CN112534617B - 二次电池、电池包、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子设备 - Google Patents

二次电池、电池包、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子设备 Download PDF

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Abstract

一种二次电池，其具备卷绕电极体，所述卷绕电极体包含正极、负极及隔板，并且，是由隔着该隔板彼此层叠后的正极及负极以卷绕轴为中心卷绕而成的。与卷绕轴正交的卷绕电极体的截面具有由平坦部、及隔着该平坦部彼此相对的一对弯曲部所划定的扁平形状。负极包含负极集流体、及形成于该负极集流体的负极活性物质层。在平坦部的卷绕电极体的最外周彼此相邻的两个负极集流体之间的第二距离与在平坦部的卷绕电极体的最内周彼此相邻的两个负极集流体之间的第一距离的比低于1。

Description

二次电池、电池包、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子设备
技术领域
本技术涉及一种二次电池、以及使用该二次电池的电池包、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子设备，所述二次电池具备卷绕电极体，所述卷绕电极体是由隔着隔板彼此层叠后的正极及负极卷绕而成的。
背景技术
移动电话等各种电子设备被广泛普及，期待该电子设备的小型化、轻量化及长寿命化。因此，作为电源，正在开发小型且轻量，并且可以得到高能量密度的二次电池。
二次电池不限定于上述的电子设备，也正在探讨对其它用途的应用。举例而言，可列举可拆装地搭载于电子设备等的电池包、电动汽车等电动车辆、家用电源服务器等蓄电系统、及电钻等电动工具。
二次电池具备包含正极、负极及隔板的卷绕电极体。在该卷绕电极体中，正极及负极彼此隔着隔板层叠，并且该正极、负极及隔板卷绕。
二次电池的构成会对电池特性产生很大的影响，因而，关于该二次电池的构成进行了各种探讨。具体而言，在具备平坦部及弯曲部的扁平状电极体中，为了确保正极与负极之间的绝缘性，同时提高输出，设置弯曲部的正极与负极之间的距离，以使其达到平坦部的正极与负极之间的距离的0.99倍以上(例如，参见专利文献1。)。
现有技术文献
【专利文献】
专利文献1：日本特开2016-181409号公报
发明内容
电子设备等不断高性能化及多功能化。因而，电子设备等的使用频率增加，并且该电子设备等的使用环境扩大。故而，关于二次电池的电池特性，仍具有改善的空间。
本技术是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供一种可以得到优异的电池特性的二次电池、电池包、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子设备。
本技术的一种实施方式的二次电池具备卷绕电极体，所述卷绕电极体包含正极、负极及隔板，并且由隔着该隔板彼此层叠后的正极及负极以卷绕轴为中心卷绕而成。与卷绕轴正交的卷绕电极体的截面具有由平坦部、及隔着该平坦部彼此相对的一对弯曲部所划定的扁平形状。负极包含负极集流体、及形成于该负极集流体的负极活性物质层。在平坦部的卷绕电极体的最外周彼此相邻的两个负极集流体之间的第二距离与在平坦部的卷绕电极体的最内周彼此相邻的两个负极集流体之间的第一距离的比低于1。
另外，本技术的一种实施方式的电池包、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子设备分别具备二次电池，该二次电池具有与上述的本技术的一种实施方式的二次电池相同的构成。
上述的第一距离及第二距离分别为基于卷绕电极体中的平坦部的构成求得的参数。更具体而言，第一距离为在卷绕电极体的最内周测得的多个距离(彼此相邻的两个负极集流体之间的距离)的中位值(中值)，并且，第二距离为在卷绕电极体的最外周测得的多个距离(彼此相邻的两个负极集流体之间的距离)的中位值(中值)。需要说明的是，关于第一距离及第二距离的详细内容(定义及测定方法等)，将分别在后文叙述。
根据本技术的一种实施方式的二次电池，在与卷绕轴正交的截面具有扁平形状的卷绕电极体中，由于第二距离与第一距离的比低于1，因此能够得到优异的电池特性。另外，即使在本技术的一种实施方式的电池包、电动车辆、蓄电系统、电动工具及电子设备中，也均能够得到相同的效果。
需要说明的是，本技术的效果不一定限定于此处所说明的效果，也可以为与后述的本技术相关的一系列效果中的任意效果。
附图说明
图1是示出本技术的一种实施方式的二次电池的构成的立体图。
图2是示出图1所示的卷绕电极体的构成的剖视图。
图3是示意性示出图2所示的卷绕电极体的构成的俯视图。
图4是放大示出图2所示的卷绕电极体的构成的一部分(部分P)的剖视图。
图5是放大并示意性示出图2所示的卷绕电极体的构成的一部分(弯曲部及平坦部)的图。
图6是示出使用计算机断层摄影法测得的卷绕电极体(平坦部)的线剖面的图。
图7为用于说明卷绕电极体的形成方法的俯视图。
图8是示出二次电池的应用例(电池包：单电池)的构成的立体图。
图9是示出图8所示的电池包的构成的框图。
图10是示出二次电池的应用例(电池包：电池组)的构成的框图。
图11是示出二次电池的应用例(电动车辆)的构成的框图。
图12是示出二次电池的应用例(蓄电系统)的构成的框图。
图13是示出二次电池的应用例(电动工具)的构成的框图。
具体实施方式
以下，参考附图对本技术的一种实施方式进行详细地说明。需要说明的是，说明的顺序如下所述。
1.二次电池
1-1.整体构成
1-2.卷绕电极体的构成
1-3.与卷绕电极体的构成相关的条件(距离比)
1-4.动作
1-5.制造方法
1-6.作用及效果
2.变形例
3.二次电池的用途
3-1.电池包(单电池)
3-2.电池包(电池组)
3-3.电动车辆
3-4.蓄电系统
3-5.电动工具
＜1.二次电池＞
首先，关于本技术的一种实施方式的二次电池进行说明。
此处所说明的二次电池例如为利用电极反应物质的吸留释放现象来得到电池容量(后述的负极20的容量)的二次电池。该电极反应物质为与电极反应(所谓的充电反应)相关的物质，该电极反应物质的种类不作特别限定。
以下，关于例如使用锂作为电极反应物质的情况进行说明。使用锂作为电极反应物质的二次电池即为所谓的锂离子二次电池。
＜1-1.整体构成＞
图1示出了二次电池的立体构成。但是，图1中示出了外装部件1与卷绕电极体100彼此分离的状态。
例如，如图1所示，该二次电池具有柔软性(或挠性)的膜状的外装部件1的内部收纳有卷绕电极体100而成的层压膜型二次电池。卷绕电极体100上连接有例如正极引线2及负极引线3。在外装部件1和正极引线2之间插入有例如密合膜4，并且，在外装部件1和负极引线3之间插入有例如密合膜5。
[外装部件]
外装部件1为收纳卷绕电极体100的膜状的收纳部件。该外装部件1为例如可沿箭头R的方向折叠的一张膜，该外装部件1上设有例如用于收纳卷绕电极体100的凹部1U。
该外装部件1为例如熔合层、金属层及表面保护层从内侧依次层叠而成的层叠体(层压膜)。在二次电池的制造工序中，例如，以熔合层之间隔着卷绕电极体100彼此相对的方式折叠外装部件1之后，使该熔合层中的外周缘部彼此相互熔合。熔合层为例如聚丙烯等高分子膜。金属层为例如铝及不锈钢(SUS)等金属箔。表面保护层为例如尼龙等高分子膜。但是，外装部件1也可以为例如经由粘结剂等彼此贴合的两张膜。
[卷绕电极体]
卷绕电极体100为进行充放电反应的二次电池的主要部分(电池元件)，如后文所述，其包含正极10、负极20及隔板30、以及后述的电解质层40。
该卷绕电极体100具有宽度W、高度H及厚度T。如上所述，此处所说明的宽度W为卷绕电极体100在与卷绕轴J(参见后述的图2)正交的方向上的尺寸，更具体而言，其为与该卷绕轴J正交的截面具有扁平形状的卷绕电极体100中的长轴方向(X轴方向)上的尺寸。另外，高度H为沿卷绕轴J的方向(Y轴方向)上的尺寸，并且，厚度T为与卷绕轴J正交的方向(Z轴方向)上的尺寸。
需要说明的是，关于卷绕电极体100的详细构成，将在后文叙述(参见图2～图4)。
[正极引线及负极引线]
正极引线2与正极10(后述的正极集流体11)连接，并从外装部件1的内部朝向外部导出。该正极引线2例如包含铝等导电性材料，其正极引线2的形状为例如薄板状及网状等中的任意之一。
负极引线3与负极20(后述的负极集流体21)连接，从外装部件1的内部朝向外部导出。负极引线3的导出方向为例如与正极引线2的导出方向相同的方向。该负极引线包含例如铜等导电性材料，该负极引线3的形状例如与正极引线2的形状相同。
[密合膜]
