正交晶型含钛复合 氧化物的具体例子，可列举Li2+aNa2Ti6O14(0≤a≤6)。
负极可含的导电剂可具有提高集电性能、并抑制活性物质与集电体的 接触电阻的作用。作为导电剂的例子，包含碳黑(例如乙炔黑)、石墨、碳 纳米纤维及碳纳米管那样的碳质物。作为碳质物，可以单独使用其中的1 种，或者也可以使用多种碳质物。
粘结剂可具有粘结活性物质、导电剂及集电体的作用。作为粘结剂的 例子，可列举聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)及氟系橡胶、丁 苯橡胶、丙烯酸树脂或其共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯腈等。
含负极活性物质层中的负极活性物质、导电剂及粘结剂的配合比优选 在负极活性物质为70质量％以上且96质量％以下、负极导电剂为2质量％ 以上且28质量％以下、粘结剂为2质量％以上且28质量％以下的范围。如 果导电剂低于2质量％，则有负极活性物质层的集电性能下降，大电流特性 下降的顾虑。此外，如果粘结剂低于2质量％，则有负极活性物质层和负极 集电体的粘结性下降，循环特性下降的顾虑。另一方面，从高容量化的观点出发，导电剂及粘结剂分别优选为28质量％以下。
含负极活性物质层的厚度优选为20μm以上且70μm以下，更优选为 25μm以上且65以下，特别优选为30μm以上且45μm。此外，含负极活性 物质层的每1m2的面积的重量优选为35g以上且150g以下，更优选为50g 以上且100g以下。再者，这些厚度及重量为有关形成在负极集电体的一个 表面上的含负极活性物质层的参数。
(3)隔膜
作为隔膜，例如可使用由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、 纤维素及聚偏氟乙烯(PVdF)这样的材料形成的多孔质薄膜、合成树脂制 无纺布等。另外也可使用在多孔质薄膜上涂布了无机化合物的隔膜。
隔膜的厚度优选为8μm以上且25μm以下，更优选为10μm以上且15μm 以下。
接着，参照附图对第1实施方式涉及的电极组的例子进行具体的说明。
图1是实施方式涉及的第1例电极组的概略立体图。图2是图1所示 的电极组的局部展开立体图。图3是图1及图2所示的电极组的展开剖视 图。再者，图3是在沿着图2中示出一部分的线段III的断面，观察通过从 图2的状态将图1及图2所示的电极组进一步展开而得到的层叠体时的概 略剖视图。
图1～图3所示的电极组1具有扁平形状的卷绕型结构。电极组1以卷 绕轴w为轴进行卷绕。电极组1上为保持其卷绕状态而缠绕有绝缘胶带11。 电极组1具有厚度B[cm]。厚度B[cm]在电极组1的相互正交的三个方向上 的尺寸中为最小的尺寸。
电极组1具备图2及图3所示的负极2及正极3。
如图2及图3所示的那样，负极2具备负极集电体2a和形成在负极集 电体2a的两面上的含负极活性物质层2b1及2b2。如图2所示的那样，负极 集电体2a包含未担载含负极活性物质层2b1及2b2的部分2c。该部分2c作 为负极集电极耳起作用。
如图2及3所示的那样，正极3具备正极集电体3a和担载在正极集电 体3a的两面上的含正极活性物质层3b1及3b2。如图2所示的那样，正极集 电体3a包含未担载含正极活性物质层3b1及3b2的部分3c。该部分3c作为 正极集电极耳起作用。
电极组1进一步具备图2及图3所示的两张隔膜4。一张隔膜4、负极 2、另一张隔膜4及正极3如图2及3所示的那样，按此顺序层叠在一起。 此外，如图2所示的那样，负极集电极耳2c以不与正极3相对的方式配置， 正极集电极耳3c以不与负极2相对的方式配置。此外，如图1及图2所示 的那样，在电极组1的与卷绕轴w平行的方向上的一方的端部上配置有负极集电极耳2c，在另一方的端部上配置有正极集电极耳3c。
如图3所示的那样，负极2在方向T-T’上具有比正极3大的尺寸。因 此，只有含负极活性物质层2b1的一部分与含正极活性物质层3b2相对。在 图1～图3所示的电极组1中，含负极活性物质层2b1中的与含正极活性物 质层3b2相对的部分扩展到遍及图2所示的宽度C[cm]及图3所示的长度 L[cm]。此外，在卷绕状态的电极组1中，含负极活性物质层2b2中的与含 正极活性物质层3b1相对的部分也扩展到遍及图2所示的宽度C[cm]。但是， 如图3所示的那样，在位于电极组1的最外侧的部分(图3中用s表示的部 分)，负极集电体2a的一方的表面没有担载含负极活性物质层2b2。因此， 含负极活性物质层2b2中的与含正极活性物质层3b1相对的部分在图3所示 的方向T-T’扩展到遍及长度(L-s)[cm]。即，在图1～图4所示的电极组 1中，含负极活性物质层2b1及2b2中的与含正极活性物质层3b1及3b2相对 的部分的面积A[cm2]可通过下式得到。
A[cm2]＝(L[cm]×C[cm])+{(L-s)[cm]×C[cm]}
再者，例如在从图3所示的视点V1观察时，如图4示意性地所示的那 样在含负极活性物质层2b(实线)和含正极活性物质层3b(虚线)的形状 不同时，一方的含负极活性物质层2b中的与含正极活性物质层3b相对的 部分成为斜线部分12。
接着，参照图5～图7对第1实施方式涉及的其他例子的电极组进行说 明。
图5是实施方式涉及的第2例电极组的概略立体图。图6是图5所示 的电极组的沿着线段VI-VI的概略剖视图。图7是概略地表示图5及图6 所示的电极组中的含负极活性物质层和含正极活性物质层相对的部分的 图。
