DE112021001770T5 - Energiespeichervorrichtung, verfahren zum herstellen einerenergiespeichervorrichtung und energiespeichergerät - Google Patents

Abstract

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeichervorrichtung, enthaltend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in der Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung; und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht ein hohles Aktivmaterialpartikel enthält, die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zur horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist und die Beziehung zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung und der Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht die nachstehende Formel 1 erfüllt:0,8H≤Wc≤2,0H

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung, und ein Energiespeichergerät.
• HINTERGRUND
• Ladbare und entladbare Energiespeichervorrichtungen (wie eine Sekundärbatterie und ein Kondensator) werden für verschiedene Geräte verwendet, beispielsweise für Fahrzeuge wie Elektrofahrzeuge und elektrische Haushaltsgeräte. Als eine Energiespeichervorrichtung ist eine Energiespeichervorrichtung bekannt, die eine gewickelte Elektrodenanordnung enthält, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode und einer bandförmigen negativen Elektrode, die übereinandergestapelt sind, mit einem dazwischen angeordneten bandförmigen Separator, erhalten wird. Eine solche Elektrodenanordnung ist zusammen mit einer Elektrolytlösung in einem Gehäuse untergebracht, um eine Energiespeichervorrichtung zu bilden.
• Als ein Verfahren zum Steigern der Leistung einer Energiespeichervorrichtung ist es bekannt, hohle Aktivmaterialpartikel für eine positive Elektrode oder eine negative Elektrode zu verwenden (siehe Patentschriften 1 und 2). Im Fall von hohlen Aktivmaterialpartikeln dringt eine Elektrolytlösung in die Hohlräume im Inneren der Partikel ein, und die Kontaktfläche zwischen den Aktivmaterialpartikeln und der Elektrolytlösung wird als gesteigert angesehen, was zu einer Verringerung des Widerstands und damit zu einer Steigerung der Leistung führt.
• DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
• PATENTSCHRIFTEN
• Patentschrift 1: JP-A-8-321300
• Patentschrift 2: JP-2011-119092
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• AUFGABEN, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
• Solch ein hohler Aktivmaterialpartikel, wie oben erwähnt, weist eine hohle Struktur auf und weist daher eine geringe Festigkeit auf. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass die hohlen Aktivmaterialpartikel bei wiederholtem Laden/Entladen verformt werden, wodurch es wahrscheinlich ist, dass die Leistung der Energiespeichervorrichtung verringert wird. Insbesondere, wenn die hohlen Aktivmaterialpartikel zum Zeitpunkt eines Ladens expandiert werden, ist es für die hohlen Aktivmaterialpartikel schwierig, in den ursprünglichen Zustand zurückzukehren, selbst wenn ein Entladen durchgeführt wird, was zu einer Abnahme der Leitfähigkeit zwischen den Partikeln und dergleichen führt. Dann wurde die Verwendung der Energiespeichervorrichtung, die von außen gepresst wird, um die Elektrodenanordnung zu pressen, untersucht, um die Expansion der hohlen Aktivmaterialpartikel zum Zeitpunkt des Ladens zu unterdrücken. Wenn die so gepresste Elektrodenanordnung verwendet wird, bewirkt die unterdrückte Expansion der hohlen Aktivmaterialpartikel, dass die hohlen Aktivmaterialpartikel so verformt werden, dass die Hohlräume zum Zeitpunkt des Ladens kleiner werden. Dadurch wird die Elektrolytlösung in den Hohlräumen herausgedrückt und fließt aus der Elektrodenanordnung heraus. Dann, zum Zeitpunkt des Entladens, wenn die hohlen Partikel des Aktivmaterials wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, fließt die Elektrolytlösung in die Hohlräume der Partikel. Solch ein Einströmen der Elektrolytlösung in die Elektrodenanordnung wird durch den Kapillareffekt verursacht, und je nach Konstruktion, beispielsweise der Stärke des Drucks auf die Elektrodenanordnung, kann es mehrere Minuten bis mehrere Stunden dauern, bis die Elektrolytlösung vollständig in den ursprünglichen Zustand in die Elektrodenanordnung eindringt. Aus diesem Grund kann das Eindringen der Elektrolytlösung in die Elektrodenanordnung, wenn häufiges Laden/Entladen wiederholt wird, bei schnellem Entladen oder dergleichen, nicht zum Zeitpunkt eines Entladens nachgeholt werden, wodurch ein Teil mit verringerter Elektrolytlösung in der Elektrodenanordnung entsteht. Insbesondere im Fall der gewickelten Elektrodenanordnung kann die Elektrolytlösung nur von den beiden Endoberflächen der Elektrodenanordnung eindringen, und es ist wahrscheinlicher, dass die Elektrolytlösung im zentralen Teil der Elektrodenanordnung verringert wird. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass die Elektrolytlösung typischerweise auch deshalb im zentralen Teil der Elektrodenanordnung verringert wird, weil der zentrale Teil der Elektrodenanordnung hauptsächlich gepresst wird. Wenn die Elektrolytlösung in der Elektrodenanordnung sogar nur teilweise verringert ist, wie oben beschrieben, wird der Widerstand gesteigert, was zu einer Abnahme der Leistung führt. Darüber hinaus wird, wenn ein Laden/Entladen wiederholt wird, wenn die Elektrolytlösung in der Elektrodenanordnung verringert ist, die Verschlechterung der Energiespeichervorrichtung beschleunigt, was einen Anstieg des Widerstands verursacht.
• Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorgenannten Umstände gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Energiespeichervorrichtung, die eine gewickelte Elektrodenanordnung enthält, die sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus einen geringen Widerstand aufweist, ein Verfahren zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung und ein Energiespeichergerät, das eine solche Energiespeichervorrichtung enthält, bereitzustellen.
• MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABEN
• Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeichervorrichtung (A), enthaltend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in der Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung; und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht ein hohles Aktivmaterialpartikel enthält, die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zur horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und die Beziehung zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung und der Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht die nachstehende Formel 1 erfüllt: $$0,8\text{H}\le \text{Wc}\le 2,0\text{H}$$

  
• Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeichervorrichtung (B), enthaltend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in der Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung; und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht ein hohles Aktivmaterialpartikel enthält, die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zur horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und die Beziehung zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung und der Breite Wa der negativen Aktivmaterialschicht die nachstehende Formel 2 erfüllt: $$0,9\text{H}\le \text{Wa}\le 2,1\text{H}$$

  
• Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeichervorrichtung (C), enthaltend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in der Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung; und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht ein hohles Aktivmaterialpartikel enthält, die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zur horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und die Beziehung zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung und der Breite Ws des Separators die nachstehende Formel 3 erfüllt: $$1,0\text{H}\le \text{Ws}\le 2,2\text{H}$$

  
• Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung, enthaltend: Unterbringen, in einem Gehäuse, einer Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in der Längsrichtung erhalten wird, und einer Elektrolytlösung; und Pressen des Gehäuses, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht ein hohles Aktivmaterialpartikel enthält, die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zu der horizontalen Richtung in dem Gehäuse verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung durch das Pressen gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und mindestens eine der nachstehenden Formeln 1 bis 3 erfüllt ist, wobei H, Wc, Wa und Ws jeweils die Höhe vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung bis zum oberen Ende der Elektrodenanordnung, die Breite der positiven Aktivmaterialschicht, die Breite der negativen Aktivmaterialschicht und die Breite des Separators darstellen. $$0,8\text{H}\le \text{Wc}\le 2,0\text{H}$$

  

  $$0,9\text{H}\le \text{Wa}\le 2,1\text{H}$$

  

  $$1,0\text{H}\le \text{Ws}\le 2,2\text{H}$$

  
• Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Energiespeichergerät, das eine oder mehrere Energiespeichervorrichtungen enthält, wobei mindestens eine der einen oder mehreren Energiespeichervorrichtungen die Energiespeichervorrichtung (A), die Energiespeichervorrichtung (B), oder die Energiespeichervorrichtung (C) ist.
• VORTEILE DER ERFINDUNG
• Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Energiespeichervorrichtung, die eine gewickelte Elektrodenanordnung enthält, die sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus einen geringen Widerstand aufweist, ein Verfahren zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung und ein Energiespeichergerät, das eine solche Energiespeichervorrichtung enthält, bereitstellen.
• Figurenliste
• 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Energiespeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die angeordneten Elemente, die in einem Gehäuse der Energiespeichervorrichtung aus 1 angeordnet sind, zeigt.
• 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Konfigurationsskizze einer Elektrodenanordnung der Energiespeichervorrichtung aus 1 zeigt.
• 4 ist eine schematische Querschnittsansicht der Energiespeichervorrichtung aus 1.
• 5 ist eine schematische Ansicht, die die Beziehung zwischen der Elektrodenanordnung der Energiespeichervorrichtung aus 1 und einer Überschusselektrolytlösung zeigt.
• 6 ist eine schematische Teilquerschnittsansicht der Elektrodenanordnung der Energiespeichervorrichtung aus 1.
• 7 ist eine schematische Draufsicht, die ein Energiespeichergerät zeigt, die durch Zusammenbauen einer Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen gemäß 1 konfiguriert ist.
• MITTEL ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
• Zunächst werden die Grundzüge einer Energiespeichervorrichtung, eines Herstellungsverfahrens davon und eines Energiespeichergeräts beschrieben, die in der vorliegenden Spezifikation offenbart werden.
• Eine Energiespeichervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeichervorrichtung (A), enthaltend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in der Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung; und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht ein hohles Aktivmaterialpartikel enthält, die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zur horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist. und die Beziehung zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung und der Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht die nachstehende Formel 1 erfüllt: $$0,8\text{H}\le \text{Wc}\le 2,0\text{H}$$