密合膜4、5分别为防止外部气体进入外装部件1的内部的部件。密合膜4包含例如对于正极引线2具有密合性的材料，密合膜5包含例如对于负极引线3具有密合性的材料。这些材料为例如聚丙烯等聚烯烃树脂。
＜1-2.卷绕电极体的构成＞
图2示出了图1所示的卷绕电极体100的截面构成。图3示意性示出了图2所示的卷绕电极体100的平面构成。图4放大了图2所示的卷绕电极体100的截面构成的一部分(部分P)。但是，图2中示出了沿XZ面的卷绕电极体100的截面，并且，图3中仅示出了卷绕电极体100的外缘(轮廓)。另外，图2中省略了电解质层40的图示。
在该卷绕电极体10中，例如，如图2及图4所示，正极10及负极20隔着隔板30及电解质层40彼此层叠，并且，该正极10、负极20、隔板30、及电解质层40以卷绕轴J为中心卷绕。该卷绕轴J为沿规定的方向(Y轴方向)延伸的轴(虚拟轴)。在此，例如，该正极10及负极20以正极10配置于最外周的方式卷绕。电解质层40例如夹设于正极10和隔板30之间，并且夹设于负极20和隔板30之间。需要说明的是，卷绕电极体100的表面可以由例如保护胶带等覆盖部件保护。
特别是，在二次电池的制造工序中，例如，如后文所述，通过使用包含平坦部300A及一对弯曲部300B的夹具300卷绕正极10、负极20、隔板30及电解质层40，由此形成卷绕电极体100(参照图7)。因而，如图2所示，与卷绕轴J正交的卷绕电极体100的截面(XZ面)具有扁平形状。
更具体而言，卷绕电极体100的截面具有与夹具300的形状相对应的形状(扁平形状)。即，如图3所示，卷绕电极体100的截面的形状(扁平形状)由平坦部100A、及隔着该平坦部100A彼此相对的一对弯曲部100B来划定。图3中，为了使平坦部100A和弯曲部100B彼此容易识别，在该平坦部100A和弯曲部100B的边界划出虚线。
[正极]
例如，如图4所示，正极10包含正极集流体11、及形成于该正极集流体11的正极活性物质层12。
正极集流体11具有内侧面及外侧面，并包含例如铝等导电性材料。正极活性物质层12包含形成于正极集流体11的内侧面的内侧层12A、及形成于该正极集流体11的外侧面的外侧层12B。
该正极活性物质层12、即内侧层12A及外侧层12B分别包含可以吸留释放锂的正极材料作为正极活性物质。但是，正极活性物质层12也可以进一步包含正极粘合剂及正极导电剂等其它材料。
正极材料包含例如含锂化合物等中的任意一种或两种以上。这是因为可以得到高能量密度。含锂化合物的种类不作特别限定，例如，含锂复合氧化物及含锂磷酸化合物等。含锂复合氧化物是包含锂和一种或两种以上的其它元素作为构成元素的氧化物的总称，其具有例如层状岩盐型及尖晶石型等结晶结构。含锂磷酸化合物是包含锂和一种或两种以上的其它元素作为构成元素的磷酸化合物的总称，其具有例如橄榄石型等结晶结构。
其它元素为锂以外的元素。其它元素的种类不作特别限定，例如，为属于长周期型元素周期表中的第2族～第15族的元素，更具体而言，为镍、钴、锰及铁等。这是因为可以得到高电压。
具有层状岩盐型的结晶结构的含锂复合氧化物为例如LiNiO2、LiCoO2、LiCo0.98Al0.01Mg0.01O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、Li1.2Mn0.52Co0.175Ni0.1O2及Li1.15(Mn0.65Ni0.22Co0.13)O2等。具有尖晶石型的结晶结构的含锂复合氧化物为例如LiMn2O4等。具有橄榄石型的结晶结构的含锂磷酸化合物为例如LiFePO4、LiMnPO4、LiFe0.5Mn0.5PO4及LiFe0.3Mn0.7PO4等。
内侧层12A及外侧层12B的厚度均不作特别限定，例如为37.5μm～55μm。另外，内侧层12A及外侧层12B的面积密度均不作特别限定，例如内侧层12A及外侧层12B两层共为30mg/cm2～45mg/cm2。
正极粘合剂包含例如合成橡胶及高分子化合物等中的任意一种或两种以上。合成橡胶为例如苯乙烯丁二烯类橡胶、氟类橡胶及乙烯丙烯二烯等。高分子化合物为例如聚偏氟乙烯及聚酰亚胺等。
正极导电剂包含例如碳材料等导电性材料中的任意一种或两种以上，该碳材料为例如石墨、碳黑、乙炔黑及科琴黑等。但是，正极导电剂也可以为金属材料及导电性高分子等。
在该正极10中，例如，正极活性物质层12仅形成于正极集流体11的一部分。具体而言，例如，如图2所示，正极集流体11包含未形成内侧层12A及外侧层12B双方的非形成部11S、11E。非形成部11S例如从正极10的卷绕方向上的卷外侧(最外周)的端部朝向卷内侧延伸，并且，非形成部11E例如从正极10的卷绕方向上的卷内侧(最内周)的端部朝向卷外侧延伸。正极10的卷绕方向上的非形成部11S的长度不作特别限定，例如其为从卷外侧的端部起大约半周大小的长度。正极10的卷绕方向上的非形成部11E的长度不作特别限定，例如其为从卷内侧的端部起大约半周大小的长度。
卷外侧的内侧层12A的形成范围和卷外侧的外侧层12B的形成范围例如彼此不同。具体而言，卷外侧的内侧层12A的端部的位置例如较卷外侧的外侧层12B的端部的位置向卷外侧偏离。
卷内侧的内侧层12A的形成范围和卷内侧的外侧层12B的形成范围例如彼此一致。即，卷内侧的内侧层12A的端部的位置例如与卷内侧的外侧层12B的端部的位置一致。
需要说明的是，为了抑制由端部产生的高低差的影响，可以在卷外侧及卷内侧各自的内侧层12A的端部及其附近设有例如用于减缓高低差的胶带。同样地，可以在卷外侧及卷内侧各自的外侧层12B的端部及其附近设有例如用于减缓高低差的胶带。
[负极]
例如，如图4所示，负极20包含负极集流体21、及形成于该负极集流体21的负极活性物质层22。
负极集流体21具有内侧面及外侧面，其包含例如铜等导电性材料。负极活性物质层22包含例如形成于负极集流体21的内侧面的内侧层22A、及形成于该负极集流体21的外侧面的外侧层22B。
该负极活性物质层22、即内侧层22A及外侧层22B分别包含可吸留释放锂的负极材料作为负极活性物质。但是，负极活性物质层22也可以进一步包含负极粘合剂及负极导电剂等其它材料。
为了防止充电中途锂金属意外析出至负极20的表面，负极材料的可充电容量优选大于正极10的放电容量。即，负极材料的电化学当量优选大于正极10的电化学当量。
负极材料包含例如碳材料及金属类材料等中的任意一种或两种以上。
碳材料是包含碳作为构成元素的材料的总称，例如，易石墨化性碳、难石墨化性碳及石墨等。这是因为吸留释放锂时碳材料的结晶结构几乎不产生变化，因而能够稳定地得到高能量密度。另外，还因为碳材料也用作负极导电剂，因而负极活性物质层22的导电性提高。
更具体而言，碳材料为例如热解碳类、焦炭类、玻碳纤维、有机高分子化合物烧成体、活性炭及碳黑类等，该焦炭类包含例如沥青焦、针状焦及石油焦等。有机高分子化合物烧成体为苯酚树脂及呋喃树脂等高分子化合物在适当的温度烧成(碳化)而得到的烧成物。此外，碳材料例如可以为在约1000℃以下的温度下热处理后的低结晶碳，也可以为非晶碳。碳材料的形状例如为纤维状、球状、粒状及鳞片状等中的任意一种或两种以上。
其中，碳材料优选包含天然石墨及人造石墨中的一方或双方。这是因为会稳定地得到足够高的能量密度，并且，负极活性物质层22的导电性充分提高。
金属类材料是包含金属元素及半金属元素中的任意一种或两种以上作为构成元素的材料的总称。这是因为能够得到更高的能量密度。
该金属类材料可以为单质，也可以为合金，还可以为化合物，可以为这些中的两种以上的混合物，也可以为包含这些中的一种或两种以上的相的材料。此处所说明的单质可以包含微量的杂质，因而，该单质的纯度不一定限定于100％。但是，合金可以不仅包含例如两种以上的金属元素，还包含一种或两种以上的金属元素和一种或两种以上的半金属元素。另外，合金可以包含一种或两种以上的非金属元素。金属类材料的组织为例如固溶体、共晶(共熔混合物)、金属间化合物及这些中的两种以上的共存物等。
金属元素及半金属元素分别可以与例如锂形成合金。具体而言，金属元素及半金属元素为例如镁、硼、铝、镓、铟、硅、锗、锡、铅、铋、镉、银、锌、铪、锆、钇、钯及铂等。
其中，金属类材料优选为包含硅作为构成元素的材料。即，如上所述，金属类材料优选为硅的单质、硅的合金及硅的化合物等中的任意一种或两种以上。这是因为能够稳定的得到充分高的能量密度。
硅的合金例如包含锡、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟、银、钛、锗、铋、锑及铬等中的任意一种或两种以上作为硅以外的构成元素。硅的化合物例如包含碳及氧等中的任意一种或两种以上作为硅以外的构成元素。需要说明的是，硅的化合物也可以包含例如关于硅的合金所说明的一系列的构成元素作为硅以外的构成元素。
