以优选的 是，通过逆变器82将交流电力转化为直流电力并将再生的直流电力储存在电源76中。
[0235] 控制部74控制整个电动车辆的操作，且例如可以包括CPU和/或类似物。电源76 包括一个或多个二次电池（未示出）。电源76可以连接至外部电源，并且可以通过从外部 电源接收电力来储存电力。可以将各种传感器84用于例如控制发动机75的旋转次数或者 用于控制未示出的节流阀的打开水平（节流打开水平）。各种传感器84可包括例如速度传 感器、加速度传感器和发动机频率传感器和/或类似物。
[0236] 应注意，上面已经给出了电动车辆是混合动力汽车的描述。然而，电动车辆的实例 可以包括仅使用电源76和电动机77而不使用发动机75而工作的车辆（电动汽车）。
[0237] [3-3、电力储存系统]
[0238] 图18示出了电力储存系统的块配置。例如，电力储存系统可以在房屋89比如一 般住宅和商业建筑的内部包括控制部90、电源91、智能仪表92和电力枢纽（power hub)93。
[0239] 在这种情况下，例如，电源91可以连接至设置在房屋89内部的电气装置94,并且 可以连接至停放在房屋89外部的电动车辆96。进一步地，例如，电源91可以通过电力枢纽 93连接至设置在房屋89内的私人发电机95,并可以通过智能仪表92和电力枢纽93连接 至外部集中电力系统97。
[0240] 应注意，电气装置94可包括例如一种或多种家用电器。家用电器的实例可以包括 冰箱、空调、电视和热水器。私人发电机95可以是例如一个或多个太阳能发电机和风力发 电机等。电动车辆96可以是例如电动汽车、电动摩托车和混合动力汽车等中的一种或多 种。集中电力系统97可以是例如热力发电厂、原子能发电厂、水力发电厂和风力发电厂等 中的一种或多种。
[0241] 控制部90控制整个电力储存系统的操作（包括电源91的使用状态），并且可以包 括例如CPU和/或类似物。电源91包括一个或多个二次电池（未示出）。智能仪表92可 以是例如与设置在电力消费者的房屋89内部的网络兼容的电力计量器，并且可以与电力 供应器连通。因此，例如，在智能仪表92根据需要与外部连通的同时，智能仪表92可以控 制房屋89中的供应和需求之间的平衡，并允许实现有效且稳定的能量供应。
[0242] 在电力储存系统中，例如，可以通过智能仪表92和电力枢纽93将电力从作为外部 电源的集中电力系统97储存在电源91中，并且可以通过电力枢纽93从作为独立电源的私 人发电机95将电力储存在电源91中。根据控制部90的指令将储存在电源91中的电力供 应至电气装置94或电动车辆96。因此，电气装置94变得可操作，且电动车辆96变得可充 电。即，电力储存系统是使用电源91在房屋89中储存和供应电力的系统。
[0243] 电源91中储存的电力是任意可用的。因此，例如，可以在电价便宜时的半夜将电 力从集中电力系统97储存在电源91中，并可以在电价昂贵时的白天期间使用储存在电源 91中的电力。
[0244] 应注意，可以对每个家庭（家庭单元）设置上述电力储存系统，或者可以对多个家 庭（多个家庭单元）设置上述电力储存系统。
[0245] [3-4、电动工具]
[0246] 图19示出了电动工具的块配置。例如，电动工具可以是电钻且可以在由塑料材料 和/或类似物制成的工具主体98中包括控制部99和电源100。例如，可以以可操作（可旋 转）的方式将作为可动部的钻头部101附接到工具主体98上。
[0247] 控制部99控制整个电动工具的操作（包括电源100的操作），且可以包括例如CPU 和/或类似物。电源100包括一个或多个二次电池（未示出）。控制部99允许根据未示出 的操作开关的操作，将电力从电源100供应至钻头部101，从而操作钻头部101。
[0248] 实施例
[0249] 将详细描述本技术的实施例。
[0250] (实施例 1-1 至 1-3)
[0251] 图20中所示的硬币型二次电池（锂离子二次电池）通过以下过程来制造。
[0252] 在制造对电极53时，首先，将91质量份的正极活性材料（LiC〇0 2)、6质量份的正极 导体（炭黑）和3质量份的正极粘结剂（聚偏二氟乙烯（PVDF))混合以得到正极混合物。 随后，将正极混合物分散在有机溶剂（N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP))中，以得到糊状正极混 合物浆料。随后，使用涂布装置将该正极混合物浆料涂覆在正极集电体（厚度为12 y m的带 状铝箔）的两个表面上。之后，干燥涂覆的正极混合物浆料以形成正极活性材料层。最后， 利用辊压机将正极活性材料层压制成型，并将所得物冲压成球粒状形状（直径为16mm)。在 这种情况下，调节正极活性材料层的厚度使得在充满电时锂金属不会沉积在对电极53上。
