電池、電池組、電子裝置、電動車輛、以及蓄電裝置的製作方法

2023-06-19 23:18:11 4

專利名稱：電池、電池組、電子裝置、電動車輛、以及蓄電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池、電池組、電子裝置、電動車輛、蓄電裝置(電存儲裝置，electrical storage device)和電力系統。
背景技術：
近年來，可攜式電子裝置如相機集成的VTR (磁帶錄像機)、行動電話和筆記本PC(個人電腦)已經廣泛地普及，並且強烈需要尺寸、重量和厚度的降低以及更長的工作壽命。伴隨其，作為電源的電池，特別是輕質且可獲得高能量密度的二次電池的開發被推進。其中，在充放電反應中使用鋰(Li)的吸留(occlusion)和放出(emission)的二次電池(所謂的鋰離子二次電池)可獲得比鉛蓄電池或鎳鎘電池更高的能量密度，因此受到很大期望。作為這種二次電池，已經廣泛使用其中利用層壓膜包裝電極體以實現重量和厚度的降低的層壓膜型電池。這種層壓膜型電池輕且因此能量密度大。然而，伴隨由於電池內部的氣體產生等而造成的外包裝構件的變形，在使用由與相關技術中的電解液相似的流體電解質(流動性電解質，fluidic electrolyte)構成的電解質的情況下，液體洩漏等變得成問題。作為解決這種問題的方法，在層壓膜型電池中使用非流體電解質(非流動性電解質，non-fIuidicelectrolyte)引起了關注。在使用非流體電解質的電池中，涉及的液體洩漏較少且穩定性增加，因此存在如下優勢:可以將輕且薄的材料如鋁層壓膜用於外包裝構件。然而，在最近的電子裝置中，由於存在進一步推進高性能和多功能的傾向，所以頻繁重複二次電池的充放電，並由此充放電容量傾向於下降。特別地，在低溫環境中的劣化顯著，並因此進一步期望電池特性的提高。另外，在用於車輛或電力均衡(electric powerequalization)的蓄電應用中，電池可用於環境溫度低的環境中，且因此期望電池特性的提聞。 在使用非流體電解質的二次電池中，這些特性特別成問題。即，在相關技術的具有流動性的電解液中，離子在液體中的移動變得容易。相反，非流體電解質中的離子傳導性因其粘度而下降。另外，在將可高度變形的外包裝材料用於層壓膜的情況中，存在如下問題:電極體傾向於變形，且因此電極之間的粘附性下降，並且電池特性進一步劣化。在使用其中層壓片狀電極的層壓電極體的電池中，這種傾向變得更加顯著。為了提高這種性能，日本未審查專利申請公開號08-511274和2009-70636提出了一種使用離子液體(將雙(氟磺醯基)醯亞胺等用作陰離子)作為電解液的技術。日本未審查專利申請公開號08-511274和2009-70636公開了一種方法，其中通過使用電解液降低電池中的電荷傳遞阻力，並由此提高電池的輸出特性和循環特性。另外，日本未審查專利申請公開號2004-165151和2010-129449公開了一種使用電解質的技術，在所述電解質中，預先向溶劑中添加在使用的初始期間在電池的充放電期間在電極上形成稱作SEI (固體電解質界面)的膜的化合物。日本未審查專利申請公開號2004-165151和2010-129449公開了一種方法，其中通過在電極上形成SEI而使電極表面穩定，並由此抑制電池的輸出特性和循環特性的下降。

發明內容
然而，在日本未審查專利申請公開號08-511274、2009-70636、2004-165151和2010-129449中公開的包含電解質鹽的電解質中，電池特性在一定程度上得到提到，但是在未來嘗試逐漸增加的高容量的情況下，必須進一步改善上述電池特性下降的問題。特別地，這種現象在長期使用、高溫環境或低溫環境中使用時變得顯著，從而因離子傳導性的下降而導致電池特性的進一步劣化。期望提供一種電池，其中可以抑制在長期使用、或高溫環境或低溫環境中使用時的電池特性的降低。另外，期望提供使用所述電池的電池組、電子裝置、電動車輛、蓄電裝置、和電力系統。根據本發明的一個實施方式，提供一種電池，其包括:正極；負極；和電解質，所述電解質包含流體電解質和非流體電解質，在所述流體電解質中，在保持流動性的同時存在包含溶劑和電解質鹽的電解液(包含溶劑和電解質鹽的電解液保持流動性地存在)，在所述非流體電解質中，通過高分子材料(聚合物材料，polymeric material)保持(support)包含溶劑和電解質鹽的電解液。在本發明的電池中，優選的是，非流體電解質存在於正極和負極之間，流體電解質至少存在於正極和負極的活性物質層內部的空隙(void)中。更優選的是，流體電解質存在於正極和負極之間。在本發明的電池中，優選的是，在正極和負極之間設置(interpose)多孔隔膜，並且在正極和負極的至少一個與隔膜之間存在非流體電解質。在本發 明的電池中，優選的是，電解質鹽包含由化學式I表示的醯亞胺鹽化合物(imide salt compound)。特別地,優選的是，電解質鹽為由其中至少一個Z是氟原子的化學式I表示的醯亞胺鹽化合物。M+[(ZY)2NF…(化學式 I)(在此，M+表示一價陽離子，Y表示SO2或CO，且Z獨立地表示氟原子或可聚合的官能團)。在本發明的電池中，優選的是，非流體電解質在電解質中的體積比為O至6體積％。在本發明的電池中，優選的是，高分子材料的重均分子量為500，000以上。在本發明的電池中，優選的是，正極活性物質為由化學式I表示的具有橄欖石型結構的鋰複合磷酸鹽，LiaMlbPO4...(化學式 I)(在此，Ml表示選自II族至XV族的元素中的至少一種元素，並且a和b表示在O≤a≤2.0和0.5≤b≤2.0範圍內的值)。本發明的電池組、電子裝置、電動車輛、蓄電系統和電力系統包括上述電池。根據本發明，可以提供一種電池，其中非流體電解質增大電極之間的粘附性(adhesiveness)，流體電解質保持高離子傳導性，且由此即使在高溫環境或低溫環境中也可以保持高電池特性。


圖1是電極體的二次電子像，其中二次電子像通過能量分散X射線光譜(SEM-EDX)獲得且示出本發明的非流體電解質和電解液的橫截面狀態；圖2A至2C是示出根據本發明的第一實施方式的使用層壓電極體的層壓膜型電池的構造的外部透視圖和分解透視圖；圖3是以放大方式示出容納在圖2B中所示的電池中的層壓電極體的一部分的橫截面圖；圖4A和4B是示出用於容納在圖2B中所示的電池中的層壓電極體的正極和負極的透視圖；圖5是示出根據本發明的第二實施方式的使用卷繞電極體的層壓膜型電池的構造的分解透視圖；圖6是示出容納在圖5中所示的電池中的卷繞電極體的橫截面圖；圖7是示出根據本發明第三實施方式的方形電池的構造的示意圖；圖8是示出根據本發明第四實施方式的圓柱形電池的構造的橫截面圖；圖9是示出根據本發明第五實施方式的電池組的電路構造實例的方塊圖；圖10是示出其中根據本發明第六實施方式將蓄電系統用於房屋的實例的示意圖；和圖11是示出採用應用本發明的串聯混合動力系統的混合動力汽車的構造的實例的示意圖。
具體實施例方式在下文中，對用於實施本發明的優選實施方式(在下文中，稱作實施方式)進行說明。另外，如下進行說明。1.第一實施方式(本發明電解質的實例)2.第二實施方式(使用本發明電解質的層壓膜型電池的實例)3.第三實施方式(使用本發明電解質的方形電池的實例)4.第四實施方式(使用本發明電解質的圓柱形電池的實例)5.第五實施方式(使用本發明電解質的電池組的實例)6.第六實施方式(使用電池的蓄電系統等的實例)1.第一實施方式在該第一實施方式中，對本發明的電解質進行說明。本發明的電解質包含流體電解質和非流體電解質，在所述流體電解質中，在保持流動性的同時存在包含溶劑和電解質鹽的電解液，在所述非流體電解質中，由高分子材料保持包含溶劑和電解質鹽的電解液。在本發明的電解質中，非流體電解質可以存在於構成電池的正極和負極之間，且流體電解質可以至少存在於正極和負極的活性物質層內部的空隙中。優選的是，流體電解質存在於正極和負極之間。另外，多孔隔膜可以設置在正極和負極之間，並且非流體電解質可以存在於正極和負極的至少一個與隔膜之間。另外，流體電解質可以是通過將非流體電解質中包含的高分子材料的一部分溶出(elute)而得到的電解液。即使當電解液包含高分子材料時，在保持流動性的情況下，也將電解液看作流體電解質。在本發明的電池中，流體電解質和非流體電解質兩者都作為電解質存在。因此，非流體電解質使正極和負極相互緊密接觸。結果，抑制了電極的變形，抑制了正極和負極之間的電池反應性的下降，流體電解質(流動化電解質，f luidized electrolyte)因其流動性而在電解質中保持高離子傳導性。此外，由於非流體電解質使正極和負極相互緊密接觸，所以因伴隨充放電的膨脹和收縮而造成的電極變形不太可能發生，並且可以抑制因正極和負極之間的粘附性下降而造成的電池反應性下降。在本發明的電解質中，優選的是，基於全部電解質，即，非流體電解質層和流體電解質的總體積，非流體電解質層的體積比為O至6體積％。鑑於此，可以以相對適當的方式獲得由流體電解質造成的高離子傳導性和由非流體電解質層造成的電極之間的粘附性。另外，在本發明的電解質中，優選的是，基於正極、負極和隔膜的總孔體積，高分子材料的體積比為O至0.3體積％。另外，例如，可以以使得在將電池拆開以取出包括正極和負極的電極體之後，通過能量分散X射線光譜(SEM-EDX)對電極體的橫截面的SEM圖像如二次電子像和反射電子像的對比度進行分析的方式，對本發明的在電池中形成的非流體電解質層和流體電解質進行分析。在由電極體的橫截面的二次電子像和反射電子像的對比度確認非流體電解質層的體積比的情況下，例如，非流體電解質的面積和流體電解質的面積的面積比由通過能量分散X射線光譜(SEM-EDX)等獲得的SEM圖像計算，且可以將該面積比設定為非流體電解質和流體電解質的體積比。如圖1中所示，在二次電子像和反射電子像中，作為液體流體電解質的電解液未實際拍照為圖像，且被確認為固體集電體、活性物質、和導電材料或粘合材料之間的空隙部分( 即，活性物質層的空隙部分)，或者隔膜的未佔用部分(空閒部分，vacantportion)。另外，半固體非流體電解質用與固體集電體、活性物質、導電材料或粘合材料、或者隔膜不同的對比度表示。另外，可以通過使用相關技術中的元素分析方法，即，能量分散X射線光譜(SEM-EDX)等進行電解質的元素分析來對非流體電解質層和流體電解質的形成比進行分析。在使用這種方法的情況下，為了防止對電解質中的不必要成分進行無意的分析，優選的是，在利用有機溶劑如碳酸二甲酯(DMC)對電極的表面進行清潔之後進行分析。電解液電解液包含溶劑和電解質鹽。作為溶劑，例如，可以使用非水溶劑。非水溶劑的實例包括碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、Y-丁內酯、Y -戊內酯、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、1，4-二噁烷、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、三甲基乙酸乙酯、乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、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、二甲基亞碸等。