图5～图7所示的电极组1如图6所示的那样具有堆叠型结构。电极组 1具备多个(例如2张)负极21及22、多个(例如2张)正极31及32和多 个(例如5张)隔膜4。
1个负极21包含负极集电体2a和形成在负极集电体2a的两面上的含负 极活性物质层2b。另1个负极21包含负极集电体2a和形成在负极集电体 2a的一面上的含负极活性物质层2b。负极21及22各自的负极集电体2a包 含表面未担载含负极活性物质层2b的部分2c。该部分2c具有比负极集电 体2a中表面担载有含负极活性物质层2b的部分的宽度更小的宽度。该部 分2c作为负极集电极耳起作用。
1个正极31包含正极集电体3a和形成在正极集电体3a的一面上的含正 极活性物质层3b。另1个正极31包含正极集电体3a和形成在正极集电体 3a的两面上的含正极活性物质层3b。正极31及32各自的正极集电体3a包 含表面未担载含正极活性物质层3b的部分3c。该部分3c具有比正极集电 体3a中表面担载有含正极活性物质层3b的部分的宽度更小的宽度。该部 分3c作为正极集电极耳起作用。
如图6所示的那样，在该例子的电极组1中，从下面按隔膜4、负极 22、隔膜4、正极32、隔膜4、负极21、隔膜4、正极31及隔膜4的顺序进 行层叠。负极21的一方的含负极活性物质层2b的一部分经由隔膜4与正极 31的含正极活性物质层3b相对。负极21的另一方的含负极活性物质层2b 的一部分经由隔膜4与正极32的一方的含正极活性物质层3b相对。负极 22的含负极活性物质层2b的一部分经由隔膜4与正极32的另一方的含正极 活性物质层3b相对。
此外，负极集电极耳2c以重合的方式连接。同样，正极集电极耳3c 以重合的方式连接。如图5所示的那样，负极集电极耳2c的顶端和正极集 电极耳3c的顶端相互面向相反的方向。
图7概略地示出从图6的视点V2观察图5及6所示的电极组1时的负 极21(虚线)的含负极活性物质层2b和正极31(实线)的含正极活性物质 层3b相对的部分12(斜线)。
在图5～图7所示的电极组1中，含负极活性物质层2b中的与含正极 活性物质层3b相对的部分的面积A[cm2]为负极21的含负极活性物质层2b 中的与正极31的含正极活性物质层3b相对的部分的面积、负极21的含负 极活性物质层2b中的与正极32的含正极活性物质层3b相对的部分的面积 和负极22的含负极活性物质层2b中的与正极32的含正极活性物质层3b相 对的部分的面积的和。此外，图5～图7所示的电极组1具有厚度B[cm]。
[各种测定方法]
[前处理]
首先，准备测定对象的电极组。在将测定对象的电极组装入电池中时， 按以下的步骤取出测定对象的电极组。首先，准备包含测定对象的电极组 的电池。在25℃恒温槽内，以相当于0.2C的电流值[A]，将该电池恒电流 放电到电池电压达到1.5V。然后，以1.5V将该电池恒电压放电1小时。在 恒电压放电后，将电池放入氩手套箱中，将电池解体。在手套箱内从外包 装构件中取出电极组。此时，注意电极端子及/或电极引线，不要损伤含正 极活性物质层及含负极活性物质层。在碳酸甲乙酯中将取出的电极组浸渍 10分钟。接着，从碳酸甲乙酯中取出电极组，并使其干燥。如此，可得到 测定对象的电极组。
[面积A的测定]
在卷绕型的电极组时，一边注意不要损伤含正极活性物质层及含负极 活性物质层，一边解开电极组的卷绕。在展开的电极组(层叠体)中，对 含负极活性物质层和含正极活性物质层重合的部分的面积进行测定。在从 层叠体剥离正极、负极及/或隔膜时，也要注意不要损伤含正极活性物质层 及含负极活性物质层。此外，对含负极活性物质层中在卷绕状态时与含正 极活性物质层相对的部分的面积也进行测定。
在堆叠型结构的电极组时，在如前面那样取出的电极组中，对含负极 活性物质层和含正极活性物质层重合的部分的面积进行测定。在从层叠体 剥离正极、负极及/或隔膜时，注意不要损伤含正极活性物质层及含负极活 性物质层。
含负极活性物质层和含正极活性物质层重合的部分的长度可根据长度 分别使用规尺、卷尺等测定手段进行测定。
再者，面积A是含负极活性物质层中与含正极活性物质层相对的部分 的宏观面积，例如不包括含负极活性物质层的细孔的面积。
[厚度B的测定]
电极组的厚度B为通过对电极组的表面中具有最大面积的面施加每 1cm2为15g以上且20g以下的载荷而测定的厚度。在测定厚度时，采用具 备能够施加这样的载荷的功能和能够测定如此施加了载荷的状态下的长度 的功能的测定装置。
[断面SEM观察]
对测定对象的电极，采用离子研磨装置进行断面研磨。用具备能量色 散型X射线分析装置的扫描式电子显微镜(SEM-EDX)观察得到的断面。 通过该观察，可得知分别含在含正极活性物质层及含负极活性物质层中的 成分的组成(元素周期表中的B～U的各元素)。
[活性物质的鉴别]
关于含在活性物质中的化合物的组成及晶体结构，可通过组合上述采 用SEM-EDX的元素分析的结果、以下说明的电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma：ICP)发射光谱分析的结果、和以下说明的粉末X射线衍 射(X-ray Diffraction：XRD)分析的结果进行鉴别。
[采用SEM-EDX的元素分析]
根据采用上述SEM-EDX的元素分析，可得知含在活性物质中的元素 中的元素周期表中的B～U的元素的组成。
[采用ICP的元素分析]
