二次電池的製作方法

2023-11-01 07:00:07

二次電池的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種安全性優異的二次電池，包括：經由隔板彼此相對的陰極和陽極；和電解液，其中所述陰極包括陰極集電體和設置在所述陰極集電體和所述隔板之間的陰極活性材料層，所述陽極包括陽極集電體和設置在所述陽極集電體和所述隔板之間的陽極活性材料層，在所述陰極集電體和所述陽極集電體之間的區域內，所述陰極、所述陽極和所述隔板中的一個或多個含有多個熱傳導性粒子，和所述熱傳導性粒子的熱導率在與其中所述陰極和所述陽極彼此相對的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
【專利說明】二次電池
[0001]相關申請的交叉參考
[0002]本申請要求享有於2013年3月26日提交的日本在先專利申請JP2013-64399的權益，在此將它的全部內容以引用的方式併入本文。

【技術領域】
[0003]本技術涉及一種其中陰極和陽極經由隔板彼此相對的二次電池。

【背景技術】
[0004]近年來，諸如行動電話和個人數字助理(PDA)等各種電子設備已被廣泛使用，並且強烈要求進一步降低電子設備的尺寸和重量以及實現其長壽命。因此，作為電子設備的電源，電池已經被開發，特別是小型和輕重量的能夠提供高能量密度的二次電池。
[0005]最近，已經考慮將這種二次電池適用於除了上述電子設備之外的各種其他應用。其他應用的例子可以包括可安裝和可拆卸地安裝在電子設備等上的電池組、諸如電動汽車等電動車輛、諸如家庭電力伺服器等電力存儲系統和諸如電鑽等電動工具。
[0006]已經提出了利用各種充電和放電原理得到電池容量的二次電池。特別地，利用電極反應物的嵌入和脫嵌的二次電池、利用電極反應物的沉澱和溶解的二次電池等已經引起了注意，因為這些二次電池提供了比鉛電池、鎳鎘電池等更高的能量密度。
[0007]二次電池包括電解液以及經由隔板彼此相對的陰極和陽極。陰極含有在充電-放電反應中相關的作為活性材料的陰極活性材料，陽極含有在充電-放電反應中相關的作為活性材料的陽極活性材料。
[0008]為了提高二次電池的性能，不僅要提高諸如容量特性和循環特性等基本特性，而且提高安全性也很重要。有鑑於此，由於二次電池的構成在很大程度上影響基本特性和安全性，因此對用於各種目的的二次電池已經進行了各種研究。
[0009]具體地，為了提高在高溫下的保存特性，預定量的諸如B2O3等硼化合物被加到由通式LixNi ^(^02(00(〈1.3，0≤Y≤1，1.8〈Ζ〈2.2)表示的陰極活性材料中(例如，參見日本未經審查的專利申請公開ΝΟ.Η07-142055)。為了獲得優異的充放電循環特性，諸如氮化硼等具有比集電體更高硬度的添加劑粉末被包含在含有具有比集電體更低硬度的活性材料的陽極的活性材料層中(例如，參見日本未經審查的專利申請公開N0.Η08-321301)。為了降低不可逆容量，諸如氮化硼等氮化物被包含在陰極混合物等中(例如，參見日本未經審查的專利申請公開N0.Η09-289011)。為了提高充放電循環特性等，諸如碳和硼化物的複合材料等碳/陶瓷複合材料被包含在陰極混合物等中(例如，參見日本未經審查的專利申請公開N0.Η08-298121)。為了提高大電流放電時的放電容量，諸如六方晶系氮化硼等潤滑劑層被設置在電極和隔板之間的界面中(例如，參見日本未經審查的專利申請公開N0.2002-260742)。
[0010]為了抑制在異常時電池內的溫度增加，氮化硼等被包含在隔板中(例如，參見日本未經審查的專利申請公開ΝΟ.Η11-086824)。為了確保在異常加熱時的安全性，諸如氧化鋁等鱗片狀粒子被包含在隔板中(例如，參見日本未經審查的專利申請公開N0.2008-066094)。
[0011]除此之外，為了抑制放電容量的降低和不可逆容量的增加，在製造高石墨化的碳粉末的步驟中，硼化合物被加入並且與碳粉末混合，將所得的混合物石墨化，其後，對石墨化的碳粉末進行鹼洗淨處理(例如，參見日本未經審查的專利申請公開N0.2000-090928)。
[0012]儘管已經對二次電池的安全性進行了各種研究，但是尚未獲得足夠的安全性。因此，存在改進的餘地。


【發明內容】

[0013]希望提供一種能夠獲得優異安全性的二次電池。
[0014]根據本技術的實施方案，提供了一種二次電池，包括:經由隔板彼此相對的陰極和陽極；和電解液，其中所述陰極包括陰極集電體和設置在所述陰極集電體和所述隔板之間的陰極活性材料層，所述陽極包括陽極集電體和設置在所述陽極集電體和所述隔板之間的陽極活性材料層，在所述陰極集電體和所述陽極集電體之間的區域內，所述陰極、所述陽極和所述隔板中的一個或多個含有多個熱傳導性粒子，和所述熱傳導性粒子的熱導率在與其中所述陰極和所述陽極彼此相對的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
[0015]根據本技術實施方案的二次電池，由於在所述陰極集電體和所述陽極集電體之間的區域內，所述陰極、所述陽極和所述隔板中的一個或多個包括上述的多個熱傳導性粒子，因此可獲得優異的安全性。
[0016]應當理解的是，前面的一般描述和下面的詳細描述都是示例性的，並且旨在提供對要求保護的技術的進一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖被包括以提供對本公開的進一步理解，並且被併入和構成本說明書的一部分。附圖示出了實施方案，並且與說明書一起，用於說明本技術的原理。
[0018]圖1是根據本技術的實施方案的二次電池(圓筒型)的構成的截面圖。
[0019]圖2是圖1中示出的螺旋卷繞的電極體的一部分的放大截面圖。
[0020]圖3是說明熱傳導性粒子的取向狀態的圖。
[0021]圖4是示出螺旋卷繞的電極體的另一種構成的截面圖。
[0022]圖5是說明熱傳導性粒子的另一種取向狀態的圖。
[0023]圖6是示出螺旋卷繞的電極體的另一種構成的截面圖。
[0024]圖7是示出螺旋卷繞的電極體的另一種構成的截面圖。
[0025]圖8是根據本技術的實施方案的另一種二次電池(層疊膜型)的構成的立體圖。
[0026]圖9是圖8中示出的螺旋卷繞的電極體沿著線IX-1X的截面圖。
[0027]圖10是示出二次電池的應用例(電池組)的構成的方塊圖。
[0028]圖11是示出二次電池的應用例(電動車輛)的構成的方塊圖。
[0029]圖12是示出二次電池的應用例(電力存儲系統)的構成的方塊圖。
[0030]圖13是示出二次電池的應用例(電動工具)的構成的方塊圖。

【具體實施方式】
[0031]下面，將參照附圖詳細說明本技術的實施方案。將按照下面的順序進行說明。
[0032]1.二次電池
[0033]1-1.鋰離子二次電池(圓筒型)
[0034]1-1-1.含有熱傳導性粒子的位置:活性材料層
[0035]1-1-2.含有熱傳導性粒子的位置:電極的覆蓋層
[0036]1-1-3.含有熱傳導性粒子的位置:隔板的覆蓋層
[0037]1-1-4.含有熱傳導性粒子的位置的總結
[0038]1-2.鋰離子二次電池(層疊膜型)
[0039]1-3.鋰金屬二次電池(圓筒型和層疊膜型)
[0040]2.二次電池的應用
[0041]2-1.電池組
[0042]2-2.電動車輛
[0043]2-3.電力存儲系統
[0044]2-4.電動工具
[0045][1.二次電池]
[0046][1-1.鋰離子二次電池(圓筒型)]
[0047][1-1-1.含有熱傳導性粒子的位置:活性材料層]
[0048]圖1和圖2示出了二次電池的截面構成。圖2示出了圖1中示出的螺旋卷繞的電極體20的一部分的放大圖。
[0049][二次電池的整體構成]
[0050]這裡說明的二次電池是其中通過作為電極反應物的鋰(鋰離子)的嵌入和脫嵌獲得陽極22的容量的鋰二次電池(鋰離子二次電池)，並且例如，被稱作圓筒型二次電池。
[0051]這種二次電池在大致中空圓柱狀的電池罐11的內部收容有螺旋卷繞的電極體20和一對絕緣板12和13。在螺旋卷繞的電極體20中例如可以通過陰極21和陽極22經由其間的隔板23層疊並螺旋卷繞得到的層疊體而形成。陰極21和陽極22經由隔板23彼此相對。
[0052]電池罐11可以具有例如中空結構，其中電池罐11的一端封閉，電池罐11的另一端開放。電池罐11可以由例如Fe、Al或其合金等製成。電池罐11的表面可以用諸如鎳等鍍覆。一對絕緣板12和13被配置成在其間夾持螺旋卷繞的電極體20，並且垂直地延伸到螺旋卷繞的電極體20的螺旋纏繞的周面。
[0053]在電池罐11的開放端部，通過經由墊圈17的鉚接安裝有電池蓋14、安全閥機構15和正溫度係數裝置(PTC裝置)16。由此，電池罐11被密封。電池蓋14可以由例如與電池罐11類似的材料製成。安全閥機構15和PTC裝置16設置在電池蓋14的內側。安全閥機構15通過PTC裝置16與電池蓋14電連接。在安全閥機構15中，在內部壓力由於內部短路或外部加熱等原因變為一定水平或以上的情況下，盤板15A反轉而切斷電池蓋14和螺旋卷繞的電極體20之間的電連接。PTC裝置16防止由於大電流而產生的異常發熱。隨著溫度升高，PTC裝置16的電阻相應增加。墊圈17可以由例如絕緣材料製成。墊圈17的表面可以用浙青等塗布。
[0054]在螺旋卷繞的電極體20的中心的空間中，例如，可以插入中央銷24。然而，中央銷24不必須被包括。例如，由諸如鋁等導電性材料製成的陰極引線25可以連接到陰極21。例如，由諸如鎳等導電性材料製成的陽極引線26可以連接到陽極22。例如，陰極引線25可以焊接到安全閥機構15上，並且可以被電連接到電池蓋14。陽極引線26可以焊接到電池罐11上,並且可以被電連接到電池罐11。
[0055][陰極]
[0056]陰極21具有在陰極集電體21A的單一表面或兩個表面上的陰極活性材料層21B。陰極集電體21A可以由例如諸如鋁(Al)、鎳(Ni)和不鏽鋼等導電性材料中的一種或多種製成。特別地，陰極集電體21A可以優選含有鋁作為構成元素，並可以更優選由鋁製成，因為由此可以獲得優異的導電性等。
[0057]陰極活性材料層21B含有能夠嵌入和脫嵌鋰離子的一種或多種陰極材料作為陰極活性材料。陰極活性材料層21B還可以含有其他材料，如陰極粘結劑和陰極導電劑。