硅的合金及硅的化合物为例如SiB4、SiB6、Mg2Si、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv(0＜v≤2)、及LiSiO等。但是，v的范围可以为例如0.2＜v＜1.4。
其中，因以下将说明的理由，负极材料优选包含碳材料及金属类材料双方。
金属类材料、特别是包含硅作为构成元素的材料具有理论容量高的优点，但也具有充放电时容易剧烈膨胀及收缩的可能。另一方面，碳材料具有理论容量低的可能，但也具有充放电时不易膨胀及收缩的优点。故而，通过并用碳材料和金属类材料，确保高理论容量(即电池容量)，同时充放电时抑制负极活性物质层22的膨胀及收缩。
内侧层22A及外侧层22B的厚度均不作特别限定，例如为47.5μm～72.5μm。另外，内侧层22A及外侧层22B的面积密度均不作特别限定，例如，内侧层22A及外侧层22B的双方共15mg/cm2～25mg/cm2。
关于负极粘合剂的详细内容与例如关于上述的正极粘合剂的详细内容相同。关于负极导电剂的详细内容与例如关于上述的负极导电剂的详细内容相同。
负极活性物质层22的形成方法不作特别限定，例如，为涂布法、气相法、液相法、火焰喷涂法及烧成法(烧结法)等。气相法为例如物理沉积法及化学沉积法等，更具体而言，为真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、激光烧蚀法、热化学气相沉积、化学气相沉积法(CVD)及等离子体化学气相沉积法等。液相法为例如电镀法及化学镀法等。烧成法为例如气氛烧成法、反应烧成法及热压烧成法等。
在该负极20中，例如，负极活性物质层22仅形成于负极集流体21的一部分。具体而言，例如，如图2所示，负极集流体21包含未形成内侧层22A及外侧层22B双方的非形成部21S、21E。非形成部21S例如从负极20的卷绕方向上的卷外侧(最外周)的端部朝向卷内侧延伸，并且，非形成部21E例如从负极20的卷绕方向上的卷内侧(最内周)的端部朝向卷外侧延伸。负极20的卷绕方向上的非形成部21S的长度不作特别限定，其为例如从卷外侧的端部起大约半周大小的长度。负极20的卷绕方向上的非形成部21E的长度不作特别限定，其为例如从卷内侧的端部起大约半周大小的长度。
卷外侧的内侧层22A的形成范围与卷外侧的外侧层22B的形成范围例如彼此一致。即，卷外侧的内侧层22A的端部的位置与例如卷外侧的外侧层22B的端部的位置一致。
卷内侧的内侧层22A的形成范围与卷内侧的外侧层22B的形成范围例如彼此不同。具体而言，卷内侧的内侧层22A的端部的位置较例如卷内侧的外侧层22B的端部的位置向卷外侧偏离。
需要说明的是，与正极10相同地，负极20上也可以设有用于减缓高低差的胶带。具体而言，例如，可以在卷外侧及卷内侧各自的内侧层22A的端部及其附近设有用于减缓高低差的胶带，也可以在卷外侧及卷内侧各自的外侧层22的高低差B的端部及其附近设有用于减缓高低差的胶带。
[隔板]
隔板30包含例如多孔膜。隔板30的厚度不作特别限定，例如，为5μm～20μm。该多孔膜包含例如合成树脂及陶瓷等中的任意一种或两种以上，该合成树脂为例如聚乙烯等。但是，隔板30也可以为例如两种以上多孔膜彼此层叠而成的层叠膜。
需要说明的是，隔板30可以包含例如上述的多孔膜(基材层)、及设于该基材层的单面或双面的高分子化合物层。高分子化合物层包含例如聚偏氟乙烯等高分子化合物，此外，还可以包含无机粒子等绝缘性粒子。无机粒子的种类不作特别限定，例如氧化铝及氮化铝等。
在此，例如，如图4所示，在正极10与隔板30之间夹设有电解质层40，并且，在负极20与隔板30之间夹设有电解质层40。在该情况下，隔板30的厚度与两个电解质层40各自的厚度的总和为例如5μm～20μm。
[电解质层]
电解质层40包含电解液及高分子化合物。此处所说明的电解质层40为所谓的凝胶状的电解质，因此，由高分子化合物保持电解液。这是因为能得到高离子传导率(例如，室温下为1mS/cm以上)，并且，防止电解液的漏液。
高分子化合物包含例如聚偏氟乙烯等。但是，高分子化合物可以为例如共聚物，更具体而言，可以为偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物等。
电解液包含例如溶剂及电解质盐。但是，在作为凝胶状的电解质的电解质层40中，电解液中所含的“溶剂”表示广义的概念，不仅包含液状的材料，也包含具有可以解离电解质盐的离子传导性的材料。故而，在使用具有离子传导性的高分子化合物的情况下，该高分子化合物也包含于溶剂。
溶剂包含例如有机溶剂等非水溶剂中的任意一种或两种以上，该非水溶剂为例如环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯及腈(单腈)化合物等。环状碳酸酯为例如碳酸亚乙酯及碳酸亚丙酯等。链状碳酸酯为例如碳酸二甲酯及碳酸二乙酯等。内酯为例如γ-丁内酯及γ-戊内酯等。链状羧酸酯为例如醋酸甲酯、醋酸乙酯及丙酸甲酯等。腈化合物为例如乙腈、甲氧基乙腈及3-甲氧基丙腈等。
另外，非水溶剂可以为例如不饱和环状碳酸酯、卤代碳酸酯、磺酸酯、酸酐、双氰基化合物(二腈化合物)及二异氰酸酯化合物、磷酸酯等。不饱和环状碳酸酯为例如碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯及碳酸亚甲基亚乙酯等。卤代碳酸酯为例如4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-二氟-1,3-二氧戊环-2-酮及碳酸氟甲基甲酯等。磺酸酯为例如1,3-丙烷磺酸内酯及1,3-丙烯磺酸内酯等。酸酐为例如琥珀酸酐、戊二酸酐、马来酸酐、乙二磺酸酐、丙二磺酸酐、磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐及磺基丁酸酐等。二腈化合物为例如丁二腈、戊二腈、己二腈及邻苯二甲腈等。二异氰酸酯化合物为例如六亚甲基二异氰酸酯等。磷酸酯为例如磷酸三甲酯及磷酸三乙酯等。
电解质盐包含例如锂盐等中的任意一种或两种以上，该锂盐为例如氟化磷酸锂(LiPF6)、四氟化硼酸锂(LiBF4)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiN(SO2F)2)、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)及氟磷酸锂(Li2PFO3)等。电解质盐的含量不作特别限定，例如相对于溶剂为0.3mol/kg以上且3.0mol/kg以下。
＜1-3.与卷绕电极体的构成相关的条件(距离比)＞
图5放大了图2所示的卷绕电极体100的构成的一部分(平坦部100A及弯曲部100B)。但是，图5中分别示意性示出了正极10及负极20，并且，省略了隔板30及电解质层40的图示。
在该二次电池(卷绕电极体100)中，根据平坦部100A中的位置优化了彼此相邻的两个负极集流体21间的距离D(所谓的负极间距离)。以下，关于距离D(D1、D2、D3)及卷绕层数N各自的定义进行说明之后，关于与卷绕电极体100的构成相关的条件(距离比D2/D1及距离比(D3×D3)/(D1×D2))及其构成条件的测定方法进行说明。
[用于定义距离D(D1、D2、D3)的前提事项]
此处，参考图5关于用于定义距离D(D1、D2、D3)的前提事项进行说明。图5中，例如，如上所述，最外周配置有正极10，并且，在该最外周的正极10中，正极集流体11上仅形成有内侧层12A。另外，例如，最内周配置有负极20。但是，在最内周，例如，仅配置有负极集流体21(非形成部21E)，并且，在与最内周相比外侧1周处，例如，负极集流体21上仅形成有外侧层22B。需要说明的是，图5中示出了例如卷绕层数N为11的情况。
最初，将最内周的负极集流体21的绕折点作为点A，然后画一条通过该点A的厚度方向(Z轴方向)的直线S1。接下来，将最外周的负极集流体21与直线S1相交的两个点作为点B、C。接下来，将从点B朝向平坦部100A的内侧仅偏移5mm的点作为点D，并且，将从点C朝向平坦部100A的内侧仅偏移5mm的点作为点E，然后画一条分别通过点D、E的直线S2。接下来，将从点D进一步朝向平坦部100A的内侧仅偏移5mm的点作为点F，并且，将从点E进一步朝向平坦部100A的内侧仅偏移5mm的点作为点G，然后画一条分别通过点F、G的直线S3。最后，将较最外周的负极集流体21(点D)更位于内侧的各负极集流体21与直线S2相交的点作为点H、I、J、K、L，并且，将较最外周的负极集流体21(点E)更位于内侧的各负极集流体21与直线S2相交的点作为点M、N、O、P、Q。
[距离D2的定义]
平坦部100A中卷绕电极体100的最外周的距离D为距离D2(第二距离)。如上所述，该距离D2为基于平坦部100A的构成求得的参数，更具体而言，其为在卷绕电极体100的最外周测得的多个距离D(彼此相邻的两个负极集流体之间的距离D)的中位值(中值)。
