CN116888752A - 电池 - Google Patents

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Abstract

正极电极(100)具有包含由通式LixNiyCozM1－y－zO2(0.80≤y≤0.93，M是含有Mn和Al之中的至少1个元素的金属元素。)所示的正极活性物质的第一正极活性物质层(122)。第一正极活性物质层(122)的纵长方向的长度为300mm以上且740mm以下。

Description

电池
技术领域
本发明涉及电池。
背景技术
近年来，锂离子二次电池等非水电解质电池得到开发。电池具备正极、负极和间隔件。正极具有正极集电体和正极活性物质层。负极具有负极集电体和负极活性物质层。间隔件将正极和负极相互隔开。
在专利文献1中记述了关于正极电极和负极电极层叠而成的锂离子二次电池的一例。在此电池中，正极活性物质层包含具有层状晶体结构的锂镍系复合氧化物，其中，镍元素相对于镍元素、钴元素和锰元素合计的组成比例为0.4。正极的纵长方向的长度为250mm。另外，输出功率相对于电池容量之比低于25W/Wh。
在专利文献2中记述了关于正极电极和负极电极层叠而成的锂离子二次电池的一例。在此电池中，正极活性物质包含具有层状晶体结构的锂镍系复合氧化物，其中镍元素相对于镍元素、钴元素和锰元素合计的组成比例为0.8。
在专利文献3中记述了关于正极、负极和间隔件卷绕而成的锂离子二次电池的一例。在此电池中，正极活性物质包含具有层状结构的锂镍系复合氧化物，其中，镍元素相对于镍元素、钴元素和铝元素合计的组成比例为0.8。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017－33827号公报
专利文献2：国际公开第2015/156399号
专利文献3：日本特开2017－63041号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在锂离子二次电池等的电池中，希望容量高，且输出功率高。本发明人研究时，明确了电池的容量和输出功率与正极活性物质层的纵长方向的长度相关。另一方面，在专利文献1～3中未记述正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量和输出功率的关系。
本发明的一个目的在于，提供一种高容量且高输出功率的电池。本发明的其他目的，根据本说明书的描述是可知的。
解决问题的手段
本发明的一个方式是一种电池，其中，
具备正极电极，
所述正极电极具有正极活性物质层，其含有由通式LixNiyCozM1－y－zO2(0.80≤y≤0.93，M是含有Mn和Al之中的至少1个元素的金属元素。)表示的正极活性物质，
所述正极活性物质层的纵长方向的长度为300mm以上且740mm以下。
发明的效果
根据本发明的上述一个方式，能够提供高容量且高输出功率的电池。
附图说明
图1是实施方式的电池的俯视图。
图2是图1的A－A′剖视图。
图3是实施方式的正极电极的俯视图。
图4是表示电池具有16层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量、与电池的输出功率的关系的一例的图。
图5是表示电池具有23层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量、与电池的输出功率的关系的一例的图。
图6是表示电池具有31层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量、与电池的输出功率的关系的一例的图。
图7是表示电池具有42层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量、与电池的输出功率的关系的一例的图。
图8是表示电池具有50层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量、与电池的输出功率的关系的一例的图。
图9是表示电池具有54层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量、与电池的输出功率的关系的一例的图。
图10是表示层叠体具有16层、23层、31层、42层、50层和54层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度、与输出功率对于电池容量之比的关系的一例的图。