[0058]陰極材料可以優選是含鋰化合物，因為由此可以獲得高的能量密度。含鋰化合物的例子可以包括鋰-過渡金屬複合氧化物和鋰-過渡金屬磷酸鹽化合物。鋰-過渡金屬複合氧化物是含有鋰(Li)、一種或多種過渡金屬元素和氧(O)作為構成元素的氧化物。鋰-過渡金屬磷酸鹽化合物是含有Li和一種或多種過渡金屬元素作為構成元素的磷酸鹽化合物。特別地，過渡金屬元素可以優選是鎳、鈷(Co)、錳(Mn)和鐵(Fe)等中的一種或多種，可以更優選N1、Co和Mn中的一種或多種，再更優選Ni。Ni在過渡金屬元素中的比例沒有特別限制，特別地，可以優選為50原子％以上，因為由此獲得了更高的電壓。它們的化學式例如由LixMlO2 *LiyM2P04表示。在式中，Ml和M2代表一種或多種過渡金屬元素。x和y的值根據充電和放電狀態而有所不同，例如，可以在0.05<x< 1.10和0.05<y< 1.10的範圍內。
[0059]鋰-過渡金屬複合氧化物的例子可以包括LiCo02、LiN12和由下式(I)代表的鋰-鎳系複合氧化物。特別地，含有鎳作為過渡金屬元素的LiN12可以是優選的。鋰-過渡金屬磷酸鹽化合物的例子可以包括LiFePO4和LiFei_uMnuP04(u〈l)，因為由此獲得了高的電池容量並且獲得了優異的循環特性等。
[0060]LiNi1JMzO2 (I)
[0061]在式(I)中，M是 Co、Mn、Fe、Al、V、Sn、Mg、T1、Sr、Ca、Zr、Mo、Tc、Ru、Ta、W、Re、Yb、Cu、Zn、Ba、B、Cr、S1、Ga、P、Sb 和 Nb 中的一種或多種；和 z 滿足 0.005〈ζ〈0.5。
[0062]除此之外，陰極材料可以是例如氧化物、二硫化物、硫族化物或導電性高分子等中的一種或多種。氧化物的例子可以包括氧化鈦、氧化釩和二氧化錳。二硫化物的例子可以包括二硫化鈦和硫化鑰。硫族化物的例子可以包括硒化鈮。導電性高分子的例子可以包括硫、聚苯胺和聚噻吩。然而，陰極材料不限於上述材料，可以是其他材料。
[0063]陰極粘結劑的例子可以包括合成橡膠和高分子材料中的一種或多種。合成橡膠的例子可以包括苯乙烯-丁二烯系橡膠、氟系橡膠和乙烯-丙烯-二烯。高分子材料的例子可以包括聚偏二氟乙烯和聚醯亞胺。
[0064]陰極導電劑的例子可以包括碳材料等中的一種或多種。碳材料的例子可以包括石墨、炭黑、乙炔黑和科琴(Ketjen)黑。陰極導電劑可以是金屬材料或導電性高分子等，只要該材料具有導電性。
[0065][陽極]
[0066]陽極22具有在陽極集電體22A的單一表面或兩個表面上的陽極活性材料層22B。
[0067]陽極集電體22A可以例如由諸如銅(Cu)、鎳和不鏽鋼等導電性材料中的一種或多種製成。特別地，陽極集電體22A可以優選含有銅作為構成元素，可以更優選由銅形成，因為由此可以獲得優異的導電性等。
[0068]陽極集電體22A的表面可以優選被粗糙化。由此，由於所謂的錨定效果，改善了陽極活性材料層22B相對於陽極集電體22A的粘合性。在這種情況下，在最低限度上，陽極集電體22A在與陽極活性材料層22B相對的區域中的表面上被粗糙化就是足夠的。粗糙化方法的例子包括通過利用電解處理形成微粒子的方法。電解處理是通過利用在電解槽中的電解法在陽極集電體22A的表面上形成微粒子而設置凹凸的方法。通過電解法形成的銅箔一般稱為「電解銅箔」。
[0069]陽極活性材料層22B含有能夠嵌入和脫嵌鋰離子的一種或多種陽極材料作為陽極活性材料，並且還可以含有其他材料，如陽極粘結劑和陽極導電劑。陽極粘結劑和陽極導電劑的詳細信息例如分別與陰極粘結劑和陰極導電劑類似。
[0070]然而，陽極材料的可充電容量優選大於陰極21的放電容量，以防止在充電途中鋰金屬在陽極22上的意外析出。能夠嵌入和脫嵌鋰離子的陽極材料的電化學當量優選大於陰極21的電化學當量。
[0071]陽極材料可以是例如碳材料中的一種或多種。在碳材料中，在鋰離子的嵌入和脫嵌時其晶體結構的變化是非常小的。因此，碳材料提供了高的能量密度和優異的循環特性等。此外，碳材料也起到陽極導電劑的功能。碳材料的例子包括石墨化的碳、(002)面的間距等於或大於0.37nm的非石墨化的碳以及(002)面的間距等於或小於0.34nm的石墨。更具體地，碳材料的例子可以包括熱解碳類、焦炭類、玻璃狀碳纖維、有機高分子化合物焙燒體、活性炭和炭黑類。焦炭類的例子可以包括浙青焦炭、針狀焦炭和石油焦炭。通過在適當的溫度下焙燒(碳化)諸如酚醛樹脂和呋喃樹脂等高分子化合物得到有機高分子化合物焙燒體。除此之外，碳材料可以包括在約1000°C以下的溫度下熱處理的低結晶性碳或非晶性碳。應當指出的是，碳材料的形狀可以是纖維狀、球狀、粒子狀和鱗片狀中的任一種。
[0072]陽極材料可以是例如含有一種或多種金屬元素和準金屬元素作為構成元素的材料(金屬系材料)，因為由此獲得了高的能量密度。這種金屬系材料可以是單質、合金或化合物，可以是它們的兩種以上的混合物，或者可以是具有它們中的一部分或全部的一種相或多種相的材料。應當指出的是，除了由兩種以上的金屬元素構成的材料之外，「合金」包括含有一種或多種金屬兀素以及一種或多種準金屬兀素的材料。此外，「合金」可以含有非金屬元素。它們的結構的例子包括固溶體、共晶(共熔混合物)、金屬間化合物以及兩種以上共存的結構。
[0073]上述金屬元素和上述準金屬元素的例子可以包括能夠與鋰形成合金的一種或多種金屬元素和準金屬元素。其具體例子可以包括Mg、B、Al、Ga、In、S1、Ge、Sn、Pb、B1、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、Pd和Pt。特別地，Si或Sn或這二者可以是優選的。Si和Sn具有高的嵌入和脫嵌鋰離子的能力，因此提供高的能量密度。
[0074]含有Si或Sn或這二者作為構成元素的材料可以是Si或Sn的單質、合金和化合物，可以是它們的兩種以上的混合物，或者可以是具有它們中的一部分或全部的一種相或多種相的材料。應當指出的是，單質僅僅是指一般的單質(其中可以含有少量雜質)，並且不一定是指純度100%的單質。
[0075]Si 的合金除了 Si 之外可以含有諸如 Sn、N1、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、T1、Ge、B1、Sb和Cr等一種或多種元素作為構成元素。Si的化合物除了 Si之外可以含有C和O等中的一種或多種作為構成元素。例如，Si的化合物除了 Si之外可以含有對於Si的合金所描述的一種或多種元素作為構成元素。
[0076]Si 的合金和 Si 的化合物的例子包括 SiB4、SiB6、Mg2S1、Ni2S1、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2, CaSi2, CrSi2, Cu5Si, FeSi2,MnSi2, NbSi2, TaSi2, VSi2, WSi2, ZnSi2, SiC、Si3N4, Si2N2O,S1v(0〈v ( 2)和LiS1。應當指出的是，S1v中的V可以為0.2〈v〈l.4。
[0077]Sn 的合金除了 Sn 之外可以含有諸如 S1、N1、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、T1、Ge、B1、Sb和Cr等一種或多種元素作為構成元素。Sn的化合物除了 Si之外可以含有C和O等中的一種或多種作為構成元素的材料。應當指出的是，例如，Sn的化合物除了 Sn之外可以含有對於Sn的合金所描述的一種或多種元素作為構成元素。Sn的合金和Sn的化合物的例子可以包括 SnOw (0〈w ( 2)、SnSi03、LiSnO 和 Mg2Sn。
[0078]此外，作為含有Sn的材料，例如，除了 Sn作為第一構成元素之外，含有第二構成元素和第三構成元素的材料是優選的。第二構成元素的例子可以包括諸如Co、Fe、Mg、T1、V、Cr、Mn、N1、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Ce、Hf、Ta、W、Bi 和 Si 等中的一種或多種元素。第三構成元素的例子可以包括B、C、Al和P等中的一種或多種。在含有第二構成元素和第三構成元素的情況下，獲得了高的電池容量和優異的循環特性等。
[0079]特別地，含有Sn、Co和C作為構成元素的材料(含有SnCoC的材料)可以是優選的。作為含有SnCoC的材料的組成，例如，C的含量可以為9.9質量％?29.7質量％，並且Sn和Co的含量的比率(Co/(Sn+Co))可以為20質量％?70質量％，因為由此獲得了高的能量密度。
[0080]優選的是，含有SnCoC的材料具有含有Sn、Co和C的相。該相優選是低結晶性或非晶性的。該相是能夠與Li反應的反應相。因此，由於反應相的存在，獲得了優異的特性。在CuKa射線用作特定X射線並且插入速率為1° /min的情況下，通過該相的X-射線衍射獲得的衍射峰的半峰寬可以優選等於或大於基於衍射角2 Θ的1°。由此，鋰離子更順利地嵌入和脫嵌，並且與電解液的反應性降低。應當指出的是，在某些情況下，除了低結晶相或非晶相之外，含有SnCoC的材料包括含有各構成元素的單質或一部分的相。
[0081]通過X-射線衍射獲得的衍射峰是否對應於能夠與Li反應的反應相被允許通過比較在與Li的電化學反應之前和之後的X-射線衍射圖容易地確定。例如，如果與Li的電化學反應之後的衍射峰的位置從與Li的電化學反應之前的衍射峰的位置改變，則獲得的衍射峰對應於能夠與Li反應的反應相。在這種情況下，例如，低結晶性反應相或非晶性反應相的衍射峰出現在2 Θ =20°?50°的範圍內。這樣的反應相可以具有例如上述的各構成元素，其低結晶性或非晶性結構可能主要是C存在的結果。
[0082]在含有SnCoC的材料中，作為構成元素的C的一部分或全部可以優選結合到作為其他構成元素的金屬元素或準金屬元素，因為由此抑制了 Sn等的凝集或結晶。元素的結合狀態被允許通過例如X-射線光電子能譜(XPS)檢查。在市售的裝置中，例如，作為軟X射線，可以使用Al-Ka射線或Mg-Ka射線等。在C的一部分或全部結合到金屬元素或準金屬元素等的情況下，C的Is軌道(Cls)的合成波的峰在低於284.5eV的區域出現。應當指出的是，在該裝置中，進行能量校準，從而在84.0eV獲得Au原子的4f軌道(Au4f)的峰。此時，通常，由於在材料表面上存在表面汙染碳，表面汙染碳的Cls峰視為284.8eV，被用作能量標準。在XPS測定中，作為包含表面汙染碳的峰和含有SnCoC的材料中的碳的峰的形式得到Cls峰的波形。因此，例如，通過使用市售軟體進行分析，從而使兩個峰彼此隔離。在波形分析中，存在於最低結合能側的主峰的位置是能量標準(284.8eV)。