为了确定距离D2，最初，通过上述的流程，基于直线S2设置点D、E、H、M之后，测定点D、H间的距离及点E、M间的距离。
接下来，将以沿负极集流体21的方式从点D朝向平坦部100A的内侧仅偏移0.05mm的点作为新的点D，并且，以沿负极集流体21的方式从点E朝向平坦部100A的内部仅偏移0.05mm的点作为新的点E，由此新画一条分别通过该新的点D、E的直线S2，然后，基于该直线S2再设置点D、E、H、M，由此再测定点D、H间的距离及点E、M间的距离。图5中，为了简化图示内容，仅示出了新的直线S2，省略了新的点D、E、H、M的图示。然后，在新设置的点D不超过点F、并且新设置的点E不超过点G的范围内，基于此处所说明的新的直线S2及新的点D、E、H、M测定两处的距离，并重复该作业。
最后，运算通过上述的流程测得的一系列的距离的中位值(中值)，由此将该中值作为距离D2。由上述的特定流程表明，该距离D2为在平坦部100A的内部(卷绕电极体100的最外周)测得的一系列的距离D的平均值(中位值)。需要说明的是，距离D2的值采用将小数点第二位的值四舍五入后得到的值。
[距离D1的定义]
平坦部100A中卷绕电极体100的最内周的距离D为距离D1(第一距离)。如上所述，该距离D1为基于平坦部100A的构成求得的参数，更具体而言，其为在卷绕电极体100的最内周测得的多个距离D(彼此相邻的两个负极集流体之间的距离D)的中位值(中值)。
为了确定距离D1，最初，通过上述的流程，基于直线S2设置点K、L、P、Q之后，测定点K、L间的距离及点P、Q间的距离。接下来，通过上述的流程，重新画一条直线S2，然后基于该直线S2再设置点K、L、P、Q，由此再测定点K、L间的距离及点P、Q间的距离。接下来，在新设置的点K、L不超过直线S3，并且新设置的点P、Q不超过直线S3的范围内，基于此处所说明的新的直线S2及新的点K、L、P、Q测定两处的距离，并重复该作业。最后，运算通过上述的流程测得的一系列的距离的中位值(中值)，由此将该中值作为距离D1。
由上述的特定流程表明，该距离D1是在平坦部100A的内部(卷绕电极体100的最内周)测得的一系列的距离D的平均值(中位值)。需要说明的是，距离D1的值采用将小数点第二位的值四舍五入后得到的值。
[距离D3的定义]
平坦部100A中卷绕电极体100的最外周与最内周之间的区域(中间区域)的距离D为距离D3(第三距离)。该距离D3为基于平坦部100A的构成求得的参数，更具体而言，其为在卷绕电极体100的中间区域测得的多个距离D(彼此相邻的两个负极集流体之间的距离D)的中位值(中值)。
为了确定距离D3，最初，通过上述的流程，基于直线S2设置点H、I、J、K、M、N、O、P之后，测定点H、I间的距离、点I、J间的距离、点J、K间的距离、点M、N间的距离、点N、O间的距离及点O、P间的距离。接下来，通过上述的流程重新画一条直线S2，然后，基于该直线S2再设置点H、I、J、K、M、N、O、P，由此再测定点H、I间的距离、点I、J间的距离、点J、K间的距离、点M、N间的距离、点N、O间的距离及点O、P间的距离。接下来，在新设置的点H、I、J、K不超过直线S3、并且新设置的点M、N、O、P不超过直线S3的范围内，基于此处所说明的新的直线S2及新的点H、I、J、K、M、N、O、P测定6处的距离，并重复该作业。最后，运算通过上述的流程测得的一系列的距离的中位值(中值)，由此将该中值作为距离D3。
由上述的特定流程表明，该距离D3为在平坦部100A(卷绕电极体100的中间区域)测得的一系列的距离D的平均值(中位值)。需要说明的是，距离D3的值采用将小数点第二位的值四舍五入后得到的值。
[卷绕层数N的定义]
如上所述，卷绕层数N为表示正极10、负极20及隔板30卷绕的次数的指标，更具体而言，如图5所示，其为以与作为基准线的直线S1交叉的方式延伸的正极10的数量(层数)。
但是，在与直线S1交叉的正极10中，正极集流体11上设有内侧层12A及外侧层12B双方的情况下，将为了确定卷绕层数N而计数的正极10的计数数目设为1。另外，在与直线S1交叉的正极10中，正极集流体11上仅设有内侧层12A及外侧层12B中的任意一者的情况下，将为了确定卷绕层数N而计数的正极10的计数数目设为0.5。
图5中，例如，如上所述，在相对于直线S1交叉的正极10中，仅包含内侧层12A的正极10的数目为两个，并且，包含内侧层12A及外侧层12B双方的正极10的数目为10个。故而，卷绕层数N为N＝0.5×2+1×10＝11。
需要说明的是，为了求取上述的距离D3而基于直线S2所设置的点的数目根据卷绕层数N变化。
具体而言，例如，如图5所示，仅包含内侧层12A的正极10的数目为两个、并且包含内侧层12A及外侧层12B双方的正极10的数目为10个，故而卷绕层数N为N＝0.5×2+1×10＝11的情况下，为了求取距离D3而设置的点的数目为8个(点H、I、J、K、M、N、O、P)。
另外，虽未具体图示，例如，仅包含内侧层12A的正极10的数目为两个、并且包含内侧层12A及外侧层12B双方的正极10的数目为8个，故而卷绕层数N为N＝0.5×2+1×8＝9的情况下，为了求取距离D3而设置的点的数目为6个。
另外，虽未具体图示，例如，仅包含内侧层12A的正极10的数目为两个、并且包含内侧层12A及外侧层12B双方的正极10的数目为12个，故而卷绕层数N为N＝0.5×2+1×12＝13的情况下，为了求取距离D3而设置的点的数目为10个。
[构成条件(距离比D2/D1及距离比(D3×D3)/(D1×D2))]
在该二次电池中，距离D2与距离D1的比(距离比D2/D1)低于1。需要说明的是，距离比D2/D1的值采用将小数点第三位的值四舍五入后得到的值。
之所以距离比D2/D1低于1是因为彼此相邻的两个负极集流体21之间的距离在卷绕电极体100的最外周小于最内周。在该情况下，形成卷绕电极体100时，即卷绕正极10、负极20及隔板30时，正极10、负极20及隔板30在最外周比在最内周更牢固地卷绕，因而，该正极10、负极20及隔板30牢固地夹紧。由此，在最外周，不仅仅因卷绕时夹紧所引起的约束力较最内周增加，物理强度也较最内周增加，因而，充放电时卷绕电极体100不易膨胀。由此，充放电时确保放电容量，同时二次电池不易膨胀。
其中，距离比D2/D1优选为0.99以下。这是因为，卷绕电极体100充分不易膨胀，故而二次电池充分不易膨胀。在该情况下，距离比D2/D1优选为0.93以上。这是因为，若距离比D2/D1低于0.93，则卷绕电极体100较最内周在最外周被过分牢固地夹紧，故而在最外周卷绕电极体100的物理强度反而可能降低。
如果距离比D2/D1满足上述的条件(D2/D1＜1)，则卷绕层数N不作特别限定。其中，卷绕层数N优选为4以上。这是因为，若卷绕层数N低于4，则上述的因卷绕时夹紧所引起的约束力降低，故而，即使距离比D2/D1满足上述的条件，也难以抑制二次电池的膨胀。换而言之，若卷绕层数N为4以上，与该卷绕层数N低于4的情况相比，容易通过距离比D2/D1的优化有效地抑制二次电池的膨胀。
另外，如果距离比D2/D1满足上述的条件(D2/D1＜1)，则距离D3不作特别限定。其中，距离D3优选为距离D1以下且距离D2以上，更优选小于距离D1且大于距离D2。这是因为，通过使卷绕电极体100从最内周向最外周逐渐牢固地夹紧，使卷绕电极体100的物理强度从其最内周向最外周依次增加，故而，该卷绕电极体100更不易膨胀。
需要说明的是，距离D3为距离D1以下且距离D2以上以距离比D2/D1低于1为前提，故而表示以下的含义。即，如上所述，距离D3可以小于距离D1且大于距离D2。或，可以距离D3与距离D1相同，且大于距离D2。或，可以距离D3也可以小于距离D1，且与距离D2相同。
其中，下述的式(1)所表示的比(距离比(D3×D3)/(D1×D2))优选为0.98以上且1.02以下。这是因为，由于优化了距离D1、D2、D3之间的关系，故而二次电池更不易膨胀。需要说明的是，距离比(D3×D3)/(D1×D2)的值采用将小数点第三位的值四舍五入后的值。
(距离D3×距离D3)/(距离D1×距离D2)···(1)
[测定方法]
图6示出了使用计算机断层摄影法测得的卷绕电极体100(平坦部100A)的线剖面。图6中所示的E、M、N、O、P、Q、L、K、J、I、H、D这些文字与图5所示的点E、M、N、O、P、Q、L、K、J、I、H、D相对应。
为了分别求取距离D1、D2、D3以分别算出距离比D2/D1及距离比(D3×D3)/(D1×D2)，使用例如使用X射线作为光源的计算机断层摄影装置、即所谓的X射线CT(ComputedTomography，X射线计算机断层成像)扫描测定卷绕电极体10(平坦部100A)。由此，如图6所示，得到了平坦部100A的线剖面。在该线剖面上，横轴示出了距离(平坦部100A中的位置)，并且，纵轴示出了X射线的检测强度。例如，在正极活性物质层12包含含锂化合物(钴酸锂(LiCoO2))，并且，负极集流体21包含铜的情况下，如图6所示，由于含锂化合物的X射线透射性和铜的X射线透射性的差异，在正极活性物质层12的存在位置检测到多个峰P0，并且，在负极集流体21的存在位置检测到峰P1～P12。峰P1～P12分别源于分别存在于点E、M、N、O、P、Q、L、K、J、I、H、D的负极集流体21。