图11是表示层叠体具有16层、23层、31层、42层、50层和54层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度、与电池的单元升温的关系的一例的图。
具体实施方式
以下，使用附图，对于本发明的实施方式进行说明。还有，在所有附图中，对相同构成要素附加同一符号，并适宜省略说明。
图1是实施方式的电池10的俯视图。图2是图1的A－A′剖视图。图3是实施方式的正极电极100的俯视图。
在图1～图3中，第一方向X表示电池10的长度方向。作为由指示第一方向X的箭头所示的方向的第一方向X的正向，是从后述的正极引线130朝向负极引线230的方向。作为由指示第一方向X的箭头所示方向的相反方向的第一方向X的负向，是从负极引线230朝向正极引线130方向。第二方向Y与第一方向X交叉，具体来说是正交，表示电池10的宽度方向。第三方向Z与第一方向X和第二方向Y双方交叉，具体来说是正交，表示电池10的厚度方向。另外，在图1和图3中，指示第三方向Z的带黑点的白色圆圈表示的是，从纸的深处朝向跟前的方向是第三方向Z的正向，从纸的跟前朝向深处的方向是第三方向Z的负向。在图2中，指示第二方向Y的带X的白色圆圈表示的是，从纸的跟前朝向深处的方向是第二方向Y的正向，从纸的深处朝向跟前的方向是第二方向Y的负向。
在本实施方式中，电池10的配置方式为，使电池10的厚度方向，即第三方向Z与垂直方向平行。另外，指示第三方向Z的箭头所示的方向即第三方向Z的正向，为垂直方向的上向。另一方面，指示第三方向Z的箭头所示的方向的相反方向即第三方向Z的负向，为垂直方向的下向。
使用图1，对于电池10进行说明。在本实施方式中，电池10是锂离子二次电池。
电池10具备正极引线130、负极引线230和外装材400。
正极引线130，电连接于后述图2所示的正极电极100。正极引线130，例如，由铝或铝合金形成。
负极引线230，电连接于后述图2所示的负极电极200。负极引线230，例如，由铜或铜合金或者对其施加了镀镍的材料形成。
外装材400，具有有着4条边的矩形形状。在本实施方式中，正极引线130，设于外装材400之中位于第一方向X的负向侧的边，负极引线230，设于外装材400之中位于第一方向X的正向侧的边。但是，正极引线130和负极引线230，也可以设于外装材400的公共的边(例如，第一方向X的正向侧或负向侧的边)。
外装材400，将后述图2所示的层叠体20与电解液(未图示)一起收容。
外装材400，例如，包括热粘合性树脂层和阻挡层，例如，是包含热粘合性树脂层和阻挡层的层叠膜。
形成热粘合性树脂层的树脂材料，例如，有聚乙烯(PE)、聚丙烯等。热粘合性树脂层的厚度，例如，为20μm以上且200μm以下。
阻挡层，例如，具有防止电解液漏出或水分从外部侵入这样的阻挡性，例如，是由例如不锈钢(SUS)箔、铝箔、铝合金箔、铜箔、钛箔等金属形成的阻挡层。阻挡层的厚度，例如，为10μm以上且100μm以下。
层叠膜的热粘合性树脂层，可以是1层或2层以上。同样，层叠膜的阻挡层可以是1层或2层以上。
电解液，例如，是非水电解液。此非水电解液，例如，包含锂盐和溶解锂盐的溶剂。
锂盐，例如，有LiClO4、LiBF4、LiBF6、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiB10Cl10、LiAlCl4、LiCl、LiBr、LiB(C2H5)4、CF3SO3Li、CH3SO3Li、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F5SO2)2N、低级脂肪酸羧酸锂等。
溶解锂盐的溶剂，例如有：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)等的碳酸盐类；γ－丁内酯、γ－戊丙酯等的内酯类；三甲氧基甲烷、1,2－二甲氧基乙烷、乙醚、四氢呋喃、2－甲基四氢呋喃等的醚类；二甲基亚砜等的亚砜类；1,3－二氧戊环，4－甲基－1,3－二氧戊环等的氧戊环类；乙腈、硝基甲烷、甲酰胺、二甲基甲酰胺等的含氮溶剂；甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等的有机酸酯类；磷酸三酯和二乙二醇二甲醚类；三乙二醇二甲醚类；环丁砜，甲基环丁砜等的环丁砜类；3－甲基－2－恶唑烷酮等的恶唑烷酮类；1,3－丙烷磺内酯、1,4－丁磺酸内酯，萘磺酸内酯等的磺内酯类等。这些物质可以单独使用，或也可以组合使用。
使用图2，对于层叠体20进行说明。