  
• Die Energiespeichervorrichtung (A) ist eine Energiespeichervorrichtung, die eine gewickelte Elektrodenanordnung enthält, die sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus einen geringen Widerstand aufweist. Obwohl der Grund, warum ein solcher Effekt auftritt, nicht klar ist, wird der folgende Grund vermutet. In der Energiespeichervorrichtung, die die gewickelte Elektrodenanordnung enthält, bei der die Wickelachse parallel zur horizontalen Richtung verläuft, dringt die Überschusselektrolytlösung im Gehäuse zum Zeitpunkt eines Entladens von den unteren Enden an beiden Endoberflächen der Elektrodenanordnung in die Elektrodenanordnung ein (siehe 5 oder dergleichen.). Wenn die Breite der Elektrodenanordnung, insbesondere die Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht, relativ übermäßig breit ist, ist es unwahrscheinlich, dass die Elektrolytlösung in den zentralen Teil der Elektrodenanordnung eindringt, und es ist wahrscheinlich, dass ein Teil mit verringerter Elektrolytlösung erzeugt wird. Wenn die Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht relativ übermäßig schmal ist, wird außerdem die gegenüberliegende Fläche zwischen der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht reduziert, wodurch die Stromdichte zum Zeitpunkt eines Ladens/Entladens gesteigert wird und der anfängliche Widerstand gesteigert wird. Im Gegensatz dazu fällt in der Energiespeichervorrichtung (A) die Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht in einen vorbestimmten Bereich in Bezug auf die Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung bis zum oberen Ende der Elektrodenanordnung, und es ist daher wahrscheinlicher, dass die Elektrolytlösung in die gesamte Elektrodenanordnung mit hoher Gleichmäßigkeit eindringt, wodurch es unwahrscheinlich ist, dass irgendein Teil mit verringerter Elektrolytlösung erzeugt wird, und wodurch auch der anfängliche Widerstand angemessen niedrig ist. Dementsprechend wird davon ausgegangen, dass die Energiespeichervorrichtung (A) sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus einen geringen Widerstand aufweist.
• Es ist zu beachten, dass die Höhe des Flüssigkeitsniveaus der Überschusselektrolytlösung basierend auf der Position des Flüssigkeitsniveaus in einem entladenen Zustand betrachtet wird. Der entladene Zustand wird als der Zustand der Energiespeichervorrichtung betrachtet, der einem Entladen bei konstantem Strom bis zu einer Entladeschlussspannung bei einem Strom von 0,2 C unterzogen wird. Die Entladeschlussspannung kann der Minimalwert einer Entladespannung sein, bei der ein Entladen im Wesentlichen durchgeführt werden kann, oder kann ein Wert sein, der durch Einstellungen oder dergleichen eines elektrischen Geräts mit der verwendeten Energiespeichervorrichtung bestimmt wird. Die Entladeschlussspannung kann beispielsweise 2,5 V betragen. Im Falle einer Nichtwässriger-Elektrolyt-Energiespeichervorrichtung, bei der das positive Aktivmaterial ein Lithium-Übergangsmetall-Kompositoxid ist, das eine Kristallstruktur vom α - NaFeO₂ -Typ oder eine Kristallstruktur vom Spinell-Typ aufweist, während das negative Aktivmaterial ein Kohlenstoffmaterial (wie Graphit oder nicht-graphitischer Kohlenstoff) ist, kann die Entladeschlussspannung beispielsweise 2,5 V betragen. Außerdem wird nach dem oben erwähnten Entladen bei konstantem Strom die Position des Flüssigkeitsniveaus nach Belassen für eine Stunde oder länger gemessen.
• Darüber hinaus bedeutet das hohle Aktivmaterialpartikel ein Aktivmaterialpartikel mit einem hohlen Teil (Hohlraum) im Inneren des Partikels. Insbesondere bedeutet hohl, dass das Flächenverhältnis R ohne Hohlräume in einem Partikel zur Fläche des gesamten Partikels weniger als 95% im Querschnitt des Partikels beträgt, der in einer Rasterelektronenmikroskop(REM)-Aufnahme beobachtet wird, die unter Verwendung eines REM erhalten wurde. Das Flächenverhältnis R der hohlen Aktivmaterialpartikel kann 50 % oder mehr und 95 % oder weniger, oder 60 % oder mehr und 90 % oder weniger betragen. Das Flächenverhältnis R kann wie folgt bestimmt werden.
1. (1) Herstellung einer Probe für eine Messung Die zu messenden Aktivmaterialpartikel werden mit einem wärmehärtenden Harz fixiert. Ein Querschnittspolierer wird verwendet, um den Querschnitt der Aktivmaterialpartikel, die mit Harz fixiert sind, zu exponieren und eine Probe für eine Messung herzustellen.
2. (2) Aufnahme einer REM(Rasterelektronenmikroskop)-Aufnahme Zum Aufnehmen der REM-Aufnahme wird das JSM-7001F (hergestellt von JEOL Ltd.) als ein Rasterelektronenmikroskop verwendet. Als REM-Aufnahme wird eine Sekundärelektronenaufnahme betrachtet. Die Beschleunigungsspannung beträgt 15 kV. Die Vergrößerung ist so festgelegt, dass die Anzahl der Aktivmaterialpartikel, die in einem Sichtfeld erscheinen, 3 oder mehr und 15 oder weniger beträgt. Die erhaltene REM-Aufnahme wird als Bilddatei gespeichert. Zusätzlich werden verschiedene Bedingungen wie Spotdurchmesser, Arbeitsabstand, Bestrahlungsstrom, Leuchtdichte und Fokus in geeigneter Weise so festgelegt, dass die Kontur des Aktivmaterialpartikels klar zu erkennen ist.
3. (3) Ausschnitt der Kontur des Aktivmaterialpartikels Die Kontur des Aktivmaterialpartikels wird aus der aufgenommenen REM-Aufnahme ausgeschnitten, indem eine Bildschneidefunktion einer Bildbearbeitungssoftware Adobe Photoshop Elements 11 verwendet wird. Die Kontur wird ausgeschnitten, indem mit einem Schnellauswahlwerkzeug die Außenseite der Kontur des Aktivmaterialpartikels ausgewählt und ein Teil mit Ausnahme des Aktivmaterialpartikels zu einem schwarzen Hintergrund bearbeitet wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Anzahl der Aktivmaterialpartikel, aus denen die Konturen ausgeschnitten werden konnten, weniger als drei beträgt, wird die REM-Aufnahme erneut aufgenommen, und das Ausschneiden wird durchgeführt, bis die Anzahl der Aktivmaterialpartikel, aus denen die Konturen ausgeschnitten werden konnten, drei oder mehr beträgt.
4. (4) Binarisierungsverarbeitung Die Aufnahme des ersten Aktivmaterialpartikels unter den ausgeschnittenen Aktivmaterialpartikeln wird durch Verwenden der Bildanalysesoftware PopImaging 6.00 binarisiert, um einen Schwellenwert für eine Konzentration festzulegen, die 20 % unter der Konzentration liegt, bei der die Intensität maximal wird. Durch die Binarisierungsverarbeitung wird eine Fläche auf der Seite mit niedriger Konzentration berechnet, um eine „Fläche S₁ ohne Hohlräume in den Partikeln“ zu erhalten. Anschließend wird die Aufnahme des ersten Aktivmaterialpartikels binarisiert, wobei eine Konzentration 10 als ein Schwellenwert verwendet wird. Der äußere Rand des Aktivmaterialpartikels wird durch die Binarisierungsverarbeitung bestimmt, und die Fläche innerhalb des äußeren Randes wird berechnet, um „die Fläche S₀ des gesamten Partikels“ zu erhalten. Durch Berechnen des Anteils (S₁/S₀) von S₁ relativ zu S₀ unter Verwendung der oben berechneten S₁ und S₀ wird „das Flächenverhältnis R₁ (= S₁/S₀) ohne Hohlräume in den Partikeln relativ zur Fläche des gesamten Partikels“ im ersten Aktivmaterialpartikel berechnet. Die Aufnahmen der zweiten und der folgenden Aktivmaterialpartikel unter den ausgeschnittenen Aktivmaterialpartikeln werden ebenfalls der oben beschriebenen Binarisierungsverarbeitung unterzogen, und die Flächen S₁ und S₀ werden berechnet. Basierend auf den berechneten Flächen S₁, S₀, werden die Flächenverhältnisse R₂, R₃, ... der jeweiligen Aktivmaterialpartikel berechnet.
5. (5) Bestimmung eines Flächenverhältnisses R Durch Berechnen des durchschnittlichen Wertes aller Flächenverhältnisse R₁, R₂, R₃,..., die durch die Binarisierung berechnet werden, wird „das Flächenverhältnis R der Aktivmaterialpartikel ohne Hohlräume in den Partikeln relativ zur Gesamtfläche der Partikel“ bestimmt.
• Eine Energiespeichervorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeichervorrichtung (B), enthaltend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in der Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung; und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht ein hohles Aktivmaterialpartikel enthält, die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zur horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und die Beziehung zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung und der Breite Wa der negativen Aktivmaterialschicht die nachstehende Formel 2 erfüllt: $$0,9\text{H}\le \text{Wa}\le 2,1\text{H}$$

  
• Die Energiespeichervorrichtung (B) ist ebenfalls eine Energiespeichervorrichtung, die eine gewickelte Elektrodenanordnung enthält, die sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus einen geringen Widerstand aufweist. Obwohl der Grund, warum ein solcher Effekt entsteht, nicht klar ist, wird derselbe Grund vermutet, der oben für die Energiespeichervorrichtung (A) beschrieben wurde, d.h. es wird vermutet, dass, weil die Breite Wa der negativen Aktivmaterialschicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in Bezug auf die Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung fällt, es wahrscheinlicher ist, dass die Elektrolytlösung mit hoher Gleichmäßigkeit in die gesamte Elektrodenanordnung eindringt, wodurch es unwahrscheinlich ist, dass ein Teil mit verringerter Elektrolytlösung entsteht, und auch der anfängliche Widerstand angemessen niedrig ist.
• Eine Energiespeichervorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeichervorrichtung (C), enthaltend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in der Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung; und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht ein hohles Aktivmaterialpartikel enthält, die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zur horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und die Beziehung zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung und der Breite Ws des Separators die nachstehende Formel 3 erfüllt: $$1,0\text{H}\le \text{Ws}\le 2,2\text{H}$$

  
• Die Energiespeichervorrichtung (C) ist ebenfalls eine Energiespeichervorrichtung, die eine gewickelte Elektrodenanordnung enthält, die sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus einen geringen Widerstand aufweist. Obwohl der Grund, warum ein solcher Effekt entsteht, nicht klar ist, wird derselbe Grund vermutet, der oben für die Energiespeichervorrichtung (A) beschrieben wurde, d.h. es wird vermutet, dass, weil die Breite Ws des Separators innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in Bezug auf die Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung fällt, es wahrscheinlicher ist, dass die Elektrolytlösung mit hoher Gleichmäßigkeit in die gesamte Elektrodenanordnung eindringt, wodurch es unwahrscheinlich ist, dass ein Teil mit verringerter Elektrolytlösung entsteht, und auch der anfängliche Widerstand angemessen niedrig ist.
• In der Energiespeichervorrichtung (A), der Energiespeichervorrichtung (B) und der Energiespeichervorrichtung (C) erfüllt die Beziehung zwischen: der durchschnittlichen Dicke Tc der positiven Aktivmaterialschicht, der durchschnittlichen Dicke Ta der negativen Aktivmaterialschicht, und der durchschnittlichen Dicke Ts des Separators; und der Höhe H bevorzugt die nachstehende Formel 4: $$1,0\text{H}\le \text{500}\left(\text{Tc}+\text{Ta}+\text{Ts}\right)\le 2,0\text{H}$$

  
• In einem solchen Fall ist der Widerstand der Energiespeichervorrichtung nach einem Lade-Entlade-Zyklus geringer. Obwohl der Grund dafür nicht klar ist, wird vermutet, dass die Einstellung der Gesamtdicke der positiven Aktivmaterialschicht, der negativen Aktivmaterialschicht und des Separators, die poröse Teile sind, in die die Elektrolytlösung eindringt, die geeignete Endringrate der Elektrolytlösung in der Höhenrichtung durch einen Kapillareffekt bereitstellt, wodurch der Elektrolytlösung ermöglicht wird, angemessen zum oberen Endteil der Elektrodenanordnung einzudringen, im Falle einer Beziehung, die die oben genannte Formel 4 erfüllt.
• Es ist zu beachten, dass sich die durchschnittliche Dicke Tc der positiven Aktivmaterialschicht auf die durchschnittliche Dicke für die Gesamtheit einer oder mehrerer positiver Aktivmaterialschichten bezieht, die für eine positive Elektrode bereitgestellt sind, und wenn beispielsweise zwei positive Aktivmaterialschichten für die positive Elektrode bereitgestellt sind, bezieht sich die durchschnittliche Dicke Tc auf die durchschnittliche Dicke für die Gesamtheit der beiden positiven Aktivmaterialschichten. Wenn die positive Elektrode beispielsweise eine Struktur aufweist, die auf beiden Oberflächen des positiven Elektrodensubstrats jeweils eine Schicht aus positivem Aktivmaterial aufweist, ist der Wert, der durch Subtrahieren der durchschnittlichen Dicke des positiven Elektrodensubstrats von der durchschnittlichen Dicke der positiven Elektrode erhalten wird, die durchschnittliche Dicke Tc der positiven Aktivmaterialschicht. Das Gleiche gilt für die durchschnittliche Dicke Ta der negativen Aktivmaterialschicht. Zusätzlich werden die durchschnittliche Dicke Tc der positiven Aktivmaterialschicht, die durchschnittliche Dicke Ta der negativen Aktivmaterialschicht und die durchschnittliche Dicke Ts des Separators jeweils als Mittelwert der gemessenen Dicken an fünf beliebigen Stellen betrachtet.
• Ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung, enthaltend: Unterbringen, in einem Gehäuse, einer Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in der Längsrichtung erhalten wird, und einer Elektrolytlösung; und Pressen des Gehäuses, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht ein hohles Aktivmaterialpartikel enthält, die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zu der horizontalen Richtung in dem Gehäuse verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung durch das Pressen gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist und mindestens eine der nachstehenden Formeln 1 bis 3 erfüllt ist, wobei H, Wc, Wa und Ws jeweils die Höhe vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung bis zum oberen Ende der Elektrodenanordnung, die Breite der positiven Aktivmaterialschicht, die Breite der negativen Aktivmaterialschicht, und die Breite des Separators darstellen. $$0,8\text{H}\le \text{Wc}\le 2,0\text{H}$$