[0083]應當指出的是，含有SnCoC的材料不限於僅由Sn、Co和C作為構成元素的材料(SnCoC)。即，在需要時，含有SnCoC的材料還可以例如含有S1、Fe、N1、Cr、In、Nb、Ge、T1、Mo、Al、P、Ga和Bi中的一種或多種作為構成元素。
[0084]除了含有SnCoC的材料之外，含有Sn、Co、Fe和C作為構成元素的材料(含有SnCoFeC的材料)也可以是優選的。含有SnCoFeC的材料的組成可以任意地設定。例如，Fe的含量可以設定為很少的組成如下。即，C的含量可以為9.9質量％?29.7質量％，Fe的含量可以為0.3質量％?5.9質量％，並且Sn和Co的含量的比率(Co/(Sn+Co))可以為30質量％?70質量％。此外，例如，Fe的含量設定為很大的組成如下。即，C的含量可以為
11.9質量%?29.7質量％，SnXo和Fe的含量的比率((Co+Fe) / (Sn+Co+Fe))可以為26.4質量％?48.5質量％，並且Co和Fe的含量的比率(Co/ (Co+Fe))可以為9.9質量％?79.5質量％。在這樣的組成範圍內，可以獲得高的能量密度。應當指出的是，含有SnCoFeC的材料的物理性能(如半峰寬等)與上述的含有SnCoC的材料類似。
[0085]除此之外，陽極材料可以是例如金屬氧化物或高分子化合物等中的一種或多種。金屬氧化物的例子可以包括氧化鐵、氧化釕和氧化鑰。高分子化合物的例子可以包括聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯。然而，陽極材料不限於上述的材料，可以是其他材料。
[0086]可以通過例如塗布法、氣相沉積法、液相沉積法、噴射法、焙燒法(燒結法)等中的一種或多種形成陽極活性材料層22B。塗布法是一種這樣的方法，其中，例如，在粒子(粉末)狀的陽極活性材料與陽極粘結劑等混合後，將混合物分散在諸如有機溶劑等溶劑中，並且用生成物塗布陽極集電體22A。氣相沉積法的例子可以包括物理氣相沉積法和化學沉積法。更具體地，其例子可以包括真空蒸發法、濺射法、離子鍍法、雷射燒蝕法、熱化學氣相沉積法、化學氣相沉積(CVD)法和等離子體化學氣相沉積法。液相沉積法的例子可以包括電解鍍法和無電解鍍法。噴射法是一種這樣的方法，其中，噴射熔融狀態或半熔融狀態的陽極活性材料到陽極集電體22A上。焙燒法是一種這樣的方法，其中，在通過例如塗布法在陽極集電體22A上形成塗層後，在高於陽極粘結劑等的熔點的溫度下對塗層進行熱處理。焙燒法的例子可以包括如氣氛焙燒法、反應性焙燒法和熱壓焙燒法。
[0087]在二次電池中，如上所述，為了防止在充電途中鋰金屬在陽極22上意外地析出，能夠嵌入和脫嵌鋰離子的陽極材料的電化學當量大於陰極的電化學當量。此外，在完全充電狀態時的開路電壓(即，電池電壓)等於或大於4.25V的情況下，與開路電壓為4.20V的情況相比，即使使用相同的陰極活性材料，每單位質量的鋰離子的放出量也較大。因此，陰極活性材料和陽極活性材料的量被相應地調整。由此，可獲得高的能量密度。
[0088][隔板]
[0089]隔板23將陽極22和陰極21隔開，並且在防止因兩個電極接觸造成的電流短路的同時使鋰離子通過。隔板23例如可以是由合成樹脂或陶瓷等製成的多孔膜。隔板23可以是兩種以上多孔膜層疊形成的層疊膜。合成樹脂的例子可以包括聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯。
[0090]特別地，隔板23可以包括例如由上述的多孔膜形成的基材層和設置在基材層的一個表面或兩個表面上的高分子化合物層。由此，隔板23相對於陰極21和陽極22的粘合性提高，因此，螺旋卷繞的電極體20的歪斜度被抑制。由此，電解液的分解反應被抑制，並且浸潰基材層的電解液的漏液被抑制。因此，即使重複充電和放電，二次電池的電阻也不太可能增大，並且電池的膨脹性被抑制。
[0091]高分子化合物層可以例如含有諸如聚偏二氟乙烯等高分子材料，因為這樣的高分子材料具有優異的物理強度，而且是電化學穩定的。然而，高分子材料可以是除了聚偏二氟乙烯之外的材料。例如，在形成高分子化合物層的情況下，在製備溶解有高分子材料的溶液後，用溶液塗布基材層，隨後乾燥生成物。可選擇地，基材層可以被浸泡在溶液中，並且可以隨後乾燥。
[0092][電解液]
[0093]用作為液態電解質的電解液浸潰隔板23。電解液含有溶劑和電解質鹽,並且在需要時可以含有其他材料，如添加劑。
[0094]溶劑含有一種或多種諸如有機溶劑等非水溶劑。
[0095]非水溶劑的例子可以包括環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、內酯、鏈狀羧酸酯和腈，因為由此可獲得優異的電池容量、優異的循環特性和優異的保存特性等。環狀碳酸酯的例子可以包括碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯和碳酸亞丁酯。鏈狀碳酸酯的例子包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙基甲基酯和碳酸甲基丙基酯。內酯的例子可以包括Y-丁內酯和Y-戊內酯。羧酸酯的例子包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、異丁酸甲酯、三甲基乙酸甲酯和三甲基乙酸乙酯。腈的例子可以包括乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈和3-甲氧基丙腈。
[0096]除此之外，非水溶劑的例子可以包括1，2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、四氫吡喃、1，3- 二氧戊環、4-甲基-1，3-二氧戊環、1，3- 二噁烷、I, 4- 二噁烷、N，N- 二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、N，N』-二甲基咪唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、環丁碸、磷酸三甲酯和二甲亞碸。由此，獲得了類似的優點。
[0097]特別地，碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸乙基甲基酯中的一種或多種可以是優選的，因為由此獲得了優異的電池容量、優異的循環特性和優異的保存特性等。在這種情況下，諸如碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯等高粘度(高介電常數)溶劑(例如，比介電常數ε≥30)和諸如碳酸二甲酯、碳酸乙基甲基酯和碳酸二乙酯等低粘度溶劑(例如，粘度≤ImPa-s)的組合可以是更優選的。一個原因是，在這種情況下，電解質鹽的解離性和離子遷移度得以改善。
[0098] 特別地，溶劑可以優選含有一或多種不飽和環狀碳酸酯，因為由此在充電和放電時，在陽極22的表面上主要形成穩定的保護膜，因此抑制了電解液的分解反應。上述的「不飽和環狀碳酸酯」是指具有一個或多個不飽和碳鍵(碳-碳雙鍵)的環狀碳酸酯。不飽和環狀碳酸酯的具體例子可以包括碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯基亞乙酯和碳酸亞甲基亞乙酯。然而，其例子可以包括其他材料。在溶劑中不飽和環狀碳酸酯的含量沒有特別限制，例如可以為 0.01wt% ~10wt%o
[0099]此外，溶劑可以優選含有一種或多種滷代碳酸酯，因為由此在充電和放電時，在陽極22的表面上主要形成穩定的保護膜，因此抑制了電解液的分解反應。上述的「滷代碳酸酯」是指具有一個或多個滷素作為構成元素的環狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯。滷代環狀碳酸酯的例子可以包括4-氟-1，3- 二氧戊環-2-酮和4，5- 二氟-1，3- 二氧戊環_2_酮。然而，其例子可以包括其他材料。滷代鏈狀碳酸酯的例子可以包括碳酸氟甲基甲酯、碳酸雙(氟甲基)酯和碳酸二氟甲基甲酯。然而，其例子可以包括其他材料。在溶劑中滷代碳酸酯的含量沒有特別限制，例如可以為0.01wt%?50wt%。
[0100]此外，溶劑可以優選含有磺內酯(環狀磺酸酯)，因為由此進一步提高了電解液的化學穩定性。磺內酯的例子可以包括丙烷磺內酯和丙烯磺內酯。其例子可以包括其他材料。在溶劑中的磺內酯的含量沒有特別限制，例如，可以為0.5wt%? 5wt%。
[0101]此外，溶劑可以優選含有酸酐，因為由此進一步提高了電解液的化學穩定性。酸酐的例子可以包括羧酸酐、二磺酸酐和羧酸磺酸酐。然而，其例子可以包括其他材料。羧酸酐的例子可以包括琥珀酸酸酐、戊二酸酐和馬來酸酐。然而，其例子可以包括其他材料。二磺酸酐的例子可以包括乙烷二磺酸酐和丙烷二磺酸酐。然而，其例子可以包括其他材料。羧酸磺酸酐的例子可以包括磺基苯甲酸酐、磺基丙酸酐和磺基丁酸酐。然而，其例子可以包括其他材料。在溶劑中的酸酐的含量沒有特別限制，例如，可以為0.5wt%?5wt%。
[0102]電解質鹽可以例如含有一種或多種鋰鹽。然而，電解質鹽可以例如含有除了鋰鹽之外的鹽(例如，除了鋰鹽之外的輕金屬鹽)。
[0103]鋰鹽的例子可以包括六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、高氯酸鋰(LiClO4)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、四苯基硼酸鋰(LiB(C6H5)4)、甲磺酸鋰(LiCH3SO3)、三氟甲烷磺酸鋰(LiCF3SO3)、四氯鋁酸鋰(LiAlCl4)、六氟矽酸二鋰(Li2SiF6)、氯化鋰(LiCl)和溴化鋰(LiBr)。由此，獲得了優異的電池容量、優異的循環特性和優異的保存特性等。然而，鋰鹽的具體例子不限於上述化合物，可以包括其他化合物。
[0104]特別地，LiPF6、LiBF4、LiClO4和LiAsF6中的一種或多種可以是優選的，LiPF6是更優選的，因為由此降低了內部電阻，並因此獲得了更高的效果。
[0105]相對於非水溶劑，電解質鹽的含量可以優選為0.3mol/kg?3.0mol/kg,因為由此獲得了高的離子傳導性。