层叠体20，具有多个正极电极100、多个负极电极200和间隔件300。多个正极电极100和多个负极电极200，在第三方向Z上交替地排列。多个正极电极100的总数，例如，可以为16以上且54以下。另外，多个负极电极200的总数，例如，可以比正极电极100的总数多1个。间隔件300，在第三方向Z上将相邻的正极电极100与负极电极200彼此隔开。在一例中，间隔件300以一边沿着第二方向Y折回，一边在相邻的正极电极100与负极电极200之间通过的方式，Z字形折叠地延伸。或者，多个间隔件300也可以分别位于相邻的正极电极100和负极电极200之间。还有，层叠体20也可以只有1个正极电极100和只有1个负极电极200。
说明正极电极100的详情。正极电极100，具有正极集电体110、第一正极活性物质层122和第二正极活性物质层124。
第一正极活性物质层122，位于正极集电体110的上表面上。第二正极活性物质层124，位于正极集电体110的下表面上。
正极集电体110的第一方向X的负向侧的端部，与图1所示的正极引线130连接。
正极集电体110，例如，由铝、不锈钢、镍、钛或它们的合金形成。正极集电体110的形状，例如，是箔、平板或网状。正极集电体110厚度，例如，为1μm以上且50μm以下。
第一正极活性物质层122，包括正极活性物质、粘合剂树脂、导电助剂。第一正极活性物质层122的详情如下。关于第一正极活性物质层122，以下说明的情况除非特别指示，否则涉及第二正极活性物质层124也一样。
正极活性物质，由通式LixNiyCozM1－y－zO2(0.80≤y≤0.93，M是含有Mn和Al之中的至少1个元素的金属元素。)表示。组成比y处于上述范围时，能够以低廉价格提高单位重量的容量，能够使正极活性物质的晶体结构稳定。另外，组成比y处于上述范围时，与组成比y大于上述范围的情况比较，能够抑制充电状态下的热稳定性降低。在该通式中，x满足1≤x≤1.2，y和z是满足y+z＜1的正数。若锰的比例大，则单一相的复合氧化物难以合成，因此希望1－y－z≤0.4。另外，若钴的比例大，则成本高，容量也减少，因此希望z＜y，z＜1－y－z。为了得到高容量的电池，特别优选y＞1－y－z，y＞z。正极活性物质，例如，是由上述通式表示的具有层状晶体结构的锂镍钴锰复合氧化物等的锂镍系复合氧化物。
第一正极活性物质层122中，相对于第一正极活性物质层122的总重量100重量％，例如，包含90重量％以上且99重量％以下的正极活性物质。
第一正极活性物质层122和第二正极活性物质层124的合计的单位面积重量，例如，为25mg/cm2以上且50mg/cm2以下。
第一正极活性物质层122中包含的粘合剂树脂，例如，聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚腈、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、羧甲基纤维素(CMC)、乙烯－醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯、丁苯橡胶(SBR)、异戊二烯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、乙烯-丙烯-非共轭二烯烃三元共聚物、苯乙烯·丁二烯·苯乙烯嵌段共聚物及其氢化物、苯乙烯·异戊二烯·苯乙烯嵌段共聚物及其氢化物等的热塑性高分子；聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)等的氟树脂；偏氟乙烯－六氟丙烯系氟橡胶(VDF－HFP系氟橡胶)、偏氟乙烯－六氟丙烯－四氟乙烯系氟橡胶(VDF－HFP－TFE系氟橡胶)、偏氟乙烯－五氟丙烯系氟橡胶(VDF－PFP系氟橡胶)、偏氟乙烯－五氟丙烯－四氟乙烯系氟橡胶(VDF－PFP－TFE系氟橡胶)、偏氟乙烯－全氟甲基乙烯基醚－四氟乙烯系氟橡胶(VDF－PFMVE－TFE系氟橡胶)、偏氟乙烯－三氟氯乙烯系氟橡胶(VDF－CTFE系氟橡胶)等的偏氟乙烯系氟橡胶；环氧树脂等。其中，更优选聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚酰亚胺、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈、聚酰胺。这些优选的粘合剂树脂，耐热性优异，此外电位窗口非常宽，正极电位和负极电位双方均稳定，可用于活物质层。这些粘合剂树脂可以单独使用一种，也可以两种以上组合使用。