从电极组中取出含有测定对象的活性物质的电极。接着，将取出的电 极的一部分放入适当的溶剂中，照射超声波。例如，将电极放入装入玻璃 烧杯中的碳酸甲乙酯中，在超声波清洗机中使其振动，由此可从集电体剥 离含有活性物质粒子的含活性物质层。接着，进行减压干燥，对剥离的含 活性物质层进行干燥。通过用乳钵等将得到的含活性物质层粉碎，可得到 作为测定对象的含有活性物质、导电剂和粘结剂等的粉末。通过用酸将该 粉末溶解，可制成含有活性物质的液体试样。作为酸，可使用盐酸、硝酸、 硫酸、氟化氢等。通过对该液体试样供于ICP发射光谱分析，可了解活性 物质的金属元素(包含Li)的浓度。
[含在活性物质粒子中的化合物的组成的鉴别]
基于采用SEM-EDX的元素分析结果及ICP发射光谱分析结果，能够 鉴别含在活性物质粒子中的化合物的组成。在活性物质具有多种时，从各 活性物质中固有的元素的含有比率推断其质量比。固有的元素和活性物质 质量的比率可从通过EDX求出的构成元素的组成来判断。
[晶体结构的鉴别]
含在活性物质中的化合物的晶体结构可通过X射线衍射(XRD)测定 进行特定。
测定将CuKα射线作为射线源，按2θ＝10～90°的测定范围进行。通过 该测定，可得到含在活性物质粒子中的化合物的X射线衍射图谱。
作为粉末X射线衍射测定的装置，采用Rigaku公司制造的SmartLab。 测定条件如下：Cu靶；45kV 200mA；梭拉狭缝：入射及受光都为5°；步 进幅度：0.02deg；扫描速度：20deg/分钟；半导体检测器：D/teX Ultra 250； 试样板保持器：平板玻璃试样板保持器(厚度0.5mm)；测定范围：10°≤ 2θ≤90°的范围。在采用其它装置时，进行采用粉末X射线衍射用标准Si 粉末的测定，找出可得到与通过上述装置得到的结果同等的峰强度、半值 宽度及衍射角的测定结果的条件，按此条件进行试样的测定。
有关电极的XRD测定，可通过按与广角X射线衍射装置的保持器的面 积同等的程度切取测定对象的电极，直接粘贴在玻璃保持器上进行测定来 进行。此时，测定好有关集电体的XRD，把握好在哪个位置出现源自集电 体的峰。此外，还预先把握好导电剂、粘结剂等合剂的峰的有无。在集电 体的峰和活性物质的峰重合时，优选从集电体将含活性物质层剥离进行测 定。这是为了在定量测定峰强度时，将重合的峰分离。当然，如果事前把 握了这些情况，也可将此操作省略。也可以物理地剥离含活性物质层，但 如果在溶剂中施加超声波则容易剥离。通过测定如此回收的含活性物质层， 可进行活性物质的广角X射线衍射测定。
通过以上步骤，可得到含在活性物质中的化合物的XRD图谱。可从得 到的XRD图谱鉴别含在活性物质中的化合物的晶体结构。
根据第1实施方式，提供一种电极组。该电极组具备包含含正极活性 物质层的正极和包含含负极活性物质层的负极。含负极活性物质层含有选 自单斜晶型铌钛复合氧化物及正交晶型含钛复合氧化物中的至少1种含钛 复合氧化物。含负极活性物质层的至少一部分与含正极活性物质层的至少 一部分相对。该电极组满足式：6500≤A/B≤18500。该电极组能够充分抑 制来自电极组的发热，而且能够充分进行从电极组的散热。此外，该电极组在施加大的电压时还能充分抑制电阻值上升。而且，该电极组在低温环 境下充电时能够产生足够的热来提高电池的快速充电性能。这些结果表明， 第1实施方式涉及的电极组能够实现可示出优异的循环寿命及低温环境下 的优异的快速充电性能的电池。
(第2实施方式)
根据第2实施方式，提供一种电池。该电池具备实施方式涉及的电极 组和电解质。
第2实施方式涉及的电池由于具备第1实施方式涉及的电极组，所以 能够示出优异的循环寿命及低温环境下的优异的快速充电性能。
第2实施方式涉及的电池能够反复进行充电及放电。因此，第2实施 方式涉及的电池也能称为二次电池。
第2实施方式涉及的电池例如为非水电解质电池。非水电解质电池含 有非水电解质，非水电解质含有电解质。或者，第2实施方式涉及的电池 也可以是含有电解液的电池，所述电解液含有水系溶剂和溶解于水系溶剂 中的电解质。
接着，对第2实施方式涉及的电池进行更详细的说明。
在第2实施方式涉及的电池的一个例子的非水电解质电池中，非水电 解质例如能以浸渗在电极组中的状态保持。或者，在第2实施方式涉及的 其它例子的电池中，含有电解质的电解液例如能以浸渗在电极组中的状态
第2实施方式涉及的电池可进一步含有负极端子及正极端子。负极端 子通过其一部分与负极的一部分电连接，可作为用于使电子在负极与外部 端子之间移动的导体起作用。负极端子例如能够与负极集电体、特别与负 极集电极耳连接。同样，正极端子通过其一部分与正极的一部分电连接， 可作为用于使电子在正极与外部电路之间移动的导体起作用。正极端子例 如能够与正极集电体、特别与正极集电极耳连接。
第2实施方式涉及的电池可进一步具备外包装构件。外包装构件可收 容电极组及电解质。在非水电解质电池时，非水电解质可在外包装构件内 浸渗到电极组中。正极端子及负极端子的一部分可分别从外包装构件延伸 出来。
第2实施方式涉及的电池的额定容量优选为25Ah以上且150Ah以下， 更优选为30Ah以上且100Ah以下。电池的额定容量按以下的步骤测定。 首先，在25℃环境下，以5A的恒电流将测定对象的电池充电到3.2V。接 着，以3.2V的低电压将电池放电1小时。然后，以开路状态将电池放置30 分钟。接着，以5A的恒电流将电池放电到1.5V。将通过该放电得到的容 量作为额定容量[Ah]。
接着，对第2实施方式涉及的电池的一个例子的非水电解质电池可含 的各构件进行更详细的说明。