[0106][熱傳導性粒子]
[0107]如圖2所示，在陰極集電體21A和陽極集電體22A之間的區域R內，陰極21、陽極22和隔板23中的一個或多個含有多個熱傳導性粒子。
[0108]熱傳導性粒子具有各向異性的熱導率。具體地，熱傳導性粒子的熱導率在與其中陰極21和陽極22彼此相對的方向(作為第一方向的相對方向DY)交叉的方向(作為第二方向的交叉方向DX)上比在相對方向DY上更大。應當指出的是，在圖2中，術語「相對方向DY」是指上下方向，而術語「交叉方向DX」是指左右方向。
[0109]上述陰極21等含有多個熱傳導性粒子的一個原因在於，在這種情況下，二次電池的自發熱引起的著火、破損等被抑制，從而確保了安全性。
[0110]更具體地，在二次電池由於外部加熱、內部短路等發熱的情況下，陰極21、陽極
22、電解液等被加熱，因此，二次電池由於所謂的自發熱變得不穩定。在這種情況下，當隨著電池內的溫度增加而從陰極21產生氧氣(O2)的情況下，由於氧氣與電解液之間的反應加速了發熱。此外，由於上述氧氣和陽極活性材料之間的直接反應也加速了發熱。特別地，在陽極活性材料是高反應性金屬系材料的情況下，氧氣容易與陽極活性材料發生反應，因此，在陽極22中顯著發熱。由此，二次電池著火或破損。
[0111]特別地，在發熱進行到超過陽極集電體22A的熔點的溫度的情況下，過多的熱量在陽極22內產生。當過多的熱量從陽極22傳導到陰極21時，由於陰極集電體21A和陰極活性材料層21B在高溫下被加熱，因此在陰極21中發生所謂的熱失控。在這種情況下，在陽極集電體21A含有鋁作為構成元素的情況下，在陰極集電體21A和陰極活性材料層21B中發生鋁熱反應。因此，在二次電池的內部，以鏈式反應的狀態爆炸式地發熱。由此，除了二次電池的著火之外，二次電池被嚴重破損到外觀變形的程度。
[0112]有鑑於此，在多個熱傳導性粒子存在於上述區域R內的情況下，在陽極22中產生的熱量不太可能傳導到陰極21，因此，安全性提高。
[0113]更具體地，如上所述，熱傳導性粒子的熱導率在交叉方向DX上比在相對方向DY上更大，因此，熱傳導性粒子的特徵在於，熱量在交叉方向DX上比在相對方向DY上容易傳導。因此，當在陽極22中產生的熱量在熱量到達陰極21之前到達熱傳導性粒子的情況下，熱量由熱傳導性粒子誘導到交叉方向DX，並且不太可能被傳導到存在於相對方向DY的陰極21中。由此，相比於未使用熱傳導性粒子的情況，從陽極22傳導到陰極21的熱量減少。因此，即使產生二次電池的自發熱，著火和破損的可能性也很低。因此，由於二次電池的溫度不太可能被過度增加，因此安全性被允許確保。
[0114]含有熱傳導性粒子的位置沒有特別限制，只要這些位置是二次電池的存在於區域R內的一個或多個部件。即，熱傳導性粒子可以僅被包含在陰極21、陽極22和隔板23之一中，可以包含在兩個的任意組合中，或者可以被包含在全部中。一個原因在於，只要在區域R內存在熱傳導性粒子，上述優點就會獲得，而不依賴於含有熱傳導性粒子的位置。
[0115]特別地，與一個相比，熱傳導性粒子可以更優選包含在陰極21、陽極22和隔板23的兩個中，可以再更優選包含在全部中。一個原因在於，在這種情況下，在陽極22中產生的熱量被進一步容易地誘導到交叉方向DX，因此，到達陰極21的熱量被進一步降低。
[0116]應當指出的是，在熱傳導性粒子僅被包含在陰極21、陽極22和隔板23之一中的情況下，熱傳導性粒子可以優選包含在陽極22中。一個原因在於，在這種情況下，熱量被誘導到作為可以誘發自發熱的主要發熱源的陽極22本身中的交叉方向DX，因此，熱量進一步不太可能從陽極22傳導到陰極21。
[0117]在本例子中，含有熱傳導性粒子的位置可以是例如陰極21的活性材料層或陽極22的活性材料層。更具體地，例如，在陽極22中，位於陽極集電體22A和隔板23之間的活性材料層(陽極活性材料層22B)含有多個熱傳導性粒子。即，多個熱傳導性粒子連同上述的陽極活性材料等一起包含在陽極活性材料層22B中。
[0118]熱傳導性粒子的形狀沒有特別限制，只要其熱傳導率在交叉方向DX上比在相反方向DY上更大。即，熱傳導性粒子的形狀可以是球狀、板狀或其他形狀。術語「板狀」通常是指任何平面形狀，是一種包括所謂的扁平狀和鱗片狀的概念。
[0119]特別地，熱傳導性粒子的形狀可以優選是其中長度大於厚度的形狀，更具體地，可以更優選板狀。一個原因在於，在這種情況下，由於熱傳導性粒子的形狀各向異性的原因，容易在相對方向DY和交叉方向DX之間發生熱傳導性的差異。
[0120]圖3是用於說明熱傳導性粒子100的取向狀態的圖。熱傳導性粒子100的形狀可以是例如具有長軸a和短軸b的板狀。長軸a的尺寸(長度)比短徑b的尺寸(厚度)更大。在陽極活性材料層22B中，多個熱傳導性粒子100中的一部分或全部可被優選取向，使得其長度方向(長軸的方向)定向為交叉方向DX。一個原因在於，在這種情況下，由於熱傳導性粒子100的形狀各向異性的原因，熱導率在對應於長軸a的方向的交叉方向DX上比在對應於短軸b的相對方向DY上更大。
[0121]應當指出的是，在圖3所示的情況下，長軸a的方向不一定與交叉方向DX平行，並且長軸a的方向可以從交叉方向DX稍微傾斜。其中長軸a從交叉方向DX稍微傾斜的情況可以是指例如其中長軸a的方向和交叉方向DX之間的角度小於45°的情況。
[0122]下面再次參照圖2對熱傳導性粒子進行說明。熱傳導性粒子在陽極活性材料層22B中的分布(層中分布)沒有特別限制。即，熱傳導性粒子在陽極活性材料層22B中的含量在陽極活性材料層22B的厚度方向上可以是均勻的或可以是不均勻的。在含量是不均勻的情況中，其含量可以在更靠近陽極集電體22A的一側比更遠離陽極集電體22A的一側更大。可選擇地，其含量可以在更靠近陽極集電體22A的一側比更遠離陽極集電體22A的一側更小。
[0123]特別地，熱傳導性粒子在陽極活性材料層22B中的含量可以優選在更靠近陽極集電體22A的一側比更遠離陽極集電體22A的一側更大。一個原因在於，在陽極活性材料層22B中，大量的熱傳導性粒子存在於更靠近陽極集電體22A的區域中。由此，從陰極21產生的氧氣不太可能到達(不太可能接觸)陽極集電體22A，並且在陽極活性材料層22B中產生的熱量容易傳導到陽極集電體22A。為了獲得熱傳導性粒子在陽極活性材料層22B中的含量在更靠近陽極集電體22A的一側比更遠離陽極集電體22A的一側更大的狀態，例如，陽極活性材料層22B可以由兩層構成。在這種情況下，熱傳導性粒子在下層(更靠近陽極集電體22A的一側的層)中的含量可以比熱傳導性粒子在上層(更遠離陽極集電體22A的一側的層)中的含量更高。不言而喻，陽極活性材料層22B的層數不限於兩層，也可以是三層以上。
[0124]熱傳導性粒子的材料的種類沒有特別限制，只要熱傳導性粒子含有其中熱導率在交叉方向DX上比在相反方向DY上更大的一種或多種材料。即，熱傳導性粒子可以含有氧化物，可以含有非氧化物，或可以含有它們兩者。非氧化物的例子可以包括碳化物和氮化物。
[0125]特別地，熱傳導性粒子優選含有精細陶瓷，因為由此獲得了優異的物理強度和優異的化學穩定性。精細陶瓷的例子可以包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化矽(S12)、碳化矽(SiC)、氮化矽(Si3N4)、氮化鋁(AlN)和氮化硼(BN)。
[0126]特別地，可以優選的是，精細陶瓷不含有氧作為構成元素，S卩，可以是非氧化物。一個原因在於，在這種情況下，即使二次電池的溫度由於熱失控等增加，也不會從熱傳導性粒子產生有利於副反應的氧氣。因此，精細陶瓷可以優選是碳化矽、氮化矽、氮化鋁、氮化硼(BN)等中的一種，可以更優選是氮化硼，因為由此除了優異的物理強度和優異的化學穩定性之外，獲得了熱導率的優異的各向異性。
[0127]儘管熱傳導性粒子的熔點沒有特別限制，但是特別地，熱傳導性粒子的熔點可以優選高於陽極集電體22A的熔點。一個原因在於，在這種情況下，即使在發熱時二次電池的溫度到達陽極集電體22A的熔點，如上所述，熱傳導性粒子也能誘導熱量。因此，例如，在陽極集電體22A含有銅作為構成元素情況下，熱傳導性粒子可以優選含有氮化硼。
[0128]應當指出的是，在熱傳導性粒子連同陽極活性材料一起包含在陽極活性材料層22B中的情況下，陽極活性材料的重量Gl和熱傳導性粒子的重量G2之間的比例G2/G1沒有特別限制。然而，特別地，比例G2/G1可以優選為3.1?31，因為由此即使產生二次電池的自發熱，溫度也不太可能被增加，因此，安全性進一步改善。
[0129][二次電池的操作]
[0130]在二次電池中，例如，在充電時，從陰極21放出的鋰離子通過電解液嵌入陽極22中，在放電時,從陽極22放出的鋰離子通過電解液嵌入陰極21中。
[0131][二次電池的製造方法]
[0132]例如，通過下面的過程製造二次電池。
[0133]首先，形成陰極21。在本例子中，將陰極活性材料與陰極粘結劑和/或陰極導電劑等混合，以製備陰極混合物。隨後，將陰極混合物分散在有機溶劑等中，以獲得糊狀陰極混合物漿料。隨後，用陰極混合物漿料塗布陰極集電體2IA的兩個表面，將陰極混合物漿料乾燥而形成陰極活性材料層21B。其後，通過使用輥壓機等將陰極活性材料層21B壓縮成型。在這種情況下，壓縮成型可以在加熱陰極活性材料層21B的同時進行，或壓縮成型可以重複幾次。
[0134]此外，通過與上述陰極21相似的過程形成陽極22。在本例子中，將陽極活性材料與陽極粘結劑和/或陽極導電劑等混合，以製備陽極混合物，隨後，將陽極混合物分散在有機溶劑等中，以形成糊狀陽極混合物漿料。應當指出的是，在熱傳導性粒子包含在陽極22的陽極活性材料層22B中的情況下，熱傳導性粒子被加到上述陽極混合物或上述陽極混合物漿料中。隨後，用陽極混合物漿料塗布陽極集電體22A的兩個表面，將陽極混合物漿料乾燥而形成陽極活性材料層22B。其後，在需要時將陽極活性材料層22B壓縮成型。
[0135]最後，通過使用陰極21和陽極22組裝二次電池。在本例子中，通過使用焊接法等將陰極引線25連接到陰極集電體21A，通過使用焊接法等將陽極引線26連接到陽極集電體22A。隨後，經由其間的隔板23層疊陰極21和陽極22並螺旋卷繞，由此形成螺旋卷繞的電極體20。其後，將中央銷24插在螺旋卷繞的電極體20的中心。隨後，將螺旋卷繞的電極體20夾在一對絕緣板12和13之間，並且收容在電池罐11內。在本例子中，通過使用焊接法等將陰極引線25的末端連接到安全閥機構15，通過使用焊接法等將陽極引線26的末端連接到電池罐11。隨後，將通過在溶劑中分散電解質鹽獲得的電解液注入電池罐11內，並用電解液浸潰隔板23。隨後，在電池罐11的開放端部，通過經由墊圈17的鉚接固定電池蓋14、安全閥機構15和PTC裝置16。