它們可以單獨使用或者可以將其多種混合併使用。其中，優選使用選自由碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯組成的組中的至少一種作為非水溶劑。在這種情況下，特別地，優選使用高粘度(高介電常數)溶劑(例如，比介電常數ε >30)如碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯與低粘度溶劑(例如粘度彡ImPa.s)如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的組合。這是因為，提高了電解質鹽的離解性和離子移動性，由此可以獲得相對優異的效果。作為電解質鹽，可以包含一種以上輕金屬鹽如鋰鹽。鋰鹽的實例包括六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、高氯酸鋰(LiC104)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、四苯基硼酸鋰(LiB (C6H5)4)、甲磺酸鋰(LiCH3S03)、三氟甲磺酸鋰(LiCF3S03)、四氯鋁酸鋰(LiAlCl4)、六氟矽酸二鋰(Li2SiF6)、氯化鋰(LiCl)、溴化鋰(LiBr)等。其中，選自由六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰和六氟砷酸鋰組成的組中的至少一種是優選的，且六氟磷酸鋰和四氟硼酸鋰是更優選的。作為電解質鹽，可以包含下述的由化學式I表示的醯亞胺鹽化合物。醯亞胺鹽化合物的特殊優點在於，醯亞胺鹽在高溫環境中不太可能分解。因此，從可以抑制在高溫環境中使用期間或者在儲存在高溫環境中之後的使用期間電池特性的下降的觀點來看，優選使用醯亞胺鹽化合物作為電解質鹽。另外，當在形成期間進行高溫非流體化處理時，非流體電解質可以增大電極之間的粘附性。因此，當在非流體電解質的形成期間進行高溫處理時，優選使用在高溫環境下不太可能分解的醯亞胺鹽化合物作為電解質鹽。結果，可以增大電極之間的粘附性而不因醯亞胺鹽化合物的分解造成電池反應性的下降。M+[(ZY)2NF…(化學式 I)(在此，M+表示一價陽離子，Y表示SO2或CO，且各個取代基Z獨立地表示氟原子或可聚合的官能團。)構成M+的陽離子的實例包括鹼金屬離子如鋰離子(Li+)、鈉離子(Na+)和鉀離子(K+)、其他金屬元素離子、銨陽` 以化學式I表示的醯亞胺鹽化合物的實例包括各種醯亞胺鹽化合物如雙(氟磺醯基)醯亞胺鋰、(氟磺醯基)(三氟甲基磺醯基)醯亞胺鋰和雙(三氟甲基磺醯基)醯亞胺鋰。此外，作為醯亞胺鹽化合物，優選使用其中化學式I中的至少一個取代基Z是氟原子的化合物(其可以是全氟化的)。這是因為，獲得了相對優異的電池特性。醯亞胺鹽化合物的實例包括雙(氟磺醯基)醯亞胺鋰、(氟磺醯基)(三氟甲基磺醯基)醯亞胺鋰、(氟磺醯基)(五氟乙基磺醯基)醯亞胺鋰、(氟磺醯基)(九氟丁基磺醯基)醯亞胺鋰、(氟磺醯基)(苯基磺醯基)醯亞胺鋰、(氟磺醯基)(五氟苯基磺醯基)醯亞胺鋰、(氟磺醯基)(乙烯基磺醯基)醯亞胺鋰等。這些醯亞胺鹽化合物可以單獨使用或者可以將其兩種以上混合併使用。在此，化學式I中的醯亞胺鹽化合物不限於這些醯亞胺鹽化合物。相對於溶劑，電解質鹽在電解液中的含量優選為0.6至2.0mol/kg，更優選為0.6至1.5mol/kg。這是因為，可以獲得高離子傳導性。非流體電解質非流體電解質可以由具有離子傳導性的固體所形成的完全固體型電解質構成,但是優選在高分子材料保持電解液的同時，使用非流體化(非流動化)的半固體電解質。在這種情況下，作為由高分子材料保持的電解液，可以使用上述電解液。相對於非流體電解質，非流體電解質中保持的電解液的質量比優選為90至99質量％以下。另外，關於所述的存在於正極和負極之間的本發明的電解質，基於正極、負極和隔膜的總空隙體積，高分子材料的體積比優選為O至0.3體積％，但是當考慮高分子材料的比重時，非流體電解質中保持的電解液的質量比對應於上述範圍。在非流體電解質中保持的電解液的量過量的情況下，可能不能獲得因電極之間的緊密接觸而造成的足以保持電池形狀的效果。在非流體電解質中保持的電解液的量不充分的情況下，非流體電解質中的離子傳導性變得不充分，且由此存在電池特性可能下降的擔憂。作為高分子材料，可以使用各種材料，但是根據形成非流體電解質的層的方法，存在分別優選且適當使用的高分子材料。因此，會對形成非流體電解質層的方法進行說明。作為形成非流體電解質層的方法，優選使用對電解液或半固體電解質前體進行非流體化處理的方法。該方法的優選實例包括:(I)在常溫下或在加熱狀態下將電解液浸潰到高分子材料中的方法，(2)關於包含以聚合物膠凝劑的形式存在的高分子材料的電解液進行聚合處理如紫外線固化或熱固化的方法，和(3)其中將通過在高溫下在電解液中熔化高分子材料而獲得的材料冷卻至常溫的方法等。在使用方法(2)或(3)的情況下，在形成非流體電解質層之後，進一步注入電解液，由此可以實現本發明的電池構造，其中存在非流體電解質和流體電解質兩者。另外，後面將對形成非流體電解質層的方法連同製造電池的方法的細節進行說明。在使用在常溫下或在加熱狀態下將電解質浸潰到高分子材料中的方法(I)的情況中，作為高分子材料，吸收溶劑和凝膠的材料是可能的。高分子材料的實例包括氟基高分子材料(氟類高分子材料，fluorine-based polymeric material)如包含聚偏氟乙烯或偏二氟乙烯和六氟丙烯作為成分的共聚物；醚基高分子材料(醚類高分子材料)如聚環氧乙燒和包含聚環氧乙燒的交聯體(cross-linking body);具有氧化烯(環氧燒烴,烯烴氧化物)單元的氧化烯基高分子材 料(氧化烯類高分子材料，alkylene oxide-based polymericmaterial);包含聚丙烯腈、聚環氧丙烷或聚甲基丙烯酸甲酯作為重複單元的高分子材料等。可以單獨使用一種這些高分子材料或者可以混合併使用其兩種以上。特別地，從氧化還原穩定性的觀點來看，氟基高分子材料是優選的，且其中，聚偏氟乙烯是優選的。這是因為，在利用電解液進行非流體化的過程中，不太可能發生溶脹或溶解(分解，dissolution),聚偏氟乙烯對非流體電解質層的定位是有利的，且在電解液的非流體化之後，聚偏氟乙烯強烈附著至正極或負極，由此可以保持電池形狀。由於相同的觀點，高分子材料的重均分子量優選為500，000以上。另外，高分子材料的重均分子量可以通過例如凝膠滲透色譜(GPC)法、粘彈性測量法、熔體流動速率(MFR)測量法、光散射法、和沉降速度法等測量。此外，共聚物可包含不飽和二元酸(dibasic acid)的單酯如單甲基馬來酸酯、滷代乙烯如三氟氯乙烯(ethylene trifluoride chloride)、不飽和化合物的環狀碳酸酯如碳酸亞乙烯酯、含環氧基的丙烯酸類乙烯基單體等作為成分。這是因為，可以獲得相對優異的特性。在使用關於包含以聚合物膠凝劑的形式存在的高分子材料的電解液進行聚合處理如紫外線固化或熱固化的方法(2)的情況中，聚合物膠凝劑的實例包括具有不飽和雙鍵如丙烯醯基基團、甲基丙烯醯基基團、乙烯基基團和烯丙基基團的化合物。具體地，聚合物膠凝劑的實例包括丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、聚乙二醇單丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙氧基乙酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、甲基丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、丙烯酸N，N-二乙基氨基乙酯(N, N-diethyIaminoethyI acrylate)、丙烯酸N, N- 二甲基氨基乙酯、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚亞烷基二醇二丙烯酸酯、聚亞烷基二醇二甲基丙烯酸酯等。此外，聚合物膠凝劑的實例包括三官能單體如三羥甲基丙烷烷氧基化的三丙烯酸酯和季戊四醇烷氧基化的三丙烯酸酯、以及四官能或多官能單體如季戊四醇烷氧基化的四丙烯酸酯和二三羥甲基丙烷烷氧基化的四丙烯酸酯(ditrimethylolpropane alkoxylate tetraacrylate)。其中，具有丙烯酸基基團或甲基丙烯醯基基團的氧化亞烷基二醇基化合物(氧化亞烷基二醇類化合物，oxyalkyleneglycol-based compound)是優選的。可以單獨使用任一種聚合物膠凝劑或者可以混合併使用其兩種以上。由聚合物膠 凝劑產生的高分子材料的重均分子量優選為500，000以上。這是因為，重均分子量越大，電解液非流體化的傾向越大，且即使當薄時，也可以形成相對於正極或負極和隔膜具有高粘附強度的非流體電解質層。在使用其中將通過在高溫下在電解液中溶解高分子材料而獲得的材料冷卻至常溫的方法(3)的情況中，可以使用任何聚合物化合物(高分子化合物)，只要其作為高分子材料相對於電解液形成凝膠且作為電池材料穩定即可。具體地，聚合物化合物的實例包括具有環的聚合物如聚乙烯基吡啶和聚-N-乙烯基吡咯烷酮；丙烯酸酯衍生物基聚合物(丙烯酸酯衍生物類聚合物)如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚丙烯醯胺；氟基樹脂(氟類樹脂)如聚氟乙烯和聚偏氟乙烯；含CN基團的聚合物如聚丙烯腈和聚偏氰乙烯(polyvinylidenecyanide);聚乙烯醇基聚合物(聚乙烯醇類聚合物)如聚乙酸乙烯酯和聚乙烯醇；含滷素的聚合物如聚氯乙烯和聚偏氯乙烯等等。可以單獨使用任一種高分子材料或者可以混合併使用其兩種以上。另外，可以使用高分子材料的改性化合物、衍生物、無規共聚物、交替共聚物、接枝共聚物、嵌段聚合物等。這些高分子材料的重均分子量優選為500，000以上。這是因為，重均分子量越大，電解液非流體化的傾向越大，且即使當薄時，也可以形成與正極或負極和隔膜具有高粘附強度的非流體電解質層。效果當關於電池使用第一實施方式的電解質時，可以提高在長時間使用期間或者在高溫環境或低溫環境中使用期間的電池特性。即，在本發明中，在電池中存在流體電解質和非流體電解質兩者，在流體電解質中，在保持流動性的同時存在電解液，且在非流體電解質中，通過高分子材料保持電解液。因此，正極和負極之間的粘附性因非流體電解質而增大，且可以因流體電解質而保持高離子傳導性。另外，當將醯亞胺鹽化合物用作電解質鹽時，可以抑制充放電期間或儲存在高溫環境中期間的電解質鹽的分解。另外，由於可以在非流體電解質的形成期間進行高溫下的非流體化處理，所以可以形成具有相對高粘附性的非流體電解質層。另外，當將醯亞胺鹽化合物用作電解質鹽時，可以抑制低溫環境中的電池特性的下降。2.第二實施方式在該第二實施方式中，對使用第一實施方式的電解質的電池的構造實例進行說明。