  

  $$0,9\text{H}\le \text{Wa}\le 2,1\text{H}$$

  

  $$1,0\text{H}\le \text{Ws}\le 2,2\text{H}$$

  
• Dieses Herstellungsverfahren hat die Fähigkeit eines Herstellens einer Energiespeichervorrichtung, die eine gewickelte Elektrodenanordnung enthält, die sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus einen geringen Widerstand aufweist.
• Ein Energiespeichergerät gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Energiespeichergerät, das eine oder mehrere Energiespeichervorrichtungen enthält, wobei mindestens eine der einen oder mehreren Energiespeichervorrichtungen die Energiespeichervorrichtung (A), die Energiespeichervorrichtung (B) oder die Energiespeichervorrichtung (C) ist.
• Das Energiespeichergerät ist ein Energiespeichergerät, das eine Energiespeichervorrichtung enthält, die eine gewickelte Elektrodenanordnung enthält, die sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus einen geringen Widerstand aufweist.
• Nachfolgend werden eine Energiespeichervorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen der Energiespeichervorrichtung, und ein Energiespeichergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
• <Energiespeichervorrichtung>
• 1 ist eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen einer Energiespeichervorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Bestandteile, die in einem Gehäuse der Energiespeichervorrichtung 10 angeordnet sind, zeigt. Es ist anzumerken, dass die abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie, die in 2 durch ein Referenzsymbol W gekennzeichnet ist, die Wickelachse einer Elektrodenanordnung 16 darstellt. Die Wickelachse W ist eine imaginäre Achse, die bei der vorliegenden Ausführungsform eine gerade Linie parallel zur Y-Achse ist.
• Wie in 1 gezeigt, enthält die Energiespeichervorrichtung 10 ein Gehäuse 11, einen positiven Elektrodenanschluss 12 und einen negativen Elektrodenanschluss 13. Wie in 2 gezeigt, enthält die Energiespeichervorrichtung 10 außerdem einen positiven Stromkollektor 14, einen negativen Stromkollektor 15 und eine Elektrodenanordnung 16, die in dem Gehäuse 11 (Gehäusekörper 17) untergebracht sind. Die Energiespeichervorrichtung 10 enthält ferner eine Elektrolytlösung (in 2 nicht dargestellt), die im Gehäuse 11 untergebracht ist.
• Das Gehäuse 11 enthält einen rechteckigen zylindrischen Gehäusekörper 17 mit einem Boden, und einen Deckelkörper 18, der ein plattenförmiges Element zum Verschließen einer Öffnung des Gehäusekörpers 17 ist. Das Gehäuse 11 besteht typischerweise aus einem Metall oder einem Harz. Das Innere des Gehäuses 11 weist eine Struktur auf, die durch Schweißen oder dergleichen des Deckelkörpers 18 und des Gehäusekörpers 17 versiegelt wird, nachdem die Elektrodenanordnung 16 und dergleichen darin untergebracht wurde. Nachdem das Innere versiegelt ist, werden außerdem die Wandoberflächen 19 (ein Paar Wandoberflächen 19 mit der X-Achsenrichtung als Normalrichtung) des Gehäuses 11 in einer nach innen vertieften Form zusammengepresst. Das Gehäuse 11 wird wie oben beschrieben zusammengepresst, wodurch mindestens der zentrale Teil der Elektrodenanordnung 16 gepresst wird.
• Der positive Elektrodenanschluss 12 ist ein Elektrodenanschluss, der mittels dem positiven Stromkollektor 14 elektrisch mit einer positiven Elektrode der Elektrodenanordnung 16 verbunden ist. Der negative Elektrodenanschluss 13 ist ein Elektrodenanschluss, der mittels dem negativen Stromkollektor 15 elektrisch mit einer negativen Elektrode der Elektrodenanordnung 16 verbunden ist. Der positive Elektrodenanschluss 12 und der negative Elektrodenanschluss 13 sind über eine Dichtung (nicht dargestellt), die eine isolierende Eigenschaft hat, an dem über der Elektrodenanordnung 16 angeordneten Deckelkörper 18 befestigt.
• Der positive Stromkollektor 14 ist ein leitfähiges Element, das den positiven Elektrodenanschluss 12 und die positive Elektrode der Elektrodenanordnung 16 elektrisch verbindet. Der negative Stromkollektor 15 ist ein leitfähiges Element, das den negativen Elektrodenanschluss 13 und die negative Elektrode der Elektrodenanordnung 16 elektrisch verbindet. Der positive Stromkollektor 14 und der negative Stromkollektor 15 sind an dem Deckelkörper 18 befestigt. Zusätzlich ist der positive Stromkollektor 14 mit einem positiven Elektrodenseitenende der Elektrodenanordnung 16 verbunden, und der negative Stromkollektor 15 ist mit einem negativen Elektrodenseitenende der Elektrodenanordnung 16 verbunden.
• Die Elektrodenanordnung 16 ist eine abgeflachte, gewickelte Elektrodenanordnung. Wie in 3 gezeigt, wird die Elektrodenanordnung 16 gebildet, indem eine bandförmige positive Elektrode 21, ein bandförmiger erster Separator 22a, eine bandförmige negative Elektrode 23 und ein bandförmiger zweiter Separator 22b, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind, in Längsrichtung gewunden werden. Die Elektrodenanordnung 16 ist so angeordnet, dass die Wickelachse W parallel zur horizontalen Richtung (Y-Achse) verläuft. In der Energiespeichervorrichtung 10 ist die Wickelachse W der Elektrodenanordnung 16 parallel zur Bodenoberfläche des Gehäuses 11.
• Wie in den 3 und 6 gezeigt, weist die positive Elektrode 21 ein gürtelartiges positives Elektrodensubstrat 25 und positive Aktivmaterialschichten 26 auf, die jeweils auf beide Oberflächen des positiven Elektrodensubstrats 25 laminiert sind. Die negative Elektrode 23 weist ein gürtelartiges negatives Elektrodensubstrat 27 und negative Aktivmaterialschichten 28 auf, die jeweils auf beide Oberflächen des negativen Elektrodensubstrats 27 laminiert sind. Das positive Elektrodensubstrat 25 und das negative Elektrodensubstrat 27 sind leitfähige Substrate wie Metallfolien. Mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht 26 und der negativen Aktivmaterialschicht 28 weist hohle Aktivmaterialpartikel auf. Die positive Aktivmaterialschicht 26 und die negative Aktivmaterialschicht 28 weisen bevorzugt beide hohle Aktivmaterialpartikel auf. Einzelheiten zu den einzelnen Komponenten werden später beschrieben.
• In der Elektrodenanordnung 16 sind die positive Elektrode 21 und die negative Elektrode 23 in Richtung der Wickelachse W gegeneinander versetzt gewickelt, wobei der Separator 22 (22a, 22b) dazwischen angeordnet ist. Insbesondere weist die positive Elektrode 21 an einem Ende in Richtung der Wickelachse W (ein Ende auf der Minusseite in Richtung der Y-Achse in 3) einen positiven Aktivmaterialschicht nicht laminierten Teil 29 ohne jegliche laminierte positive Aktivmaterialschicht 26 auf. Zusätzlich weist die negative Elektrode 23 am anderen Ende in Richtung der Wickelachse W (ein Ende auf der Plusseite in Richtung der Y-Achse in 3) einen negativen Aktivmaterial nicht laminierten Teil 30 ohne jegliche laminierte negative Aktivmaterialschicht 28 auf. Wie oben beschrieben wird das positive Elektrodenseitenende durch das exponierte positive Elektrodensubstrat 25 (positives Aktivmaterial nicht laminierter Teil 29) gebildet, und das negative Elektrodenseitenende wird durch das exponierte negative Elektrodensubstrat 27 (negatives Aktivmaterial nicht laminierter Teil 30) gebildet. Das positive Elektrodenseitenende ist mit dem positiven Stromkollektor 14 verbunden, und das negative Elektrodenseitenende ist mit dem negativen Stromkollektor 15 verbunden.
• Bei dieser abgeflachten, gewickelten Elektrodenanordnung 16 wird typischerweise hauptsächlich der zentrale Teil des flachen Teils gepresst. Insbesondere wird typischerweise die größte Last auf den zentralen Teil der Elektrodenanordnung 16 in Richtung der X-Achse gesehen ausgeübt.
• Die Elektrolytlösung ist ferner in dem Gehäuse 11, wie oben beschrieben, untergebracht. Die poröse positive Aktivmaterialschicht 26, die negative Aktivmaterialschicht 28 und der Separator 22 sind mit der Elektrolytlösung imprägniert, und die Elektrolytlösung wird teilweise als eine Überschusselektrolytlösung 31 auf dem Boden des Gehäuses 11 angesammelt. Wie insbesondere in 4 gezeigt, ist die Überschusselektrolytlösung 31 zwischen der Elektrodenanordnung 16 und dem Gehäuse 11 vorhanden. Außerdem ist zumindest das untere Ende der Elektrodenanordnung 16 mit der Überschusselektrolytlösung 31 in Kontakt. Das untere Ende der Elektrodenanordnung 16 ist bevorzugt in die Überschusselektrolytlösung 31 eingetaucht. Beispielsweise ist mindestens eine Hälfte eines unteren gekrümmten Teils 16A (halbkreisförmiger Teil in der Querschnittsansicht) der Elektrodenanordnung 16, bevorzugt im Wesentlichen der gesamte untere gekrümmte Teil 16A der Elektrodenanordnung 16, bevorzugter in die Überschusselektrolytlösung 31 eingetaucht.
• In einem Aspekt der Energiespeichervorrichtung 10 erfüllt die Beziehung zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung 31 zum oberen Ende der Elektrodenanordnung 16 und der Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht 26 die nachstehende Formel 1 (siehe 5 und 6). $$0,8\text{H}\le \text{Wc}\le 2,0\text{H}$$

  
• Die untere Grenze von Wc beträgt bevorzugt 1,0H, bevorzugter 1,2H, noch bevorzugter 1,4H, noch bevorzugter 1,6H und besonders bevorzugt 1,8H. Die obere Grenze von Wc beträgt bevorzugt 1,9H. Wenn Wc als gleich oder größer als die obige untere Grenze festgelegt wird, kann die Elektrolytlösung ausreichend zum oberen Ende der Elektrodenanordnung 16 durchdringen, und der anfängliche Widerstand kann somit gesenkt werden. Außerdem kann das Volumenverhältnis der positiven Aktivmaterialschicht 26 zum Volumen der Energiespeichervorrichtung 10 angemessen gesteigert werden, und die Energiedichte pro Volumen der Energiespeichervorrichtung kann somit gesteigert werden. Im Gegensatz dazu kann, wenn Wc als gleich oder kleiner als die obige obere Grenze festgelegt wird, die Elektrolytlösung ausreichend in den zentralen Teil der Elektrodenanordnung 16 eindringen. Dementsprechend ist in der Energiespeichervorrichtung 10 der Widerstand auch sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus gering, wenn Wc in den oben genannten Bereich fällt.
• In einem Aspekt der Energiespeichervorrichtung 10 erfüllt die Beziehung zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung 31 zum oberen Ende der Elektrodenanordnung 16 und der Breite Wa der negativen Aktivmaterialschicht 28 die nachstehende Formel 2 (siehe 5 und 6). $$0,9\text{H}\le \text{Wa}\le 2,1\text{H}$$

  
• Die untere Grenze von Wa beträgt bevorzugt 1,0H, bevorzugter 1,2H, noch bevorzugter 1,4H, noch bevorzugter 1,6H und besonders bevorzugt 1,8H. Die obere Grenze von Wa beträgt bevorzugt 2,0H. Wenn Wa als gleich oder größer als die obige untere Grenze festgelegt wird, kann die Elektrolytlösung ausreichend zum oberen Ende der Elektrodenanordnung 16 durchdringen, und der anfängliche Widerstand kann somit gesenkt werden. Außerdem kann das Volumenverhältnis der negativen Aktivmaterialschicht 28 zum Volumen der Energiespeichervorrichtung 10 angemessen gesteigert werden, und die Energiedichte pro Volumen der Energiespeichervorrichtung kann somit gesteigert werden. Im Gegensatz dazu kann, wenn Wa als gleich oder kleiner als die obige obere Grenze festgelegt wird, die Elektrolytlösung ausreichend in den zentralen Teil der Elektrodenanordnung 16 eindringen. Dementsprechend ist in der Energiespeichervorrichtung 10 der Widerstand sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus gering, wenn Wa in den oben genannten Bereich fällt.
• In einem Aspekt der Energiespeichervorrichtung 10 erfüllt die Beziehung zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung 31 zum oberen Ende der Elektrodenanordnung 16 und der Breite Ws des Separators 22 die nachstehende Formel 3 (siehe 5 und 6). $$1,0\text{H}\le \text{Ws}\le 2,2\text{H}$$

  
• Die untere Grenze von Ws beträgt bevorzugt 1,2H, bevorzugter 1,4H, noch bevorzugter 1,6H, noch bevorzugter 1,8H und besonders bevorzugt 1,9H. Der obere Grenzwert von Ws beträgt bevorzugt 2,0H. Wenn Ws als gleich oder größer als die obige untere Grenze festgelegt wird, kann die Elektrolytlösung ausreichend bis zum oberen Ende der Elektrodenanordnung 16 durchdringen. Im Allgemeinen sind die positive Aktivmaterialschicht 26 und die negative Aktivmaterialschicht 28 kleiner in der Breite als der Separator 22. Dementsprechend können, wenn die Breite des Separators 22 angemessen gesteigert wird, die Breiten der positiven Aktivmaterialschicht 26 und der negativen Aktivmaterialschicht 28 gesteigert werden, und die Volumenverhältnisse der positiven Aktivmaterialschicht 26 und der negativen Aktivmaterialschicht 28 zum Volumen der Energiespeichervorrichtung 10 können angemessen gesteigert werden, und somit kann die Energiedichte pro Volumen der Energiespeichervorrichtung gesteigert werden. Im Gegensatz dazu kann, wenn Ws als gleich oder kleiner als die obige obere Grenze festgelegt wird, die Elektrolytlösung ausreichend in den zentralen Teil der Elektrodenanordnung 16 eindringen. Dementsprechend ist in der Energiespeichervorrichtung 10 der Widerstand sogar nach einem Lade-Entlade-Zyklus gering, wenn Ws in den oben genannten Bereich fällt.
• In einem Aspekt der Energiespeichervorrichtung 10 ist mindestens eine der nachstehenden Formeln 1 bis 3 erfüllt, wobei H, Wc, Wa und Ws jeweils die Höhe vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung 31 bis zum oberen Ende der Elektrodenanordnung 16, die Breite der positiven Aktivmaterialschicht 26, die Breite der negativen Aktivmaterialschicht 28, und die Breite des Separators 22 darstellen. $$0,8\text{H}\le \text{Wc}\le 2,0\text{H}$$