[0136][二次電池的作用和效果]
[0137]根據圓筒型二次電池中，陽極22的陽極活性材料層22B含有多個熱傳導性粒子，並且熱傳導性粒子的熱導率在交叉方向DX上比在相對方向DY上更大。在這種情況下，如上所述，從陽極22傳導到陰極21的熱量由於熱傳導性粒子的熱誘導功能被降低了。因此，二次電池的溫度不太可能被過度增加。因此，即使產生二次電池的自發熱，著火和破損的可能性也很低。因此，可獲得優異的安全性。
[0138]特別地，在熱傳導性粒子具有其中長度大於厚度的形狀並且熱傳導性粒子被取向成使得其長度方向定向為交叉方向DX的情況下，由於熱傳導性粒子的熱導率在交叉方向DX上比在相對方向DY上更大，因此可獲得更高的效果。在這種情況下，在熱傳導性粒子具有板狀並含有氮化硼的情況下，可獲得更高的效果。
[0139]此外，在熱傳導性粒子的熔點比陽極集電體22A的熔點更高的情況下，即使在發熱時二次電池的溫度到達陽極集電體22A的熔點，熱傳導性粒子的熱誘導功能也被允許保
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[0140]此外，當熱傳導性粒子在陽極活性材料層22B中的含量在更靠近陽極集電體22A的一側比更遠離陽極集電體22A的一側更大的情況下，可獲得更高的效果。此外，在陽極活性材料的重量Gl和熱傳導性粒子的重量G2之間的比例G2/G1為3.1?31的情況下，安全性被允許進一步改善，因為即使產生二次電池的自發熱，溫度也進一步不太可能增加。
[0141]應當指出的是，代替陽極22的活性材料層(陽極活性材料層22B)，陰極21的活性材料層(陰極活性材料層21B)可以含有多個熱傳導性粒子。即，多個熱傳導性粒子可以連同上述陰極活性材料等一起被包含在位於陰極集電體21A和隔板23之間的陰極活性材料層21B中。含有熱傳導性粒子的陰極活性材料層21B的構成類似於陽極活性材料層22B的上述構成，並且通過類似於陽極活性材料層22B的過程形成陰極活性材料層21B。在這種情況下，同樣，在陽極22產生的熱量不太可能傳導到陰極21，特別地，熱量不太可能被保留(集中)在陰極21中，因此，可獲得優異的安全性。
[0142]在熱傳導性粒子連同陰極活性材料一起包含在陰極活性材料層21B中的情況下，熱傳導性粒子的平均粒徑(中值粒徑d50: μ m)沒有特別限制。特別地，在陰極活性材料是多個初級粒子的聚集體(二次粒子)的情況下，熱傳導性粒子的中值粒徑可以優選大於陰極活性材料的一次粒子的平均粒徑(中值粒徑d50: μ m)。一個原因在於，在這種情況下，即使產生二次電池的自發熱，溫度也不太可能增加。
[0143]此外，陽極活性材料層22B可以含有多個熱傳導性粒子，並且陰極活性材料層21B也可以含有多個熱傳導性粒子。在這種情況下，在陽極22中產生的熱量進一步不太可能被傳導到陰極21，因此即使產生二次電池的自發熱，溫度也進一步不太可能增加。因此，安全性被允許進一步改善。
[0144][1-1-2.含有熱傳導性粒子的位置:電極的覆蓋層]
[0145]含有熱傳導性粒子的位置可以是設置在上述活性材料層上的電極覆蓋層，而不是上述活性材料層。這裡說明的二次電池的構成和製造方法類似於上述1-1-1.中說明的二次電池的構成和製造方法，除了下面說明的各點。
[0146]圖4示出螺旋卷繞的電極體20的另一種構成，並且示出了對應於圖2的截面構成。在本例子中，例如，在陽極22中，電極覆蓋層(陽極覆蓋層22C)可以被設置在陽極活性材料層22B上。陽極覆蓋層22C含有多個熱傳導性粒子。即，多個熱傳導性粒子在區域R內被包含在位於陽極活性材料層22B和隔板23之間的陽極覆蓋層22C中。熱傳導性粒子的功能、構成等已經在上面詳細描述，因此，對它的說明將被省略。
[0147]陽極覆蓋層22C可以例如通過塗布法、浸潰法、氣相沉積法、液相沉積法、噴射法、焙燒法(燒結法)等中的一種或多種形成。特別地，陽極覆蓋層22C可以優選通過塗布法、浸潰法等形成，因為由此可以容易地形成陽極覆蓋層22C，而不需要加熱陽極活性材料層22B等。應當指出的是，陽極覆蓋層22C可以連同熱傳導性粒子一起含有一種或多種高分子材料作為粘合劑。高分子材料可以是例如聚偏二氟乙烯等。
[0148]圖5是說明熱傳導性粒子100的另一種取向狀態的圖，並且對應於圖3。如上所述，在熱傳導性粒子100的形狀是具有長軸a和短軸b的板狀的情況下，多個熱傳導性粒子100的一部分或全部可以被優選取向，使得長度方向(長軸的方向)被定向到交叉方向DX。
[0149]在這種情況下，特別地，如圖5所示，在多個熱傳導性粒子100的一部分或全部中，相鄰的粒子可以優選相互接觸。一個原因在於，熱量容易通過接觸點101在相鄰粒子之間傳導，因此，熱量容易被誘導到交叉方向DX。特別地，相鄰的粒子可以優選部分地相互重疊，因為由此接觸點101的面積增大，並且熱量更容易在相鄰粒子之間傳導。
[0150]應當指出的是，在熱傳導性粒子包含在陽極覆蓋層22C中的情況下，陽極活性材料的平均粒徑Dl (中值粒徑d50: μ m)和熱傳導性粒子的平均粒徑D2 (中值粒徑d50: μ m)之間的比例D2/D1沒有特別限制。然而，特別地，比例D2/D1可以優選為0.1?5，因為由此諸如循環特性等基本特性被確保。
[0151]在製造陽極22時，熱傳導性粒子、粘結劑等的混合物被分散在有機溶劑等中，獲得糊狀物漿料。隨後，將陽極活性材料層22B形成在陽極集電體22A，其後，在陽極活性材料層22B的表面上塗布漿料，並將漿料乾燥，以形成陽極覆蓋層22C。
[0152]根據圓筒型二次電池，設置在陽極22的陽極活性材料層22B上的陽極覆蓋層22C含有多個熱傳導性粒子，並且熱傳導性粒子的熱導率在交叉方向DX上比在相對方向DY上更大。在這種情況下，出於類似於其中陽極活性材料層22B含有熱傳導性粒子的情況的原因，在陽極覆蓋層22C中，熱量通過熱傳導性粒子的熱誘導功能被誘導到交叉方向DX，因此，二次電池的溫度不太可能被過度增加。因此，即使產生二次電池的自發熱，著火和破損的可能性也很低，因此，可獲得優異的安全性。
[0153]特別地，在具有長度大於厚度的形狀的熱傳導性粒子被取向成使得其長度方向被定向到交叉方向DX並且相鄰的粒子部分地相互接觸的情況下，可獲得更高的效果。在這種情況下，在相鄰粒子部分地相互重疊的情況下，可獲得進一步更高的效果。
[0154]二次電池的其他功能和其他效果類似於上述1-1-1的說明。
[0155]應當指出的是，代替設置在陽極22的陽極活性材料層22B上的電極覆蓋層(陽極覆蓋層22C)，如對應於圖4的圖6所示，設置在陰極21的陰極活性材料層2IB上的電極覆蓋層(陰極覆蓋層21C)可以含有熱傳導性粒子。即，多個熱傳導性粒子在區域R內可以被包含在位於陰極活性材料層21B和隔板23之間的陰極覆蓋層21C中。含有熱傳導性粒子的陰極覆蓋層21C的構成類似於陽極覆蓋層22C的上述構成，並且陰極覆蓋層21C通過類似於陽極覆蓋層22C的過程形成。在這種情況下，同樣，在陽極22中產生的熱量不太可能傳導到陰極21，因此，可獲得優異的安全性。
[0156]應當指出的是，在熱傳導性粒子包含在陰極覆蓋層21C中的情況下，在陰極活性材料層21B中的陰極活性材料的面積密度Ml (mg/cm2)和在陰極覆蓋層21C中的熱傳導粒子的面積密度M2 (mg/cm2)之間的比例M1/M2沒有特別限制。特別地，比例M1/M2可以優選為20?200，因為由此諸如循環特性等基本特性被確保。
[0157]此外，設置在陽極活性材料層22B上的陽極覆蓋層22C可以含有多個熱傳導性粒子，並且設置在陰極活性材料層21B上的陰極覆蓋層21C也可以含有多個熱傳導性粒子。在這種情況下，在陽極22中產生的熱量不太可能傳導到陰極21，因此即使產生二次電池的自發熱，溫度也進一步不太可能增加。因此，安全性被允許進一步改善。
[0158][1-1-3.含有熱傳導性粒子的位置:隔板的覆蓋層]
[0159]含有熱傳導性粒子的位置可以是隔板23的覆蓋層(隔板覆蓋層)，而不是活性材料層的上述覆蓋層(電極覆蓋層)。這裡說明的二次電池的構成和製造方法類似於上述
1-1-1.中說明的二次電池的構成和製造方法，除了下面說明的各點。
[0160]圖7示出螺旋卷繞的電極體20的另一種構成，並且示出了對應於圖4和圖6的截面構成。在隔板23中，例如，隔板覆蓋層23B可以設置在多孔層23A的兩個表面上。隔板覆蓋層23B含有多個熱傳導性粒子。即，在區域R內，多個熱傳導性粒子包含在位於多孔層23A和陰極活性材料層21B之間的隔板覆蓋層23B中，並且包含在位於多孔層23A和陽極活性材料層22B之間的隔板覆蓋層23B中。熱傳導性粒子的功能、構成等已經在上面詳細描述，因此，對它的說明將被省略。此外，含有熱傳導性粒子的隔板覆蓋層23B的構成類似於陰極覆蓋層21C和陽極覆蓋層22C的上述構成。
[0161]在這種情況下，同樣，如參照圖3和圖5所述的，具有其中長度大於厚度的形狀的熱傳導性粒子100可以被優選取向，使得長度方向被定向到交叉方向DX。此外，相鄰的粒子可以優選部分地相互接觸，相鄰的粒子可以優選部分地相互重疊。
[0162]應當指出的是，在隔板23含有多個熱傳導性粒子的情況下，由於以下原因，多個熱傳導性粒子應該不被包含在多孔層23A中，而是在隔板覆蓋層23B中。首先，如果多孔層23A含有熱傳導性粒子，那麼在多孔層23A中的微細孔被熱傳導性粒子填充。由此，由於多孔層23A的孔隙率降低，通過隔板23的鋰離子的傳導性下降。除此之外，由於隔板23的關閉功能等不能確保，因此安全性降低。其次，在含有熱傳導性粒子的多孔層23A中，柔韌性、抗張強度等下降。因此，不容易形成薄膜狀態的多孔層23A，並且難以控制熱傳導性粒子的取向狀態。
[0163]在製造隔板23時，熱傳導性粒子、粘結劑等的混合物被分散在有機溶劑等中，獲得糊狀物漿料。隨後，多孔層23A的兩個表面用漿料塗布，並將漿料乾燥，以形成隔板覆蓋層23B。多孔層23A的例子可以包括在1-1-1.中描述的由合成樹脂、陶瓷等製成的多孔膜。