(2-1)電池的第一構造第二實施方式的電池的第一構造是所謂的層壓膜型電池，其中通過層壓膜包裝通過層壓電極而獲得的層壓電極體。圖2A示出了從根據本發明第二實施方式的電池I的一個主表面側看到的外部透視圖，圖2B示出了從電池I的另一個主表面側看到的分解透視圖，且圖2C示出了從電池I的另一個主表面側看到的外部透視圖。圖3以放大方式示出了顯示沿圖2B中所示的層壓電極體10的線II1-1II的層壓結構的一部分的橫截面圖。在該電池中，主要通過膜狀外包裝構件5包裝正極引線2和負極引線3附著的層壓電極體10。如圖2B中所示，容納在電池I中的層壓電極體10具有如下構造，其中矩形正極11和矩形負極12與夾在其間的隔膜13層壓在一起，利用保護帶通過固定至其的固定構件14來保護最外周部。另外，分別在隔膜13與正極11之間和隔膜13與負極12之間形成非流體電解質層15。非流體電解質層15是例如其中通過高分子材料保持電解液的膠凝層(gelatinous layer)。使用這種膜狀外包裝構件5的電池結構稱作層壓膜型。正極引線2和負極引線3從例如用外包裝構件5包裝的電池I的內部引出至外部。正極引線2由例如金屬材料如鋁形成，且負極引線3由例如金屬材料如銅、鎳和不鏽鋼形成。這些金屬材料例如以薄 板狀或網狀形成。外包裝構件外包裝構件5是例如通過在金屬層的兩個表面上形成樹脂層而獲得的層壓膜。在層壓膜中，在金屬層的暴露於電池外部的表面上形成外側樹脂層，並在金屬層的與發電元件如層壓電極體10相反的電池內側表面上形成內側樹脂層。金屬層具有阻擋溼氣、氧和光進入以保護內容物的重要功能，且從亮度、延伸性、價格和處理容易性的觀點來看，經常將鋁(Al)用於形成金屬層。外側樹脂層具有外觀的美觀性、韌性、柔性等，且將樹脂材料如尼龍或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)用於形成外側樹脂層。內側樹脂層是可以用熱或超聲波熔化和熔合的部分，且因此聚烯烴對於內側樹脂層是優選的，並且經常使用流延聚丙烯(CPP)。根據需要，可以分別在金屬層與外側樹脂層之間和金屬層與內側樹脂層之間設置粘附層。在外包裝構件5中，設置凹部(concave portion)5a,其例如通過在從內側樹脂層朝向外側樹脂層的方向上進行深衝壓(de印drawing)而形成且容納層壓電極體10，並且以與層壓電極體10相反地布置內側樹脂層。通過熔合等使外包裝構件5的相互相反的內側樹脂層在凹部5a的外邊緣部相互緊密接觸。分別在外包裝構件5與正極引線2之間和外包裝構件5與負極引線3之間布置提高外包裝構件5的內側樹脂層與由金屬材料形成的正極引線2和負極引線3之間的粘附性的粘附膜4。粘附膜4由與金屬材料具有高粘附性的樹脂材料形成。例如，粘附膜4由聚烯烴基樹脂(聚烯烴類樹脂)如聚乙烯、聚丙烯、以及從聚乙烯和聚丙烯改性的改性聚乙烯或改性聚丙烯形成。另外，可以由具有不同結構的層壓膜、聚合物膜如聚丙烯或金屬膜代替其中金屬層由鋁(Al)形成的鋁層壓膜而形成外包裝構件5。分別在外包裝構件5與正極引線2之間和外包裝構件5與負極引線3之間插入防止環境空氣或溼氣進入的粘附膜4。粘附膜4由相對於正極引線2和負極引線3具有粘附性的材料形成。這種材料的實例包括聚烯烴樹脂如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、和改性聚丙烯。電解質如圖3中所示，例如，分別在隔膜13與正極11之間和隔膜13與負極12之間形成非流體電解質層15。另外，將電解液(未示出)注入到電池I中，由此與非流體電解質層15一起存在流體電解質。非流體電解質層15和流體電解質與第一實施方式中相同。另外，在不使用隔膜13的情況下，可以使用非流體電解質層15代替使正極11和負極12絕緣並防止正極11和負極12之間的物理接觸的隔膜13。在這種情況下，在正極11和負極12之間布置非流體電解質層15。正極例如，各個正極11具有其中分別在具有一對相反表面的正極集電體IlA的兩個表面上設置正極活性物質層IlB的構造。正極集電體IlA由例如金屬箔如鋁箔形成。如圖4A中所示，連接至正極引線2的各個正極極耳(positive electrode tab) IlC從正極集電體IlA連續延伸。從層壓的多個正極11延伸的多片正極極耳IlC相互固定且將正極集電體IlA連接至其。另外，在圖4A中， 為了闡明正極極耳IlC的構造，以其中不形成其一部分的狀態示出正極活性物質層11B。然而，實際上，在正極極耳IlC的一部分以外的部分處形成正極活性物質層11B。正極活性物質層IlB包含例如正極活性物質、導電材料和粘合材料。正極活性物質層IlB包含能夠吸留和放出鋰離子的正極材料的任一種以上作為正極活性物質，並可以根據需要包含其他材料如粘合材料和導電材料。能夠吸留和放出鋰離子的正極材料的適當實例包括含鋰化合物如氧化鋰、磷鋰氧化物、硫化鋰和包含鋰的層間化合物，並且可以混合併使用其兩種以上。為了提高能量密度，包含鋰、過渡金屬元素和氧(O)的含鋰化合物是優選的。這些含鋰化合物的實例包括由化學式I表示的具有橄欖石型結構、由化學式II表示的層狀巖鹽型結構等的鋰複合磷酸鹽。作為含鋰化合物，包含選自由鈷(Co )、鎳(Ni )、錳(Mn )和鐵(Fe )組成的組中的至少一種作為過渡金屬元素的化合物是更優選的。這些含鋰化合物的實例包括由化學式III表示的具有橄欖石型結構的鋰複合磷酸鹽，由化學式IV、化學式V或化學式VI表示的具有層狀巖鹽型結構的鋰複合氧化物，由化學式VII表示的具有尖晶石型結構的鋰複合氧化物等。具體地，這些含鋰化合物的實例包括LiNia5ciCoa2ciMna3ciO2' LiaCoO2 (a蘭I)、LibNiO2 (b三I)、LiclNic2Ccvc2O2 (cl = K0<c2<I), LidMn2O4 (d= D^LieFePO4 (e 三 I)等。LiaMlbPO4...(化學式 I)(在此，Ml表示選自II族至XV族的元素中的至少一種元素，且a和b表示在O彡a彡2.0和0.5彡b彡2.0範圍內的值。)LicNi(H_e)MndM2e0(H)Xg...(化學式 II)
(在此，M2表示選自II族至XV族的元素(除了鎳(Ni)和錳(Mn)以外)的至少一種元素。X表示選自XVI族和XVII族的元素(除了氧(O)以外)的至少一種元素。C、d、e、f和g表示在如下範圍內的值:0彡c彡1.5、0彡d彡1.0、0彡e彡1.0,-0.10 ^ f ^ 0.20、和O ^ g ^ 0.2ο)LihM3P(V..(化學式 III)(在此，M3表示選自由如下組成的組中的至少一種:鈷(Co)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鈮(Nb)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鑰(Mo)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鎢(W)和鋯(Zr)。h表示在0.9 ShS 1.1範圍內的值。另外，鋰的組成隨著充放電狀態而不同，且z的值表示在完全放電狀態下的值。)LiiMna^.^NijM^Od^F^..(化學式 IV)(在此，M4表示選自由如下組成的組中的至少一種:鈷(Co)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鋯(Zr)、鑰(Mo)、錫(Sn)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鎢(W)。1、j、k、m、和n表示在如下範圍內的值:0.8 ^ i ^ 1.2、0 < j〈0.5、O ^ k ^ 0.5、j+k〈l、-0.1彡m彡0.2、和O彡η彡0.1。另外，鋰的組成隨著充放電狀態而不同，且i的值表示在完全放電狀態下的值。)Li0Ni(1_p)M5p0(1_q)Fr-(化學式 V)(在此，M5表示選自由如下組成的組中的至少一種:鈷(Co)、錳(Mn)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鑰(Mo)、錫(Sn)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鎢(W)。O、p、q、和r表示在如下範圍內的值:0.8 < ο < 1.2、0.005 ^ P ^ 0.5,-0.1彡q彡0.2、0彡r彡0.1。另外，鋰的組成隨著充放電狀態而不同，並且ο的值表示在完全放電狀態下的值。)LisCo(1_ t)M6t0(1_u)Fv...(化學式 VI)(在此，M6表示選自由如下組成的組中的至少一種:鎳(Ni)、錳(Mn)、鎂(Mg)、鋁(Al)、硼(B)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鑰(Mo)、錫(Sn)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鎢(W)。s、t、U、和V表示在如下範圍內的值:0.8 < s 0 ^ x ^ 0.6>3.7 < y < 4.1、和O < g < 0.1。另外，鋰的組成隨著充放電狀態而不同，且w的值表示在完全放電狀態下的值。)其中，優選使用由化學式I和化學式III表示的具有橄欖石型結構的鋰複合磷酸鹽作為正極活性物質。特別地，作為化學式I中的Ml和化學式III中的M3，優選包含鐵(Fe)。當鐵(Fe)的含量較大時，其是更優選的。這是因為，當使用本發明的包含非流體電解質和流體電解質兩者的電解質時，可以獲得相對優異的電池特性。此外,從獲得相對高的電極填充性能(electrode filling property)和循環特性的觀點來看，可以使用其中由上述含鋰化合物中的任一種形成的核顆粒的表面塗布有由其他含鋰化合物中的任一種或碳材料形成的細顆粒的複合顆粒。另外，能夠吸留和放出鋰離子的正極材料的實例包括氧化物、二硫化物、硫屬元素化物、導電聚合物等。氧化物的實例包括氧化釩(V2O5)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化錳(MnO2)等。二硫化物的實例包括二硫化鐵(FeS2)、二硫化鈦(TiS2)、二硫化鑰(MoS2)等。作為硫屬元素化物，層狀化合物或尖晶石型化合物是特別優選的，且其實例包括硒化鈮(NbSe2)等。導電聚合物的實例包括硫磺、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚吡咯等等。正極材料可以為上述材料以外的其他材料。另外，可以以任意組合混合上述正極材料中的兩種以上。在使用氮(N2)作為吸收氣體的情況下在根據BET (Brunauer, Emmett, Teller)法的測量中，將正極活性物質的比表面積設定為0.05至2.0m2/g,並優選為0.2至0.7m2/g。這是因為，在這種範圍內可以獲得相對有效的充放電特性。另外，作為導電材料，例如，使用碳材料如炭黑和石墨。作為粘合材料，例如，可以使用選自如下的至少一種:樹脂材料如聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)、苯乙烯丁二烯橡膠SBR)、和羧甲基纖維素(CMC)、和包含這些樹脂材料作為主要成分的共聚物。