  

  $$0,9\text{H}\le \text{Wa}\le 2,1\text{H}$$

  

  $$1,0\text{H}\le \text{Ws}\le 2,2\text{H}$$

  
• Wc, Wa und Ws weisen die gleichen bevorzugten Bereiche auf, wie die oben genannten Bereiche.
• Es ist zu beachten, dass die Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung 31 bis zum oberen Ende der Elektrodenanordnung 16 beispielsweise 30 mm oder mehr und 150 mm oder weniger betragen kann, und 40 mm oder mehr und 120 mm oder weniger betragen kann.
• Die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Dicke Tc der positiven Aktivmaterialschicht 26, der durchschnittlichen Dicke Ta der negativen Aktivmaterialschicht 28, der durchschnittlichen Dicke Ts des Separators 22, und der Höhe H erfüllt bevorzugt die nachstehende Formel 4. $$1,0\text{H}\le \text{500}\left(\text{Tc}+\text{Ta}+\text{Ts}\right)\le 2,0\text{H}$$

  
• Die untere Grenze von 500(Tc + Ta + Ts) beträgt bevorzugter 1,2H, noch bevorzugter 1,4H. Die obere Grenze von 500(Tc + Ta + Ts) beträgt bevorzugter 1,8H, noch bevorzugter bei 1,6H. Wenn der Wert von 500(Tc + Ta + Ts) in den oben genannten Bereich fällt, kann die Elektrolytlösung angemessen zum oberen Endteil der Elektrodenanordnung 16 durchdringen, wodurch verursacht wird, dass der Widerstand nach einem Lade-Entlade-Zyklus geringer wird.
• Die durchschnittliche Dicke Tc der positiven Aktivmaterialschicht 26 kann beispielsweise 10 µm oder mehr und 200 µm oder weniger betragen und kann 20 µm oder mehr und 100 µm oder weniger betragen. Die durchschnittliche Dicke Ta der negativen Aktivmaterialschicht 28 kann beispielsweise 10 µm oder mehr und 200 µm oder weniger betragen und kann 20 µm oder mehr und 120 µm oder weniger betragen. Die durchschnittliche Dicke Ts des Separators 22 kann 5 µm oder mehr und 100 µm oder weniger betragen und kann 10 µm oder mehr und 40 µm oder weniger betragen.
• Zusätzlich erfüllt die Beziehung zwischen: der durchschnittlichen Dicke Tp des porösen Teils zwischen dem positiven Elektrodensubstrat 25 und dem negativen Elektrodensubstrat 27; und der Höhe H bevorzugt die nachstehende Formel 5. $$1,1\text{H}\le 10\text{00Tp}\le 2,2\text{H}$$