[0164]根據圓筒型二次電池，設置在隔板23的多孔層23A上的隔板覆蓋層23B含有多個熱傳導性粒子，並且熱傳導性粒子的熱導率在交叉方向DX上比在相對方向DY上更大。在這種情況下，出於類似於其中陽極活性材料層22B含有熱傳導性粒子的情況的原因，在隔板覆蓋層23B中，熱量通過熱傳導性粒子的熱誘導功能被誘導到交叉方向DX，因此，從陽極22傳導到陰極21的熱量減少。即使產生二次電池的自發熱，著火和破損的可能性也很低，因此，可獲得優異的安全性。二次電池的其他功能和其他效果類似於類似於上述1-1-1的說明。
[0165]儘管沒有具體示出，但是在隔板23中，隔板覆蓋層23B可以僅設置在多孔層23A的一個表面上。其上設置隔板覆蓋層23B的多孔層23A的表面可以是相對於陰極21 —側的表面或相對於陽極22 —側的表面。一個原因在於，由於隔板23位於陰極21和陽極22之間，即使僅在多孔層23A的一個表面上設置隔板覆蓋層23B，在陽極22中產生的熱量也不太可能傳導到陰極21。
[0166][1-1-4.含有熱傳導性粒子的位置的總結]
[0167]在上述1-1-1.?1-1-3.中，已經分別對其中含有熱傳導性粒子的位置是任意的活性材料層的情況、其中含有熱傳導性粒子的位置是任意的電極的覆蓋層的情況以及其中含有熱傳導性粒子的位置是隔板的覆蓋層的情況進行了說明。然而，對於含有熱傳導性粒子的位置，2個以上的上述位置可以被組合為任意的組合。
[0168]作為例子，在陽極22中，陽極活性材料層22B可以含有熱傳導性粒子，陽極覆蓋層22C也可以含有熱傳導性粒子。此外，陰極活性材料層21B、陰極覆蓋層21C、陽極活性材料層22B、陽極覆蓋層22C和隔板覆蓋層23B全部可以含有多個熱傳導性粒子。
[0169]在任何組合中，都發揮熱傳導性粒子的熱誘導功能，因此，可獲得優異的安全性。
[0170][1-2.鋰離子二次電池(層疊膜型)]
[0171]圖8示出本技術實施方案的另一種二次電池的構成的分解立體圖。圖9是圖8中示出的螺旋卷繞的電極體30沿著線IX-1X的放大截面圖。在以下的說明中，在需要時將使用上述的圓筒型二次電池的構成要素。
[0172][二次電池的整體構成]
[0173]這裡說明的二次電池可以是例如所謂的層疊膜型鋰離子二次電池。例如，在二次電池中，螺旋卷繞的電極體30可以收容在膜狀外封裝元件40內。通過經由其間的隔板35和電解質層36層疊陰極33和陽極34，隨後螺旋卷繞得到的層疊體，形成螺旋卷繞的電極體30。陰極引線31連接到陰極33，陽極引線32連接到陽極34。螺旋卷繞的電極體30的最外周部由保護帶37保護。
[0174]陰極引線31和陽極引線32可以例如從外封裝元件40的內部向外部在同一方向導出。陰極引線31可以例如由諸如鋁等導電性材料製成，陽極引線32可以例如由諸如銅、鎳和不鏽鋼等導電性材料製成。這些導電性材料的形狀可以是例如薄板狀或網狀。
[0175]外封裝元件40可以是其中例如熔接層、金屬層和表面保護層以該順序層疊的層疊膜。在層疊膜中，例如，兩個膜的熔接層的各自外邊緣可以熔合，使得熔接層和螺旋盤繞的電極體30彼此相對。可選擇地，兩個膜可以通過粘合劑等彼此貼合。熔接層的例子可以包括由聚乙烯或聚丙烯等製成的膜。金屬層的例子可以包括鋁箔。表面保護層的例子可以包括由尼龍或聚對苯二甲酸乙二醇酯等製成的膜。
[0176]特別地，作為外封裝元件40，其中聚乙烯膜、鋁箔和尼龍膜以該順序層疊的鋁層疊膜是優選的。然而，外封裝元件40可以由具有其他層疊結構的層疊膜、諸如聚丙烯等高分子膜或者金屬膜製成。
[0177]在外封裝元件40與陰極引線31和陽極引線32之間插入有防止外部空氣侵入的粘合劑膜41。粘合劑膜41由相對於陰極引線31和陽極引線32具有粘合性的材料製成。這種材料的例子可以包括聚烯烴樹脂，如聚乙烯、聚丙烯、改性的聚乙烯和改性的聚丙烯。
[0178]陰極33可以在陰極集電體33A的一個表面或兩個表面上具有例如陰極活性材料層33B。陽極34可以在陽極集電體34A的一個表面或兩個表面上具有例如陽極活性材料層34B。陰極集電體33A、陰極活性材料層33B、陽極集電體34A和陽極活性材料層34B的構成分別類似於陰極集電體21A、陰極活性材料層21B、陽極集電體22A和陽極活性材料層22B的構成。隔板35的構成類似於隔板23的構成。即，陰極33、陽極34和隔板35中的一個或多個含有多個熱傳導性粒子。熱傳導性粒子的熱導率在與其中陰極33和陽極34彼此相對的方向(相對方向DY)交叉的方向(交叉方向DX)上比在相對方向DY上更大。
[0179]在電解質層36中，電解液被高分子化合物保持著。電解質層36是所胃的凝膠狀電解質，因為由此獲得了高的離子傳導率(例如，在室溫下lmS/cm以上)，並且防止了電解液的漏液。電解質層36在需要時可以含有其他材料，如添加劑。
[0180]高分子化合物的例子可以包括聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、聚磷腈、聚矽氧烷、聚氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯乙烯-丁二烯橡膠、腈-丁二烯橡膠、聚苯乙烯和聚碳酸酯。除此之外，高分子化合物的例子可以包括偏二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物。特別地，聚偏二氟乙烯和上述共聚物可以是優選的，聚偏二氟乙烯是可以是更優選的，因為這種高分子化合物是電化學穩定的。
[0181]電解液的組成類似於圓筒型二次電池的電解液的組成。電解液含有不飽和環狀碳酸酯。然而，在作為凝膠狀電解質的電解質層36中，電解液的"溶劑"是指廣泛的概念，不僅包括液體溶劑，而且包括能夠解離電解質鹽而具有離子傳導性的材料。因此，在使用具有離子傳導性的高分子化合物的情況下，高分子化合物也包含在溶劑中。
[0182]應當指出的是，電解液可以原樣使用，代替凝膠狀電解質層36。在這種情況下，用電解液浸潰隔板35。
[0183][二次電池的操作]
[0184]在二次電池中，例如，在充電時，從陰極33放出的鋰離子通過電解質層36嵌入陽極34中，在放電時，從陽極34放出的鋰離子通過電解質層36嵌入陰極33中。
[0185][二次電池的製造方法]
[0186]例如，可以通過下面三種類型的過程製造包括凝膠狀電解質層36的二次電池。
[0187]在第一種過程中，通過類似於陰極21和陽極22的形成過程形成陰極33和陽極34。在這種情況下，通過在陰極集電體33A的一個表面或兩個表面上形成陰極活性材料層33B而形成陰極33，通過在陽極集電體34A的一個表面或兩個表面上形成陽極活性材料層34B而形成陽極34。隨後，製備含有電解液、高分子化合物和諸如有機溶劑等溶劑的前體溶液。其後，用前體溶液塗布陰極33和陽極34以形成凝膠狀電解質層36。隨後，通過使用焊接法等將陰極引線31連接到陰極集電體33A，類似地，通過使用焊接法等陽極引線32連接到陽極集電體34A。隨後，經由其間的隔板35層疊陰極33和陽極34，並螺旋卷繞，以形成螺旋盤繞的電極體30。其後，將保護帶37貼附到其最外周部。隨後，在螺旋卷繞的電極體30被夾在兩片膜狀外封裝元件40之間後，通過熱熔接法等使外封裝元件40的外邊緣貼合。由此，將螺旋卷繞的電極體30封入外封裝元件40中。在這種情況下，粘合劑膜41插在陰極引線31與外封裝元件40之間和陽極引線32與外封裝元件40之間。
[0188]在第二種過程中，將陰極引線31連接到陰極33，將陽極引線32連接到陽極34。隨後，經由其間的隔板35層疊陰極33和陽極34，並螺旋卷繞，以形成作為螺旋盤繞的電極體30的前體的螺旋卷繞體。其後，將保護帶37貼附到其最外周部。隨後，在螺旋卷繞體被夾持在兩片膜狀外封裝元件40之間後，使用熱熔接法等將除了一側的最外周部貼合，得到袋狀的狀態，並且螺旋形卷繞體收容在袋狀的外封裝元件40內。隨後，製備含有電解液、作為高分子化合物的原料的單體、聚合引發劑以及在需要時的諸如聚合抑制劑等其他材料的電解質用組合物，並將電解質用組合物注入到袋狀的外封裝元件40內。其後，使用熱熔接法等密封外封裝元件40。隨後，將單體進行熱聚合，由此，形成高分子化合物。因此，形成凝膠狀電解質層36。
[0189]在第三種過程中，按類似於上述第二種過程的方式，形成螺旋卷繞體，並收容在袋狀的外封裝元件40內，除了使用兩個表面塗布有高分子化合物的隔板35。塗布隔板35的高分子化合物的例子可以包括含有偏二氟乙烯作為組分的聚合物(均聚物、共聚物或者多組分共聚物)。其具體例子可以包括聚偏二氟乙烯、含有偏二氟乙烯和六氟丙烯作為組分的二元共聚物以及含有偏二氟乙烯、六氟丙烯和氯三氟乙烯作為組分的三元共聚物。應該注意到，除了含有偏二氟乙烯作為組分的聚合物之外，可以使用其他一種或多種高分子化合物。隨後，製備電解液並注入外封裝元件40內。其後，通過使用熱熔接法等密封外封裝元件40的開口部。隨後，在外封裝元件40被施加重量的同時，加熱生成物，並且將隔板35貼合到陰極33和陽極34，高分子化合物在其間。由此，用電解液浸潰高分子化合物，因此，高分子化合物被凝膠化，以形成電解質層36。
[0190]在第三種過程中，與在第一種過程中相比，二次電池的膨脹可以更被抑制。此外，在第三種過程中，與在第二種過程中相比，作為高分子化合物的原料的單體和溶劑等不太可能被留在電解質層36中。因此，高分子化合物的形成步驟被有利地控制。因此，陰極33、陽極34和隔板35充分地粘合到電解質層36。
[0191][二次電池的作用和效果]
[0192]根據層疊膜型二次電池，陰極33、陽極34和隔板35中的一個或多個含有多個熱傳導性粒子。因此，出於與上述的圓筒型二次電池類似的理由，可獲得優異的安全性。其他作用、其他效果和其他變形例類似於圓筒型二次電池。
[0193][1-3.鋰金屬二次電池(圓筒型和層疊膜型)]
[0194]這裡說明的二次電池是其中通過鋰金屬的析出和溶解表示陽極22的容量的鋰二次電池(鋰金屬二次電池)。該二次電池具有類似於鋰離子二次電池(圓筒型鋰離子二次電池)的構成，除了陽極活性材料層22B由鋰金屬構成，並且通過類似於鋰離子二次電池(圓筒型鋰離子二次電池)的過程來製造。
[0195]在二次電池中，鋰金屬用作陽極活性材料，由此，可獲得較高的能量密度。陽極活性材料層22B可以在組裝時存在，或者陽極活性材料層22B不必須在組裝時存在，並且可以由在充電時析出的鋰金屬構成。此外，陽極活性材料層22B可以用作集電體，由此，可以省略陽極集電體22A。
[0196]在二次電池中，例如，在充電時，從陰極21放出的鋰離子通過電解液在陽極集電體22A的表面上作為鋰金屬析出。另一方面，例如，在放電時，鋰金屬可以從陽極活性材料層22B作為鋰離子溶出，並且可以通過電解液嵌入陰極21中。