在求取距离D2的情况下，为了基于平坦部100A的线剖面测定点D、H间的距离及点E、M间的距离，测定峰P1、P2间的距离(峰顶间的距离)X1及峰P11、P12间的距离X10。当然，在求取距离D2的情况下，针对每条直线S2反复进行基于平坦部100A的线剖面测定两处的距离的作业。测定了求取距离D2所需的一系列的距离之后，运算该一系列的距离的中位值，由此能够得到距离D2。
在求取距离D1的情况下，为了基于平坦部100A的线剖面测定点K、L间的距离及点P、Q间的距离，测定峰P7、P8间的距离X6及峰P5、P6间的距离X5。当然，在求取距离D1的情况下，针对每条直线S2反复进行基于平坦部100A的线剖面测定两处的距离的作业。测定了求取距离D1所需的一系列的距离之后，运算该一系列的距离的中位值，由此能够得到距离D1。
在求取距离D3的情况下，为了基于平坦部100A的线剖面测定点H、I间的距离、点I、J间的距离、点J、K间的距离、点M、N间的距离、点N、O间的距离及点O、P间的距离，测定峰P2、P3间的距离X2、峰P3、P4间的距离X3、峰P4、P5间的距离X4、峰P8、P9间的距离X7、峰P9、P10间的距离X8及峰P10、P11间的距离X9。当然，在求取距离D3的情况下，针对每条直线S2反复进行基于平坦部100A的线剖面测定6处的距离的作业。测定了算出距离D3所需的一系列的距离之后，运算该一系列的距离的中位值，由此能够得到距离D3。
由上述的距离D1、D2、D3各自的测定流程表明，基于平坦部100A的线剖面求得的距离D1、D2、D3严格地说分别为彼此相邻的两个峰顶间的距离，即彼此相邻的两个负极集流体21的中心位置间的距离。
＜1-4.动作＞
在该二次电池中，例如，充电时从正极10释放锂离子，并且，该锂离子经由电解质层40吸留于负极20。另外，在二次电池中，例如，放电时从负极20释放锂离子，并且，该锂离子经由电解质层40吸留于正极10。
＜1-5.制造方法＞
具备电解质层40的二次电池通过例如以下所说明的两种流程来制造。为了说明卷绕电极体100的形成方法，图7示出了与图3相对应的平面构成。
[第一流程]
最初，制作正极10。具体而言，最初，将正极活性物质与根据必要使用的正极粘合剂及正极导电剂等混合，由此制得正极合剂。接下来，使正极合剂分散于有机溶剂等，由此制得膏状的正极合剂浆料。最后，在正极集流体11的双面涂布正极合剂浆料之后，使该正极合剂浆料干燥。由此，形成正极活性物质层12(内侧层12A及外侧层12B)，从而制作正极10。在该情况下，为了在正极10设置非形成部11S、11E，调节内侧层12A及外侧层12B各自的形成范围。然后，可以使用辊压机等压缩成型正极活性物质层12。在该情况下，可以加热正极活性物质层12，也可以多次反复压缩成型。
接着，制作负极20。具体而言，通过与上述的正极10的制作流程相同的流程，在负极集流体21的双面形成负极活性物质层22(内侧层22A及外侧层22B)。具体而言，将负极活性物质与根据需要使用的负极粘合剂及负极导电剂等混合，由此制得负极合剂，然后，使负极合剂分散于有机溶剂等，由此制得膏状的负极合剂浆料。接下来，在负极集流体21的双面涂布负极合剂浆料，然后，使该负极合剂浆料干燥。由此，形成负极活性物质层22，从而制作负极20。在该情况下，为了在负极20设置非形成部21S、21E，调节内侧层22A及外侧层22B各自的形成范围。然后，可以压缩成型负极活性物质层22。
接着，制作电解质层40。具体而言，最初，向溶剂中加入电解质盐之后，搅拌该溶剂，由此制备电解液。接下来，将电解液、高分子化合物、及有机溶剂等混合，由此制备前体溶液。最后，在正极10上涂布前体溶液，然后，使该前体溶液干燥，由此形成电解质层40，并且，在负极20上涂布前体溶液，然后，使该前体溶液干燥，由此形成电解质层40。
最后，组装二次电池。具体而言，最初，使用焊接法等在正极集流体11上连接正极引线2，并且，使用焊接法等在负极集流体21上连接负极引线3。接下来，经由隔板30使正极10及负极20彼此层叠，由此，如图7所示，得到层叠体200。
接下来，使用用于卷绕的夹具300将层叠体200卷绕。该夹具300是用于卷绕层叠体200以使与卷绕轴J正交的截面具有扁平形状的部件，包含与平坦部100A对应的平坦部300A、及与一对弯曲部100B对应的一对弯曲部300B。在使用夹具300卷绕层叠体200的情况下，通过以与卷绕轴J对应的旋转轴R为中心逆时针旋转夹具300，将层叠体200卷绕于该夹具300的周囲。由此，层叠体200以沿夹具300的表面的方式卷绕，故而，层叠体200以反映该夹具300的截面形状(扁平形状)的方式成形并卷绕。由此，形成包含平坦部100A及一对弯曲部100B的卷绕体210。除未浸渗电解液之外，该卷绕体210的构成与卷绕电极体100的构成相同。
在该情况下，在使用夹具300卷绕层叠体200的工序中，通过适当地改变该夹具300的旋转速度，使夹紧该层叠体200的力在最外周强于最内周。具体而言，在卷绕层叠体200的工序中，在最内周使夹具300的旋转速度相对较慢，并且，在最外周使夹具300的旋转速度相对较快。由此，在通过层叠体200的卷绕工序所形成的卷绕体210中，夹紧该层叠体200的力在最外周相对强于最内周，故而，彼此相邻的两个负极集流体21在最外周较最内周彼此相互靠近。即，如上所述，通过适当调节夹具300的旋转速度，分别改变距离D1、D2，故而，能够控制距离比D2/D1。当然，通过适当调节夹具300的旋转速度，改变距离D3，故而，也能够控制距离比(D3×D3)/(D1×D2)。
接下来，以夹着卷绕体210的方式折叠外装部件1之后，使用热熔合法等将外装部件1中除一个外周缘部之外的剩余外周缘部彼此相互粘结，由此将卷绕体210收纳于袋状的外装部件1的内部。在该情况下，在正极引线2与外装部件1之间插入密合膜4，并且，在负极引线3与外装部件1之间插入密合膜4。最后，向袋状的外装部件1的内部注入电解液，然后，使用热熔合法等密封外装部件1。由此，电解液浸渗于卷绕体210，从而形成卷绕电极体100。故而，在外装部件1的内部封入卷绕电极体100，从而完成二次电池。
[第二流程]
如以下所说明那样，除电解质层40的形成方法不同之外，第二流程与第一流程相同。具体而言，最初，不形成电解质层40，并且，使用形成有高分子化合物层的隔板30，除此之外，通过与上述的第一流程相同的流程制作卷绕体210之后，将卷绕体210收纳于袋状的外装部件1的内部。接下来，向外装部件1的内部注入电解液，然后，使用热熔合法等密封外装部件1的开口部。最后，通过向外装部件1施加负荷并加热，从而隔着高分子化合物层使隔板30密合于正极10，并且，隔着高分子化合物层使隔板30密合于负极20。由此，电解液分别浸渗于高分子化合物层，并且，该高分子化合物层分别凝胶化，从而形成电解质层40。
＜1-6.作用及效果＞
在该二次电池中，在与卷绕轴J正交的截面具有扁平形状的卷绕电极体100中，距离比D2/D1低于1。在该情况下，如上所述，在卷绕电极体100的最外周，不仅因卷绕时夹紧所引起的约束力较最内周增加，物理强度也较最内周增加，故而，充放电时卷绕电极体100不易膨胀。故而，充放电时确保放电容量，同时二次电池不易膨胀，故而，能够得到优异的电池特性。
特别是，如果距离比D2/D1为0.99以下，则二次电池充分不易膨胀，故而，能够更高的效果。在该情况下，如果距离比D2/D1为0.93以上，则抑制正极10、负极20及隔板30在最外周较最内周过度夹紧，反而导致卷绕电极体100的物理强度降低，故而，能够得到更高的效果。
另外，如果卷绕层数N为4以上，则通过距离比D2/D1的优化容易有效地抑制二次电池的膨胀，故而，能够得到更高的效果。
另外，如果距离D3为距离D1以下且距离D2以上，则卷绕电极体100的物理强度从最内周向最外周依次增加，由此，该卷绕电极体100更不易膨胀，故而，能够得到更高的效果。在该情况下，如果距离D3小于距离D1且大于距离D2，则卷绕电极体100更为不易膨胀，故而，能够得到更为高的效果。另外，如果距离比(D3×D3)/(D1×D2)为0.98以上且1.02以下，则卷绕电极体100更为不易膨胀，故而，能够得到更为高的效果。
另外，如果负极20包含天然石墨及人造石墨中的一方或双方，则可以得到高放电容量，故而，能够得到更高的效果。在该情况下，如果负极20包含硅的单质、硅的化合物及硅的合金中的任意一种或两种以上，则放电容量增加，故而，能够得到更为高的效果。