第一正极活性物质层122中包含的粘合剂树脂的量，可以适宜决定。第一正极活性物质层122中，相对于第一正极活性物质层122的总重量100重量％，例如，包含0.1重量％以上且10.0重量％以下的粘合剂树脂。
第一正极活性物质层122所含的导电助剂，例如有：炭黑、科琴黑、乙炔黑、天然石墨、人造石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、碳纳米角等碳纤维等。石墨，例如，是鳞片状石墨或球形石墨。这些物质可以单独使用，或组合使用。
第一正极活性物质层122所含的导电助剂的量，可以适宜决定。第一正极活性物质层122中，相对于第一正极活性物质层122的总重量100重量％，例如，包含0.1重量％以上且8.0重量％以下的导电助剂。
第一正极活性物质层122中，出于防止浆料凝胶化等理由，也可以适宜包含用于中和正极活性物质所含碱性成分的pH调节剂(例如，草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、邻苯二甲酸、富马酸)。
第一正极活性物质层122的纵长方向的长度L，如后述，处于规定的范围内。通过第一正极活性物质层122的纵长方向的长度L处于该规定范围内，能够实现电池10的高容量和高输出功率。
第一正极活性物质层122的横宽方向的长度W为70mm以上且120mm以下。
第一正极活性物质层122的厚度可以适宜决定。第一正极活性物质层122的厚度，例如，为35μm以上且65μm以下。
说明负极电极200的详情。负极电极200，具有负极集电体210、第一负极活性物质层222和第二负极活性物质层224。
第一负极活性物质层222位于负极集电体210的上表面上。第二负极活性物质层224位于负极集电体210的下表面上。
负极集电体210的第一方向X的正向侧的端部，与图1所示的负极引线230连接。
负极集电体210，例如，由铜、不锈钢、镍、钛或它们的合金形成。负极集电体210的形状，例如，有箔、平板或网状。负极集电体210在第三方向Z的厚度(第三方向Z)，例如，为1μm以上且50μm以下。
第一负极活性物质层222中，包含负极活性物质和粘合剂树脂。第一负极活性物质层222中，也可以根据需要，还包含导电助剂。第一负极活性物质层222的详情如下。关于第一负极活性物质层222，以下说明的详情除非特别指示，则涉及第二负极活性物质层224也一样。
作为负极活性物质，虽然不受以下限制，但例如优选列举：Si、Sn等的金属；TiO、Ti2O3、TiO2、SiO2、SiO、SnO2等的金属氧化物；Li4Ti5O12、Li7MnN等锂和过渡金属的复合氧化物；Li－Pb系合金、Li－Al系合金、Li；碳粉末、石墨(天然石墨、人造石墨)、炭黑、活性炭、碳纤维、焦炭、软碳、硬碳等的碳材料等。其中，通过使用与锂合金化的元素，与现有的碳系材料相比，可以得到具有更高能量密度的高容量和优异的输出功率特性的电池。这些负极活性物质，可以单独使用一种，也可以两种以上组合使用。作为上述的与锂合金化的元素，虽不受以下限制，但具体来说，可列举Si、Ge、Sn、Pb、Al、In、Zn、H、Ca、Sr、Ba、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、Cd、Hg、Ga、Tl、C、N、Sb、Bi、O、S、Se、Te、Cl等。
第一负极活性物质层222中，相对于第一负极活性物质层222的总重量100重量％，例如，可含有90重量％以上且99重量％以下的负极活性物质。
第一负极活性物质层222和第二负极活性物质层224的合计的单位面积重量，例如，为12mg/cm2以上且28mg/cm2以下。
使用有机溶剂作为用于得到浆料的溶剂时，第一负极活性物质层222中所含的粘合剂树脂，例如，可以为第一正极活性物质层122所含粘合剂树脂中例示的粘合剂树脂。另外，以水作为用于得到浆料的溶剂时，第一负极活性物质层222所含的粘合剂树脂，例如可以为：苯乙烯系高分子(苯乙烯－顺丁橡胶、苯乙烯－醋酸乙烯共聚物、苯乙烯－丙烯酸共聚物等)、丙烯腈－顺丁橡胶、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯橡胶、(甲基)丙烯酸系高分子(聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸甲酯(甲基丙烯酸甲酯橡胶)、聚甲基丙烯酸丙酯、聚丙烯酸异丙酯、聚甲基丙烯酸异丙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸己酯、聚甲基丙烯酸