  
• Die untere Grenze von 1000Tp beträgt bevorzugter 1,2H, noch bevorzugter 1,4H und noch bevorzugter 1,6H. Die obere Grenze von 1000Tp beträgt bevorzugter 2,0H, noch bevorzugter 1,9H. Wenn der Wert von 1000Tp in den oben genannten Bereich fällt, kann die Elektrolytlösung angemessen zum oberen Endteil der Elektrodenanordnung 16 durchdringen, wodurch verursacht wird, dass der Widerstand nach einem Lade-Entlade-Zyklus geringer wird.
• In der Energiespeichervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die in 6 und dergleichen dargestellt ist, bezieht sich die durchschnittliche Dicke Tp auf die Summe aus: der durchschnittlichen Dicke einer positiven Aktivmaterialschicht 26; der durchschnittlichen Dicke einer negativen Aktivmaterialschicht 28; und der durchschnittlichen Dicke des Separators 22. Die durchschnittliche Dicke einer positiven Aktivmaterialschicht 26 kann beispielsweise 5 µm oder mehr und 100 µm oder weniger betragen, und kann 10 µm oder mehr und 50 µm oder weniger betragen. Die durchschnittliche Dicke einer negativen Aktivmaterialschicht 28 kann beispielsweise 5 µm oder mehr und 100 µm oder weniger betragen und kann 10 µm oder mehr und 60 µm oder weniger betragen.
• Die Energiespeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann geeigneter Weise in Anwendungen verwendet werden, bei denen es wahrscheinlich ist, dass das Eindringen einer Elektrolytlösung in eine Elektrodenanordnung zum Zeitpunkt der Entladung nicht nachgeholt werden kann, wie beispielsweise in einem Fall, in dem ein Laden/Entladen häufig wiederholt wird, oder in einem Fall, in dem ein Entladen schnell durchgeführt wird. Beispiele solcher Anwendungen schließen eine Stromquelle für ein Fahrzeug ein, und die Energiespeichervorrichtung eignet sich insbesondere als Stromversorgung für ein Automobil wie ein Elektrofahrzeug (EV), ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) oder ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV).
• Nachfolgend werden die Hauptbestandteile einer Energiespeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
• (Positive Elektrode)
• Die positive Elektrode 21 weist, wie oben erwähnt, ein positives Elektrodensubstrat und eine positive Aktivmaterialschicht auf, die auf beide Oberflächen des positiven Elektrodensubstrats laminiert ist. Zusätzlich kann die positive Elektrode ferner eine Zwischenschicht zwischen dem positiven Elektrodensubstrat und der positiven Aktivmaterialschicht aufweisen. Zusätzlich ist es auch möglich, eine positive Elektrode zu verwenden, die eine positive Aktivmaterialschicht aufweist, die nur auf eine Oberfläche eines positiven Elektrodensubstrats laminiert ist.
• Das positive Elektrodensubstrat weist Leitfähigkeit auf. Ob das positive Substrat „Leitfähigkeit“ aufweist oder nicht, wird mit einem Volumenwiderstand von 10⁷ Ω · cm, der gemäß JIS-H-0505 (1975) gemessen wird, als Schwellenwert bestimmt. Als Material des positiven Elektrodensubstrats wird ein Metall wie Aluminium, Titan, Tantal, oder rostfreier Stahl, oder eine Legierung davon verwendet. Unter diesen Materialien ist Aluminium oder eine Aluminiumlegierung unter dem Gesichtspunkt des elektrischen Potentialwiderstands, der hohen Leitfähigkeit und der Kosten bevorzugt. Beispiele des positiven Elektrodensubstrats schließen eine Folie, einen abgeschiedenen Film, ein Netz und ein poröses Material ein, und eine Folie ist unter dem Gesichtspunkt der Kosten bevorzugt. Dementsprechend ist das positive Elektrodensubstrat bevorzugt eine Aluminiumfolie oder eine Folie aus einer Aluminiumlegierung. Beispiele des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung schließen A1085, A3003, A1N30 und dergleichen ein, die in JIS-H-4000 (2014) oder JIS-H-4160 (2006) spezifiziert sind.
• Das positive Elektrodensubstrat kann eine Platte oder eine Schicht sein, die im Wesentlichen gleichmäßig dick ist. Die durchschnittliche Dicke des positiven Elektrodensubstrats beträgt bevorzugt 3 µm oder mehr und 50 µm oder weniger, bevorzugter 5 µm oder mehr und 40 µm oder weniger, noch bevorzugter 8 µm oder mehr und 30 µm oder weniger, und besonders bevorzugt 10 µm oder mehr und 25 µm oder weniger. Wenn die durchschnittliche Dicke des positiven Elektrodensubstrats in dem oben beschriebenen Bereich liegt, ist es möglich, die Energiedichte pro Volumen der Energiespeichervorrichtung zu erhöhen, während die Festigkeit des positiven Elektrodensubstrats gesteigert wird. Die unten beschriebene „durchschnittliche Dicke“ des positiven Elektrodensubstrats und des negativen Elektrodensubstrats bezieht sich auf einen Wert, der durch Teilen einer Ausschnittmasse im Ausschnitt eines Substrats, das eine vorbestimmte Fläche aufweist, durch eine tatsächliche Dichte und eine Ausschnittfläche des Substrats erhalten wird.
• Die Zwischenschicht ist eine Schicht, die zwischen dem positiven Elektrodensubstrat und der positiven Aktivmaterialschicht angeordnet ist. Die Zwischenschicht enthält ein leitfähiges Mittel wie Kohlenstoffpartikel, um den Kontaktwiderstand zwischen dem positiven Elektrodensubstrat und der positiven Aktivmaterialschicht zu verringern. Die Konfiguration der Zwischenschicht ist nicht besonders begrenzt und schließt beispielsweise einen Binder und ein leitfähiges Mittel ein.
• Die positive Aktivmaterialschicht enthält ein positives Aktivmaterial. Die positive Aktivmaterialschicht enthält, wenn nötig, optionale Komponenten wie ein leitfähiges Mittel, einen Binder (Bindemittel), ein Verdickungsmittel, einen Füllstoff oder dergleichen.
• Das positive Aktivmaterial kann in geeigneter Weise aus bekannten positiven Aktivmaterialien ausgewählt werden. Als positives Aktivmaterial für eine Lithiumionen-Sekundärbatterie wird normalerweise ein Material verwendet, das Lithiumionen speichern und freisetzen kann. Beispiele des positiven Aktivmaterials schließen Lithium-Übergangsmetall-Kompositoxide, die eine Kristallstruktur vom α -NaFeO₂-Typ aufweisen, Lithium-Übergangsmetall-Kompositoxide, die eine Kristallstruktur vom Spinell-Typ aufweisen, Polyanionenverbindungen, Chalkogenide und Schwefel ein. Beispiele des Lithium-Übergangsmetall-Kompositoxids, das eine Kristallstruktur vom α-NaFeO₂-Typ aufweist, schließen Li[Li_xNi(_1-x)]O₂ (0 ≤ x < 0,5), Li[Li_xNi_γCo(_1-x-γ)]O₂ (0 ≤ x ≤ 0,5, 0 < γ < 1), Li[Li_xCo_(1-x)]O₂ (0 ≤ x < 0,5), Li[Li_xNi_γMn_(1-x-γ)]O₂ (0 ≤ x < 0,5, 0 < γ < 1), Li[Li_xNi_γMnβCo_(1-x-γ-β)]O₂ (0 ≤ x < 0,5, 0 < γ, 0 < β, 0,5 < γ +β < 1), und Li[Li_xNi_γCoβAl_(1-x-γ-β)]O₂ (0 ≤ x < 0,5, 0 < γ, 0 < β, 0,5 < γ + β < 1) ein. Beispiele der Lithium-Übergangsmetall-Kompositoxide, die eine Kristallstruktur vom Spinell-Typ aufweisen, schließen Li_XMn₂O₄ und Li_xNi_γMn_(2-γ)O₄ ein. Beispiele der Polyanionenverbindungen schließen LiFePO₄, LiMnPO₄, LiNiPO₄, LiCoPO₄, Li₃V₂(PO₄)₃, Li₂MnSiO₄ und Li₂CoPO₄F ein. Beispiele der Chalkogenide schließen Titandisulfid, Molybdändisulfid und Molybdändioxid ein. Einige der Atome oder Polyanionen in diesen Materialien können durch Atome oder Anionenspezies, die aus anderen Elementen bestehen, substituiert werden. Die Oberflächen dieser Materialien können mit anderen Materialien beschichtet sein. In der positiven Aktivmaterialschicht kann eines dieser Materialien einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr dieser Materialien können als Mischung verwendet werden.
• Das positive Aktivmaterial sind normalerweise Partikel (Pulver). Die durchschnittliche Partikelgröße des positiven Aktivmaterials beträgt beispielsweise bevorzugt 0,1 µm oder mehr und 20 µm oder weniger, bevorzugter 2 µm oder mehr und 10 µm oder weniger. Durch Festlegen der durchschnittlichen Partikelgröße des positiven Aktivmaterials als gleich oder größer als die untere Grenze ist das positive Aktivmaterial leicht herzustellen oder handzuhaben. Durch Festlegen der durchschnittlichen Partikelgröße des positiven Aktivmaterials als gleich oder kleiner als die obere Grenze wird die Elektronenleitfähigkeit der positiven Aktivmaterialschicht verbessert. Es ist zu beachten, dass im Falle des Verwendens eines Komposits aus dem positiven Aktivmaterial und einem anderen Material die durchschnittliche Partikelgröße des Komposits als die durchschnittliche Partikelgröße des positiven Aktivmaterials angesehen wird. Der Begriff „durchschnittliche Partikelgröße“ bezeichnet einen Wert, bei dem eine volumenbasierte integrierte Verteilung, die gemäß JIS-Z-8819-2 (2001) berechnet wird, 50 % beträgt, basierend auf einer Partikelgrößenverteilung, die durch ein Laserbeugungs-/Streuungsverfahren für eine verdünnte Lösung gemessen wurde, die durch Verdünnen von Partikel mit einem Lösungsmittel gemäß JIS-Z-8825 (2013) erhalten wird.
• Mindestens eines der positiven und der später beschriebenen negativen Aktivmaterialien enthält hohle Aktivmaterialpartikel. Der hohle Aktivmaterialpartikel ist typischerweise ein poröser Partikel, der ein durchgehendes Loch, das von der äußeren Oberfläche zum hohlen Teil durchdringt, oder ein kommunizierendes Loch aufweist, das von der äußeren Oberfläche zum Hohlraum kommuniziert. Beispiele des hohlen positiven Aktivmaterialpartikels schließen einen Sekundärpartikel ein, der eine Anordnung mehrerer Primärpartikel eines positiven Aktivmaterials aufweist, wie beispielsweise einem Lithium-Übergangsmetall-Kompositoxid, wobei im Inneren des Sekundärpartikels ein Hohlraum ausgebildet ist. Für die hohlen positiven Aktivmaterialpartikel können bekannte hohle positive Aktivmaterialpartikel verwendet werden, die in den oben genannten Patentschriften 1 und 2 und dergleichen beschrieben sind, und die hohlen positiven Aktivmaterialmaterial können durch bekannte Verfahren hergestellt werden, die in den Patentschriften 1 und 2 und dergleichen beschrieben sind.
• Der Gehalt des positiven Aktivmaterials in der positiven Aktivmaterialschicht beträgt bevorzugt 50 Massenprozent oder mehr und 99 Massenprozent oder weniger, bevorzugter 70 Massenprozent oder mehr und 98 Massenprozent oder weniger, noch bevorzugter 80 Massenprozent oder mehr und 95 Massenprozent oder weniger. Wenn der Gehalt des positiven Aktivmaterials in dem obigen Bereich liegt, ist es möglich, sowohl eine hohe Energiedichte und eine hohe Produktivität der positiven Aktivmaterialschicht zu erreichen.
• Das leitfähige Mittel ist nicht besonders begrenzt, solange es ein Material ist, das Leitfähigkeit zeigt. Beispiele eines solchen leitfähigen Mittels schließen kohlenstoffhaltige Materialien, Metalle und leitfähige Keramiken ein. Beispiele der kohlenstoffhaltigen Materialien schließen Graphit, nicht-graphitischen Kohlenstoff und Graphen-basierten Kohlenstoff ein. Beispiele des nicht-graphitischen Kohlenstoffs schließen Kohlenstoff-Nanofasern, Pech-basierte Kohlenstofffasern und Kohlenstoffschwarz ein. Beispiele des Kohlenstoffschwarzes schließen Ofenschwarz, Acetylenschwarz und Ketjenschwarz ein. Beispiele des Graphen-basierten Kohlenstoffs schließen Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) und Fullerene ein. Beispiele der Form des leitfähigen Mittels schließen eine Pulverform und eine Faserform ein. Als leitfähiges Mittel kann eines dieser Materialien einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr dieser Materialien können als Mischung verwendet werden. Diese Materialien können vermischt und dann verwendet werden. Beispielsweise kann ein Material verwendet werden, das durch Vermischen von Kohlenstoffschwarz mit CNT erhalten wird. Unter diesen Materialien ist Kohlenstoffschwarz unter dem Gesichtspunkt der Elektronenleitfähigkeit und der Beschichtbarkeit bevorzugt, und insbesondere ist Acetylenschwarz bevorzugt.
• Der Gehalt des leitfähigen Mittels in der positiven Aktivmaterialschicht beträgt bevorzugt 1 Massenprozent oder mehr und 10 Massenprozent oder weniger, bevorzugter 3 Massenprozent oder mehr und 9 Massenprozent oder weniger. Wenn der Gehalt des leitfähigen Mittels in den obigen Bereich fällt, kann die Energiedichte der Energiespeichervorrichtung erhöht werden.
• Beispiele des Binders schließen ein: thermoplastische Harze wie Fluorharz (Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF) usw.), Polyethylen, Polypropylen, Polyacryl und Polyimid; Elastomere wie einen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), sulfoniertes EPDM, einen Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), und einen Fluorkautschuk; und Polysaccharidpolymere.
• Der Gehalt des Binders in der positiven Aktivmaterialschicht beträgt bevorzugt 1 Massenprozent oder mehr und 10 Massenprozent oder weniger, bevorzugter 2 Massenprozent oder mehr und 9 Massenprozent oder weniger, noch bevorzugter 3 Massenprozent oder mehr und 6 Massenprozent oder weniger. Wenn der Gehalt des Binders in den oben genannten Bereich fällt, kann das positive Aktivmaterial stabil gehalten werden.
• Beispiele des Verdickungsmittels schließen Polysaccharidpolymere wie Carboxymethylcellulose (CMC) und Methylcellulose ein. Wenn das Verdickungsmittel eine funktionelle Gruppe aufweist, die mit Lithium und dergleichen reaktiv ist, kann die funktionelle Gruppe im Voraus durch Methylierung oder dergleichen deaktiviert werden. Im Falle des Verwendens eines Verdickungsmittels kann der Gehalt des Verdickungsmittels in der positiven Aktivmaterialschicht 0,1 Massenprozent oder mehr und 8 Massenprozent oder weniger betragen, und ist typischerweise bevorzugt 5 Massenprozent oder weniger, bevorzugter 2 Massenprozent oder weniger. Die hierin offenbarte Technik kann bevorzugt in einem Aspekt durchgeführt werden, in dem die positive Aktivmaterialschicht kein Verdickungsmittel enthält.
• Der Füllstoff ist nicht besonders begrenzt. Beispiele des Füllstoffs schließen Polyolefine wie Polypropylen und Polyethylen, anorganische Oxide wie Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Calciumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Magnesiumoxid und Alumosilicat, Hydroxide wie Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid und Aluminiumhydroxid, Carbonate wie Calciumcarbonat, schwer lösliche ionische Kristalle von Calciumfluorid, Bariumfluorid, Bariumsulfat und dergleichen, Nitride wie Aluminiumnitrid und Siliciumnitrid, sowie aus mineralischen Ressourcen gewonnene Stoffe wie Talk, Montmorillonit, Böhmit, Zeolith, Apatit, Kaolin, Mullit, Spinell, Olivin, Sericit, Bentonit und Glimmer, und künstliche Produkte davon ein. Im Falle des Verwendens eines Füllstoffs kann der Gehalt des Füllstoffs in der positiven Aktivmaterialschicht 0,1 Massenprozent oder mehr und 8 Massenprozent oder weniger betragen und beträgt typischerweise bevorzugt 5 Massenprozent oder weniger, bevorzugter 2 Massenprozent oder weniger. Die hierin offenbarte Technik kann bevorzugt in einem Aspekt durchgeführt werden, in dem die positive Aktivmaterialschicht keinen Füllstoff enthält.
• Die positive Aktivmaterialschicht kann ein typisches Nichtmetallelement wie B, N, P, F, Cl, Br oder I, ein typisches Metallelement wie Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr und Ba oder ein Übergangsmetallelement wie Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Nb oder W als eine Komponente anders als das positive Aktivmaterial, das leitfähige Mittel, den Binder, das Verdickungsmittel und den Füllstoff enthalten.
• (Negative Elektrode)
• Die negative Elektrode 23 weist, wie oben erwähnt, ein negatives Elektrodensubstrat und eine negative Aktivmaterialschicht auf, die auf beide Oberflächen des negativen Elektrodensubstrats laminiert ist. Zusätzlich kann die negative Elektrode ferner eine Zwischenschicht zwischen dem negativen Elektrodensubstrat und der negativen Aktivmaterialschicht aufweisen. Zusätzlich ist es auch möglich, eine negative Elektrode zu verwenden, die eine negative Aktivmaterialschicht aufweist, die nur auf eine Oberfläche eines negativen Elektrodensubstrats laminiert ist. Die Konfiguration der Zwischenschicht, die für die negative Elektrode bereitgestellt werden kann, ist nicht besonders begrenzt und kann beispielsweise aus den für die positive Elektrode beispielhaft genannten Konfigurationen ausgewählt werden.
• Obwohl das negative Elektrodensubstrat die gleiche Konfiguration wie das positive Elektrodensubstrat aufweisen kann, werden als Material Metalle wie Kupfer, Nickel, rostfreier Stahl und vernickelter Stahl, oder Legierungen davon verwendet, wobei Kupfer oder eine Kupferlegierung bevorzugt ist. Beispiele des negativen Elektrodensubstrats schließen eine Folie, einen abgeschiedenen Film, ein Netz und ein poröses Material ein, wobei eine Folie unter dem Gesichtspunkt der Kosten bevorzugt ist. Dementsprechend ist das negative Elektrodensubstrat bevorzugt eine Kupferfolie oder eine Folie aus einer Kupferlegierung. Beispiele der Kupferfolie schließen eine gewalzte Kupferfolie und eine elektrolytische Kupferfolie ein.
• Das negative Elektrodensubstrat kann eine Platte oder eine Schicht sein, die im Wesentlichen gleichmäßig dick ist. Die durchschnittliche Dicke des negativen Elektrodensubstrats beträgt bevorzugt 2 µm oder mehr und 35 µm oder weniger, bevorzugter 3 µm oder mehr und 30 µm oder weniger, noch bevorzugter 4 µm oder mehr und 25 µm oder weniger, besonders bevorzugt 5 µm oder mehr und 20 µm oder weniger. Wenn die durchschnittliche Dicke des negativen Elektrodensubstrats in den oben beschriebenen Bereich fällt, ist es möglich, die Energiedichte pro Volumen der Energiespeichervorrichtung zu steigern, während die Festigkeit des negativen Elektrodensubstrats gesteigert wird.