負極例如，負極具有其中分別在具有一對相反表面的負極集電體12A的兩個表面上設置負極活性物質層12B的構造。負極集電體12A由例如金屬箔如銅箔形成。如圖4B中所示，連接至負極引線3的各個負極極耳12C從負極集電體12A連續延伸。從層壓的多個負極12延伸的多片負極極耳12C相互固定且將負極集電體12A連接至其。另外，在圖4B中，為了闡明負極極耳12C的構造，以其中不形成其一部分的狀態示出負極活性物質層12B。然而，實際上，在負極極耳12C的一部分之外的部分處形成負極活性物質層12B。負極活性物質層12B包含能夠吸留和放出鋰離子的負極材料中的任一種或多種作為負極活性物質， 且與正極活性物質層IlB類似,可以根據需要包含其他材料如粘合材料和導電材料。另外，在電池I中，能夠吸留和放出鋰離子的負極材料的電化學當量大於正極11的電化學當量，且理論地設定以使得在充電期間鋰金屬不析出到負極12上。能夠吸留和放出鋰離子的負極材料的實例包括碳材料如非石墨化碳、易石墨化碳、石墨、熱解碳、焦炭、玻璃碳、有機高分子材料焙燒體、碳纖維和活性炭。其中，焦炭的實例包括浙青焦、針狀焦、石油焦等。有機高分子材料焙燒體表示通過在合適的高溫下將高分子材料如酚醛樹脂或呋喃樹脂焙燒而獲得的碳化材料，且在一些部分中可以分類為非石墨化碳或易石墨化碳。這些碳材料是優選的，因為在充放電期間發生的晶體結構的變化非常小，且可以獲得高充放電容量，並且可以獲得滿意的循環特性。特別地，石墨是優選的，因為電化學當量可以大，且可以獲得高能量密度。另外，非石墨化碳是優選的，因為可以獲得優異的循環特性。此外，充放電電位低的材料，具體地，充放電電位接近鋰金屬的充放電電位的材料是優選的，因為可以容易地實現電池的高能量密度。作為能夠吸留和放出鋰離子的負極材料，可以列舉能夠吸留和放出鋰離子且包含金屬元素和準金屬元素中的至少一種的材料。這是因為，當使用這種材料時可以獲得高能量密度。特別地，更優選將這種材料與碳材料組合使用，因為可以獲得高能量密度和優異的循環特性。負極材料可以為單質金屬元素或準金屬元素、它們的合金或它們的化合物，且負極材料可至少部分具有它們的相的一種以上。另外，在本發明中，除了兩種以上金屬元素的合金之外，術語「合金」還包括包含一種以上金屬元素和一種以上準金屬元素的合金。另外，合金可包含非金屬元素。合金的構造包括固溶體、共晶(低共熔混合物)、金屬間化合物以及其中這些構造中的兩種以上共存的構造。構成負極材料的金屬元素或準金屬元素的實例包括能夠與鋰形成合金的金屬元素或準金屬元素。具體地，金屬元素或準金屬元素的實例包括鎂(Mg)、硼(B)、招(Al)、鈦(Ti)、鎵(Ga)、銦(In)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鉍(Bi)、鎘(Cd)、銀(Ag)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、釔(Y)、鈀(Pd)、鉬(Pt)等。它們可以為晶體材料或無定形材料。作為負極材料，例如，包含短周期型周期表的4B族的金屬元素或準金屬元素作為構成元素的材料是優選的，包含矽(Si)和錫(Sn)中的至少一種作為構成元素的材料是更優選的，且至少包含矽的材料是還更優選的。這是因為，矽(Si)和錫(Sn)具有大的吸留和放出鋰離子的容量且可以獲得高能量密度。包含矽和錫中的至少一種的負極材料的實例包括單質矽、矽的合金或化合物、單質錫、錫的合金或化合物、以及至少部分具有這些的一種以上的材料。矽的合金的實例包括 包含選自由如下組成的組中的至少一種作為除了矽以外的第二構成元素的合金:錫(Sn)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鈷(Co)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銦(In)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鍺(Ge)、鉍(Bi)、銻(Sb)、和鉻(Cr)。錫的合金的實例包括包含選自由如下組成的組中的至少一種作為除了錫(Sn)以外的第二構成元素的合金:矽(Si)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鈷(Co)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銦(In)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鍺(Ge)、鉍(Bi)、銻(Sb)、和鉻(Cr)。錫(Sn)或矽(Si)的化合物的實例包括包含氧(O)或碳(C)的化合物。此外，除了錫(Sn)或矽(Sn)之外，錫或矽化合物可還包含上述第二構成元素。其中，作為負極材料，包含鈷(Co)、錫(Sn)、和碳(C)作為構成元素且其中碳的含量為9.9至29.7質量％，鈷(Co)基於錫(Sn)和鈷(Co)的總和的比率為30至70質量％的含SnCoC的材料是優選的。這是因為，在這種組成範圍內可以獲得高能量密度和優異的循環特性。這種含SnCoC的材料可還根據需要包含其他構成元素。作為其他構成元素，例如，矽(Si)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、銦(In)、鈮(Nb)、鍺(Ge)、鈦(Ti)、鑰(Mo)、鋁(Al)、磷(P)、鎵(Ga)或鉍(Bi)是優選的，且含SnCoC的材料可包含這些構成元素中的兩種以上。這是因為，可以進一步提高容量或循環特性。另外，含SnCoC的材料具有包含錫(Sn)、鑽(Co)和碳(C)的相，且優選的是，這種相具有低結晶性或無定形結構。另外，在含SnCoC的材料中，優選的是，作為構成元素存在的碳(C)的至少一部分與作為其他構成元素存在的金屬元素或準金屬元素結合。認為循環特性的下降是因為錫(Sn)等的聚集或結晶，但是當碳(C)與其他元素結合時，可以抑制聚集或結晶。檢查元素的結合狀態的測量法的實例包括X射線光電子能譜(XPS)。在XPS中，在石墨的情況下，在經歷能量校準以使得在84.0eV處獲得金原子的4f軌道(Au4f)的峰的裝置中，在284.5eV處顯示碳的Is軌道(Cls)的峰。另外，在表面汙染碳的情況中，在284.8eV處顯示峰。另一方面，在碳原子的電荷密度增加的情況下，例如，在碳與金屬元素或準金屬元素結合的情況下，在低於284.5eV的範圍中顯示Cls峰。S卩，在低於284.5eV的範圍中顯示對於含SnCoC的材料獲得的Cls的合成波的峰的情況下，含SnCoC的材料中包含的碳的至少一部分處於與作為其他構成元素存在的金屬元素或準金屬元素結合的狀態。另外，在XPS測量中，例如，將Cls峰用於光譜能量軸的校準。通常，在含SnCoC的材料的表面存在表面汙染碳，且由此將表面汙染碳的Cls峰設定為284.8eV，並將其用作能量基準。在XPS測量中，以包含表面汙染碳的峰和含SnCoC的材料中的碳的峰兩者的波形的形式獲得Cls峰的波形。因此，例如，通過使用市售軟體進行的分析將表面汙染碳的峰和含SnCoC的材料中的碳的峰相互分離。在波形分析中，將存在於最小結合能側的主峰的位置用作能量基準(284.8eV)。此外，可以吸留和放出鋰離子的負極材料的實例還包括其他金屬化合物和高分子材料。其他金屬化合物的實例包括氧化物如鈦酸鋰(Li4Ti5012)、二氧化錳(MnO2)和釩氧化物(V2O5, V6O13)、硫化物如硫化鎳(NiS)和硫化鑰(MoS2)、以及鋰氮化物如氮化鋰(Li3N)。高分子材料的實例包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等。隔膜隔膜13是將正極11和負極12相互隔開以防止因電極的相互接觸而造成短路並使得鋰離子可從其中通過的組件(component)。隔膜13由例如，合成樹脂如聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯的多孔膜或陶瓷的多孔膜形成，且可具有其中層壓兩種以上多孔膜的結構。隔膜13浸潰有非流體電解質。除了聚乙烯之外，隔膜13可還包含聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVdF)和聚四氟乙烯(PTFE)中的任一種。另外，隔膜13可以通過陶瓷多孔膜構造，且可以將各種聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯(PTFE)混入到陶瓷多孔膜中。此外，可以將聚偏氟乙烯(PVdF)塗布或沉積到聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯(PTFE)的多孔膜的表面上。在將聚偏氟乙烯(PVdF)塗布到多 孔膜的表面上的情況下，可以將無機顆粒如氧化鋁(Al2O3)和二氧化矽(SiO2)混入到聚偏氟乙烯(PVdF)中。另外，隔膜13可具有其中層壓聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯(PTFE)的多孔膜中的兩種以上的結構。從短路防止效果優異和實現因停止效應(shut-down effect)而造成的電池的穩定性的觀點來看，聚烯烴的多孔膜是優選的。(2-2)電池的第二構造第二實施方式的電池的第二構造是其中將帶狀電極層壓並卷繞以得到卷繞電極體來代替層壓電極體，然後利用層壓膜包裝卷繞電極體的層壓膜型電池。圖5是示出根據本發明第二實施方式的電池I的第二構造實例的分解透視圖，且圖6是示出沿圖5中的線V1-VI的卷繞電極體20的橫截面結構的圖。第二構造的電池I與第一構造的電池I相同，不同之處在於，使得電極體具有卷繞結構，由此對共同的部分提供相同的參考標號。卷繞電極體20通過如下獲得:經由隔膜13和非流體電解質層15層壓帶狀正極21和負極22，並卷繞所得層壓體，並且根據需要通過固定構件14固定卷繞遠端部。在電池I內部存在非流體電解質層15和流體電解質(未示出)。(2-3)電池的製造方法例如,通過下列三種製造方法(第一至第三製造方法)製造第二實施方式的電池I。