＜2.变形例＞
上述的二次电池的构成可适当变更。需要说明的是，关于以下所说明的一系列的变形例，也可以将任意的两种以上相互组合。
具体而言，卷绕电极体100的卷绕层数N可任意变更。即，图5中虽然关于卷绕层数N为11的情况进行了说明，但该卷绕层数N只要使距离比D2/D1优化，则可以任意设置。但是，如上所述，为了有效地抑制二次电池的膨胀，卷绕层数N优选为4以上。
另外，虽然为了设置距离比D2/D1以使其达到合适的范围，变更了形成卷绕电极体100时(卷绕层叠体200时)的夹具300的旋转速度，但控制该距离比D2/D1的方法不作特别限定。即，只要能够控制距离D2/D1以使其达到适当的范围，则也可以使用除变更夹具300的旋转速度的方法以外的其它方法。
另外，虽然使用了凝胶状的电解质(电解质层40)，但也可以直接使用液状的电解质(电解液)代替该凝胶状的电解质。在该情况下，通过使电解液浸渗于卷绕体210，形成卷绕电极体100，故而，在该卷绕电极体100中，电解液分别浸渗于正极10、负极20及隔板30。
＜3.二次电池的用途＞
关于上述的二次电池的用途，只要可以将该二次电池用作驱动用的电源及用于积蓄电力的蓄电源等的机械、设备、器具、装置及系统(多个设备等的集合体)等，则不作特别限定。用作电源的二次电池可以为主电源，也可以为辅助电源。主电源是指无论有无其它电源均优先使用的电源。辅助电源可以为例如代替主电源使用的电源，也可以为根据需要从主电源切换至的电源。在将二次电池用作辅助电源的情况下，主电源的种类不限定于二次电池。
二次电池的用途例如如下所述：摄像机、数码相机、移动电话、笔记本电脑、无绳电话、立体声耳机、便携式收音机、便携式电视及便携式信息终端等电子设备(包含便携式电子设备。)；电动剃须刀等便携式生活器具；备用电源及存储卡等存储用装置；电钻及电锯等电动工具；作为可拆装电源搭载于笔记本电脑等的电池包；起搏器及助听器等医用电子设备；电动汽车(包含混合动力汽车)等电动车辆；预先积蓄电力以供紧急时使用的家用电池系统等蓄电系统。当然，二次电池的用途也可以为上述的用途以外的其它用途。
需要说明的是，如后文所述，电池包可以使用单电池，也可以使用电池组。电动车辆是指以二次电池为驱动用电源进行工作(行驶)的车辆，如上所述，也可以为同时具备二次电池以外的驱动源的汽车(混合动力汽车(HEV)等)。蓄电系统是指将二次电池用作蓄电源的系统。例如，在家用蓄电系统中，在作为蓄电源的二次电池中积蓄电力，故而可以利用该电力使用家用电器等。电动工具是指以二次电池作为驱动用的电源而使活动部(例如钻头等)活动的工具。电子设备是指将二次电池作为驱动用的电源(电力供应源)而发挥各种功能的设备。
在此，关于二次电池的多个应用例进行具体地说明。但是，以下所说明的应用例的构成仅为一例，关于该应用例的构成，可以适当进行变更。
＜3-1.电池包(单电池)＞
图8示出了使用单电池的电池包的立体构成，并且，图9示出了图8所示的电池包的框式构成。但是，图8中示出了电池包解体后的状态。
此处所说明的电池包为使用一个二次电池的简易型电池包(所谓的软包)，其搭载于例如以智能手机为代表的电子设备等。例如，如图8所示，该电池包具备作为层压膜型二次电池的电源111、及与该电源111连接的电路基板116。该电源111上安装有正极引线112及负极引线113。
电源111的两侧面上粘贴有一对粘合胶带118、119。电路基板116上形成有保护电源(PCM：Protection Circuit Module，保护电路模块)。该电路基板116经由极耳114与正极引线112连接，并且，经由极耳115与负极引线113连接。另外，电路基板116与用于外部连接的带有连接器的引线117连接。需要说明的是，在电路基板116与电源111连接的状态下，该电路基板116由标签120及绝缘片材121保护。
另外，例如，如图9所示，电池包具备电源111、及电路基板116。电路基板116具备例如控制部121、开关部122、PTC元件123、及温度检测部124。电源111可以经由正极端子125及负极端子127与外部连接，故而，该电源111经由正极端子125及负极端子127充放电。温度检测部124使用温度检测端子(所谓的T端子)126检测温度。需要说明的是，由于电路基板116不具备PTC元件123，故而，可以另外在电路基板116上附设PTC元件。
控制部121包含例如中央运算处理装置(CPU)及存储器等，以控制电池包整体的动作。该控制部121例如通过电池电压达到过充电检测电压时关断开关部122，使电源111的电流路径中不流通充电电流，并且，充电时流过大电流时，通过关断开关部122来阻断充电电流。过充电检测电压不作特别限定，例如4.2V±0.05V。另外，控制部121例如通过电池电压达到过放电检测电压时关断开关部122，使电源111的电流路径中不流通放电电流，并且，放电时流过大电流时，通过关断开关部122来阻断放电电流。过放电检测电压不作特别限定，例如，2.4V±0.1V。
开关部122包含例如充电控制开关及放电控制开关等，根据控制部121的指示切换电源111的使用状态(有无电源111与外部设备的连接)。充电控制开关及放电控制开关分别为例如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)等半导体开关，充放电电流基于例如开关部122的ON电阻来检测。
温度检测部124包含例如热敏电阻等温度检测元件，测定电源111的温度，并将该温度的测定结果输出至控制部121。
＜3-2.电池包(电池组)＞
图10示出了使用电池组的电池包的框式构成。该电池包例如在壳体60的内部具备控制部61、电源62、开关部63、电流测定部64、温度检测部65、电压检测部66、开关控制部67、存储器68、温度检测元件69、电流检测电阻70、正极端子71及负极端子72。
控制部61包含例如CPU等，控制电池包整体的动作。电源62为包含两个以上二次电池的电池组，该两个以上二次电池的连接形式可以为串联，也可以为并联，还可以为双方的混合型。举例而言，电源62包含彼此以2并联3串联的方式连接的6个二次电池。
开关部63包含例如充电控制开关、放电控制开关、充电用二极管及放电用二极管等，根据控制部61的指示切换电源62的使用状态(有无电源62与外部设备的连接)。充电控制开关及放电控制开关分别为例如上述的半导体开关。
电流测定部64使用电流检测电阻70测定电流，并将该电流的测定结果输出至控制部61。温度检测部65使用温度检测元件69测定温度，并将该温度的测定结果输出至控制部61。电压检测部66测定电源62(二次电池)的电压，并将模数转换后的电压的测定结果供应至控制部61。
开关控制部67根据从电流测定部64及电压检测部66分别输入的信号控制开关部63的动作。该开关控制部67例如通过电池电压达到过充电检测电压时断开开关部63(充电控制开关)，使电源62的电流路径中不流通充电电流。过充电检测电压不作特别限定，例如，4.2V±0.05V。由此，电源62中，可以经由放电用二极管仅进行放电，并且，开关控制部67例如在充电时流过大电流时阻断充电电流。另外，开关控制部67通过例如在电池电压达到过放电检测电压时阻断开关部63(放电控制开关)，使电源62的电流路径中不流通放电电流。过放电检测电压不作特别限定，例如，2.4V±0.1V。由此，电源62中，可以经由充电用二极管仅进行充电，并且，开关控制部67例如在放电时流过大电流时阻断放电电流。
存储器68包含例如作为非易失性存储器的EEPROM等。温度检测元件69包含例如热敏电阻等，测定电源62的温度，并将该温度的测定结果输出至控制部61。正极端子71及负极端子72分别为与使用电池包工作的外部设备(例如，笔记本型个人电脑)及用于为电池包充电的外部设备(例如，充电器)等连接的端子。电源62经由正极端子71及负极端子72进行充放电。
＜3-3.电动车辆＞
图11示出了作为电动车辆的一例的混合动力汽车(HEV)的框式构成。该HEV在例如壳体73的内部具备控制部74、引擎75、电源76、驱动用电机77、差动装置78、发电机79、变速器80及离合器81、逆变器82、83、及各种传感器84。此外，HEV具备例如与差动装置78及变速器80连接的前轮用驱动轴85及前轮86、以及后轮用驱动轴87及后轮88。
此处所说明的HEV可以将例如引擎75及电机77中的任意一者用作驱动源而行驶。引擎75为主要的动力源，例如，汽油引擎等。在将引擎75作为动力源的情况下，经由例如作为驱动部的差动装置78、变速器80及离合器81，将引擎75的驱动力(旋转力)传递至前轮86及后轮88。需要说明的是，由于引擎75的旋转力传递至发电机79，故而，发电机79利用该旋转力产生交流电，并且，该交流电经由逆变器83被转换为直流电，从而将该直流电积蓄于电源76。另一方面，在将作为转换部的电机77作为动力源的情况下，从电源76供应的电力(直流电)经由逆变器82被转换为交流电，故而电机77利用该交流电进行驱动。通过该电机77从电力转换来的驱动力(旋转力)经由例如作为驱动部的差动装置78、变速器80及离合器81被传递给前轮86及后轮88。