(电极组)
第2实施方式涉及的电池具备的电极组为第1实施方式涉及的电极组。
(非水电解质)
作为非水电解质，例如可使用液状非水电解质或凝胶状非水电解质。
液状非水电解质可通过将电解质溶解于有机溶剂中来调制。电解质的 浓度优选在0.5～2.5mol/l的范围。凝胶状非水电解质可通过将液状电解质 和高分子材料复合化来调制。
作为电解质的例子，包含高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、 四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3) 及双三氟甲磺酰亚胺锂[LiN(CF3SO2)2]那样的锂盐。作为电解质，可单独 使用这些电解质中的1种，或者也可以组合使用两种以上的电解质。优选
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；乙腈(AN)及环丁砜(SL)。作为 有机溶剂，可以单独使用这些溶剂中的1种，或组合使用两种以上的溶剂。
作为更优选的有机溶剂的例子，包含将选自碳酸亚丙酯(PC)、碳酸 亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)及碳酸甲乙酯 (MEC)中的两种以上混合而成的混合溶剂。通过使用这样的混合溶剂， 可得到充放电循环特性优异的非水电解质电池。此外，还可在电解液中加 入添加剂。
(外包装构件)
作为外包装构件，例如可使用层压薄膜制的袋状容器或金属制容器。
作为形状没有特别的限定，可列举出扁平型、方型、圆筒型、硬币型、 纽扣型、薄板型、层叠型等。再者，当然，除了搭载在便携式电子设备等 上的小型电池以外，也可以是搭载于两轮至四轮的汽车等上的大型电池。
作为层压薄膜，例如可使用在树脂薄膜间夹入了金属层的多层薄膜。 或者，也可使用由金属层和被覆金属层的树脂层形成的多层薄膜。
为了轻量化，金属层优选铝箔或铝合金箔。树脂薄膜可以使用例如聚 丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分 子材料。层压薄膜可以通过热熔融粘合进行密封而成形为外包装构件的形 状。层压薄膜的壁厚优选为0.2mm以下。
金属制容器可由铝或铝合金形成。优选铝合金含有镁、锌及硅那样的 元素。另一方面，铁、铜、镍、铬等过渡金属的含量优选为100ppm以下。 由此，可飞跃般地提高高温环境下的长期可靠性、散热性。金属制容器的 壁厚优选为0.5mm以下，壁厚更优选为0.2mm以下。
(正极端子)
正极端子例如可由相对于锂的氧化还原电位的电位在3.0V以上且4.5V 以下的范围内电稳定、且具有导电性的材料形成。优选由铝或含有Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及Si那样的元素的铝合金形成。为了降低与正极集电体 的接触电阻，优选正极端子由与正极集电体同样的材料形成。
(负极端子)
负极端子可由相对于锂的氧化还原电位的电位在0.8V以上且3.0V以 下的范围内电稳定、且具有导电性的材料形成。优选由铝或含有Mg、Ti、 Zn、Mn、Fe、Cu、Si那样的元素的铝合金形成。为了降低与负极集电体的 接触电阻，优选负极端子由与负极集电体同样的材料形成。
接着，参照附图对第2实施方式涉及的几例非水电解质电池进行具体 的说明。
图8是第2实施方式涉及的一个例子的扁平型非水电解质电池的概略 剖视图。图9是图8的A部的放大剖视图。
图8及图9所示的非水电解质电池10具备图8所示的扁平状的卷绕型 电极组1。扁平状的卷绕电极组1收纳在由层压薄膜形成的袋状外包装构件 5内。层压薄膜包含金属层和夹着金属层的两张树脂薄膜。
扁平状的卷绕电极组1如图9所示的那样，通过将从外侧按负极2、隔 膜4、正极3、隔膜4的顺序层叠的层叠物卷绕成涡旋状，并进行加压成型 而形成。负极2中位于最外侧的部分如图9所示的那样在负极集电体2a的 内面侧的单面上形成有含负极活性物质层2b。在负极2的其它部分，在负 极集电体2a的两面上形成有含负极活性物质层2b。关于正极3，在正极集 电体3a的两面上形成有含正极活性物质层3b。
在卷绕型的电极组1的外周端附近，负极端子7与负极2的最外层的 部分的负极集电体2a连接，正极端子6与位于内侧的正极3的正极集电体 3a连接。这些负极端子7及正极端子6从袋状外包装构件5的开口部伸出 至外部。
图8及图9所示的非水电解质电池10进一步具备未图示的非水电解质。 非水电解质以浸渗在电极组1中的状态收容在外包装构件5内。
非水电解质例如可从袋状外包装构件5的开口部注入。在非水电解质 注入后，夹着负极端子7及正极端子6将袋状外包装构件5的开口部热密 封，由此能够将卷绕型电极组1及非水电解质完全密封。
图8所示的电极组1为第1实施方式涉及的电极组的一个例子。
第2实施方式涉及的非水电解质电池并不局限于具有上述的图8及图9 所示的构成，例如也能具有图10及图11所示的构成。
图10是第2实施方式涉及的其它例子的非水电解质电池的概略局部切 口立体图。图11是图10的B部的放大剖视图。
图10及图11所示的非水电解质电池10具备堆叠型电极组1。堆叠型 电极组1收纳在由层压薄膜形成的外包装构件5内。层压薄膜包含金属层 和中间夹着金属层的两张树脂薄膜。