• Die negative Aktivmaterialschicht enthält ein negatives Aktivmaterial. Die negative Aktivmaterialschicht enthält, wenn nötig, optionale Komponenten wie ein leitfähiges Mittel, einen Binder, ein Verdickungsmittel und einen Füllstoff. Die optionalen Komponenten, wie beispielsweise ein leitfähiges Mittel, ein Binder, ein Verdickungsmittel und ein Füllstoff, können aus den für die positive Elektrode beispielhaft genannten Materialien ausgewählt werden.
• Die negative Aktivmaterialschicht kann ein typisches Nichtmetallelement wie B, N, P, F, Cl, Br oder I, ein typisches Metallelement wie Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr, und Ba oder ein Übergangsmetallelement wie Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb oder W als eine Komponente anders als das negative Aktivmaterial, das leitfähige Mittel, den Binder, das Verdickungsmittel und den Füllstoff enthalten.
• Das negative Aktivmaterial kann geeigneter Weise aus bekannten negativen Aktivmaterialien ausgewählt werden. Als negatives Aktivmaterial für eine Lithiumionen-Sekundärbatterie wird normalerweise ein Material verwendet, mit der Fähigkeit, Lithiumionen zu interkalieren und freizusetzen. Beispiele des negativen Aktivmaterials schließen Li-Metall, Metalle oder Metalloide wie Si und Sn, Metalloxide oder Metalloidoxide wie ein Si-Oxid, ein Ti-Oxid und ein Sn-Oxid, titanhaltige Oxide wie Li₄Ti₅O₁₂, LiTiO₂ und TiNb₂O₇, eine Polyphosphorsäureverbindung, Siliciumcarbid, und Kohlenstoffmaterialien wie Graphit und nicht-graphitischen Kohlenstoff (leicht graphitisierbaren Kohlenstoff oder kaum graphitisierbaren Kohlenstoff) ein. Unter diesen Materialien sind Graphit und nicht-graphitischer Kohlenstoff bevorzugt. In der negativen Aktivmaterialschicht kann eines dieser Materialien einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr dieser Materialien können als Mischung verwendet werden.
• Der Begriff „Graphit“ bezieht sich auf ein Kohlenstoffmaterial, bei dem der durchschnittliche Gitterabstand (d₀₀₂) einer (002)-Ebene, bestimmt durch eine Röntgenbeugungsverfahren vor einem Laden/Entladen oder im entladenen Zustand, 0,33 nm oder mehr und weniger als 0,34 nm beträgt. Beispiele des Graphits schließen natürlichen Graphit und künstlichen Graphit ein.
• Der Begriff „nicht-graphitischer Kohlenstoff“ bezieht sich auf ein Kohlenstoffmaterial, bei dem der durchschnittliche Gitterabstand (d₀₀₂) der (002)-Ebene, bestimmt durch das Röntgenbeugungsverfahren vor einem Laden/Entladen oder im entladenen Zustand, 0,34 nm oder mehr und 0,42 nm oder weniger beträgt. Beispiele des nicht-graphitischen Kohlenstoffs schließen kaum graphitisierbaren Kohlenstoff und leicht graphitisierbaren Kohlenstoff ein. Beispiele des nicht-graphitischen Kohlenstoffs schließen ein aus Harz gewonnenes Material, ein Erdölpech oder ein aus Erdölpech gewonnenes Material, einen Erdölkoks oder ein aus Erdölkoks gewonnenes Material, ein aus Pflanzen gewonnenes Material und ein aus Alkohol gewonnenes Material ein.
• In diesem Zusammenhang bedeutet der „entladene Zustand“ des Kohlenstoffmaterials einen Zustand, in dem Lithiumionen, die im Zusammenhang mit einem Laden/Entladen interkaliert und freigesetzt werden können, ausreichend aus dem Kohlenstoffmaterial, das das negative Aktivmaterial ist, freigesetzt werden. Der „entladene Zustand“ bezieht sich beispielsweise auf einen Zustand, in dem die Leerlaufspannung 0,7 V oder mehr in einer Halbzelle beträgt, die als Arbeitselektrode eine negative Elektrode aufweist, die ein Kohlenstoffmaterial als ein negatives Aktivmaterial enthält, und die als Gegenelektrode Li-Metall aufweist.
• Der „kaum graphitisierbare Kohlenstoff“ bezieht sich auf ein Kohlenstoffmaterial, bei dem d₀₀₂ 0,36 nm oder mehr und 0,42 nm oder weniger beträgt.
• Der „leicht graphitisierbare Kohlenstoff“ bezieht sich auf ein Kohlenstoffmaterial, bei dem d₀₀₂ 0,34 nm oder mehr und weniger als 0,36 nm beträgt.
• Die Form des negativen Aktivmaterials sind typischerweise Partikel (Pulver). Die durchschnittliche Partikelgröße des negativen Aktivmaterials kann beispielsweise 1 nm oder mehr und 100 µm oder weniger betragen. Wenn das negative Aktivmaterial ein Kohlenstoffmaterial, ein titanhaltiges Oxid oder eine Polyphosphorsäureverbindung ist, kann die durchschnittliche Partikelgröße davon in einigen Fällen bevorzugt 1 µm oder mehr und 100 µm oder weniger betragen, und bevorzugter 3 µm oder mehr und 40 µm oder weniger betragen, in einigen Fällen ferner 20 µm oder weniger. Wenn das negative Aktivmaterial Si, Sn, ein Oxid von Si, ein Oxid von Sn oder dergleichen ist, kann die durchschnittliche Partikelgröße davon bevorzugt 1 nm oder mehr und in einigen Fällen 1 µm oder weniger betragen. Durch Festlegen der durchschnittlichen Partikelgröße des negativen Aktivmaterials als gleich oder größer als der untere Grenzwert ist das negative Aktivmaterial leicht herzustellen oder handzuhaben. Durch Festlegen der durchschnittlichen Partikelgröße des negativen Aktivmaterials als gleich oder kleiner als die obere Grenze wird die Elektronenleitfähigkeit der positiven Aktivmaterialschicht verbessert. Ein Zerkleinerer, ein Klassierer und dergleichen werden verwendet, um ein Pulver zu erhalten, das eine vorbestimmte Partikelgröße aufweist. Wenn das negative Aktivmaterial ein Metall, wie beispielsweise Li-Metall, ist, kann die Form davon eine Folie sein.
• Wie oben beschrieben enthält mindestens eines der positiven Aktivmaterialien und der negativen Aktivmaterialien hohle Aktivmaterialpartikel. Beispiele der hohlen negativen Aktivmaterialpartikel schließen Graphitpartikel mit Hohlräumen ein. Als hohle negative Aktivmaterialpartikel können bekannte hohle negative Aktivmaterialpartikel verwendet werden, die in der oben erwähnten Patentschrift 2 und dergleichen beschrieben sind, und die hohlen negativen Aktivmaterialpartikel können durch bekannte Verfahren hergestellt werden, die in der Patentschrift 2 und dergleichen beschrieben sind.
• Der Gehalt des negativen Aktivmaterials in der negativen Aktivmaterialschicht beträgt bevorzugt 60 Massenprozent oder mehr und 99 Massenprozent oder weniger, bevorzugter 90 Massenprozent oder mehr und 98 Massenprozent oder weniger. Wenn der Gehalt des negativen Aktivmaterials in den oben genannten Bereich fällt, ist es möglich, sowohl eine hohe Energiedichte und eine hohe Produktivität der negativen Aktivmaterialschicht zu erreichen. Wenn das negative Aktivmaterial Li-Metall ist, kann der Gehalt des negativen Aktivmaterials in der negativen Aktivmaterialschicht 99 Massenprozent oder mehr und 100 Massenprozent betragen.
• (Separator)
• Der Separator 22 kann in geeigneter Weise aus bekannten Separatoren ausgewählt werden. Als Separator kann beispielsweise ein Separator, der nur aus einer Substratschicht besteht, ein Separator, bei dem eine hitzebeständige Schicht, die hitzebeständige Partikel und ein Binder enthält, auf einer oder beiden Oberflächen der Substratschicht ausgebildet ist, oder dergleichen, verwendet werden. Beispiele der Form der Substratschicht des Separators schließen einen gewebten Stoff, einen Vliesstoff und einen porösen Harzfilm ein. Unter diesen Formen ist ein poröser Harzfilm unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit bevorzugt, und ein Vliesstoff ist unter dem Gesichtspunkt der Flüssigkeitsrückhalteeigenschaften des Elektrolyten bevorzugt. Als Material der Substratschicht des Separators ist ein Polyolefin wie Polyethylen oder Polypropylen unter dem Gesichtspunkt einer Abschaltfunktion bevorzugt, und Polyimid, Aramid oder dergleichen unter dem Gesichtspunkt der Oxidations- und Zersetzungsbeständigkeit bevorzugt. Als Substratschicht des Separators kann ein Material verwendet werden, das durch Kombination dieser Harze erhalten wird.
• Die hitzebeständigen Partikel, die in der hitzebeständigen Schicht enthalten sind, weisen bevorzugt einen Massenverlust von 5 % oder weniger bei einem Temperaturanstieg von Raumtemperatur auf 500 °C unter einer Luftatmosphäre von 1 atm, und bevorzugter einen Massenverlust von 5 % oder weniger bei einem Temperaturanstieg von Raumtemperatur auf 800 °C auf. Anorganische Verbindungen können als Materialien bezeichnet werden, deren Massenverlust kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wenn die Materialien erhitzt werden. Beispiele der anorganischen Verbindungen schließen Oxide wie Eisenoxid, Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Zirkoniumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Magnesiumoxid und Alumosilicat; Nitride wie Aluminiumnitrid und Siliciumnitrid; Carbonate wie Calciumcarbonat; Sulfate wie Bariumsulfat; schwer lösliche ionische Kristalle wie Calciumfluorid, Bariumfluorid, Bariumtitanat; kovalent gebundene Kristalle wie Silicium und Diamant; und aus mineralischen Ressourcen gewonnene Stoffe wie Talk, Montmorillonit, Böhmit, Zeolith, Apatit, Kaolin, Mullit, Spinell, Olivin, Sericit, Bentonit und Glimmer, und künstliche Produkte davon ein. Als anorganische Verbindungen können eine einfache Substanz oder ein Komplex dieser Substanzen allein verwendet werden, oder zwei oder mehr davon können als Mischung verwendet werden. Unter diesen anorganischen Verbindungen sind Siliciumoxid, Aluminiumoxid oder Alumosilicat unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit der Energiespeichervorrichtung bevorzugt.
• Die Porosität des Separators beträgt bevorzugt 80 Volumenprozent oder weniger unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit und bevorzugt 20 Volumenprozent oder mehr unter dem Gesichtspunkt der Entladeleistung. Die „Porosität“ ist hier ein volumenbezogener Wert und bedeutet einen Wert, der mit einem Quecksilberporosimeter gemessen wird.
• Als Separator kann ein Polymergel verwendet werden, das aus einem Polymer und einem Elektrolyten besteht. Beispiele des Polymers schließen Polyacrylnitril, Polyethylenoxid, Polypropylenoxid, Polymethylmethacrylat, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon und Polyvinylidenfluorid ein. Die Verwendung des Polymergels weist den Effekt eines Unterdrückens eines Flüssigkeitslecks auf. Als Separator kann ein Polymergel in Kombination mit einem porösen Harzfilm, einem Vliesstoff oder dergleichen, wie oben beschrieben, verwendet werden.
• (Elektrolytlösung)
• Als Elektrolytlösung kann eine nichtwässrige Elektrolytlösung verwendet werden. Die nichtwässrige Elektrolytlösung enthält ein nichtwässriges Lösungsmittel und ein Elektrolytsalz, dass in dem nichtwässrigen Lösungsmittel gelöst ist.
• Das nichtwässrige Lösungsmittel kann in geeigneter Weise aus bekannten nichtwässrigen Lösungsmitteln ausgewählt werden. Beispiele des nichtwässrigen Lösungsmittels schließen zyklische Carbonate, Kettencarbonate, Carbonsäureester, Phosphorsäureester, Sulfonsäureester, Ether, Amide und Nitrile ein. Als nichtwässriges Lösungsmittel können Lösungsmittel verwendet werden, bei denen einige der Wasserstoffatome, die in diesen Verbindungen enthalten sind, durch Halogene substituiert sind.
• Beispiele des cyclischen Carbonats schließen Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC), Vinylencarbonat (VC), Vinylethylencarbonat (VEC), Chlorethylencarbonat, Fluorethylencarbonat (FEC), Difluorethylencarbonat (DFEC), Styrolcarbonat, 1-Phenylvinylencarbonat und 1,2-Diphenylvinylencarbonat ein. Unter diesen Beispielen ist EC bevorzugt.
• Beispiele des Kettencarbonats schließen Diethylcarbonat (DEC), Dimethylcarbonat (DMC), Ethylmethylcarbonat (EMC), Diphenylcarbonat, Trifluorethylmethylcarbonat und Bis(trifluorethyl)carbonat ein. Unter diesen Beispielen sind DMC und EMC bevorzugt.
• Als nichtwässriges Lösungsmittel wird bevorzugt mindestens ein zyklisches Carbonat oder ein Kettencarbonat verwendet, und bevorzugter ist es, das zyklische Carbonat und das Kettencarbonat in Kombination zu verwenden. Durch Verwenden des zyklischen Carbonats kann die Dissoziation des Elektrolytsalzes gefördert werden, um die ionische Leitfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung zu verbessern. Durch Verwenden des Kettencarbonats kann die Viskosität der nichtwässrigen Elektrolytlösung niedrig gehalten werden. Wenn das zyklische Carbonat und das Kettencarbonat in Kombination verwendet werden, liegt das Volumenverhältnis des zyklischen Carbonats zu dem Kettencarbonat (zyklisches Carbonat: Kettencarbonat) bevorzugt im Bereich von beispielsweise 5:95 bis 50:50.
• Das Elektrolytsalz kann in geeigneter Weise aus bekannten Elektrolytsalzen ausgewählt werden. Beispiele des Elektrolytsalzes schließen ein Lithiumsalz, ein Natriumsalz, ein Kaliumsalz, ein Magnesiumsalz und ein Oniumsalz ein. Unter diesen Salzen ist das Lithiumsalz bevorzugt.
• Beispiele des Lithiumsalzes schließen anorganische Lithiumsalze wie LiPF₆, L₁PO₂F₂, LiBF₄, L₁ClO₄, und LiN(SO₂F)₂, Lithiumoxalate wie Lithiumbis(oxalat)borat (LiBOB), Lithiumdifluoroxalatoborat (LiFOB), und Lithiumbis(oxalat)difluorophosphat (LiFOP), und Lithiumsalze ein, die eine halogenierte Kohlenwasserstoffgruppe aufweisen, wie LiSO₃CF₃, LiN(SO₂CF₃)₂, LiN(SO₂C₂F₅)₂, LiN(SO₂CF₃)(SO₂C₄F₉), LiC(SO₂CF₃)₃ und LiC(SO₂C₂F₅)₃. Unter diesen Salzen sind die anorganischen Lithiumsalze bevorzugt, und LiPF₆ ist bevorzugter.
• Der Gehalt des Elektrolytsalzes in der nichtwässrigen Elektrolytlösung beträgt bei 20°C und 1 atm bevorzugt 0,1 mol/dm³ oder mehr und 2,5 mol/dm³ oder weniger, bevorzugter 0,3 mol/dm³ oder mehr und 2,0 mol/dm³ oder weniger, noch bevorzugter 0,5 mol/dm³ oder mehr und 1,7 mol/dm³ oder weniger, und besonders bevorzugt 0,7 mol/dm³ oder mehr und 1,5 mol/dm³ oder weniger. Der Gehalt des Elektrolytsalzes fällt in den obigen Bereich, wodurch die Ionenleitfähigkeit der nichtwässrigen Elektrolytlösung gesteigert werden kann.
• Die nichtwässrige Elektrolytlösung kann neben dem nichtwässrigen Lösungsmittel und dem Elektrolytsalz ein Additiv enthalten. Beispiele des Additivs schließen halogenierte Kohlensäureester wie Fluorethylencarbonat (FEC) und Difluorethylencarbonat (DFEC); Oxalate wie Lithiumbis(oxalat)borat (LiBOB), Lithiumdifluoroxalatoborat (LiFOB) und Lithiumbis(oxalat)difluorophosphat (LiFOP); Imidsalz wie Lithiumbis(fluorosulfonyl)imid (LiFSI); aromatische Verbindungen wie Biphenyl, Alkylbiphenyl, Terphenyl, teilhydriertes Terphenyl, Cyclohexylbenzol, t-Butylbenzol, t-Amylbenzol, Diphenylether und Dibenzofuran; Teilhalogenide der aromatischen Verbindungen wie 2-Fluorbiphenyl, o-Cyclohexylfluorbenzol und p-Cyclohexylfluorbenzol; halogenierte Anisolverbindungen wie 2,4-Difluoranisol, 2,5-Difluoranisol, 2,6-Difluoranisol und 3,5-Difluoranisol; Vinylencarbonat, Methylvinylencarbonat, Ethylvinylencarbonat, Bernsteinsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Glutaconsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Cyclohexandicarbonsäureanhydrid; Ethylensulfit, Propylensulfit, Dimethylsulfit, Propansulton, Propensulton, Butansulton, Methylmethansulfonat, Busulfan, Methyltoluolsulfonat, Dimethylsulfat, Ethylensulfat, Sulfolan, Dimethylsulfon, Diethylsulfon, Dimethylsulfoxid, Diethylsulfoxid, Tetramethylensulfoxid, Diphenylsulfid, 4,4'-Bis(2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolan), 4-Methylsulfonyloxymethyl-2,2-dioxo-1,3,2-dioxathiolan, Thioanisol, Diphenyldisulfid, Dipyridiniumdisulfid, 1,3-Propensulton, 1,3-Propansulton, 1,4-Butansulton, 1,4-Butensulton, Perfluoroctan, Tristrimethylsilylborat, Tristrimethylsilylphosphat, Tetrakistrimethylsilyltitanat, Lithiummonofluorophosphat und Lithiumdifluorophosphat ein. Diese Additive können einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr davon können als Mischung verwendet werden.
• Der Gehalt des Additivs, das in der nichtwässrigen Elektrolytlösung enthalten ist, beträgt bevorzugt 0,01 Massenprozent oder mehr und 10 Massenprozent oder weniger, bevorzugter 0,1 Massenprozent oder mehr und 7 Massenprozent oder weniger, noch bevorzugter 0,2 Massenprozent oder mehr und 5 Massenprozent oder weniger und besonders bevorzugt 0,3 Massenprozent oder mehr und 3 Massenprozent oder weniger, bezogen auf eine Gesamtmasse der nichtwässrigen Elektrolytlösung. Wenn der Gehalt des Additivs in den oben genannten Bereich fällt, ist es möglich, die Kapazitätserhaltungsleistung oder die Lade-Entlade-Zyklusleistung nach Hochtemperaturlagerung zu verbessern und ferner die Sicherheit zu verbessern.
• Für die Elektrolytlösung kann eine Elektrolytlösung mit Wasser als ein Lösungsmittel verwendet werden.
• <Verfahren zum Verwenden einer Energiespeichervorrichtung>
• Die Energiespeichervorrichtung 10 kann in der gleichen Weise verwendet werden wie herkömmlich bekannte Energiespeichervorrichtungen. Darüber hinaus wird die Energiespeichervorrichtung 10 so verwendet, dass die Wickelachse W der Elektrodenanordnung 16 parallel zur horizontalen Richtung verläuft.
• Genauer gesagt, ein Verfahren zum Verwenden einer Energiespeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: Laden der Energiespeichervorrichtung; und Entladen der Energiespeichervorrichtung, wobei die Energiespeichervorrichtung enthält: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in der Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht ein hohles Aktivmaterialpartikel enthält, die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zur horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und mindestens eine der nachstehenden Formeln 1 bis 3 erfüllt ist, wobei H, Wc, Wa und Ws jeweils die Höhe vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung bis zum oberen Ende der Elektrodenanordnung, die Breite der positiven Aktivmaterialschicht, die Breite der negativen Aktivmaterialschicht und die Breite des Separators darstellen. $$0,8\text{H}\le \text{Wc}\le 2,0\text{H}$$