需要说明的是，若HEV经由制动机制减速，则减速时的阻力作为旋转力被传递给电机77，从而电机77可以利用该旋转力产生交流电。该交流电经由逆变器82被转换为直流电，从而该直流再生电力优选积蓄于电源76。
控制部74包含例如CPU等，以控制HEV整体的动作。电源76包含一个或两个以上二次电池，可与外部电源连接。各种传感器84包含例如速度传感器、加速度传感器及引擎转速传感器等中的任意一种或两种以上，用于控制引擎75的转速，并且控制节气门的开度(油门开度)。
需要说明的是，虽然例举了电动车辆为HEV的情况，但该电动车辆可以为不使用引擎75而仅使用电源76及电机77进行工作的车辆(电动汽车)，也可以为追加了外部充电功能的插电式混合动力汽车(PHEV)，还可以为氢燃料电池汽车(FCV)，还可以为此外的其它汽车。
＜3-4.蓄电系统＞
图12示出了蓄电系统的框式构成。该蓄电系统在例如普通住宅及商业建筑等房屋89的内部具备控制部90、电源91、智能电表92、及电力集线器93。需要说明的是，蓄电系统可以每户(一家)设置，也可以每多戸(多家)设置。
在此，电源91与例如设于房屋89的内部的电气设备94连接，并且，可以与停在房屋89外部的电动车辆96连接。另外，电源91经由电力集线器93与例如设于房屋89的私人发电机95连接，并且可以经由智能电表92及电力集线器93与外部的集中型电力系统97连接。
需要说明的是，电气设备94包含例如冰箱、空调、电视及热水器等家电产品中的任意一种或两种以上。私人发电机95包含例如太阳能发电机及风力发电机等发电机中的任意一种或两种以上。电动车辆96包含例如电动汽车、电动摩托车及混合动力汽车等中的任意一种或两种以上。集中型电力系统97包含例如火力发电厂、核能发电厂、水力发电厂及风力发电厂等发电厂中的任意一种或两种以上。
控制部90包含例如CPU等，以控制蓄电系统整体的动作。电源91包含一个或两个以上二次电池。智能电表92为例如设于电力需求端的房屋89的网络兼容型的电表，可以与电力供应端通信。
在该蓄电系统中，例如，从作为外部电源的集中型电力系统97经由智能电表92及电力集线器93向电源91积蓄电力，并且，从作为独立电源的私人发电机95经由电力集线器93向电源91积蓄电力。积蓄于该电源91的电力根据控制部90的指示供应于电气设备94及电动车辆96，故而，该电气设备94可以工作，并且，该电动车辆96可以充电。
＜3-5.电动工具＞
图13示出了电动工具的框式构成。此处所说明的电动工具为例如电钻，在工具主体98的内部具备控制部99、及电源100。该工具主体98上可工作(旋转)地安装有例如作为活动部的钻头部101。控制部99包含例如CPU等，以控制电动工具整体的动作。电源100包含一个或两个以上二次电池。该控制部99根据动作开关的操作从电源100向钻头部101供应电力。
【实施例】
以下，关于本技术的实施例进行说明。
(实验例1-1～1-109)
如以下所说明那样，制作二次电池之后，评价该二次电池的电池特性。
[二次电池的制作]
最初，通过以下所说明的流程，制作图1～图4所示的层压膜型二次电池(锂离子二次电池)。
(正极的制作)
在制作正极10的情况下，最初，混合正极活性物质(LiCoO2)91质量份、正极粘合剂(聚偏氟乙烯)3质量份、及正极导电剂(石墨)6质量份，由此制得正极合剂。接下来，向有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中装入正极合剂之后，搅拌该有机溶剂，由此得到膏状的正极合剂浆料。接下来，使用涂装装置在正极集流体11(铝箔、厚度＝12μm)的双面涂布正极合剂浆料之后，使该正极合剂浆料干燥，由此形成正极活性物质层12(内侧层12A及外侧层12B)。在该情况下，如图2所示，调节内侧层12A及外侧层12B各自的形成范围。最后，使用辊压机压缩成型正极活性物质层12。
需要说明的是，在制作正极10的情况下，如表1～表10所示，设置正极活性物质层12的厚度TC(μm)及面积密度MC(mg/cm2)。该厚度TC为内侧层12A及外侧层12B各自的厚度，并且，面积密度MC为内侧层12A及外侧层12B的双方的总面积密度。
(负极的制作)
在制作负极20的情况下，最初，混合负极活性物质(作为碳材料的人造石墨)95质量份、及负极粘合剂(聚偏氟乙烯)5质量份，由此制得负极合剂。接下来，向有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中装入负极合剂之后，搅拌该有机溶剂，由此得到膏状的负极合剂浆料。接下来，使用涂装装置在负极集流体21(铜箔、厚度＝8μm)的双面涂布负极合剂浆料之后，使该负极合剂浆料干燥，由此形成负极活性物质层22(内侧层22A及外侧层22B)。在该情况下，如图2所示，调节内侧层22A及外侧层22B各自的形成范围。最后，使用辊压机压缩成型负极活性物质层22。
需要说明的是，在制作负极20的情况下，如表1～表10所示那样设置负极活性物质层22的厚度TA(μm)及面积密度MA(mg/cm2)。该厚度TA为内侧层22A及外侧层22B各自的厚度，并且，面积密度MA为内侧层22A及外侧层22B双方的总面积密度。
(电解液的制备)
在制备电解液的情况下，向溶剂(碳酸亚乙酯及碳酸甲乙酯)中加入电解质盐(六氟化磷酸锂)，然后搅拌该溶剂。在该情况下，将溶剂的混合比(重量比)设为碳酸亚乙酯：碳酸甲乙酯＝50：50，并且，将电解质盐的含量设为相对于溶剂为1mol/kg。
(电解质层的制作)
在制作电解质层40的情况下，混合电解液90质量份、高分子化合物(偏氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、六氟丙烯的共聚量＝15重量％)10质量份、及用于希釈的有机溶剂(碳酸二甲酯)，然后搅拌该混合物，由此制备前体溶液。接下来，在正极10上涂布前体溶液，然后，使该前体溶液干燥，由此形成电解质层40(厚度＝5μm)。另外，在负极20上涂布前体溶液，然后，使该前体溶液干燥，由此形成电解质层40(厚度＝5μm)。
(二次电池的组装)
在组装二次电池的情况下，最初，在正极10(正极集流体11)上焊接铝制的正极引线2，并且，在负极(负极集流体21)上焊接铜制的负极引线3。接下来，在使用电解液的情况下，隔着隔板30(微多孔性聚乙烯膜、厚度＝15μm)将正极10及负极20彼此层叠，由此得到层叠体200。另外，在使用电解质层40的情况下，隔着隔板30(微孔性聚乙烯膜、厚度＝15μm)及电解质层40将正极10及负极20彼此层叠，由此得到层叠体200。
接下来，按照图7所示的流程，以旋转轴R为中心旋转夹具300，由此根据该夹具300的旋转使层叠体200以卷绕轴J为中心卷绕，然后，在该层叠体200的最外周部粘贴保护胶带，由此得到卷绕体210。
在该情况下，如表1～表10所示那样设置卷绕层数N。另外，在层叠体200的卷绕工序中调节夹具300的旋转速度，由此如表1～表10所示那样分别改变距离D1、D2、D3、距离比D2/D1及距离比(D3×D3)/(D1×D2)。
接下来，以夹着卷绕体210的方式折叠外装部件1(表面保护层：尼龙膜、厚度＝25μm/金属层：铝箔、厚度＝40μm，/熔合层：聚丙烯膜、厚度＝30μm)之后，将该外装部件1的两边的外周缘部彼此相互热熔合。在该情况下，在外装部件1、正极引线2及外装部件1之间插入密合膜4(聚丙烯膜、厚度＝15μm)，并且，在外装部件1与负极引线4之间插入密合膜5(聚丙烯膜、厚度＝15μm)。最后，向外装部件1的内部注入电解液，由此使该电解液浸渗于卷绕体210，然后，在减圧环境中将外装部件1中的剩余的另一边的外周缘部彼此相互热熔合。
由此，形成卷绕电极体100，并且将该卷绕电极体100封入了外装部件1的内部，从而完成了层压膜型二次电池。在该情况下，如表1～表10所示那样分别设置卷绕电极体100的宽度W(μm)及高度H(μm)。
[电池特性的评价]
调查二次电池的电池特性(膨胀特性及循环特性)，得到了表1～表10所示的结果。
(膨胀特性)
在调查膨胀特性的情况下，最初，为了稳定二次电池的状态，在常温环境中(温度＝23℃)使二次电池充放电1个循环。充电时，以1C的电流恒流充电至电压达到4.4V之后，以4.4V的电压恒压充电至电流达到0.05C。放电时，以1C的电流恒流放电至电压达到3.0V。“1C”为用时1小时放电完电池容量(理论容量)的电流值，并且，“0.05C”为用时20小时放电完该电池容量的电流值。
接下来，在相同环境中使二次电池充放电1个循环之后，测定第2循环的卷绕电极体100的厚度T(mm)。使第2循环的充放电条件与上述的第1循环的充放电条件相同。