[0253] 在制造测试电极51时，首先，制备硅（Si)单质的内部部分101A。之后，通过粉末 沉积法将硅的氧化物（SiO)沉积在内部部分101A的表面上以形成外部部分101B。因此，获 得包括内部部分101A和外部部分101B的中心部分101。随后，通过气相沉积法将碳材料 (石墨：C)沉积在中心部分101的表面上以形成中间部分103。随后，将中心部分101浸在 分散有作为纤维状碳材料104的碳纳米管（CNT)的溶胶溶液中，并从其取出。之后，对中心 部分101进行加热（在190摄氏度下加热6小时）。因此，在中心部分101的表面上形成包 括纤维状碳材料104的覆盖部分102,并因此获得负极活性材料。
[0254] 这里使用的溶胶溶液是碳纳米纤维的水分散体（可从MD Nanotech Corporation 购买的MDCNF-D)。溶剂是水，纤维状碳材料104具有纤维直径（短轴）从大约10nm至大约 20nm、纤维长度（长轴）从大约0? 1 y m至大约10 y m的尺寸，pH为2. 8。
[0255] 应注意，还使用非溶胶溶液来代替溶胶溶液以进行比较。非溶胶溶液的组成与溶 胶溶液的组成类似，不同之处在于非溶胶溶液不是溶胶（是分散有粉末的溶液）。而且，为 了比较，没有形成覆盖部分102,原样使用的形成有中间部分103的中心部分101作为负极 活性材料。
[0256] 这里，通过XPS对溶胶溶液和非溶胶溶液中包括的纤维状碳材料进行表面分析。 结果，在溶胶溶液中检测到-OH和-C00H，但在非溶胶溶液中未检测到表面官能团。
[0257] 随后，在形成有覆盖部分102的情况下，将70质量份的负极活性材料（中心部分 /中间部分/覆盖部分=Si/SiO/C)，12. 5质量份的负极粘结剂（聚丙烯酸的15%的水溶 液），12. 5质量份的负极导体，和5质量份的溶胶溶液或非溶胶溶液混合以获得负极混合 物。负极导体是10质量份的人造石墨（可从TMCALJapanKK购买的KS6)和2. 5质量份的 超导电乙块碳黑 G)enkaBlack)(可从DenkiKagakuKogyoKabushikiKaisha(电气化学 工业株式会社）购买的HS100)的混合物。另一方面，在没有形成覆盖部分102的情况下，通 过与形成有覆盖部分102的情况的过程类似的过程来制备负极混合物，不同之处在于混合 比（质量比）被变为负极活性材料：负极粘结剂：负极导体=73. 7:13. 2:13. 1 (10. 5+2. 6)。 应注意，负极活性材料的平均粒径大约为2.5 ym，聚丙烯酸的重均分子量（MW)大约为 一百万，人造石墨的平均粒径大约为6 y m，超导电乙炔碳黑的平均粒径大约为48nm。应注 意，上述每个平均粒径用中值尺寸（D50)表示。
[0258] 随后，将负极混合物与水混合，使得固体内容物的浓度为40%，然后利用行星离心 式混合机进行搅拌以获得负极混合物浆料。随后，利用涂覆装置将负极混合物浆料均匀涂 覆在负极集电体（厚度为15 ym的条状电解铜箔）上。之后，对涂覆的负极混合物浆料进 行干燥以形成负极活性材料层。最后，利用辊压机将负极活性材料层压制成型，将其冲压成 球粒状形状（直径为16mm)。
[0259] 在制备电解液时，将电解质盐（LiPF6)溶于溶剂（碳酸亚乙酯（EC)和碳酸二乙酯 (DMC))中。在这种情况下，将溶剂的组成设为EC : DMC = 50:50(重量比），并将电解质盐 相对于溶剂的含量设为lmol/kg。
[0260] 在组装二次电池时，首先，将测试电极51容纳在外部封装壳52中，并将对电极53 容纳在外部封装杯54中。随后，层压外部封装壳52和外部封装杯54,使得正极活性材料层 与负极活性材料层相对，其中浸渍有电解液的隔膜55 (厚度为23 ym的聚乙烯膜）在正极 活性材料层和负极活性材料层之间。最后，外部封装壳52和外部封装杯54利用垫圈56扣 压。因此完成硬币型二次电池（直径为20_，高度为1. 6_)。
[0261] 检查这些二次电池的循环特性。获得表1中所示的结果。在检查循环特性时，首 先，为了使电池状态稳定化，对二次电池进行充电和放电一次循环，随后，对二次电池进行 再次充电以测量其放电容量。随后，给二次电池充放电直到循环的总次数达到1〇〇次循环 以测量放电容量。最后，计算[容量保持率（％)=(第100次循环的放电容量/第2次循 环的放电容量）X 100]。在第一次和第二次循环充放电时，以1. 23mA的恒定电流给二次电 池充电直到上限电压达到4. 2V，然后以4. 2V的恒定电压充电直到电流达到0. 04mA，然后以 1. 23mA的恒定电流放电直到电压达到2. 5V的最终电压。在第三次至第一百次循环充放电 时，以4. 4mA的恒定电流给二次电池充电直到上限电压达到4. 2V，然后以4. 2V的恒定电压 充电直到电流达到0. 04mA，然后以4. 4mA的恒定电流放电直到电压达到2. 5V的最终电压。 [0262]【表1】
[0263]
【主权项】
1. 一种二次电池，包括： 正极； 包括活性材料的负极；W及 非水电解液， 所述活性材料包括中屯、部分W及设置在一部分或所有所述中屯、部分上的覆盖部分， 所述中屯、部分包括娃（Si)、锡（Sn)或该两者作为组成元素， 所述覆盖部分包括多个纤维状碳材料，并且 一部分或所有所述纤维状碳材料在沿所述中屯、部分的表面的方向上延伸并紧密附接 在所述中屯、部分上。
2. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，一部分或所有所述纤维状碳材料相互缠结。
3. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述覆盖部分包括由一部分或所有所述纤 维状碳材料形成的网状结构。
4. 根据权利要求1所述的二次电池，其中， 负极包括多种所述活性材料，并且 一部分所述纤维状碳材料在所述活性材料之间相互交联。
5. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述纤维状碳材料包括碳纳米管、碳纳米纤 维、或该两者。
6. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，85% W上的所述纤维状碳材料具有4 ym W 下的纤维长度。
7. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述纤维状碳材料具有l〇2nm W下的平均纤 维直径。
8. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，在通过拉曼光谱法测量的所述纤维状碳材 料的拉曼光谱中G带峰的面积与D带峰的面积之比佑带峰的面积/D带峰的面积）为1 W 上。
9. 根据权利要求1所述的二次电池，其中， 所述负极包括多种所述活性材料，并且 所述中屯、部分具有7. 8 ym W下的中值体系值50)。
10. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，一部分或所有所述纤维状碳材料各自在其 表面上具有駿基（-COOH)。
11. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，作为通过X射线光电子光谱法狂P巧对所 述纤维状碳材料进行元素分析的结果而检测到源自氧（0)的Is轨道（01s)的峰。
12. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述中屯、部分包括娃的单质、娃的合金、娃 的化合物、锡的单质、锡的合金和锡的化合物中的一种或多种。
13. 根据权利要求1所述的二次电池，其中， 所述活性材料包括设置在一部分或所有所述中屯、部分上的中间部分，所述中间部分包 括碳（C)作为组成元素，并且 所述覆盖部分设置在所述中屯、部分上且所述中间部分在所述覆盖部分和所述中屯、部 分之间。
14. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述负极包括另一种活性材料，所述另一 种活性材料包括碳作为组成元素。
15. 根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次电池是裡离子二次电池。
16. -种电极，包括： 活性材料，其包括中屯、部分W及设置在一部分或所有所述中屯、部分上的覆盖部分， 所述中屯、部分包括娃（Si)、锡（Sn)或该两者作为组成元素， 所述覆盖部分包括多个纤维状碳材料，并且 一部分或所有所述纤维状碳材料在沿所述中屯、部分的表面的方向上延伸并紧密附接 在所述中屯、部分上。
17. -种活性材料，包括： 中屯、部分；W及 设置在一部分或所有所述中屯、部分上的覆盖部分， 所述中屯、部分包括娃（Si)、锡（Sn)或该两者作为组成元素， 所述覆盖部分包括多个纤维状碳材料，并且 一部分或所有所述纤维状碳材料在沿所述中屯、部分的表面的方向上延伸并紧密附接 在所述中屯、部分上。
18. -种活性材料的制造方法，所述方法包括使包括多个纤维状碳材料的溶胶溶液与 一部分或所有的中屯、部分接触，然后对所述溶胶溶液进行加热，由此形成包括所述纤维状 碳材料的覆盖部分，所述中屯、部分包括娃（Si)、锡（Sn)或该两者作为组成元素。
【专利摘要】一种二次电池包括正极、包括活性材料的负极、以及非水电解液。所述活性材料包括中心部分以及设置在一部分或所有中心部分上的覆盖部分。所述中心部分包括硅、锡或这两者作为组成元素。所述覆盖部分包括多个纤维状碳材料。一部分或所有纤维状碳材料在沿中心部分的表面的方向上延伸并紧密附接在中心部分上。
【IPC分类】H01M4-36, H01M10-0563, H01M4-38, H01M4-587, H01M10-052
【公开号】CN104685676
【申请号】CN201380050827
【发明人】两角武, 北田敬太郎, 永田佳秀, 宗冈高敏, 松原健二, 大谷内裕子, 金泽爱子, 长冈信之, 吉川正弘
【申请人】索尼公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2013年10月4日
【公告号】WO2014054792A1