  

  $$0,9\text{H}\le \text{Wa}\le 2,1\text{H}$$

  

  $$1,0\text{H}\le \text{Ws}\le 2,2\text{H}$$

  
• Gemäß dem Verwendungsverfahren kann die Hochleistungsleistung mit dem geringen Widerstand der Energiespeichervorrichtung aufrechterhalten werden, sogar wenn das Laden und Entladen wiederholt durchgeführt werden. Die Energiespeichervorrichtung gemäß dem Verwendungsverfahren weist die gleichen spezifischen Ausführungsformen und geeigneten Ausführungsformen auf, wie die Beschreibung der Energiespeichervorrichtung gemäß einer oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• <Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung>
• Ein Verfahren zur Herstellung einer Energiespeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält: Unterbringen einer Elektrodenanordnung und einer Elektrolytlösung in einem Gehäuse (Unterbringungsschritt); und Pressen des Gehäuses (Pressschritt).
• Die Elektrodenanordnung ist eine gewickelte Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht aufweist, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht aufweist, und einem bandförmigen Separator in Längsrichtung erhalten wird. Darüber hinaus weist mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht hohle Aktivmaterialpartikel auf. Im Unterbringungsschritt verläuft die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zur horizontalen Richtung. Wenn beispielsweise die Bodenfläche des Gehäuses horizontal ist, verläuft die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zur Bodenfläche des Gehäuses.
• Das Herstellungsverfahren kann beispielsweise vor dem Unterbringungsschritt ein Fertigen einer gewickelten, abgeflachten Elektrodenanordnung und ein Herstellen einer Elektrolytlösung enthalten. Zusätzlich kann das Herstellungsverfahren ein Versiegeln des Gehäuses zwischen dem Unterbringungsschritt und dem Pressschritt enthalten.
• Der Pressschritt wird durchgeführt, indem der zentrale Teil der Wandoberflächen 19 des Gehäusekörpers 17 von beiden Seitenflächen aus in Richtung der X-Achse gepresst wird, beispielsweise im Zustand der Energiespeichervorrichtung 10 in 1, so dass mindestens der zentrale Teil der Elektrodenanordnung im Gehäuse gepresst wird. Durch dieses Pressen können die Wandoberflächen 19 des Gehäusekörpers 17 so verformt werden, dass sie, wie in den 1 und 4 gezeigt, vertieft werden, und die verformte Form kann beibehalten werden. Das Pressen kann mit einem herkömmlich bekannten Presswerkzeug oder dergleichen erfolgen. Wenn der Gehäusekörper 17 (Wandoberflächen 19) durch das Pressen unter Verwendung eines Presswerkzeugs verformt wird, kann das Presswerkzeug entfernt werden, solange die verformte Form aufrechterhalten wird. Zusätzlich kann beispielsweise, wie in einem solchen Energiespeichergerät, wie später beschrieben, ein Presswerkzeug verwendet werden, um eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen gepresst zu halten, so dass die jeweiligen Gehäuse der Energiespeichervorrichtungen im gepressten Zustand fixiert werden.
• Ferner kann das Herstellungsverfahren das Durchführen eines anfänglichen Ladens/Entladens enthalten. Das anfängliche Laden/Entladen kann ein Schritt eines ein- oder mehrmaligen Ladens und Entladens der Energiespeichervorrichtung sein, die keinem Laden/Entladen unterzogen wurde. Das anfängliche Laden/Entladen kann nach dem Pressschritt oder vor dem Pressschritt durchgeführt werden.
• In der Energiespeichervorrichtung, die durch die oben genannten Schritte erhalten wird, wird mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung gepresst, und eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, ist zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden, wobei das untere Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist. Ferner ist mindestens eine der nachstehenden Formeln 1 bis 3 erfüllt, wobei H, Wc, Wa und Ws jeweils die Höhe vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung bis zum oberen Ende der Elektrodenanordnung, die Breite der positiven Aktivmaterialschicht, die Breite der negativen Aktivmaterialschicht und die Breite des Separators darstellen. $$0,8\text{H}\le \text{Wc}\le 2,0\text{H}$$

  

  $$0,9\text{H}\le \text{Wa}\le 2,1\text{H}$$

  