(2-3-1)第一製造方法在第一製造方法中，對第一實施方式中所述的在常溫下或在加熱時將電解液浸潰到高分子材料如聚偏氟乙烯中的方法(I)進行說明。正極的製造首先，製備正極11。例如，將正極材料、粘合材料和導電材料混合以形成正極混合物，然後，將正極混合物分散在有機溶劑中以形成糊膏狀正極混合物漿料。隨後，通過使用刮刀、棒式塗布機(bar coater)等將正極混合物眾料均勻地塗布到正極集電體IlA的兩個表面上並進行乾燥。最後，在根據需要對塗布膜進行加熱的同時通過使用輥壓機等對塗布膜進行壓縮成型以形成正極活性物質層11B。在這種情況下，可以將壓縮成型重複多次。負極的製造然後，製備負極12。例如，將負極材料、粘合材料和根據需要的導電材料混合以形成負極混合物，然後，將負極混合物分散在有機溶劑中以形成糊膏狀負極混合物漿料。隨後，通過使用刮刀、棒式塗布機等將負極混合物漿料均勻地塗布到負極集電體12A的兩個表面上並進行乾燥。最後，在根據需要對塗布膜進行加熱的同時通過使用輥壓機等對塗布膜進行壓縮成型以形成負極活性物質層12B。電解液的製備以預定的比率混合溶劑和電解質鹽，由此製備電解液。然後，將保持電解液且形成非流體電解質層15的高分子材料如聚偏氟乙烯(PVdF)分別沉積到正極11和負極12的兩個表面或隔膜13的兩個表面上。將高分子材料混入在溶劑中並塗布或噴射到正極11和負極12的兩個表面或隔膜13的兩個表面上，然後將溶劑揮發，由此將高分子 材料沉積到表面上。此時，根據與之後注入的電解液的量的關係對高分子材料的沉積量進行設定，使得在形成電池之後存在非流體電解質和流體電解質兩者。另外，優選設定高分子材料的沉積量，使得在形成電池之後非流體電解質和流體電解質具有第一實施方式中所述的體積比。作為高分子材料，可以使用第一實施方式中所述的材料。然後，通過隔膜13對正極11和負極12進行層壓並且將固定構件14粘附到所得層壓結構上，從而固定層壓結構，由此製造層壓電極體10。隨後，通過超聲焊接等將正極引線2連接至將從多個正極11延伸的多個正極極耳IlC相互固定的部分。類似地，通過超聲焊接等將負極引線3連接至將從多個負極12延伸的多個負極極耳12C相互固定的部分。在製造卷繞電極體20的情況中，將正極引線2連接至正極21且將負極引線3連接至負極22。通過超聲焊接等將正極引線2連接至正極21的未形成正極活性物質層21B且由此露出正極集電體21A的部分。類似地，關於負極引線3，通過超聲焊接等將負極引線3連接至負極22的未形成負極活性物質層22B且由此露出負極集電體22A的部分。隨後，通過隔膜13層壓並卷繞正極21和負極22，然後將固定構件14粘附到所得卷繞電極的最外周部上，由此製造卷繞電極體20。隨後，將層壓電極體10或卷繞電極體20容納在對外包裝構件5設置的凹部5a中，然後將外包裝構件5熱熔合以形成袋狀。隨後，將預定量的電解液注入到袋狀外包裝構件5中，然後在減壓環境中通過熱熔合將外包裝構件5的開口密封。最後，在對外包裝構件5施加重量的同時對其進行加熱以將電解液浸潰到高分子材料中，由此形成非流體電解質層15。結果，可以獲得本發明的電池I。(2-3-2)第二製造方法在該第二製造方法中，對第一實施方式中所述的關於包含以聚合物膠凝劑的形式存在的高分子材料的電解液進行聚合處理如紫外線固化或熱固化的方法(2)進行說明。首先，分別與第一製造方法類似地製備正極11和負極12。隨後，製備第一實施方式中所述的包含電解液和以聚合物膠凝劑的形式存在的高分子材料、以及根據需要的聚合引發劑和聚合抑制劑的前體溶液。將前體溶液塗布到正極11和負極12的表面上並通過照射紫外線或加熱將其固化，由此形成非流體電解質層15。隨後，通過使用其上形成非流體電解質層15的正極11和負極12，利用與第一製造方法相同的方法製造層壓電極體10。在製造卷繞電極體20的情況中，分別將正極引線2和負極引線3連接至其上形成非流體電解質層15的正極21和負極22，然後通過與第一製造方法相同的方法製造卷繞電極體20。最後，將層壓電極體10或卷繞電極體20容納在對外包裝構件5設置的凹部5a中，然後將外包裝構件5熱熔合以形成袋狀。隨後，將預定量的電解液注入到袋狀外包裝構件5中，然後例如在減壓環境中通過熱熔合將外包裝構件5的開口密封，由此可以獲得本發明的電池I。因此，在電池I內部可以存在非流體電解質層15和流體電解質兩者。此時，優選設定電解液的添加量，使得預先形成的非流體電解質層15與流體電解質具有第一實施方式中所述的體積比。(2-3-3)第二製造方法

在該第三製造方法中，對第一實施方式中所述的將通過在高溫下在電解液中溶解高分子材料而獲得的材料冷卻至常溫的方法(3)進行說明。首先，分別與第一製造方法類似地製備正極11和負極12。隨後，將第一實施方式中所述的電解液、高分子材料和溶劑在高溫下溶解以製備前體溶液，並且將該前體溶液塗布到正極11和負極12的表面上，並將該塗布的前體溶液冷卻至常溫，由此形成非流體電解質層15。隨後，通過使用其上形成非流體電解質層15的正極11和負極12，利用與第一製造方法相同的方法製造層壓電極體10。在製造卷繞電極體20的情況中，分別將正極引線2和負極引線3連接至其上形成非流體電解質層15的正極21和負極22，然後通過與第一製造方法相同的方法製造卷繞電極體20。最後，將層壓電極體10或卷繞電極體20容納在對外包裝構件5設置的凹部5a中，然後將外包裝構件5熱熔合以形成袋狀。隨後，將預定量的電解液注入到袋狀外包裝構件5中，然後例如在減壓環境中通過熱熔合將外包裝構件5的開口密封，由此可以獲得本發明的電池I。因此，在電池I內部存在非流體電解質層15和流體電解質兩者。此時，優選設定電解液的添加量，使得預先形成的非流體電解質層15與流體電解質具有第一實施方式中所述的體積比。效果在第二實施方式的電池中，即使在高溫環境或低溫環境中也可以保持優異的電池特性。
3.第三實施方式在該第三實施方式中，對使用第一實施方式的電解質的電池的另一種構造實例進行說明。(3-1)電池的第一構造第三實施方式的電池的第一構造是所謂的方形電池，其中將通過層壓電極獲得的層壓電極體插入到方形外殼中。圖7示出了根據本發明第三實施方式的方形電池30的構造。將層壓電極體40容納在方形外殼31中。另外，方形電池30可以通過使用卷繞電極體代替層壓電極體40組裝。方形電池30包括方管狀外殼(方筒狀外殼，square tubular exterior casing)31、容納在外殼31中的作為發電元件(generator element)存在的層壓電極體40、關閉外殼31的開口的電池蓋32、設置在電池蓋32的近似中心部的電極銷33等。外殼31例如利用具有導電性的金屬如鐵(Fe)作為具有底部的中空方形管狀體形成。優選的是，外殼31的內表面具有其中例如，進行了鍍鎳或塗布有導電塗布材料以增加外殼31的導電性的構造。另外，外殼31的外周面可以覆蓋有由例如塑料片、紙等形成的外標籤或者可以對其塗布絕緣塗布材料以便保護外殼31。與外殼31類似，電池蓋32可以由具有導電性的金屬如鐵(Fe)形成。層壓電極體40具有與第二實施方式相同的構造且可以通過經由隔膜層壓正極和負極而獲得。在層壓電極體40的正極與隔膜之間和層壓電極體40的負極與隔膜之間都存在非流體電解質和流體電解質兩者。正極、負極和隔膜與第一實施方式和第二實施方式中相同，且由此不再重複它們的詳細說明。對具有上述構造的層壓電極體40設置連接至多個正極的正極端子41和連接至多個負極集電體的負極端子。正極端`子41和負極端子在軸向上引出至層壓電極體40的一端。另外，利用固定手段如焊接將正極端子41連接至電極銷33的下端。另外，利用固定手段如焊接將負極端子連接至外殼31的內表面。電極銷33由導電軸構件形成且以從絕緣體34的上端突出頭部的狀態由絕緣體34保持。電極銷33通過絕緣體34固定至電池蓋32的近似中心部。絕緣體34由高度絕緣的材料形成且裝入到設置在電池蓋32的表面側上的穿透孔35中。另外，電極銷33穿過穿透孔35且和將正極端子41的前端固定至電極銷33的下端面。將設置電極銷33等的電池蓋32裝入外殼31的開口中並且利用固定手段如焊接將外殼31和電池蓋32的接觸表面相互粘附。因此，通過電池蓋32將外殼31的開口密封，由此以氣密性和液密性(fluid-tight)方式進行構造。對電池蓋32設置內壓釋放機構36，所述內壓釋放機構36在外殼31內部的壓力增大預定值以上時使電池蓋32的一部分破裂且使得內壓逸出(排出)至外部。內壓釋放機構36包括在電池蓋32的內表面中在縱向上線性延伸的兩個第一開口槽36a (第一開口槽36a中的一個未不出)和在電池蓋32的相同內表面中在垂直於縱向的橫向上延伸並且其兩端與兩個第一開口槽36a連通的第二開口槽36b。兩個第一開口槽36a以相互平行的方式設置，從而在電池蓋32的橫向上在相互相對地布置的兩個長邊側的內側附近追隨電池蓋32的長邊側外邊緣。另外，第二開口槽36b以在電極銷33的縱向的一側位於一個短邊側外邊緣與電極銷33之間的近似中心部的方式設置。
例如，第一開口槽36a和第二開口槽36b具有橫截面在下表面側開口的V形。另夕卜，第一開口槽36a和第二開口槽36b的形狀不限於該實施方式中所示的V形。例如，第一開口槽36a和第二開口槽36b的形狀可以為U形或半圓形。設置電解液注入口 37以滲透通過電池蓋32。電解液注入口 37用於在利用電池蓋32覆蓋外殼31之後注入電解液並在注入電解液之後利用密封構件38密封。(3-2)電池的製造方法第三實施方式的層壓電極體40根據第二實施方式中所述的第一製造方法、第二製造方法或第三製造方法製造。另外，在方形電池30的厚度大的情況下，優選根據第二實施方式中所述的第二製造方法或第三製造方法製造方形電池30。與第二實施方式中的層壓膜型電池I不同，在具有大厚度的方形電池30中，難以通過在密封之後從電池外部進行壓縮和加熱而形成非流體電解質層，從而使得通過高分子材料保持電解液。因此，必需在預先在正極和負極的表面上形成非流體電解質層之後製造層壓電極體40並組裝方形電池30。方形電池的組裝將通過預先在正極和負極的表面上形成非流體電解質層製造的層壓電極體40容納在作為由例如，金屬如鋁(Al)和鐵(Fe)形成的方形殼體的外殼31內部。另外，在將對電池蓋32設置的電極銷33與連接至層壓電極體40的正極端子41連接之後，利用電池蓋32將外殼31的入口密封。然後,例如在減壓下,將電解液從電解液注入口 37注入。因此，在電池中存在非流體電解質和流體電解質兩者。此時，優選設定電解液的添加量，使得預先形成的非流體電解質層和流體電解質層具有第一實施方式中所述的體積比。最後，利用密封構件38將電解液注入口 37密封。以這種方式，可以獲得本發明的圖7中所示的方形電池30。