层叠型电极组1如图11所示的那样，具有一边中间夹着隔膜4一边交 替层叠正极3和负极2的结构。正极3存在多张，分别具备集电体3a和担 载在集电体3a的两面上的含正极活性物质层3b。负极2存在多张，分别具 备负极集电体2a和担载在负极集电体2a的两面上的含负极活性物质层2b。 各负极2的负极集电体2a的一边从正极3突出来。负极集电体2a中从正极 3突出来的部分与带状的负极端子7电连接。带状的负极端子7的顶端从外 包装构件5引出至外部。此外，虽未图示，但正极3的正极集电体3a的位 于负极集电体2a的突出边2c的相反侧的边从负极2突出来。正极集电体 3a中从负极2突出来的部分3c与带状的正极端子6电连接。带状的正极端 子6的顶端位于负极端子7的相反侧，从外包装构件5的边引出至外部。
图10及11所示的电极组1为第1实施方式涉及的电极组的一个例子。
第2实施方式涉及的电池由于包含第1实施方式涉及的电极组，所以 能够示出优异的循环寿命及低温环境下的优异的快速充电性能。
(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实施方式涉 及的电池。
第3实施方式涉及的电池包也可具备多个电池。多个电池能够以串联 的方式电连接，或也能够以并联的方式电连接。或者，多个电池还能够以 组合串联及并联的方式连接。
例如，第3实施方式涉及的电池包也能具备5个第2实施方式涉及的 电池。这些电池能够以串联的方式连接。此外，以串联的方式连接的电池 可构成组电池。也就是说，第3实施方式涉及的电池包还能具备组电池。
第3实施方式涉及的电池包可具备多个组电池。多个组电池能够以串 联、并联或组合串联及并联的方式连接。
参照图12及图13对第3实施方式涉及的电池包进行详细的说明。作 为单电池，能够使用图8及图9所示的扁平型电池。
由上述的图8及图9所示的扁平型非水电解质电池构成的多个单电池 21按照使向外部延伸出的负极端子7及正极端子6都朝着相同方向聚齐的 方式层叠，用粘接胶带22捆紧，从而构成了组电池23。这些单电池21如 图13所示的那样相互以串联的方式电连接。
印制电路布线基板24与负极端子7及正极端子6延伸出的单电池21 的侧面相对地配置。如图13所示的那样，在印制电路布线基板24上搭载 有热敏电阻25、保护电路26及向外部设备通电用的端子27。另外，在与 组电池23相对的印制电路布线基板24的面上，为了避免与组电池23的布 线发生不必要的连接而安装有绝缘板(未图示)。
正极侧引线28与位于组电池23的最下层的正极端子6连接，其前端 插入至印制电路布线基板24的正极侧连接器29中而进行电连接。负极侧 引线30与位于组电池23的最上层的负极端子7连接，其前端插入至印制 电路布线基板24的负极侧连接器31中而进行电连接。这些连接器29及31 通过形成在印制电路布线基板24上的布线32及33而与保护电路26连接。
热敏电阻25检测单电池21的温度，并将其检测信号发送至保护电路 26。保护电路26在规定条件下可以将保护电路26与向外部设备通电用的 端子27之间的正极侧布线34a及负极侧布线34b切断。所谓规定条件，是 例如热敏电阻25的检测温度达到规定温度以上时。此外，所谓规定条件， 是检测到单电池21的过充电、过放电、过电流等时。该过充电等的检测是 对每个单电池21或组电池23整体进行。当检测每个单电池21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，要在每 个单电池21中插入作为参比电极使用的锂电极。图12及图13的情况下， 在单电池21上分别连接用于电压检测的布线35，检测信号通过这些布线 35被发送至保护电路26。
在除了正极端子6及负极端子7所突出的侧面以外的组电池23的三个 侧面上，分别配置有由橡胶或树脂形成的保护片材36。
组电池23与各保护片材36及印制电路布线基板24一起被收纳于收纳 容器37内。即，在收纳容器37的长边方向的两个内侧面和短边方向的内 侧面分别配置保护片材36，在短边方向的相反侧的内侧面配置印制电路布 线基板24。组电池23位于被保护片材36及印制电路布线基板24所围成的 空间内。盖38安装于收纳容器37的上面。
另外，对于组电池23的固定，也可以使用热收缩带来代替粘接胶带22。 此时，在组电池的两侧面配置保护片材，在用热收缩带绕圈后，使热收缩 带热收缩而将组电池捆扎。
图12及图13中表示了以串联的方式连接单电池21的形态，但为了增 大电池容量，也可以以并联的方式连接。还可以将组装好的电池包再以串 联和/或并联的方式连接。
此外，第3实施方式涉及的电池包可具备各式各样的形态的第1实施 方式涉及的电池。
第3实施方式的电池包的形态可以根据用途而适当变更。第3实施方 式的电池包适合用于在取出大电流时要求循环特性优异的用途。具体地讲， 可用作数码相机的电源、或用作例如列车、两轮至四轮的混合动力电动车、 两轮至四轮的电动车及助力自行车等车辆的车载用电池。特别适合用作车 载用电池。
第3实施方式涉及的电池包由于包含第2实施方式涉及的电池，所以 能够示出优异的循环寿命及低温环境下优异的快速充电性能。
[实施例]
以下对实施例进行说明，只要不超出本发明的主旨，本发明就不限定 于以下所记载的实施例。
(实施例1)
实施例1中，按以下的步骤制作电极组。
[负极的制作]