[0197]根據鋰金屬二次電池，陰極21、陽極22和隔板23中的一個或多個含有多個熱傳導性粒子。因此，出於類似於上述鋰離子二次電池的原因，可獲得優異的安全性。其他功能、其他效果和其他變形例類似於圓筒型二次電池。應當指出的是，上述的鋰金屬二次電池不限於圓筒型二次電池，並且可以是層疊膜型二次電池。在這種情況下，也獲得了類似的效果。
[0198][2.二次電池的應用]
[0199]接下來，將描述上述二次電池的應用例。
[0200]二次電池的應用沒有特別限制，只要二次電池用於允許使用二次電池作為驅動用電源或電力存儲用的電力存儲源等的機器、裝置、器具、設備或系統(多個裝置等的集合體)等。用作電源的二次電池可以用作主電源(優先使用的電源)，或輔助電源(代替主電源使用或從主電源切換使用的電源)。在二次電池用作輔助電源的情況下，主電源類型並不限於二次電池。
[0201]二次電池的應用的例子可以包括移動電子設備(包括可攜式電子設備)，如攝影機、數字靜態相機、行動電話、筆記本個人電腦、無繩電話、耳機立體聲系統、可攜式收音機、可攜式電視和個人數字助理。其進一步的例子可以包括移動生活電器，如電動剃鬚刀；存儲裝置，如備份電源和存儲卡；電動工具，如電鑽和電鋸；作為可連接和可拆卸電源的用於筆記本個人電腦等的電池組；醫療用電子設備，如起搏器和助聽器；電動車輛，如電動汽車(包括混合動力汽車)；電力存儲系統，如用於緊急情況等存儲電力的家用電池系統。不用說，也可以採用上述應用之外的應用。
[0202]特別地，二次電池有效地適用於電池組、電動車輛、電力存儲系統、電動工具或電子設備等。一個原因在於，在這些應用中，由於要求優異的電池特性，因此使用根據本技術的實施方案的二次電池允許有效地提高特性。應當指出的是，電池組是使用二次電池的電源，是所謂的組裝電池等。電動車輛是使用二次電池作為驅動用電源而工作(運行)的車輛。如上所述，電動車輛可以包括具有除了二次電池之外的驅動源的汽車(例如混合動力汽車)。電力存儲系統是使用二次電池作為電力存儲源的系統。例如，在家用電力存儲系統中，由於電力存儲在作為電力存儲源的二次電池中，並且電力被消耗。由此，家用電器產品等變成可用的。電動工具是其中使用二次電池作為驅動用電源來移動可動部(如鑽頭)的工具。電子設備是使用二次電池作為驅動用電源(電力供給源)來執行各種功能的設備。
[0203]下面將具體描述二次電池的一些應用例。應當指出的是，下面說明的各應用例的構成僅僅是例子，並且可以適當地改變。
[0204][2-1.電池組]
[0205]圖10示出電池組的方塊構成。例如，電池組可以包括在由塑料材料等製成的殼體60內的控制部61、電源62、開關部63、電流測定部64、溫度檢測部65、電壓檢測部66、開關控制部67、存儲器68、溫度檢測裝置69、電流檢測電阻70、陰極端子71和陽極端子72。
[0206]控制部61控制整個電池組的操作(包括電源62的使用狀態)，並且可以包括例如中央處理單元(CPU)等。電源62包括一個或多個二次電池(未示出)。電源62可以是例如包括兩個或多個二次電池的組裝電池。這些二次電池的連接類型可以是串聯連接型、可以是並聯連接型或者可以是它們的混合型。作為例子，電源62可以包括按雙並聯和三個串聯的方式連接的6個二次電池。
[0207]開關部63根據控制部61的指令切換電源62的使用狀態(電源62是否可連接到外部裝置)。開關部63可以包括例如充電控制開關、放電控制開關、充電用二極體和放電用二極體(未示出)等。充電控制開關和放電控制開關可以是例如半導體開關，如使用金屬氧化物半導體的場效應電晶體(MOSFET)。
[0208]電流測定部64通過使用電流檢測電阻70測量電流，並將測量結果輸出到控制部61。溫度檢測部65通過使用溫度檢測裝置69測量溫度，並將測量結果輸出到控制部61。溫度測量結果可以被用於例如其中控制部61在異常發熱時控制充電和放電的情況或者其中控制部61在計算殘餘容量時執行校正處理的情況。電壓檢測部66測量電源62中的二次電池的電壓，對測得的電壓執行模擬-數字轉換，並將結果供給到控制部61。
[0209]開關控制部67根據從電流測定部64和電壓測定部66輸入的信號控制開關部63的操作。
[0210]開關控制部67執行控制，使得在例如電池電壓達到過充電檢測電壓的情況下，通過切斷開關部63 (充電控制開關)，防止充電電流在電源62的電流路徑中流動。由此，在電源62中，僅允許通過放電二極體進行放電。應當指出的是，例如，在當充電時流過大電流的情況下，開關控制部67阻斷充電電流。
[0211]此外，開關控制部67進行控制，使得在例如電池電壓達到過放電檢測電壓的情況下，通過切斷開關部63 (放電控制開關)，防止放電電流在電源62的電流路徑中流動。由此，在電源62中，僅允許通過充電二極體進行充電。應當指出的是，例如，在當放電時流過大電流的情況下，開關控制部67阻斷放電電流。
[0212]應當指出的是，在二次電池中，例如，過充電檢測電壓可以為4.2V±0.05V，過放電檢測電壓可以為2.4V±0.1V。
[0213]存儲器68可以是例如作為非易失性存儲器等的EEPR0M。存儲器68可以存儲例如由控制部61計算出的數值以及在製造步驟中測得的二次電池的信息(例如，在初始狀態下的內部電阻)等。應當指出的是，在存儲器68存儲二次電池的滿充電容量的情況下，控制部61被允許綜合諸如殘餘容量等信息。
[0214]溫度檢測裝置69測量電源62的溫度，並將測量結果輸出到控制部61。溫度檢測裝置69可以是例如熱敏電阻等。
[0215]陰極端子71和陽極端子72是連接到使用電池組驅動的外部裝置(如筆記本個人電腦)或者用於對電池組充電的外部裝置(如充電器)的端子。電源62通過陰極端子71和陽極端子72被充電和放電。
[0216][2-2.電動車輛]
[0217]圖11示出作為電動車輛的例子的混合動力汽車的方塊構成。例如，電動車輛可以包括在由金屬製成的殼體73內的控制部74、發動機75、電源76、驅動用馬達77、差動裝置78、發電機79、傳動裝置80、離合器81、逆變器82和83以及各種傳感器84。除此之外，電動車輛可以包括例如連接到差動裝置78和傳動裝置80的前部驅動軸85和前輪胎86、後部驅動軸87和後輪胎88。
[0218]電動車輛可通過使用作為驅動源的發動機75和馬達77中的一個運行。發動機75是主動力源，並且可以是例如汽油發動機。在發動機75用作動力源的情況下，發動機75的驅動力(轉矩)可以例如通過作為驅動部的差動裝置78、傳動裝置80和離合器81傳遞到前輪胎86或後輪胎88。發動機75的轉矩也可以傳遞到發電機79。由於轉矩的原因，發電機79產生交流電力。交流電力通過逆變器83轉換為直流電力，並且將轉換的電力存儲在電源76中。另一方面，在作為轉換部的馬達77用作動力源的情況下，從電源76供給的電力(直流電力)通過逆變器82轉換為交流電力。馬達77由交流電力驅動。通過馬達77轉換電力而獲得的驅動力(轉矩)可以例如通過作為驅動部的差動裝置78、傳動裝置80和離合器81傳遞到前輪胎86或後輪胎88。
[0219]應當指出的是，可選擇地，也可以採用以下機構。在該機構中，在通過未示出的制動機構降低電動車輛的速度的情況下，在減速時的阻力被傳遞到馬達77作為轉矩，並且馬達77通過轉矩產生交流電力。優選的是，交流電力通過逆變器82轉換為直流電力，並且直流再生電力被存儲在電源76中。
[0220]控制部74控制整個電動車輛的操作，並且例如可以包括CPU等。電源76包括一個或多個二次電池(未示出)。可選擇地，電源76可以連接到外部電源，並且通過從外部電源接收電力而可以存儲電力。各種傳感器84可以用於例如控制發動機75的轉數或用於控制未示出的節氣門的開度(節氣開度)。各種傳感器84可以包括例如速度傳感器、加速度傳感器和/或發動機頻率傳感器等。
[0221]前面已經描述了作為電動車輛的混合動力汽車。然而，電動車輛的例子可以包括通過僅使用電源76和馬達77而不使用發動機75工作的車輛(電動汽車)。
[0222][2-3.電力存儲系統]
[0223]圖12示出電力存儲系統的方塊構成。例如，電力存儲系統可以包括在諸如一般住宅和商業建築等房屋89內的控制部90、電源91、智能電錶92和電源集線器93。
[0224]在這種情況下，電源91可以連接到例如設置在房屋89內部的電氣裝置94，並可連接到停泊在房屋89外部的電動車輛96。此外，例如，電源91可以通過電源集線器93連接到設置在房屋89內部的私人發電機95，並可通過智能電錶92和電源集線器93連接到外部的集中型電力系統97。
[0225]應當指出的是，電氣裝置94可以包括例如一個或多個家用電器，如冰箱、空調、電視和熱水器。私人發電機95可以是例如太陽能發電機和風力發電機等中的一種或多種。電動車輛96可以是例如電動汽車、電氣摩託車和混合動力汽車等中的一種或多種。集中型電力系統97可以是例如火力發電廠、原子能發電廠、水力發電廠和風力發電廠等中的一種或多種。
[0226]控制部90控制整個電力存儲系統的操作(包括電源91的使用狀態)，並且例如包括CPU等。電源91包括一個或多個二次電池(未示出)。智能電錶92可以是例如與需求電力側的房屋89內設置的網絡兼容的電功率表，並且可以與電力供應者通信。因此，例如，當智能電錶92與外部通信的同時，智能電錶92控制在房屋89中的需求和供給之間的平衡，並且允許有效和穩定的能源供應。
[0227]在電力存儲系統中，例如，電力可以從作為外部電源的集中型電力系統97通過智能電錶92和電源集線器93存儲在電源91中，並且電力可以從作為獨立電源的私人發電機95通過電源集線器93存儲在電源91中。根據控制部90的指令，存儲在電源91中的電力被供給到電氣裝置94或電動車輛96。因此，電氣裝置94變成可操作的，電動車輛96變成可充電的。即，電力存儲系統是能夠通過使用電源91在房屋89中存儲和供給電力的系統。
[0228]存儲在電源91中的電力是可任意利用的。因此，例如，電力被允許在電費便宜的深夜時從集中型電力系統97存儲在電源91中，並且存儲在電源91中的電力被允許在電費昂貴的白天時使用。
[0229]應當指出的是，上述的電力存儲系統可以針對每一戶(一個家庭單位)設置，或者可以針對多戶(多個家庭單位)設置。
[0230][2-4.電動工具]
[0231]圖13示出電動工具的方塊構成。例如，該電動工具可以是電鑽，可以包括在由塑料材料等製成的工具主體98內的控制部99和電源100。例如，作為可動部的鑽頭部101可以以可操作(可轉動)的方式連接到工具主體98。