效果第三實施方式的方形電池30具有與第二實施方式的電池I相同的效果。4.第四實施方式在第四實施方式中，對使用第一實施方式的電解質的電池的另一種構造實例進行說明。(4-1)電池的構造電池的結構圖8示出了顯示根據第四實施方式的圓柱形電池50的實例的橫截面圖。例如，圓柱形電池50是能夠充放電的非水電解質二次電池。圓柱形電池50是所謂的圓柱型且在具有近似中空圓柱形狀的電池殼51中容納通過利用夾在其間的隔膜63將帶狀正極61和負極62卷繞而形成的卷繞電極體60。在卷繞電極體60中，分別在正極61與隔膜63之間和負極62與隔膜63之間存在非流體電解質和流體電解質兩者(未示出)。電池殼51由例如其上進行鍍鎳的鐵形成,並且電池殼51的一端關閉且另一端開口。在電池殼51的內部，將一對絕緣板52a和52b布置為與卷繞周面垂直，使得將卷繞電極體60夾在絕緣板52a和52b之間。作為電池殼51的材料，可以列舉鐵(Fe)、鎳(Ni)、不鏽鋼(SUS)、鋁(Al)、鈦(Ti)等。為了防止電池殼51伴隨圓柱形電池50的充放電因電化學電解液而被腐蝕，例如，可以在電池殼51上鍍鎳等。在電池殼51的開口端，以使得通過絕緣密封墊圈58填塞作為正極引線板的電池蓋53、安全閥機構和PTC (正溫度係數)元件57的方式將它們設置在電池蓋53的內側。電池蓋53由例如與電池殼51相同的材料形成且具有通過其排出在電池內部產生的氣體的開口。在安全閥機構中，安全閥54、盤保持器(disc holder) 55和防護盤(shielding disc) 56依次相互重疊。安全閥54的突出部54a與通過子盤59從卷繞電極體60突出的正極引線65連接，布置所述子盤59以覆蓋在防護盤56的中心部形成的孔部56a。當通過子盤59將安全閥54和正極引線65相互連接時,可以在安全閥54的反轉時防止正極引線65從孔部56a中被拉出。另外，安全閥機構通過PTC元件57與電池蓋53電連接。在安全閥機構中，當圓柱形電池50的內壓因電池內部短路或電池外部加熱而達到預定值以上時，安全閥54反轉並由此將突出部54a、電池蓋53和卷繞電極體60電斷開。即，當安全閥54反轉時，通過防護盤56壓住正極引線65，並且由此釋放安全閥54和正極引線65之間的連接。盤保持器55由絕緣材料形成，且當安全閥54反轉時，安全閥54和防護盤56是絕緣的。另外，在電池內部進一步產生氣體並由此電池內壓進一步增大的情況下，安全閥54的一部分破裂且將氣體排出至電池蓋53偵U。另外，例如，在防護盤56的孔部56a的周邊設置多個排氣孔(未示出)，由此在由卷繞電極體60產生氣體的情況下，將氣體有效地排出至電池蓋53側。當升高溫度時，PTC元件57的電阻值增大且由此將電池蓋53和卷繞電極體60電斷開。因此，阻擋了電流並由此防止了由過量電流而造成的異常發熱。墊圈58由例如絕緣材料形成，且可以將浙青塗布在墊圈58的表面上。將容納在圓柱形 電池50中的卷繞電極體60圍繞中心銷64卷繞。卷繞電極體60具有與第二實施方式相同的構造且可以通過利用夾在其間的隔膜63對正極61和負極62進行層壓並在縱向上對所得層壓體進行卷繞而獲得。分別在卷繞電極體60的正極61與隔膜63之間和負極62與隔膜63之間存在非流體電解質和流體電解質兩者。正極61、負極62和隔膜63與第一實施方式或第二實施方式中相同，由此不再重複其詳細說明。將正極引線65連接至正極61且將負極引線66連接至負極62。將正極引線65如上所述焊接至安全閥54並電連接至電池蓋53。將負極引線66焊接至電池殼51並電連接至其。(3-2)電池的製造方法非流體電解質層的形成卷繞電極體60根據第二實施方式中所述的第二製造方法或第三製造方法製造。與第二實施方式中的層壓膜型電池I不同，在圓柱形電池50中，難以通過在密封之後從電池外部進行壓縮和加熱而形成非流體電解質層。因此，必需在預先在正極61和負極62的表面上形成非流體電解質層之後製造卷繞電極體60並組裝圓柱形電池50。電池的組裝通過焊接等將正極引線65連接至正極61並通過焊接等將負極引線66連接至負極62。然後，利用夾在其間的隔膜63將正極61和負極62卷繞以形成卷繞電極體60。
隨後，將正極引線65的前端焊接至安全閥機構並將負極引線66的前端焊接至電池殼51。然後，利用夾在一對絕緣板52a和52b之間的卷繞電極體60的卷繞表面將卷繞電極體60容納在電池殼51中。在將卷繞電極體60容納在電池殼51中之後，將電解液注入到電池殼51的內部。因此，在電池內部存在非流體電解質和流體電解質兩者。此時，優選設定電解液的添加量，使得預先形成的非流體電解質層和流體電解質具有第一實施方式中所述的體積比。隨後，以使得通過墊圈58填塞電池蓋53、包括安全閥54等的安全閥機構和PTC元件57的方式將它們固定至電池殼51的開口端。以這種方式，可以獲得本發明的圖8中所示的圓柱形電池50。效果第四實施方式的圓柱形電池50具有與第二實施方式的電池I和第三實施方式的方形電池30相同的效果。5.第五實施方式

在第五實施方式中，對設置有使用根據第一實施方式的其中存在非流體電解質和流體電解質兩者的電解質的電池的電池組進行說明。圖9示出了顯示在將本發明的電池(電池1、方形電池30或圓柱形電池50 )應用於電池組的情況下的電路構造實例的方塊圖。電池組包括組裝電池301、外包裝、設置有充電控制開關302a和放電控制開關303a的開關單元304、電流檢測電阻器307、溫度檢測元件308和控制單元310。另外，電池組設置有正極端子321和負極端子322，並且在對電池組進行充電時，將正極端子321和負極端子322分別連接至充電器的正極端子和負極端子以進行充電。另夕卜，在用於電子裝置時，將正極端子321和負極端子322連接至電子裝置的正極端子和負極端子以進行放電。組裝電池301通過將多個串聯和/或並聯的電池301a連接而獲得。電池301a是本發明的電池。另外，在圖9中，將其中以兩個並聯和三個串聯(2P3S)的方式連接六個電池301a的情況示出為實例，但是除此以外，任意連接方法如η個並聯m個串聯(η和m是整數)都是可行的。開關單元304設置有充電控制開關302a和二極體302b以及放電控制開關303a和二極體303b，並通過控制單元310控制。對於在從正極端子321到組裝電池301的方向上流動的充電電流，二極體302b具有反向極性，且對於在從負極端子322到組裝電池301的方向上流動的放電電流，二極體302b具有正向極性。對於充電電流，二極體303b具有正向極性，且對於放電電流，二極體303b具有反向極性。另外，在該實例中，在正極側上設置開關單元304，但是其可以設置在負極側上。以使得在電池電壓變為過充電檢測電壓時將充電控制開關302a關閉並由此使得充電電流不通過電流通路流入到組裝電池301中的方式，通過充放和放電控制單元控制充電控制開關302a。在將充電控制開關關閉之後，僅可以通過二極體302b放電。另外，以使得在充電期間流過大電流時將充電控制開關302a關閉以便阻擋充電電流流過組裝電池301的電流通路的方式，通過控制單元310控制充電控制開關302a。以使得在電池電壓變為過放電檢測電壓時將放電控制開關303a關閉並由此使得放電電流不通過電流通路流入到組裝電池301中的方式，通過控制單元310控制放電控制開關303a。在將放電控制開關303a關閉之後，僅可以通過二極體303b充電。另外，以使得在放電期間流過大電流時將放電控制開關303a關閉以便阻擋放電電流流過組裝電池301的電流通路的方式，通過控制單元310控制放電控制開關303a。例如，溫度檢測元件308是熱敏電阻器並設置在組裝電池301附近以測量組裝電池301的溫度並將測得的溫度供應至控制單元310。電壓檢測單元311測量組裝電池301和構成組裝電池301的各個電池301a的電壓，A/D轉換測得的電壓並將轉換的電壓供應至控制單元310。電流測量單元313使用電流檢測電阻器307測量電流並將該測得的電流供應至控制單元310。開關控制單元314基於從電壓檢測單元311和電流測量單元313輸入的電壓和電流來控制開關單元304的充電控制開關302a和放電控制開關303a。當幾個電池301a的電壓變為過充電檢測電壓或過放電檢測電壓以下時，或者當大電流突然流動時，開關控制單元314將控制信號傳送至開關單元304，從而防止過充電、過放電以及過電流充放電。在此，例如，在電池是鋰離子二次電池且將在相對於Li/Li+為OV的附近變為鋰合金的材料用作負極活性物質的情況下，將過充電檢測電壓限定為例如4.20V±0.05V並將過放電檢測電壓限定為例如，2.4V±0.1V。可以將例如半導體開關如MOSFET用作充放電開關。在這種情況下，MOSFET的寄生二極體充當二極體302b和303b。在將P-通道型FET用作充放電開關的情況下，開關控制單元314分別對充電控制開關302a和放電控制開關303a的各自柵極提供控制信號DO和CO。在充電控制開關302a和放電控制開關303a是P-通道型開關的情況下，對於比源電位低預定值以上的柵極電位開啟開關。即，在正常充放電運行時，將控制信號CO和DO設定為低水平並將充電控制開關302a和放電控制開關303a開啟。另外，例如，在充電或放電期間，將控制信號CO和DO設定為高水平，且將充電控制開關302a和放電控制開關 303a關閉。存儲器317由RAM或R0M，例如，作為非易失性存儲器的EPROM(可擦可編程只讀存儲器)等構成。在存儲器317中，預先儲存由控制單元310計算的值、在製造過程階段測得的在各個電池301a的初始狀態的電池的內部電阻值等，並可以適當地對這些值進行改寫。另外，當將電池301a的完全充電容量儲存在存儲器317中時，例如，可以與控制單元310組合來計算殘餘容量。在溫度檢測單元318中，使用溫度檢測元件308測量溫度，並且在異常發熱時，進行充放電控制，或者在殘餘容量的計算期間進行校正。6.第六實施方式在第六實施方式中，對其上安裝有根據第二至第四實施方式的各電池或根據第五實施方式的電池組的裝置如電子裝置、電動車輛和蓄電裝置進行說明。可以將第二至第五實施方式中描述的電池和電池組用於對裝置如電子裝置、電動車輛和蓄電裝置供應電力。電子裝置的實例包括筆記本電腦、PDA (可攜式信息終端)、行動電話、無繩電話聽筒(cordless phone handset)、錄像機(video movie)、數位照相機、電子書、電子字典、音樂播放器、收音機、頭戴受話器、遊戲機、導航系統、存儲卡、起搏器、助聽器、電動工具、電動剃鬚刀、冰箱、空調、電視機、立體聲系統、熱水器、微波爐、洗碟機、洗衣機、乾燥器、照明裝置、玩具、醫療裝置、機器人、路調器、信號裝置等。另外，電動車輛的實例包括鐵路車輛、高爾夫手推車、電動手推車、電動車輛(包括混合動力汽車)等，並且將電池用作車輛的驅動電源或備用電源。蓄電裝置的實例包括用於源於房屋的建築物、或者發電設施的蓄電的電源。在下文中，在上述應用實例中，對使用應用本發明的電池的蓄電裝置的蓄電系統的具體實例進行說明。作為蓄電系統，可以列舉下列構造。第一蓄電系統是通過從可再生能量進行發電的發電機對蓄電裝置進行充電的蓄電系統。第二蓄電系統是設置有蓄電裝置並對連接至蓄電裝置的電子裝置供應電力的蓄電系統。第三蓄電系統是從蓄電裝置供應電力的電子裝置。該蓄電系統以與外部電力供應網絡合作而有效地實現電力供應的系統而執行。另外，第四蓄電系統是電動車輛，其設置有從蓄電裝置供應電力並將電力轉換成車輛的驅動力的轉換裝置以及基於關於蓄電裝置的信息進行關於車輛控制的信息處理的控制裝置。第五蓄電系統是設置有通過網絡向其他裝置傳輸並從其他裝置接收電力信息的電力信息傳輸和接受單元並基於所述傳輸和接受單元所接收的信息而進行上述蓄電裝置的充放電控制的電力系統。第六蓄電系統是從上述蓄電裝置供應電力或者將電力從發電機或電力網供應至蓄電裝置的電力系統。在下文中，對蓄電系統進行說明。(6-1)作為應用實例的房屋中的蓄電系統參考圖10，對其中將使用本發明電池的蓄電裝置應用於房屋用蓄電系統的實例進行說明。例如，在用於房屋101的蓄電系統100中，通過電力網109、信息網絡112、智能儀表107和功率樞紐108等將電力從集中電力系統102如熱發電機102a、核發電機102b、水力發電機102c供應至蓄電裝置103。另外，將電力從獨立的電源如家用發電機104供應至蓄電裝置103。儲存供應至蓄電 裝置103的電力。通過使用蓄電裝置103來供應在房屋101中使用的電力。還可以對建築物使用相同的蓄電系統而不限於房屋101。對房屋101設置家用發電機104、電力消耗裝置105、蓄電裝置103、控制各種裝置的控制裝置110、智能儀表107和獲得各種信息碎片的傳感器111。通過電力網109和信息網絡112將各裝置連接。