  $$1,0\text{H}\le \text{Ws}\le 2,2\text{H}$$

  
• Die Energiespeichervorrichtung durch die jeweiligen Schritte wie oben erwähnt weist die gleichen spezifischen Ausführungsformen und geeignete Ausführungsformen auf, wie spezifische Ausführungsformen und geeignete Ausführungsformen der Energiespeichervorrichtung, die als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wird.
• Gemäß dem Herstellungsverfahren kann eine Energiespeichervorrichtung, die die oben genannte Formel 1, Formel 2 oder Formel 3 erfüllt, durch Einstellen der Menge der verwendeten Elektrolytlösung, der Größe der Elektrodenanordnung und dergleichen erhalten werden.
• <Energiespeichergerät>
• Die Energiespeichervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann als ein Energiespeichergerät (Batteriemodul) montiert werden, das durch Anordnen einer Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen an einer Stromquelle für Kraftfahrzeuge wie EV, HEV und PHEV, einer Stromquelle für elektronische Geräte wie Personal-Computer und Datenübertragungsendgeräte oder einer Stromquelle für die Stromspeicherung oder dergleichen konfiguriert wird. In diesem Fall kann die Technik gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf mindestens eine Energiespeichervorrichtung, die in dem Energiespeichergerät enthalten ist, angewendet werden.
• Ein in 7 dargestelltes Energiespeichergerät 40 weist eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 10 auf. Mindestens eine der Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 10 ist die Energiespeichervorrichtung (A), die Energiespeichervorrichtung (B) oder die Energiespeichervorrichtung (C) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 10, die mit dazwischen angeordneten Abstandshaltern 41 angeordnet sind, sind in einer Unterbringung 42 untergebracht. Die jeweiligen Energiespeichervorrichtungen 10 sind durch eine nicht dargestellte Stromschiene elektrisch miteinander verbunden. Im Energiespeichergerät 40 bewirkt die Drehung der Muttern 43, dass flache Platten 44 die jeweiligen Energiespeichervorrichtungen 10 durch die Abstandshalter 41 pressen. Insbesondere bilden in dem Energiespeichergerät 40 die Muttern 43 und die flachen Platten 44 ein Presswerkzeug. Ein solches Presswerkzeug presst (presst gegen) die Gehäuse der Energiespeichervorrichtungen 10, um mindestens einen zentralen Teil der Elektrodenanordnung in jedem Gehäuse zu pressen. Die Form, die Größe, das Material und dergleichen der Abstandshalter 41 sind in geeigneter Weise so festgelegt, dass die Elektrodenanordnung im Gehäuse jeder Energiespeichervorrichtung 10 ausreichend gepresst wird. Zusätzlich weist die Energiespeichervorrichtung 10, die in dem Energiespeichergerät 40 bereitgestellt wird, die gleiche spezifische Struktur wie die in 1 gezeigte Energiespeichervorrichtung 10 und dergleichen auf, und die Wickelachse der Elektrodenanordnung verläuft parallel zur horizontalen Richtung.
• <Weitere Ausführungsformen>
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann eine Konfiguration gemäß einer Ausführungsform zusätzlich mit einer Konfiguration gemäß einer weiteren Ausführungsform versehen werden, oder eine Konfiguration gemäß einer Ausführungsform kann teilweise durch eine Konfiguration gemäß einer weiteren Ausführungsform oder einer bekannten Technik ersetzt werden. Außerdem kann ein Teil der Konfiguration gemäß einer Ausführungsform entfernt werden. Darüber hinaus kann die Konfiguration gemäß einer Ausführungsform um eine bekannte Technik ergänzt werden.
• In der obigen Ausführungsform wurde zwar der Fall beschrieben, dass die Energiespeichervorrichtung als eine ladbare und entladbare Sekundärbatterie (beispielsweise Lithiumionen-Sekundärbatterie) verwendet wird, doch sind Art, Größe, Kapazität, Anzahl der Bestandteile und dergleichen der Energiespeichervorrichtung beliebig. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Energiespeichervorrichtung angewendet werden, die eine Vielzahl von Elektrodenanordnungen in einem Gehäuse enthält. In diesem Fall muss mindestens ein Elektrodenkörper nur die Anforderungen der vorliegenden Erfindung im Verhältnis zwischen dem Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung und der Elektrodenanordnung erfüllen. Die Energiespeichervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch auf Kondensatoren wie elektrische Doppelschichtkondensatoren und Lithiumionen-Kondensatoren, Energiespeichervorrichtungen, in denen eine andere Elektrolytlösung als nichtwässrige Elektrolytlösungen verwendet wird, und dergleichen angewendet werden.
• BEISPIELE
• Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt ist.
• [Beispiel 1]
• (Fertigung der Elektrodenanordnung)
• Ein positiver Komposit, der hohle positive Aktivmaterialpartikel (LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂, hohle sekundäre Partikel, Flächenverhältnis: 60 %, durchschnittliche Partikelgröße: 5 µm) enthält, wurde auf beide Oberflächen eines positiven Elektrodensubstrats aus streifenförmiger Aluminiumfolie aufgebracht, um einen positiven Aktivmaterialschicht nicht laminierten Teil breitzustellen, und getrocknet, um eine positive Aktivmaterialschicht zu bilden. Die Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht wurde auf 90 mm eingestellt, und die durchschnittliche Dicke Tc (durchschnittliche Dicke der positiven Elektrode - durchschnittliche Dicke des positiven Elektrodensubstrats) der positiven Aktivmaterialschicht wurde auf 0,06 mm eingestellt. Auf diese Weise wurde eine bandförmige positive Elektrode erhalten. Es ist zu beachten, dass das Flächenverhältnis und die durchschnittliche Partikelgröße der hohlen positiven Aktivmaterialpartikel Werte aufweisen, die nach dem oben genannten Verfahren gemessen wurden. Das Gleiche gilt für die folgenden anderen Aktivmaterialpartikel.
• Ein negativer Komposit, der hohle negative Aktivmaterialpartikel enthält (sphäroidisierter natürlicher Graphit, hohle Sekundärpartikel, Flächenverhältnis: 80 %, durchschnittliche Partikelgröße: 8 µm), wurde auf beide Oberflächen eines negativen Elektrodensubstrats aus streifenförmiger Kupferfolie aufgebracht, um einen negativen Aktivmaterialschicht nicht laminierten Teil bereitzustellen, und getrocknet, um eine negative Aktivmaterialschicht zu bilden. Die Breite Wa der negativen Aktivmaterialschicht wurde auf 95 mm eingestellt, und die durchschnittliche Dicke Ta (durchschnittliche Dicke der negativen Elektrode - durchschnittliche Dicke des negativen Elektrodensubstrats) der negativen Aktivmaterialschicht wurde auf 0,08 mm eingestellt. So wurde eine bandförmige negative Elektrode erhalten.
• Es wurde ein bandförmiger Separator aus einer mikroporösen Polyethylenmembran mit einer Breite Ws von 100 mm und einer durchschnittlichen Dicke Ts von 0,02 mm hergestellt.
• Die bandförmige positive Elektrode und die bandförmige negative Elektrode wurden mit dem dazwischen angeordneten bandförmigen Separator aufeinandergestapelt und in Längsrichtung gewickelt, um eine flache Elektrodenanordnung zu fertigen.
• LiPF₆ wurde in einer Salzkonzentration von 1,2 mol/dm³ in einem Lösungsmittel gelöst, das durch Mischen von Ethylencarbonat und Ethylmethylcarbonat im Volumenverhältnis 30:70 erhalten wurde, um eine nichtwässrige Elektrolytlösung zu erhalten.
• Die Elektrodenanordnung wurde in einem prismatischen Aluminiumgehäuse untergebracht, an dem ein positiver und ein negativer Elektrodenanschluss angebracht waren. Die nichtwässrige Elektrolytlösung wurde in das Gehäuse eingespritzt und das Gehäuse anschließend versiegelt. Anschließend wurden die Wandoberflächen des Gehäuses gepresst und dann von beiden Seitenoberflächen aus verformt, so dass mindestens der zentrale Teil der Elektrodenanordnung im Gehäuse gepresst wurde, wodurch eine Energiespeichervorrichtung mit gepresster Elektrodenanordnung bereitgestellt wurde.
• Die erhaltene Energiespeichervorrichtung, die keinem Laden/Entladen unterzogen wurde, wurde dem folgenden anfänglichen Laden/Entladen unterzogen. Bei 25°C wurde ein Laden bei konstantem Strom und konstanter Spannung mit einem Ladestrom von 0,2 C und einer Ladeschlussspannung von 4,1 V durchgeführt. Bezüglich der Bedingungen für die Beendigung des Ladens, wurde das Laden bis zu einer Gesamtladezeit von 3 Stunden durchgeführt. Nach einer Ruhezeit von 10 Minuten wurde ein Entladen bei konstantem Strom mit einem Entladestrom von 0,2 C bis zu einer Entladeschlussspannung von 2,5 V durchgeführt, gefolgt von einer Ruhezeit von 10 Minuten. In jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurde dieses Laden/Entladen für 2 Zyklen durchgeführt.
• Nach dem anfänglichen Laden/Entladen wurde die Energiespeichervorrichtung 1 Stunde lang belassen. Für die Energiespeichervorrichtung gemäß Beispiel 1 wurden nach dem Belassen für 1 Stunde die Höhe H1 von der Bodenoberfläche des Gehäuses bis zum oberen Ende der Elektrodenanordnung und die Höhe H2 von der Bodenoberfläche des Gehäuses bis zum Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung mittels Röntgen-CT (Computertomographie) gemessen und die Höhe H (H1 - H2) vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung bis zum oberen Ende der Elektrodenanordnung bestimmt. Die Höhe H1 betrug 60 mm, die Höhe H2 betrug 10 mm und die Höhe H betrug 50 mm.
• [Beispiele 2 bis 18, Vergleichsbeispiele 1 bis 7]
• Die Energiespeichervorrichtungen gemäß den Beispielen 2 bis 18 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 7 wurden ähnlich zu Beispiel 1 hergestellt, außer, dass die Arten (hohl oder fest) der verwendeten positiven Aktivmaterialpartikel und negativen Aktivmaterialpartikel, die Höhe H1, die Höhe H2, die Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht, die Breite Wa der negativen Aktivmaterialschicht, die Breite Ws des Separators, die durchschnittliche Dicke Tc (durchschnittliche Dicke der positiven Elektrode - durchschnittliche Dicke des positiven Elektrodensubstrats) der positiven Aktivmaterialschicht und die durchschnittliche Dicke Ta (durchschnittliche Dicke der negativen Elektrode - durchschnittliche Dicke des negativen Elektrodensubstrats) der negativen Aktivmaterialschicht, wie in Tabelle 1 gezeigt sind.
• Ferner wurden einzelne Partikel (Primärpartikel, Flächenverhältnis: 98 %, durchschnittliche Partikelgröße: 5 µm) von LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ als feste positive Aktivmaterialpartikel verwendet. Zusätzlich wurden zerkleinerte Partikel aus mesophasigem künstlichem Graphit (Flächenverhältnis: 98 %, durchschnittliche Partikelgröße: 8 µm) als feste negative Aktivmaterialpartikel verwendet.
• [Evaluierung]
• (Lade-Entlade-Zyklustest)
• Jeder der Elektrolyt-Energiespeichervorrichtungen, die gemäß den Beispielen und den Vergleichsbeispielen einem anfänglichen Laden/Entladen unterzogen wurden, wurde dem folgenden Lade-Entlade-Zyklustest unterzogen. Bei 25°C wurde ein Laden bei konstantem Strom mit einem Ladestrom von 10 C und einer Ladeschlussspannung von 4,1 V durchgeführt. Danach wurde ein Entladen bei konstantem Strom bei einem Entladestrom von 10 C und einer Entladeschlussspannung von 2,5 V durchgeführt. In jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurde dieses Laden/Entladen für 100 Zyklen durchgeführt.
• Die Energiespeichervorrichtungen wurden vor und unmittelbar nach dem „Lade-Entlade-Zyklustest“ einem Laden bei konstantem Strom mit einem konstanten Ladestrom von 1 C bei 25°C unterzogen, um den SOC (State of Charge) auf 50 % einzustellen, und dann bei 25°C für 30 Sekunden mit einem Strom von 0,2 C, 0,5 C und 1,0 C in dieser Reihenfolge entladen. Die Beziehung zwischen dem Strom bei jedem Entladestrom und der Spannung 10 Sekunden nach Beginn des Entladens wurde aufgezeichnet, und der Widerstand (Gleichstromwiderstand) wurde aus der Steigung einer Geraden bestimmt, die aus der Aufzeichnung von 3 Punkten erhalten wurde. Die jeweiligen Widerstände der Energiespeichervorrichtungen vor und unmittelbar nach dem Lade-Entlade-Zyklustest sind in Tabelle 1 als relative Werte mit dem Widerstand der Energiespeichervorrichtung nach Beispiel 1 als eine Referenz (100) angegeben.

  
• Wie in Tabelle 1 gezeigt, wird festgestellt, dass die Energiespeichervorrichtung gemäß jedem Beispiel, in dem hohle Aktivmaterialpartikel für das positive Aktivmaterial oder das negative Aktivmaterial verwendet werden und in dem das Verhältnis zwischen der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung und der Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht, der Breite Wa der negativen Aktivmaterialschicht oder der Breite Ws des Separators in einen vorbestimmten Bereich fällt, einen niedrigen Widerstand (relativer Wert) von 120 oder weniger nach dem Lade-Entlade-Zyklustest aufweist. Zusätzlich wird durch Vergleiche und dergleichen zwischen den jeweiligen Energiespeichervorrichtungen gemäß den Beispielen 10 bis 16 festgestellt, dass der Widerstand nach dem Lade-Entlade-Zyklustest weiter reduziert ist, wenn die Beziehung zwischen: der Summe der durchschnittlichen Dicke Tc der positiven Aktivmaterialschicht, der durchschnittlichen Dicke Ta der negativen Aktivmaterialschicht und der durchschnittlichen Dicke Ts des Separators; und der Höhe H vom Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zum oberen Ende der Elektrodenanordnung in einen vorbestimmten Bereich fällt.
• INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
• Die vorliegende Erfindung kann auf eine Nichtwässriger-Elektrolyt-Energiespeichervorrichtung angewendet werden, die als Energiequelle für Automobile, andere Fahrzeuge, elektronische Geräte und dergleichen verwendet wird.
• Bezugszeichenliste

10

Energiespeichervorrichtung

11

Gehäuse

12

positiver Elektrodenanschluss

13

negativer Elektrodenanschluss

14

positiver Stromkollektor

15

negativer Stromkollektor

16

Elektrodenanordnung

16A

gekrümmtes Teil

17

Gehäusekörper

18

Deckelkörper

19

Wandoberfläche

21

positive Elektrode

22 (22a, 22b)

Separator

23

negative Elektrode

25

positives Elektrodensubstrat

26

positive Aktivmaterialschicht

27

negatives Elektrodensubstrat

28

negative Aktivmaterialschicht

29

positive Aktivmaterialschicht nicht laminierter Teil

30

negative Aktivmaterialschicht nicht laminierter Teil

31

Überschusselektrolytlösung

40

Energiespeichergerät

41

Abstandshalter

42

Unterbringung

43

Mutter

44

flache Platte

Claims (6)

1. Energiespeichervorrichtung, umfassend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in einer Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung; und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht einen hohlen Aktivmaterialpartikel enthält, eine Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zu einer horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird. eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, ein unteres Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und eine Beziehung zwischen einer Höhe H von einem Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zu einem oberen Ende der Elektrodenanordnung und einer Breite Wc der positiven Aktivmaterialschicht die nachstehende Formel 1 erfüllt: $$0,8\text{H}\le \text{Wc}\le 2,0\text{H}$$

   
2. Energiespeichervorrichtung, umfassend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in einer Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung; und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht einen hohlen Aktivmaterialpartikel enthält, eine Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zu einer horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodeneinheit mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, ein unteres Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und eine Beziehung zwischen einer Höhe H von einem Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zu einem oberen Ende der Elektrodenanordnung und einer Breite Wa der negativen Aktivmaterialschicht die nachstehende Formel 2 erfüllt: $$0,9\text{H}\le \text{Wa}\le 2,1\text{H}$$

   
3. Energiespeichervorrichtung, umfassend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in einer Längsrichtung erhalten wird; eine Elektrolytlösung; und ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung und die Elektrolytlösung unterbringt, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht einen hohlen Aktivmaterialpartikel enthält, eine Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zu einer horizontalen Richtung verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse gepresst wird, das gepresst wird. eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, ein unteres Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und eine Beziehung zwischen einer Höhe H von einem Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung zu einem oberen Ende der Elektrodenanordnung und einer Breite Ws des Separators die nachstehende Formel 3 erfüllt: $$1,0\text{H}\le \text{Ws}\le 2,2\text{H}$$

   
4. Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei eine Beziehung zwischen: einer durchschnittlichen Dicke Tc der positiven Aktivmaterialschicht, einer durchschnittlichen Dicke Ta der negativen Aktivmaterialschicht, und einer durchschnittlichen Dicke Ts des Separators; und der Höhe H die nachstehende Formel 4 erfüllt: $$1,0\text{H}\le \text{500}\left(\text{Tc}+\text{Ta}+\text{Ts}\right)\le 2,0\text{H}$$

   
5. Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung, das Verfahren umfassend: Unterbringen, in einem Gehäuse, einer Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer bandförmigen positiven Elektrode, die eine positive Aktivmaterialschicht enthält, einer bandförmigen negativen Elektrode, die eine negative Aktivmaterialschicht enthält, und eines bandförmigen Separators in einer Längsrichtung erhalten wird, und einer Elektrolytlösung; und Pressen des Gehäuses, wobei mindestens eine der positiven Aktivmaterialschicht und der negativen Aktivmaterialschicht einen hohlen Aktivmaterialpartikel enthält, eine Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zu einer horizontalen Richtung im Gehäuse verläuft, mindestens ein zentraler Teil der Elektrodenanordnung durch das Pressen gepresst wird, eine Überschusselektrolytlösung, die ein Teil der Elektrolytlösung ist, zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse vorhanden ist, ein unteres Ende der Elektrodenanordnung mit der Überschusselektrolytlösung in Kontakt ist, und mindestens eine der nachstehenden Formeln 1 bis 3 erfüllt ist, wobei H, Wc, Wa und Ws jeweils eine Höhe von einem Flüssigkeitsniveau der Überschusselektrolytlösung bis zu einem oberen Ende der Elektrodenanordnung, eine Breite der positiven Aktivmaterialschicht, eine Breite der negativen Aktivmaterialschicht, und eine Breite des Separators darstellen: $$0,8\text{H}\le \text{Wc}\le 2,0\text{H}$$

   

   $$0,9\text{H}\le \text{Wa}\le 2,1\text{H}$$

   

   $$1,0\text{H}\le \text{Ws}\le 2,2\text{H}$$

   
6. Energiespeichergerät, umfassend eine oder mehrere Energiespeichervorrichtungen, wobei mindestens eine der einen oder mehreren Energiespeichervorrichtungen die Energiespeichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ist.

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