作为负极活性物质，准备具有用式TiNb2O7表示的组成的单斜晶型铌钛 复合氧化物的粒子。该粒子是平均粒径为15μm、表面附着有碳的二次粒子 形状。此外，准备作为导电剂的乙炔黑和作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVdF)。 以负极活性物质∶导电剂∶粘结剂的质量比达到80∶10∶10的方式将它们 在N-甲基吡咯烷酮中混合，得到浆料。将该浆料涂布在厚度为12μm的铝 箔集电体的两面上，并使涂膜干燥。如此，得到包含集电体和形成在集电 体的两面上的含负极活性物质层的复合体。接着，将得到的复合体供于辊 压，使厚度达到119.6μm。接着，将该复合体进一步供于真空干燥。接着， 按照含负极活性物质层的涂布宽度达到190mm的方式将复合体裁断。如此， 得到负极。
[正极的制作]
作为正极活性物质，准备用式LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2表示的锂镍钴锰复合 氧化物的粒子。此外，准备作为导电剂的乙炔黑和作为粘结剂的聚偏氟乙 烯(PVdF)。以正极活性物质∶导电剂∶粘结剂的质量比达到90∶5∶5 的方式将它们混合，得到混合物。接着，将得到的混合物分散在n-甲基吡 咯烷酮(NMP)溶剂中，调制正极浆料。将该浆料涂布在厚度为15μm的 铝箔集电体的两面上，并使涂膜干燥。如此，得到包含集电体和形成在集 电体的两面上的含正极活性物质层的复合体。接着，将得到的复合体供于 辊压，使厚度达到117.9μm。接着，按照含正极活性物质层的涂布宽度达到 189mm的方式将复合体裁断。如此，得到正极。
[电池的组装]
准备厚度为10μm的纤维素纤维无纺布制的2张隔膜。接着，按负极、 隔膜、正极及隔膜的顺序进行层叠，得到层叠体。接着，以负极的一部分 位于最外侧的方式将该层叠体卷绕成涡旋状，得到卷绕体。接着，对该卷 绕体进行加压。如此，制造电极组。调整卷绕数及加压压力，使得到的电 极组的厚度B达到1.67cm。将该电极组插入层压薄膜制的容器中。
另一方面，按以下的步骤调制非水电解质。首先，以体积比PC∶DEC 达到1∶2的方式将碳酸亚丙酯(PC)和碳酸二乙酯(DEC)混合，得到混 合溶剂。以1M的浓度将六氟磷酸锂LiPF6溶解在该混合溶剂中，得到液状 非水电解质。
将调制好的液状非水电解质注入容器内。如此，使电极组保持非水电 解质。接着，通过密封容器，得到厚17mm、宽88mm、高240mm的非水 电解质电池。
(实施例2)
实施例2中，除以下方面以外，与实施例1同样地制作非水电解质电 池。
在制作负极时，进行辊压使复合体的厚度达到91.3μm。此外，在制作 正极时，进行辊压使复合体的厚度达到96.4μm。实施加压。另外，在制作 电极组时，调整卷绕数及加压压力，使得到的电极组的厚度B达到1.67cm。 具体地讲，实施例2中，与实施例1相比增加了卷绕数。
实施例2的电池是厚17mm、宽88mm、高240mm的非水电解质电池。
(实施例3)
实施例3中，除以下方面以外，与实施例1同样地制作非水电解质电 池。
在制作负极时，进行辊压使复合体的厚度达到91.3μm。此外，按照含 负极活性物质层的涂布宽度达到93mm的方式将复合体裁断，得到负极。 另外，在制作正极时，进行辊压使复合体的厚度达到96.4μm。此外，按照 含正极活性物质层的涂布宽度达到92mm的方式将复合体裁断，得到正极。 另外，在制作电极组时，调整卷绕数及加压压力，使得到的电极组的厚度B 达到2.0cm。将得到的电极组收容在铝制的容器中。
实施例3的电池是厚21mm、宽115mm、高105mm的方形的非水电解 质电池。
(实施例4)
实施例4中，除以下方面以外，与实施例3同样地制作非水电解质电 池。
在制作电极组时，作为隔膜，准备厚度为20μm的纤维素纤维无纺布制 的2张隔膜。此外，调整卷绕数及加压压力，使得到的电极组的厚度B达 到2.0cm。
实施例4的电池是厚21mm、宽115mm、高105mm的方形的非水电解 质电池。
(实施例5)
实施例5中，除以下方面以外，与实施例1同样地制作非水电解质电 池。
在制作负极时，进行辊压使复合体的厚度达到111.5μm。此外，在制作 正极时，进行辊压使复合体的厚度达到126.3μm。实施加压。另外，在制作 电极组时，调整卷绕数及加压压力，使得到的电极组的厚度B达到3.47cm。
实施例5的电池是厚35mm、宽88mm、高240mm的非水电解质电池。
(实施例6)
实施例6中，除以下方面以外，与实施例1同样地制作非水电解质电 池。
在制作负极时，进行辊压使复合体的厚度达到91.3μm。此外，按照含 负极活性物质层的涂布宽度达到190mm的方式将复合体裁断，得到负极。 另外，在制作正极时，进行辊压使复合体的厚度达到96.4μm。此外，按照 含正极活性物质层的涂布宽度达到189mm的方式将复合体裁断，得到正极。 另外，在制作电极组时，调整卷绕数及加压压力，使得到的电极组的厚度B 达到4.27cm。
实施例6的电池是厚43mm、宽88mm、高240mm的非水电解质电池。
(比较例1)
比较例1中，除以下方面以外，与实施例1同样地制作非水电解质电 池。
在制作负极时，进行辊压使复合体的厚度达到64.5μm。此外，按照含 负极活性物质层的涂布宽度达到190mm的方式将复合体裁断，得到负极。 另外，在制作正极时，进行辊压使复合体的厚度达到69.0μm。此外，按照 含正极活性物质层的涂布宽度达到189mm的方式将复合体裁断，得到正极。 另外，在制作电极组时，调整卷绕数及加压压力，使得到的电极组的厚度B 达到1.67cm。
比较例1的电池是厚17mm、宽88mm、高240mm的非水电解质电池。