作為家用發電機104，使用太陽能電池、燃料電池等，且將產生的電力供應至電力消耗裝置105和/或蓄電裝置103。電力消耗裝置105的實例包括冰箱105a、空調105b、電視接收機105c、浴室105d等。此外，電力消耗裝置105的實例包括電動車輛106。電動車輛106的實例包括電動車106a、混合動力汽車106b或電動摩託車106c。將本發明的電池應用於該蓄電裝置103。本發明的電池可以由上述鋰離子二次電池構造。智能儀表107具有測量工業電力的用量並將該測得的用量傳送至電力公司的功能。電力網109可以為直流電源型、交流電源型和非接觸電源型或其組合中的任一種。各種傳感器111的實例包括運動檢測傳感器、亮度傳感器、目標檢測傳感器、電力消耗傳感器、振動傳感器、接觸傳感器、溫度傳感器、紅外線傳感器等。將通過各種傳感器111獲得的信息傳送至控制裝置110。通過從傳感器111傳送的信息把握氣候條件、人的狀況等，並可自動控制電力消耗裝置105。因此，可以使得能量消耗最小化。此外，控制單元110可通過網絡將關於房屋101的信息傳送至外部電力公司等。通過功率樞紐108進行處理如電力線的分支和直流交流轉化。作為與控制裝置110連接的信息網絡112的通信方法，可以列舉使用通信接口如UART (通用異步收發機(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter):用於異步串行通信的傳輸 / 接受電路)的方法以及使用適用於無線電通信標準的傳感器網絡如藍牙(Bluetooth)(藍牙SIG的註冊商標)、ZigBee和W1-Fi的方法。藍牙法用於多媒介通信並可以進行一對多連接通信(one-to-mult1-connection communication)。ZigBee 使用 IEEE(電氣與電子工程師協會)802.15.4的物理層。IEEE802.15.4是稱作PAN (個人區域網絡)或W (無線)PAN的短距離無線電網絡標準的名稱。將控制裝置110連接至外部伺服器113。可以通過房屋101、電力公司和伺服器供應商中的任一種來對伺服器113進行控制。作為傳送至伺服器113和從伺服器113接收的信息，例如，可以列舉電力消耗信息、生活模式信息、電費、氣候信息、自然災難信息和關於電力交易的信息。可以將這些種類的信息傳輸至家用電力消耗裝置(例如，電視接收機)和從家用電力消耗裝置(例如，電視接收機)接收這些種類的信息，但是可以將這些種類的信息傳輸至設置在房屋外部的裝置(例如行動電話等)和從其接收這些種類的信息。可以在例如具有顯示功能的電視接收機、行動電話和PDA(個人數字助理)等上顯示這些種類的信息。控制各單元的控制裝置110包括CPU (中央處理單元)、RAM (隨機存取存儲器)、R0M(只讀存儲器)等，且在該實例中，容納在蓄電裝置103中。控制裝置110通過信息網絡112與蓄電裝置103、家用發電機104、電力消耗裝置105、各種傳感器111和伺服器113連接，且具有例如調節工業電力的用量和發電量的功能。此外，除了該功能之外，控制裝置110可還具有在電力市場中進行電力交易的功能等。如上所述，可以在蓄電裝置103中儲存家用發電機104 (光伏發電(photovoltaicgeneration)和風力發電)以及集中電力系統102如熱發電機102a、核發電機102b和水力發電機102c產生的輸出。因此，即使當家用發電機104所產生的輸出發生變化時，也可以將輸出至外部的電力的量均一，或者可以控制為如需要那樣多地放電。例如，可以考慮下述使用方法。具體地，將從光伏發電獲得的電力儲存在蓄電裝置103中，並且還在夜晚中將便宜的半夜電力儲存在蓄電裝置103中，然後，在白天電費貴的時間將蓄電裝置103中儲存的電力放電以進行使用 。另外，在該實例中，對其中將控制裝置110容納在蓄電裝置103中的實例進行了說明，但是控制裝置110可以容納在智能儀表107內，或者可以獨立構造。此外，蓄電系統100可以用於公寓樓的作為目標的多個住宅或者可以用於作為目標的多個獨立式房屋中。(6-2)作為應用實例的車輛蓄電系統參考圖11，對將本發明應用於車輛用蓄電系統的實例進行說明。圖11示意性示出了採用應用本發明的串聯混合動力系統的混合動力汽車的構造實例。所述串聯混合動力系統是通過使用由通過發動機驅動的發電機產生的電力或使用在電池中暫時儲存的電力，利用電力-驅動力轉換裝置運行的車輛。在混合動力車輛200中，安裝了發動機201、發電機202、電力-驅動力轉換裝置203、驅動輪204a、驅動輪204b、輪205a、輪205b、電池208、車輛控制裝置209、各種傳感器210和充電口 211。作為電池208，應用上述本發明的電池。混合動力車輛200使用電力-驅動力轉換裝置203作為電源運行。電力-驅動力轉換裝置203的實例是電動機。電力-驅動力轉換裝置203通過電池208的電力運行，且將電力-驅動力轉換裝置203的扭矩傳遞至驅動輪204a和204b。另外，可以通過根據需要使用直流交流(DC-AC)轉換或逆向轉換(AC-DC轉換)而將電力-驅動力轉換裝置203應用於交流電動機或直流電動機。各種傳感器210通過車輛控制裝置209控制發動機速度，或者節流閥的開口程度(未示出)(節流閥開口程度)。各種傳感器210的實例包括速度傳感器、加速度傳感器、發動機速度傳感器等。可以將發動機201的扭矩傳遞至發電機202，並可以將使用扭矩通過發電機202產生的電力儲存在電池208中。當通過制動機構(未示出)使混合動力車輛200減速時，將減速期間的阻力作為扭矩添加至電力-驅動力轉換裝置203，且將因所述扭矩而通過電力-驅動力轉換裝置203產生的再生電力儲存在電池208中。當將電池208連接至混合動力車輛200外部的外部電源時，可以通過使用充電口211作為輸入口從外部電源對電池208供應電力並可以儲存所供應的電力。儘管未示出，但是可以提供基於關於電池的信息來進行關於車輛控制的信息處理的信息處理裝置。作為這種信息處理裝置，例如，可以列舉基於關於電池的殘餘量的信息來進行電池的殘餘量的顯示的信息處理裝置等。另外，在上文中，對使用由通過發動機驅動的發電機產生的電力或在電池中暫時儲存的電力，利用電動機運行的串聯混合動力汽車進行了說明。然而，本發明可以有效地應用於使用發動機的輸出和電動機的輸出兩者作為驅動源的並聯混合動力車輛，其通過適當變換僅利用發動機運行、僅利用電動機運行以及利用發動機和電動機運行的三種類型而使用這些類型。此外，可以將本發明有效地應用於使用僅通過驅動電動機的驅動而不使用發動機而運行的所謂的電動車輛。實施例在下文中， 參考實施例對本發明進行詳細說明。另外，本發明的構造不限於下述實施例。另外，用於實施例和比較例中的醯亞胺鹽化合物如下。化學式A:雙(氟磺醯基)醯亞胺鋰化學式B:(氟磺醯基)(三氟磺醯基)醯亞胺鋰化學式C:雙(三氟甲基磺醯基)醯亞胺鋰
Li+Li+Li+
FFFsCoF
//W //\λ//W //W//W
OOOOOO OOOO OO
(A)(B)(C)實施例1-1至1-24和比較例1_1和1_2在實施例1-1至1-24以及比較例1_1和1_2中，通過改變非流體電解質層的膜厚度而改變非流體電解質相對於全部電解質的體積比，並改變非流體電解質層的形成期間的處理溫度，然後對電池特性進行評價。實施例1-1正極的製造將92質量份作為正極活性物質存在的磷酸鐵鋰(LiFeP04)、3質量份作為導電材料存在的科琴黑和5質量份作為粘合材料存在的聚偏氟乙烯(PVdF)混合以製備正極混合物。然後，將該正極混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中以製備正極混合物漿料。以使得正極集電體的一部分露出的方式將該正極混合物漿料塗布到由帶狀鋁箔形成的厚度為IOym的正極集電體的兩個表面上。然後，將塗布的正極混合物漿料的分散介質蒸發並乾燥，然後使用輥壓機進行壓縮成型。以這種方式，形成了厚度為30 μ m且體積密度為2.0g/cc的正極活性物質層。最後，將其上形成有正極活性物質層的所得正極集電體切割成具有50cm (50mm)寬度和300mm長度的形狀,並將正極端子連接至正極集電體的露出部，由此形成正極。負極的製造將97質量份作為負極活性物質存在的中間相碳微球(meso-carbon micro bead)、3質量份作為粘合材料存在的聚偏氟乙烯(PVdF)混合以製備負極混合物。然後，將該負極混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中以製備負極混合物漿料。以使得負極集電體的一部分露出的方式將該負極混合物漿料塗布到由帶狀銅箔形成的厚度為10 μ m的負極集電體的兩個表面上。然後，將塗布的負極混合物漿料的分散介質蒸發並乾燥，然後使用輥壓機進行壓縮成型。以這種方式，形成了厚度為30 μ m且體積密度為1.65g/cc的負極活性物質層。最後，將其上形成有負極活性物質層的所得負極集電體切成具有50cm (50mm)寬度和300mm長度的形狀，並將負極端子連接至負極集電體的露出部，由此形成負極。隔膜將具有16 μ m厚度且通過將保持電解液的高分子材料塗布在微細多孔的聚乙烯膜的兩個表面上而獲得的構件用作隔膜。作為高分子材料，使用根據凝膠滲透色譜法測得的重均分子量為1，000，000的聚偏氟乙烯(PVdF)，並以每個表面I μπι的厚度(兩個表面的總厚度為2 μ m)將PVdF塗布到微細多孔的聚乙烯膜的兩個表面上，由此獲得隔膜。電解液作為電解液，使用通`過相對於碳酸亞乙酯(EC):碳酸甲乙酯(EMC) =3:7 (質量比)的非水溶劑，以1.0moI/kg的濃度添加化學式A的醯亞胺鹽化合物而獲得的材料。另外，通過使得利用塗布在隔膜表面上的聚偏氟乙烯保持電解液而形成非流體電解質層。電池的組裝利用夾在其間的隔膜對正極和負極進行卷繞，由此製造卷繞電極體。隨後，將卷繞電極體插入到通過將鋁層壓膜形成為袋狀而獲得的外包裝構件中，將2g電解液注入到外包裝構件中，然後在減壓氣氛中通過熱熔合將外包裝構件密封。最後，將電池整體加熱至100° C並壓制以使得通過隔膜表面上的聚合物化合物(高分子化合物)來保持電解液的一部分並使得電解液膠凝。以這種方式，在隔膜表面上形成非流體電解質層，由此製造層壓膜型電池。另外，在實施例1-1的電池中，非流體電解質在全部電解質(非流體電解質層和流體電解質層的總體積)中的體積比為2.2體積％。非流體電解質在全部電解質中的體積比由通過使用能量分散X射線光譜(SEM-EDX)獲得的SEM圖像計算。即，從二次電子像獲得殘留而未膠凝的非流體電解質層的橫截面積和流體電解質層的橫截面積，所述二次電子像通過在拆開電池並取出卷繞電極體之後掃描電極體的橫截面而獲得，且通過假定橫截面的比率與體積比近似相同而計算體積比。實施例1-2以與實施例1-1相同的方式製造層壓膜型電池，不同之處在於，在電池的組裝期間，將形成非流體電解質層時的加熱溫度設定為110° C。在實施例1-2的電池中，非流體電解質在全部電解質中的體積比為2.2體積％。實施例1-3以與實施例1-1相同的方式製造層壓膜型電池，不同之處在於，在電池的組裝期間，將形成非流體電解質層時的加熱溫度設定為120° C。在實施例1-3的電池中，非流體電解質在全部電解質中的體積比為2.2體積％.