己酯、聚丙烯酸乙基己酯、聚甲基丙烯酸乙基己酯、聚丙烯酸月桂酯、聚甲基丙烯酸月桂酯等)、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯－丙烯共聚物、聚丁二烯、丁基橡胶、氟橡胶、聚环氧乙烷、聚环氧氯丙烷、聚磷腈、聚丙烯腈、聚苯乙烯、乙烯－丙烯－二烯三元共聚物、聚乙烯吡啶、氯磺化聚乙烯、聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂；聚乙烯醇(平均聚合度优选为200～4000，更优选为1000～3000，皂化度优选为80摩尔％以上，更优选为90摩尔％以上)及其改性体(乙烯/醋酸乙烯酯＝2/98～30/70摩尔比的共聚物的醋酸乙烯酯单位之中的1～80摩尔％皂化物、聚乙烯醇的1～50摩尔％部分缩醛化物等)、淀粉及其改性体(氧化淀粉、磷酸酯化淀粉、阳离子化淀粉等)、纤维素衍生物(羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素及其盐等)、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸(盐)、聚乙二醇、(甲基)丙烯酰胺和/或(甲基)丙烯酸盐的共聚物[(甲基)丙烯酰胺聚合物、(甲基)丙烯酰胺－(甲基)丙烯酸盐共聚物、(甲基)丙烯酸烷基酯(碳数1～4)酯－(甲基)丙烯酸盐共聚物等]、苯乙烯－马来酸盐共聚物、聚丙烯酰胺的曼尼希反应改性体、甲醛缩合型树脂(尿素－甲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂等)、聚酰胺聚胺或二烃基胺－环氧氯丙烷共聚物、聚乙烯亚胺、酪蛋白、大豆蛋白、合成蛋白、和半乳甘露聚糖衍生物等的水溶性高分子等。这些水系粘合剂树脂，可以处于乳液形态。另外，这些水系粘合剂，可以单独使用一种，也可以两种以上组合使用。
第一负极活性物质层222所含的粘合剂树脂的量，可以适宜决定。第一负极活性物质层222中，相对于第一负极活性物质层222的总重量100重量％，例如，可以含有0.1重量％以上且10.0重量％以下的粘合剂树脂。
第一负极活性物质层222的纵长方向的长度，能够根据第一正极活性物质层122的纵长方向的长度L适宜决定。
第一负极活性物质层222的横宽方向的长度，能够根据第一正极活性物质层122的横宽方向的长度W适宜决定。
第一负极活性物质层222的厚度可以适宜决定。第一负极活性物质层222厚度，例如，可以为40μm以上且75μm以下。
说明间隔件300的详情。
间隔件300具有使正极电极100和负极电极200电绝缘，并使离子(例如，锂离子)透过功能。间隔件300，例如可以为多孔性间隔件。
间隔件300的形状，可以根据正极电极100或负极电极200的形状适宜决定，例如，可以为矩形。
基材310包括多孔性树脂层，其含有聚烯烃作为主要成分。具体来说，多孔性树脂层中，相对于多孔性树脂层的总重量100重量％，含有50重量％以上，优选为70重量％以上，更优选为90重量％以上的聚烯烃，也可以相对于多孔性树脂层的总重量100重量％而含有100重量％的聚烯烃。多孔性树脂层可以是单层，或是两种以上的层。作为聚烯烃，例如，可列举聚丙烯、聚乙烯等。
间隔件300的厚度(第三方向Z)可以适宜决定，例如，能够处于8.0μm以上且45.0μm以下。
实施例
图4是表示电池具有16层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量与电池的输出功率的关系的一例的图。图5是表示电池具有23层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量与电池的输出功率的关系的一例的图。图6是表示电池具有31层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量与电池的输出功率的关系的一例的图。图7是表示电池具有42层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量与电池的输出功率的关系的一例的图。图8是表示电池具有50层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量与电池的输出功率的关系的一例的图。图9是表示电池具有54层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的容量与电池的输出功率的关系的一例的图。