接下来，在相同环境中使二次电池充放电500个循环之后，测定第502循环的卷绕电极体100的厚度T(mm)。将充电时的电流变更为0.7C，并将放电时的电流变更为0.7C，除此之外，使充放电条件与上述的第1循环的充放电条件相同。“0.7C”为用时10/7小时放电完电池容量的电流值。
最后，基于算式膨胀率(％)＝[(第502循环的厚度T-第2循环的厚度T)/第2循环的厚度T]×100算出其膨胀率。
(循环特性)
在调查循环特性的情况下，在调查上述的膨胀特性的流程中，2个循环充放电后测定二次电池的放电容量(第2循环的放电容量)，并且，500循环充放电后测定二次电池的放电容量(第502循环的放电容量)，然后，基于算式保持率(％)＝(第502循环的放电容量/第2循环的放电容量)×100算出其保持率。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
[考察]
如表1～表10所示，膨胀特性及循环特性根据卷绕电极体100的构成(距离比D2/D1及距离比(D3×D3)/(D1×D2)大幅变动。
具体而言，如表1～表3(实验例1-1～1-36)所示，在距离比D2/D1低于1的情况下，与该距离比D2/D1为1以上的情况比较，保持高保持率，同时膨胀率减少。
特别是，在距离比D2/D1低于1的情况下，若距离比D2/D1为0.99以下，则膨胀率充分减少，并且，若距离比D2/D1为0.93以上，则膨胀率更加减少。另外，若卷绕层数N为4以上，则膨胀率更加减少。
此外，在距离比D2/D1低于1的情况下，如表4～表7(实验例1-37～1-84)所示，即使分别变更宽度W及高度H，也得到了相同的倾向，并且，如表8(实验例1-85～1-96)所示，即使分别变更正极活性物质层12及负极活性物质层22的构成(厚度TC、TA及面积密度MC、MA)，也得到了相同的倾向。
另外，在距离比D2/D1低于1的情况下，如表9(实验例1-97～1-103)所示，如距离比(D3×D3)/(D1×D2)为0.98～1.02，则膨胀率更加减少。
此外，在距离比D2/D1低于1的情况下，如表10(实验例1-104～1-109)所示，与该距离比D2/D1为1以上的情况比较，即使使用解质层40代替电解液，仍然保持高保持率，同时膨胀率减少。
(实验例2-1～2-6)
如表11所示，使用天然石墨代替人造石墨作为负极活性物质(碳材料)，除此之外，通过相同的流程制作二次电池，然后评价该二次电池的电池特性(膨胀特性及循环特性)。
[表11]
即使在使用碳材料(天然石墨)作为负极活性物质的情况下(表11)，也得到了与使用碳材料(人造石墨)作为负极活性物质的情况(表1～表10)相同的倾向。即，在距离比D2/D1低于1的情况下，与该距离比D2/D1为1以上的情况比较，保持高保持率，同时膨胀率减少。另外，在距离比D2/D1低于1的情况下，若距离比D2/D1为0.99以下或距离比D2/D1为0.93以上，则膨胀率更加减少。
(实验例3-1～3-6)
如表12所示，使用碳材料(人造石墨)与金属类材料(氧化硅(SiO))的混合物代替碳材料(人造石墨)作为负极活性物质，除此之外，通过相同的流程制作二次电池之后，评价该二次电池的电池特性(膨胀特性及循环特性)。在该情况下，使负极活性物质(碳材料与金属类材料的混合物)中的金属类材料比例为5重量％。
[表12]
即使在使用碳材料(人造石墨)与金属类材料(氧化硅)的混合物作为负极活性物质的情况下(表12)，也得到了与使用碳材料(人造石墨)作为负极活性物质的情况(表1～表10)相同的倾向。即，在距离比D2/D1低于1的情况下，与该距离比D2/D1为1以上的情况比较，保持高保持率，同时膨胀率减少。另外，在距离比D2/D1低于1的情况下，若距离比D2/D1为0.99以下或距离比D2/D1为0.93以上，则膨胀率更加减少。
(实验例4-1～4-6)
如表13所示，使用碳材料(天然石墨)与金属类材料(氧化硅(SiO))的混合物代替碳材料(人造石墨)作为负极活性物质，除此之外，通过相同的流程制作二次电池之后，评价该二次电池的电池特性(膨胀特性及循环特性)。在该情况下，使负极活性物质(碳材料与金属类材料的混合物)中的金属类材料的比例为5重量％。
[表13]
即使在使用碳材料(天然石墨)与金属类材料(氧化硅)的混合物作为负极活性物质的情况(表13)，得到了与使用碳材料(人造石墨)作为负极活性物质的情况(表1～表10)相同的倾向。即，在距离比D2/D1低于1的情况下，与该距离比D2/D1为1以上的情况比较，保持高保持率，同时膨胀率减少。另外，在距离比D2/D1低于1的情况下，若距离比D2/D1为0.99以下或距离比D2/D1为0.93以上，则膨胀率更加减少。
[总结]
如表1～表13所示的结果可知，若在与卷绕轴J正交的截面具有扁平形状的卷绕电极体100中距离比D2/D1低于1，则确保循环特性，同时改善膨胀特性。故而，能够得到优异的二次电池的电池特性。
以上，例举一种实施方式及实施例对本技术进行了说明，但本技术的方案并不限定于一种实施方式及实施例中所说明的方案，故而，关于本技术的方案可以具有各种变形。
具体而言，虽然关于本技术的二次电池为层压膜型二次电池的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，本技术的二次电池也可以为与层压膜型二次电池相同的膨胀容易显现的方型二次电池等其它二次电池。
另外，虽然关于本技术的二次电池为使用锂作为电极反应物质的锂离子二次电池的情况进行了说明，但并不限定与此。例如，本技术的二次电池也可以为使用锂以外的物质作为电极反应物质的其它二次电池。
需要说明的是，本说明书中记载的效果仅为示例，故而，本技术的效果不限定于本说明书中记载的效果。故而，关于本技术，也可以得到其它效果。

Claims (14)

1.一种二次电池，具备卷绕电极体，所述卷绕电极体包含正极、负极及隔板，并且由隔着所述隔板彼此层叠后的所述正极及所述负极以卷绕轴为中心卷绕而成，
与所述卷绕轴正交的所述卷绕电极体的截面具有由平坦部及隔着所述平坦部彼此相对的一对弯曲部所划定的扁平形状，
所述负极包含负极集流体及形成于所述负极集流体的负极活性物质层，
在所述平坦部的所述卷绕电极体的最外周彼此相邻的两个所述负极集流体之间的第二距离与在所述平坦部的所述卷绕电极体的最内周彼此相邻的两个所述负极集流体之间的第一距离的比低于1。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述第二距离与所述第一距离的比为0.99以下。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，
所述第二距离与所述第一距离的比为0.93以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池，其中，
所述卷绕电极体的卷绕层数为4以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的二次电池，其中，
在所述平坦部的所述卷绕电极体的最内周与最外周之间的区域彼此相邻的两个所述负极集流体之间的第三距离为所述第一距离以下且所述第二距离以上。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，
所述第三距离小于所述第一距离且大于所述第二距离。
7.根据权利要求5或6所述的二次电池，其中，
下述的式(1)所示的比为0.98以上且1.02以下，
(第三距离×第三距离)/(第一距离×第二距离)···(1)。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的二次电池，其中，
所述负极包含天然石墨及人造石墨中的至少一方。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，
所述负极进一步包含硅的单质、硅的合金及硅的化合物中的至少一种。
10.一种电池包，具备权利要求1～9中任一项所述的二次电池、控制所述二次电池的动作的控制部、及根据所述控制部的指示切换所述二次电池的动作的开关部。
11.一种电动车辆，具备权利要求1～9中任一项所述的二次电池、将由所述二次电池供应的电力转换为驱动力的转换部、根据所述驱动力进行驱动的驱动部、及控制所述二次电池的动作的控制部。
12.一种蓄电系统，具备权利要求1～9中任一项所述的二次电池、由所述二次电池供应电力的一个或两个以上电气设备、及控制由所述二次电池对所述电气设备的电力供应的控制部。
13.一种电动工具，具备权利要求1～9中任一项所述的二次电池、及由所述二次电池供应电力的活动部。
14.一种电子设备，具备权利要求1～9中任一项所述的二次电池作为电力供应源。
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