(比较例2)
比较例2中，除以下方面以外，按与实施例1同样的步骤制作非水电 解质电池。
在制作负极时，进行辊压使复合体的厚度达到121.6μm。此外，按照含 负极活性物质层的涂布宽度达到93mm的方式将复合体裁断，得到负极。 另外，在制作正极时，进行辊压使复合体的厚度达到131.9μm。此外，按照 含正极活性物质层的涂布宽度达到92mm的方式将复合体裁断，得到正极。 另外，在制作电极组时，调整卷绕数及加压压力，使得到的电极组的厚度B 达到2.0cm。将得到的电极组收容在铝制的容器中。
比较例2的电池是厚21mm、宽115mm、高105mm的方形的非水电解 质电池。
(比较例3)
比较例3中，按以下的步骤制作电极组。
[负极的制作]
作为负极活性物质，准备具有用式Li4Ti5O12表示的组成的粒子。该粒 子为平均粒径为2μm的一次粒子形状。此外，准备作为导电剂的乙炔黑和 作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVdF)。以负极活性物质∶导电剂∶粘结剂的 质量比达到80∶10∶10的方式将它们在N-甲基吡咯烷酮中混合，得到浆 料。将该浆料涂布在厚度为15μm的铝箔集电体的两面上，并使涂膜干燥。 如此，得到包含集电体和形成在集电体的两面上的含负极活性物质层的复 合体。接着，将得到的复合体供于辊压，使厚度达到130.4μm。接着，将该 复合体进一步供于真空干燥。接着，按照含负极活性物质层的涂布宽度达 到185mm的方式将复合体裁断。如此，得到负极。
[正极的制作]
除以下方面以外，按与实施例1同样的步骤制作正极。
进行辊压使复合体的厚度达到96.0μm。此外，按照含正极活性物质层 的涂布宽度达到184mm的方式将复合体裁断，得到正极。
[电池的组装]
除以下方面以外，按与实施例1同样的步骤制作电池。
首先，使用按以上说明的步骤制作的负极及正极。此外，调整卷绕数 及加压压力，使得到的电极组的厚度B达到1.67cm。
比较例3的电池是厚17mm、宽88mm、高240mm的非水电解质电池。
(比较例4)
比较例4中，除以下方面以外，与比较例3同样地制作非水电解质电 池。
在制作负极时，进行辊压使复合体的厚度达到68.4μm。此外，按照含 负极活性物质层的涂布宽度达到185mm的方式将复合体裁断，得到负极。 另外，在制作正极时，进行辊压使复合体的厚度达到51.7μm。此外，按照 含正极活性物质层的涂布宽度达到184mm的方式将复合体裁断，得到正极。 另外，在制作电极组时，调整卷绕数及加压压力，使得到的电极组的厚度B 达到1.67cm。
比较例4的电池是厚17mm、宽88mm、高240mm的非水电解质电池。
(比较例5)
比较例5中，除以下方面以外，与比较例3同样地制作非水电解质电 池。
在制作负极时，进行辊压使复合体的厚度达到155.6μm。此外，按照含 负极活性物质层的涂布宽度达到93mm的方式将复合体裁断，得到负极。 另外，在制作正极时，进行辊压使复合体的厚度达到112.9μm。此外，按照 含正极活性物质层的涂布宽度达到92mm的方式将复合体裁断，得到正极。 另外，在制作电极组时，调整卷绕数及加压压力，使得到的电极组的厚度B 达到2.0cm。将得到的电极组收容在铝制的容器中。
比较例5的电池是厚21mm、宽115mm、高105mm的非水电解质电池。
以下的表1中示出有关实施例1～6及比较例1～5的各电池的、电极 组中的含负极活性物质层中与含正极活性物质层相对的部分的面积(相对 面积)A[cm2]及电极组的厚度B[cm]。此外，以下的表1中示出各电池的额 定容量。相对面积、电极组的厚度及额定容量按前面说明的步骤进行测定。
表1
<低温下的快速充电性能试验>
按以下的步骤评价各电池的低温下的快速充电性能。
首先，在25℃环境下，以5A的恒电流，将电池放电到达到1.5V的电 压。然后，以0.2C的恒电流将电池充电到充电状态(State-of-Charge：SOC) 达到额定容量的30％(SOC30％)。按以下的步骤，将该状态的电池供于0℃ 时的快速充电试验及25℃时的快速充电试验。
<0℃时的快速充电试验>
调整环境温度使电池的表面温度达到0℃±3℃。然后，将该环境温度保 持3小时。接着，将电池形成开路状态。接着，以10C的恒电流将电池充 电10秒钟。
按以下方式算出此时的电阻值。首先，将施加电流前的电压设为V0。 另一方面，将充电10秒时的电压设为V10。将电压V0及电压V10的各值以 及相当于10C速率的电流值I10C的值分别代入下式(A)的V0、V10及I10C， 算出10秒电阻R10sec。
R10sec＝|V10-V0|/I10C(A)
将如此算出的10秒电阻值R10sec作为0℃时的10C充电电阻值R0。
<25℃时的快速充电试验>
调整环境温度使电池的表面温度达到25℃±3℃。然后，将该环境温度 保持3小时。接着，将电池形成开路状态。接着，以10C的恒电流将电池 充电10秒钟。按与前面同样的步骤算出此时的电阻值(25℃时的10C充电 电阻值R25)。
将各电池的R0/R25比(即0℃时的10C充电电阻值R0相对于25℃时的 10C充电电阻值R25的比)作为低温下的快速充电性能的指标。意味着越是 R0/R25比低的电池，低温下进行快速充电时的电阻值越低，低温下的快速充 电性能越优异。
<充放电循环试验>
按以下的步骤评价各电池的循环寿命。