實施例1-4至1-6分別以與實施例1-1至1-3相同的方式製造層壓膜型電池，不同之處在於，對於每個表面將塗布到隔膜表面上的聚偏氟乙烯的厚度設定為2 μ m(兩個表面的總厚度為4 μ m)。在實施例1-4至1-6的電池中，非流體電解質在全部電解質中的體積比為4.1體積％。實施例1-7至1-9分別以與實施例1-1至1-3相同的方式製造層壓膜型電池，不同之處在於，對於每個表面將塗布到隔膜表面上的聚偏氟乙烯的厚度設定為3 μ m(兩個表面的總厚度為6 μ m)。在實施例1-7至1-9的電池中，非流體電解質在全部電解質中的體積比為5.6體積％。實施例1-10 至 1-12分別以與實施例1-1至1-3相同的方式製造層壓膜型電池，不同之處在於，對於每個表面將塗布到隔膜表面上的聚偏氟乙烯的厚度設定為8μπι (兩個表面的總厚度為16 μπι)。在實施例1-10 至1-12的電池中，非流體電解質在全部電解質中的體積比為10體積％。比較例1-1以與實施例1-1相同的方式製造層壓膜型電池，不同之處在於，不將聚偏氟乙烯塗布到隔膜的表面上。實施例1-13 至 1-24以與實施例1-1至1-12相同的方式製造層壓膜型電池，不同之處在於，代替化學式A的醯亞胺鹽化合物，將六氟磷酸鹽(LiPF6)用作電解質鹽。在實施例1-13至1-15的電池中，非流體電解質在全部電解質中的體積比為2.2體積％。在實施例1-16至1-18的電池中，非流體電解質在全部電解質中的體積比為4.1體積％。在實施例1-19至1-21的電池中，非流體電解質在全部電解質中的體積比為5.6體積％。在實施例1-22至1-24的電池中，非流體電解質在全部電解質中的體積比為10體積％。比較例1-2以與比較例1-1相同的方式製造層壓膜型電池，不同之處在於，代替化學式A的醯亞胺鹽化合物，將六氟磷酸鹽(LiPF6)用作電解質鹽。電池的評價(a)高溫循環試驗在23° C的環境下以0.2C的充電電流對各實施例和比較例的電池進行恆流充電，直至電池電壓達到4.0V之後，以4.0V的電池電壓對電池進行恆壓充電，並在充電電流達到0.05C的時間點處停止充電。隨後，以0.2C的放電電流對電池進行恆流放電，直至電池電壓達到2.0V。在相同條件下進行兩個充放電循環並測量在第2個循環時的放電容量。隨後，在與上述充放電條件相同的條件下重複充放電可達到300個循環，不同之處在於，將環境溫度設定為65° C，然後測量在第300個循環時的放電容量。通過下式計算在高溫環境中的300個循環之後的容量保持率。高溫容量保持率[%] = (在第300個循環時的放電容量/在第2個循環時的放電容量)XlOO(b)高溫儲存試驗在23° C的環境下以0.2C的充電電流對各實施例和比較例的電池進行恆流充電，直至電池電壓達到4.0V,以4.0V的電池電壓對電池進行恆壓充電，並在充電電流達到0.05C的時間點處停止充電。隨後，以0.2C的放電電流對電池進行恆流放電，直至電池電壓達到2.0V。在相同條件下進行兩個充放電循環，然後測量電池厚度。 隨後，在23 ° C的環境下以4.0V的電池電壓對各實施例和比較例的電池進行充電持續3小時，然後在保持在充電狀態下的同時將電池在80° C的恆溫槽中儲存24小時，然後測量儲存後的電池厚度 。通過下式計算高溫儲存之後的電池厚度增加率。高溫儲存之後的電池厚度增加率[%] = {(高溫儲存之後的電池厚度-高溫儲存之前的電池厚度)/高溫儲存之前的電池厚度} X100( c )放電溫度特性試驗在23° C的環境下以0.2C的充電電流對各實施例和比較例的電池進行恆流充電直至電池電壓達到4.0V之後，以4.0V的電池電壓對電池進行恆壓充電，並在充電電流達到0.05C的時間點處停止充電。隨後，以0.2C的放電電流對電池進行恆流放電，直至電池電壓達到2.0V。在相同條件下進行兩個充放電循環。隨後，在23 ° C的環境下以4.0V的電池電壓對各實施例和比較例的電池進行充電持續3小時且以0.2C的放電電流對電池進行恆流放電，直至電池電壓達到2.0V之後，測量此時的放電容量(23° C放電容量)。然後，在23° C的環境下以4.0V的電池電壓對電池進行充電持續3小時且在0° C的環境下以0.2C的放電電流對電池進行恆流放電，直至電池電壓達到2.0V之後，測量此時的放電容量(0° C放電容量)。通過下式計算放電溫度容量保持率(discharge-temperature capacity retention rate)。放電溫度容量保持率[%] =(0° C放電容量/23° C放電容量)X 100將評價結果示於下述表I中。表I
權利要求
1.一種電池，包括: 正極； 負極；和 電解質，所述電解質包含流體電解質和非流體電解質，在所述流體電解質中，在保持流動性的同時存在包含溶劑和電解質鹽的電解液，在所述非流體電解質中，通過高分子材料保持包含溶劑和電解質鹽的電解液。
2.根據權利要求1所述的電池， 其中，所述非流體電解質存在於所述正極和所述負極之間，並且 所述流體電解質至少存在於所述正極和所述負極的活性物質層內部的空隙中。
3.根據權利要求2所述的電池， 其中，所述流體電解質存在於所述正極和所述負極之間。
4.根據權利要求1所述的電池， 其中，在所述正極和所述負極之間設置多孔隔膜，並且 在所述正極和所述負極的至少一個與所述隔膜之間存在所述非流體電解質。
5.根據權利要求1所述的電池， 其中，所述電解質鹽包含由化學式I表示的醯亞胺鹽化合物， M+[(ZY)2N](化學式 I) 在此，M+表示一價陽離子,Y表示SO2或CO,且Z獨立地表示氟原子或可聚合的官能團。
6.根據權利要求5所述的電池， 其中，所述電解質鹽是由其中至少一個Z是氟原子的化學式I表示的醯亞胺鹽化合物。
7.根據權利要求1所述的電池， 其中，所述非流體電解質在所述電解質中的體積比為O至6體積％。
8.根據權利要求1所述的電池， 其中，相對於所述非流體電解質，所述電解液在所述非流體電解質中的含量為90至99質量％。
9.根據權利要求1所述的電池， 其中，所述高分子材料的重均分子量為500,000以上。
10.根據權利要求9所述的電池， 其中，所述高分子材料為聚偏氟乙烯和聚丙烯腈中的至少一種。
11.根據權利要求1所述的電池， 其中，所述正極活性物質是由化學式I表示的具有橄欖石型結構的鋰複合磷酸鹽， LiaMlbPO4-(化學式 I) 在此，Ml表示選自II族至XV族的元素中的至少一種元素，並且a和b表示在O彡a彡2.0和0.5彡b彡2.0範圍內的值。
12.根據權利要求11所述的電池， 其中，所述由化學式I表示的具有橄欖石型結構的鋰複合磷酸鹽包含鐵作為Ml。
13.一種電池組，包括: 根據權利要求 1所述的電池； 控制所述電池的控制單元；和其中容納所述電池的外包裝。
14.一種電子裝置，包括: 根據權利要求1所述的電池， 其中從所述電池供應電力。
15.—種電動車輛，包括: 根據權利要求1所述的電池； 轉換裝置，從所述電池向所述轉換裝置供應電力並且所述轉換裝置將所述電力轉換成車輛的驅動力；和 控制裝置，基於關於所述電池的信息進行關於車輛控制的信息處理。
16.一種蓄電裝置，包括: 根據權利要求1所述的電池， 其中，所述蓄電裝置對連接至所述電池的電子裝置供應電力。
17.根據權利要求16所述的蓄電裝置，還包括: 通過網絡向其他裝置傳輸信號並從其他裝置接收信號的電力信息控制裝置， 其中，基於由所述電力信息控制裝置接收的信息來進行所述電池的充電和放電控制。
18.一種電力系統， 其中，從根據權利要求1所述的電池 供應電力或者將電力從發電機或電力網絡供應至所述電池。
全文摘要
本發明提供了電池、電池組、電子裝置、電動車輛、以及蓄電裝置。所述電池包括正極；負極；和電解質，所述電解質包含流體電解質和非流體電解質，在所述流體電解質中，在保持流動性的同時存在包含溶劑和電解質鹽的電解液，在所述非流體電解質中，通過高分子材料保持包含溶劑和電解質鹽的電解液。
文檔編號B60L11/18GK103227345SQ201310020188
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月18日 優先權日2012年1月26日
發明者山田一郎, 白土友透, 小谷徹 申請人:索尼公司