在图4～图9中，图中的横轴表示正极活性物质层的纵长方向的长度(单位：mm)。图中左侧的纵轴，表示电池的容量(单位：Wh)。图中右侧的纵轴，表示电池的输出功率(单位：W)。
在图4～图9中，如下而制造电池。
(正极活性物质的制作)
向溶解有硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰的水溶液(1.0mol/L)中连续供给氢氧化钠和氨，使pH值达到11.0，通过共沉淀法，制作镍、钴、锰按摩尔比80﹕10﹕10固溶而成的金属复合氢氧化物。称量此金属复合氧化物和氢氧化锂，使Li以外的金属(Ni，Co，Mn)的合计的摩尔数与Li的摩尔数之比为1﹕1后，进行充分混合，以5℃/min的升温速度升温，在氧气氛下以700℃预烧成2小时后，以3℃/min的升温速度升温，以750℃主烧成10小时，冷却至室温，作为锂镍钴锰复合氧化物而得到NMC复合氧化物。
(正极板的制作)
将以上述方式得到的正极活性物质97重量％、与作为导电助剂的炭纳米管1.2重量％、与作为粘合剂树脂的聚偏二氟乙烯(PVdF)1.8重量％、与作为浆料粘度调节溶剂的适量N－甲基－2吡咯烷酮(NMP)混合，制作正极活性物质浆料。将此正极活性物质浆料涂布在作为正极集电体的铝箔两面并使之干燥。此后，进行冲压处理，使正极板两面的正极活性物质层的单位面积重量为32.1mg/cm2而制作正极板。
(负极板的制作)
作为负极活性物质，使用石墨粉末和SiO粉末。将这些粉末与作为粘合剂树脂的丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC)，按照石墨﹕SiO﹕SBR﹕CMC＝94﹕3﹕2﹕1的比例均匀混合，添加到作为溶剂的NMP中而制作负极活性物质浆料。将此负极活性物质浆料涂布在作为负极集电体的铜箔两面并使之干燥。其后，进行冲压处理，使负极板的负极活性物质层的单位面积重量为19.8mg/cm2而制作负极板。
(电池的制作)
截取以上述方式制作的正极板的一部分，得到正极电极。作为正极电极，如图4～图9各图中所绘制的这样，准备正极活性物质层的纵长方向不同的12种。在这些正极电极中，正极活性物质层的横宽方向的长度均为88mm。另外，截取以上述方式制作的负极板的一部分，得到负极电极。作为负极电极，分别对应上述12种正极电极，准备负极活性物质层的纵长方向为正极活性物质层的纵长方向的102％的12种。在这些负极电极中，负极活性物质层的横宽方向的长度均为90mm。经由间隔件使规定层数的正极电极和规定层数的负极电极交替层叠而制作层叠体。在图4、图5、图6、图7、图8和图9中，正极电极的总数分别为16、23、31、42、50和54。在图4～图9中，负极电极的总数均只比正极电极的总数多1个。将此层叠体收容在作为外装材的塑膜中，注入电解液而制作电池。
在图4～图9中，电池10的容量如下而测量。首先，在25℃恒流-恒压(CC－CV)的条件下，从1/3C充电至4.2V的充电电压。其后，在恒流的条件下，以1/3C放电至2.5V而测量容量。
在图4～图9中，电池10的输出功率如下而测量。首先，在25℃恒流－恒压(CC－CV)的条件下，从1/3C充电至4.2V的充电电压。其后，在恒流的条件下，以1C放电30分钟，调整至充电深度50％。其后，以1C放电10秒。调整至充电深度50％后，以1C放电10秒之前的电压作为V1(单位：V)。以1C放电10秒之后的电压作为V2(单位：V)。电压V1与电压V2之差作为ΔV(单位：V1)。用该差ΔV除以释放的电流值，计算直流电阻DCR(单位：Ω)。由(V1－3.0)/DCR＝I计算最大电流值(单位：A)，将此最大电流值I与电压3.0V的积作为输出功率。
由图4～图9表明，电池的容量与正极活性物质层的纵长方向的长度成正比例升高。另外，该比例常数不论正极电极的数量而保持一定。
由图4～图9可知，电池的输出功率，在正极活性物质层的纵长方向的长度约为200mm～1000mm的范围内为凹函数，以使正极活性物质层的纵长方向的长度为400mm～600mm的任意长度下取极大值。电池的输出功率的极大值，与电池的输出功率取极大值的正极活性物质层的纵长方向的长度，依据正极电极的数量变动。
在图4～图9的各图中，正极活性物质层的纵长方向的长度为300mm以上且740mm以下的电池的输出功率，为电池的输出功率的极大值的大约80％以上。另外，正极活性物质层的纵长方向的长度为390mm以上且640mm以下的电池的输出功率，为电池的输出功率的极大值的大约90％以上。因此，若从电池的高容量且高输出功率的观点出发，正极活性物质层的纵长方向的长度可以为300mm以上且740mm以下，优选处于390mm以上且640mm以下。