首先，将电池放置在55℃的温度环境下。在该温度环境下，将电池供于1000次的充放电循环。在1个循环中，首先，以1C的恒电流将电池充电到电池电压达到3.0V。接着，以3.0V的恒电压对电池继续充电，在电流值停留在0.05C时断开充电。接着，以1C的恒电流对电池进行放电，在电 池电压达到1.5V时断开放电。此外，在充放电循环的前后，测定电池的放 电容量。将供于1000次充放电循环后的放电容量除以供于初次充放电循环 前的放电容量，作为1000个循环后的放电容量维持率[％]。
以下的表2及表3中示出上述评价的结果。
再者，表2中，按以比较例1的结果为基准(1.000)的相对值示出实 施例1、2、5及6以及比较例1的电池的结果。此外，表3中，按以比较 例2的结果为基准(1.000)的相对值示出实施例3及4以及比较例2的电 池的结果。此外，表4中，按以比较例4为基准(1.000)的相对值示出比 较例3～5的电池的结果。
表2
表3
表4
从表1及表2清楚得知，A/B比在6500≤A/B≤18500的范围的实施例1、2、5及6的各电池与A/B比在该范围外的比较例1的电池相比，示出 了优异的循环寿命及低温环境下的优异的快速充电性能。此外，从表1及 表3清楚得知，A/B比在6500≤A/B≤18500的范围的实施例3及4的各电 池与A/B比在该范围外的比较例2的电池相比，示出了优异的循环寿命及低温环境下的优异的快速充电性能。
另一方面，从表1及表4清楚得知，关于具备含负极活性物质层含有 尖晶石型钛酸锂的负极的电池，A/B比在6500≤A/B≤18500的范围的比较 例3的电池和A/B比在该范围外的比较例4及5的电池都示出同等程度的 循环寿命及同等程度的低温环境下的快速充电性能。由该结果得知，在含 负极活性物质层不含单斜晶型铌钛复合氧化物及正交晶型含钛复合氧化物 中的任一种的电极组中，即使将A/B比规定为6500≤A/B≤18500，也不能 提高可实现的电池性能。
这些中的至少1个实施方式或实施例的电极组具备：包含含正极活性 物质层的正极和包含含负极活性物质层的负极。含负极活性物质层含有选 自单斜晶型铌钛复合氧化物及正交晶型含钛复合氧化物中的至少1种的含 钛复合氧化物。含负极活性物质层的至少一部分与含正极活性物质层的至 少一部分相对。该电极组满足式：6500≤A/B≤18500。该电极组能够充分 抑制来自电极组的发热，而且能够充分进行从电极组的散热。此外，该电极组在施加大的电压时还能充分抑制电阻值的上升。而且，该电极组在低 温环境下充电时能够产生足够的热来提高电池的快速充电性能。这些结果 表明，该电极组能够实现可示出优异的循环寿命及低温环境下的优异的快 速充电性能的电池。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而 提示出的，其意图并非限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其它 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。这些实施方式和其变形例包含于发明的范围、主旨中，同时包含于 权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。

Claims (6)

1.一种电极组，其具备：
正极，其包含含正极活性物质层，和
负极，其包含含负极活性物质层，所述含负极活性物质层含有选自单斜晶型铌钛复合氧化物及正交晶型含钛复合氧化物中的至少1种含钛复合氧化物；
所述单斜晶型铌钛复合氧化物是具有用通式LixTi1-yM1yNb2-zM2zO7+δ表示的组成的复合氧化物或具有用通式LixTi1-yM3y+zNb2-zO7-δ表示的组成的复合氧化物，其中，M1为选自Zr、Si及Sn中的至少1种，M2为选自V、Ta及Bi中的至少1种，M3为选自Mg、Fe、Ni、Co、W、Ta及Mo中的至少1种，0≤x≤5、0≤y＜1、0≤z＜2、－0.3≤δ≤0.3；
所述正交晶型含钛复合氧化物是用Li2+aM(I)2-bTi6-cM(II)dO14+σ表示的化合物，其中，M(I)为选自Sr、Ba、Ca、Mg、Na、Cs、Rb及K中的至少1种，M(II)为选自Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Y、Fe、Co、Cr、Mn、Ni及Al中的至少1种，0≤a≤6、0≤b＜2、0≤c＜6、0≤d＜6、－0.5≤σ≤0.5；
所述含负极活性物质层的至少一部分与所述含正极活性物质层的至少一部分相对；
所述电极组满足下式：
6500≤A/B≤18500
其中，A为所述含负极活性物质层中与所述含正极活性物质层相对的部分的面积的合计，单位为cm2，B为所述电极组的厚度，单位为cm，所述电极组的厚度B为通过对所述电极组的表面中具有最大面积的面施加每1cm2为15g以上且20g以下的载荷而测定的厚度。
2.根据权利要求1所述的电极组，其中，所述至少1种含钛复合氧化物含有所述单斜晶型铌钛复合氧化物。
3.根据权利要求1或2所述的电极组，其中，所述含正极活性物质层含有锂镍钴锰复合氧化物。
4.一种电池，其具备：
权利要求1～3中任一项所述的电极组、和
电解质。
5.根据权利要求4所述的电池，其额定容量为25Ah以上且150Ah以下。
6.一种电池包，其具备权利要求4或5所述的电池。
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