[0232]控制部99控制整個電動工具的操作(包括電源100的使用狀態)，並且可以包括例如CPU等。電源100包括一個或多個二次電池(未示出)。控制部99根據未示出的操作開關的操作使得電力從電源100供給到鑽頭部101，從而操作鑽頭部101。
[0233][實施例]
[0234]下面詳細說明根據本技術實施方案的具體實施例。
[0235][實施例1-1 ?1-36]
[0236]通過以下過程製造圖1和圖2中示出的圓筒型鋰離子二次電池。
[0237]在形成陰極21時，首先，將96質量份的陰極活性材料(LiCoO2)、3質量份的陰極粘結劑(聚偏二氟乙烯)和I質量份的陰極導電劑(炭黑)混合，得到陰極混合物。陰極活性材料的一次粒子的粒徑(中值粒徑d50: μ m)如表I?表3所示。隨後，將陰極混合物分散在有機溶劑(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，得到糊狀陰極混合物漿料。當熱傳導性粒子包含在陰極活性材料層21B中時，熱傳導性粒子被加到陰極混合物漿料中。熱傳導性粒子的種類(材料)、粒徑(中值粒徑d50: μ m)、比例G2/G1、形狀和層中分布如表I?表3所示。隨後，通過使用塗布裝置用陰極混合物漿料均勻地塗布帶狀的陰極集電體21Α(15 μ m厚的鋁箔)的兩個表面，將陰極混合物漿料乾燥，形成陰極活性材料層21B。在表中，層中分布的"均勻"是指熱傳導性粒子在陰極活性材料層21B的厚度方向基本上均勻分散的狀態。最後，通過使用輥壓機將陰極活性材料層21B壓縮成型。
[0238]在形成陽極22時，首先，65質量份的陽極活性材料(Si)、15質量份的陽極粘結劑(聚偏二氟乙烯)和20質量份的陽極導電劑(炭黑)混合，得到陽極混合物。陽極活性材料的粒徑(中值粒徑d50: μ m)如表I?表3所示。隨後，將陽極混合物分散在有機溶劑(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，得到糊狀陽極混合物漿料。象在熱傳導性粒子包含在陰極活性材料層21B中的情況下那樣，當熱傳導性粒子包含在陽極活性材料層22B中時，熱傳導性粒子被加到陽極混合物漿料中。隨後，通過使用塗布裝置用陽極混合物漿料均勻地塗布帶狀的陽極集電體22A (15 μ m厚的銅箔)的兩個表面，將陽極混合物漿料乾燥，形成陽極活性材料層22B。熱傳導性粒子在陽極活性材料層22B中的分布如表I?表3所示。最後，通過使用輥壓機將陽極活性材料層22B壓縮成型。
[0239]在形成陽極活性材料層22B時，為了改變熱傳導性粒子的層中分布，陽極活性材料層22B被形成為具有包括下層和上層的兩層結構。在這種情況下，在製備兩種具有不同含量的熱傳導性粒子的陽極混合物漿料之後，將這兩種陽極混合物漿料依次用於形成下層和上層。熱傳導性粒子在陽極活性材料層22B中的分布如表I?表3所示。在表中，層中分布的「在集電體側高含量」是指熱傳導性粒子在陽極活性材料層22B中的含量在更靠近陽極集電體22A的一側比更遠離陽極集電體22A的一側更大的狀態。在這種情況下，在通過使用具有相對較高含量的熱傳導性粒子的第一漿料形成下層之後，通過使用具有相對較小含量的熱傳導性粒子的第二漿料形成上層。與此相反，在表中，層中分布的「在集電體側低含量」是指熱傳導性粒子在陽極活性材料層22B中的含量在更靠近陽極集電體22A的一側比更遠離陽極集電體22k的一側更小的狀態。在這種情況下，在通過使用具有相對較小含量的熱傳導性粒子的第一漿料形成下層之後，通過使用具有相對較高含量的熱傳導性粒子的第二漿料形成上層。
[0240]在製備電解液時，將電解質鹽(LiPF6)溶解在溶劑(碳酸亞乙酯、碳酸二乙酯和碳酸亞乙烯酯)中。在這些例子中，溶劑的組成為按重量比碳酸亞乙酯:碳酸二乙酯:碳酸亞乙烯酯=30:60:10,並且相對於溶劑，電解質鹽的含量為lmol/dm3(=lmol/l)。
[0241]在組裝二次電池時，首先，將由鋁製成的陰極引線25焊接到陰極集電體21A，將由鎳製成的陽極引線26焊接到陽極集電體22A。隨後，經由其間的隔板23層疊陰極21和陽極22，並螺旋卷繞。其後，通過使用粘合帶，固定得到的螺旋卷繞體的螺旋卷繞的終端部分，形成螺旋卷繞的電極體20。作為隔板23，使用其中多孔聚乙烯膜夾在多孔聚丙烯膜之間的三層膜(25 μ m的總厚)。其後，將中央銷24插在螺旋卷繞的電極體20的中心空間內。隨後，將螺旋卷繞的電極體20夾在一對絕緣板12和13之間，並收容在由鐵製成並鍍鎳的電池罐11內。在這些例子中，將陰極引線25的一端焊接到安全閥機構15，將陽極引線26的一端焊接到電池罐11。隨後，通過減壓法將電解液注入電池罐11內，並用電解液浸潰隔板
23。最後，在電池罐11的開放端部，通過經由墊圈17的鉚接固定電池蓋14、安全閥機構15和PTC裝置16。由此，完成圓筒型二次電池。應當指出的是，在形成二次電池時，通過調節陰極活性材料層21B的厚度，防止在滿充電時鋰金屬在陽極22上析出。
[0242]研究二次電池的安全性，得到表I?表3中示出的結果。
[0243]在研究安全性時，進行充電，直到電池電壓達到4.2V，此後，將充電狀態下的二次電池存放在高溫環境(135°C )下I小時，檢查電池狀態。在這些例子中，通過使用熱電偶測量電池罐11的側表面的溫度的最大值(最高溫度:°C )。此外，在著火、破裂等沒有發生的情況下評價為「好」，在著火、破裂等發生的情況下評價為「差」。

【權利要求】
1.一種二次電池，包括: 經由隔板彼此相對的陰極和陽極；和 電解液，其中 所述陰極包括陰極集電體和設置在所述陰極集電體和所述隔板之間的陰極活性材料層， 所述陽極包括陽極集電體和設置在所述陽極集電體和所述隔板之間的陽極活性材料層， 在所述陰極集電體和所述陽極集電體之間的區域內，所述陰極、所述陽極和所述隔板中的至少一個含有多個熱傳導性粒子，和 所述至少一個的熱導率在與其中所述陰極和所述陽極彼此相對的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
2.如權利要求1所述的二次電池，其中 所述熱傳導性粒子的熱導率具有各向異性，並且在所述至少一個中，與在第一方向上的熱導率相比，在第二方向上的熱導率更大。
3.如權利要求1或2所述的二次電池，其中 所述熱傳導性粒子具有 多個長度，和 所述熱傳導性粒子被取向成最長長度的方向朝向第二方向。
4.如權利要求3所述的二次電池，其中所述熱傳導性粒子是板狀的，厚度方向沿第一方向配置。
5.如權利要求1所述的二次電池,其中 所述熱傳導性粒子包括精細陶瓷，和 所述精細陶瓷不含有氧作為構成元素。
6.如權利要求1所述的二次電池，其中所述熱傳導性粒子包括氮化硼。
7.如權利要求1所述的二次電池，其中所述熱傳導性粒子的熔點高於所述陰極集電體和所述陽極集電體中的一個或二者的熔點。
8.如權利要求1所述的二次電池，其中所述熱傳導性粒子包含在所述陰極活性材料層和所述陽極活性材料層中的一個或二者中。
9.如權利要求8所述的二次電池，其中所述熱傳導性粒子在所述陰極活性材料層或所述陽極活性材料層中的含量在更靠近所述陰極集電體或所述陽極集電體的一側比更遠離所述陰極集電體或所述陽極集電體的一側更大。
10.如權利要求8所述的二次電池，其中 所述熱傳導性粒子連同陰極活性材料一起包含在所述陰極活性材料層中，和 所述熱傳導性粒子的中值粒徑大於所述陰極活性材料的一次粒子的中值粒徑。
11.如權利要求8所述的二次電池，其中 所述熱傳導性粒子連同陽極活性材料一起包含在所述陽極活性材料層中，和 所述陽極活性材料的重量Gl和所述熱傳導性粒子的重量G2之間的比例G2/G1為約3.1 ~31。
12.如權利要求1所述的二次電池,其中 所述陰極和所述陽極中的一個或二者包括設置在所述陰極活性材料層和所述隔板之間或在所述陽極活性材料層和所述隔板之間的電極覆蓋層，和 所述熱傳導性粒子包含在所述電極覆蓋層中。
13.如權利要求12所述的二次電池，其中所述熱傳導性粒子的相鄰粒子在第二方向上部分地相互重疊。
14.如權利要求12所述的二次電池，其中 所述陰極活性材料層含有陰極活性材料， 所述電極覆蓋層設置在所述陰極活性材料層和所述隔板之間，和在所述陰極活性材料層中的所述陰極活性材料的面積密度Ml和在所述電極覆蓋層中的所述熱傳導性粒子的面積密度M2的比例M1/M2為約20~200。
15.如權利要求12所述的二次電池，其中 所述陽極活性材料層含有陽極活性材料， 所述電極覆蓋層設置在所述陽極活性材料層和所述隔板之間，和所述陽極活性材料的中值粒徑Dl和所述熱傳導性粒子的中值粒徑D2之間的比例D2/Dl為約0.1~5。
16.如權利要求1所述的二次電池，其中 所述隔板包括多孔層和設置在所述多孔層與所述陰極活性材料層和所述陽極活性材料層中的一個或二者之間的隔板覆蓋層，和 所述熱傳導性粒子包含在所述隔板覆蓋層中。
17.如權利要求1所述的二次電池，其中 所述陰極集電體含有鋁作為構成元素，和 所述陽極集電體含有銅作為構成元素。
18.如權利要求1所述的二次電池，其中 所述陰極活性材料層含有陰極活性材料， 所述陰極活性材料含有鎳、鈷和錳中的一種或多種、鋰和氧作為構成元素， 所述陽極活性材料層含有陽極活性材料，和 所述陽極活性材料含有矽和錫中的一種或多種作為構成元素。
19.如權利要求1所述的二次電池，其中所述二次電池是鋰二次電池。
20.一種用作二次電池的陰極或陽極的電極，包括 電極集電體；和 在所述電極集電體上設置的電極活性材料層，其中， 所述電極活性材料層包含多個熱傳導性粒子，和 所述電極活性材料層的熱導率在與作為所述活性材料層的深度方向的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
21.一種用於二次電池的隔板，包括包含在電極活性材料層中的多個熱傳導性粒子，其中， 所述電極活性材料層的熱導率在與隔板的厚度方向大致平行的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
【文檔編號】H01M10/653GK104078648SQ201410085834
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2013年3月26日
【發明者】巖間正之, 安部薫, 鏡慶一, 川瀨賢一, 高田智雄 申請人:索尼公司