图10是表示层叠体具有16层、23层、31层、42层、50层和54层的正极电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与输出功率对于电池的容量之比的关系的一例的图。
在图10中，图中横轴表示正极活性物质层的纵长方向的长度(单位：mm)。图中纵轴表示输出功率(单位：W)对于电池的容量(单位：Wh)之比(单位：W/Wh)。
如图10所示，正极电极的数量23以上且54以下时，当正极活性物质层的纵长方向的长度为300mm以上且740mm以下，输出功率对于电池的容量之比大约为3W/Wh以上且17W/Wh以下。输出功率对于电池的容量之比低于3W/Wh时，电池的电阻过高，因此将电池用作车辆电池时，无法遵循负荷特性。从电池电阻的观点出发，正极电极的数量为23以上，可以优选为31以上。另外，输出功率对于电池的容量之比大于17W/Wh时，电池的单位面积的容量会不足。从电池的单位面积容量的观点出发，正极电极的数量可以为54以下，优选为50以下。
图11是表示层叠体具有16层、23层、31层、42层、50层和54层的电极时的、正极活性物质层的纵长方向的长度与电池的单元升温的关系的一例的图。
在图11中，图中横轴表示正极活性物质层的纵长方向的长度(单位：mm)。图中纵轴表示电池的单元升温(单位：K)。
在图11中，电池的单元升温如下而测量。首先，在25℃恒流－恒压(CC－CV)的条件下，从1/3C充电至4.2V的充电电压。其后，在恒流的条件下，测量以6C连续放电至2.5V时的单元最大温度。此单元最大温度，与充电后且连续电前的单元温度之差作为单元升温。
如图11所示，正极电极的数为23以上且54以下时，当正极活性物质层的纵长方向的长度为300mm以上且740mm以下，电池的单元升温约为230K以下。若单元升温高于230K，则电池着火的风险急剧上升。若从降低电池着火风险的观点出发，则正极电极100的数量可以为23以上，优选为31以上。
以上，参照附图对于本发明的实施方式和实施例进行了阐述，但这些是本发明的例示，也可以采用上述以外的各种结构。
本申请主张以2021年2月10日提交的日本申请特愿2021－019627号为基础的优先权，在此编入其公开的全部内容。
符号说明
10 电池
20 层叠体
100 正极电极
110 正极集电体
122 第一正极活性物质层
124 第二正极活性物质层
130 正极引线
200 负极电极
210 负极集电体
222 第一负极活性物质层
224 第二负极活性物质层
230 负极引线
300 间隔件
310 基材
400 外装材
X 第一方向
Y 第二方向
Z 第三方向

Claims (8)

1.一种电池，其具备正极电极，
所述正极电极具有包含由通式LixNiyCozM1－y－zO2所示的正极活性物质的正极活性物质层，其中，0.80≤y≤0.93，M是含有Mn和Al之中的至少1个元素的金属元素，
所述正极活性物质层的纵长方向的长度为300mm以上且740mm以下。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，具有16枚以上且54枚以下的所述正极电极。
3.根据权利要求1或2所述的电池，其中，具有23枚以上且54枚以下的所述正极电极。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质层的横宽方向的长度为70mm以上且120mm以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质层含有锂镍钴锰复合氧化物，所述锂镍钴锰复合氧化物具有由所述通式表示的层状晶体结构。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质层，相对于所述正极活性物质层的总重量100重量％，含有90重量％以上的所述正极活性物质。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池，其中，所述正极活性物质层的单位面积重量为25mg/cm2以上且50mg/cm2以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电池，其中，多个所述正极电极与多个负极电极交替地进行层叠。
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