二次电池的制作方法

二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种安全性优异的二次电池，包括：经由隔板彼此相对的阴极和阳极；和电解液，其中所述阴极包括阴极集电体和设置在所述阴极集电体和所述隔板之间的阴极活性材料层，所述阳极包括阳极集电体和设置在所述阳极集电体和所述隔板之间的阳极活性材料层，在所述阴极集电体和所述阳极集电体之间的区域内，所述阴极、所述阳极和所述隔板中的一个或多个含有多个热传导性粒子，和所述热传导性粒子的热导率在与其中所述阴极和所述阳极彼此相对的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
【专利说明】二次电池
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求享有于2013年3月26日提交的日本在先专利申请JP2013-64399的权益，在此将它的全部内容以引用的方式并入本文。

【技术领域】
[0003]本技术涉及一种其中阴极和阳极经由隔板彼此相对的二次电池。

【背景技术】
[0004]近年来，诸如移动电话和个人数字助理(PDA)等各种电子设备已被广泛使用，并且强烈要求进一步降低电子设备的尺寸和重量以及实现其长寿命。因此，作为电子设备的电源，电池已经被开发，特别是小型和轻重量的能够提供高能量密度的二次电池。
[0005]最近，已经考虑将这种二次电池适用于除了上述电子设备之外的各种其他应用。其他应用的例子可以包括可安装和可拆卸地安装在电子设备等上的电池组、诸如电动汽车等电动车辆、诸如家庭电力服务器等电力存储系统和诸如电钻等电动工具。
[0006]已经提出了利用各种充电和放电原理得到电池容量的二次电池。特别地，利用电极反应物的嵌入和脱嵌的二次电池、利用电极反应物的沉淀和溶解的二次电池等已经引起了注意，因为这些二次电池提供了比铅电池、镍镉电池等更高的能量密度。
[0007]二次电池包括电解液以及经由隔板彼此相对的阴极和阳极。阴极含有在充电-放电反应中相关的作为活性材料的阴极活性材料，阳极含有在充电-放电反应中相关的作为活性材料的阳极活性材料。
[0008]为了提高二次电池的性能，不仅要提高诸如容量特性和循环特性等基本特性，而且提高安全性也很重要。有鉴于此，由于二次电池的构成在很大程度上影响基本特性和安全性，因此对用于各种目的的二次电池已经进行了各种研究。
[0009]具体地，为了提高在高温下的保存特性，预定量的诸如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)表示的阴极活性材料中(例如，参见日本未经审查的专利申请公开ΝΟ.Η07-142055)。为了获得优异的充放电循环特性，诸如氮化硼等具有比集电体更高硬度的添加剂粉末被包含在含有具有比集电体更低硬度的活性材料的阳极的活性材料层中(例如，参见日本未经审查的专利申请公开N0.Η08-321301)。为了降低不可逆容量，诸如氮化硼等氮化物被包含在阴极混合物等中(例如，参见日本未经审查的专利申请公开N0.Η09-289011)。为了提高充放电循环特性等，诸如碳和硼化物的复合材料等碳/陶瓷复合材料被包含在阴极混合物等中(例如，参见日本未经审查的专利申请公开N0.Η08-298121)。为了提高大电流放电时的放电容量，诸如六方晶系氮化硼等润滑剂层被设置在电极和隔板之间的界面中(例如，参见日本未经审查的专利申请公开N0.2002-260742)。
[0010]为了抑制在异常时电池内的温度增加，氮化硼等被包含在隔板中(例如，参见日本未经审查的专利申请公开ΝΟ.Η11-086824)。为了确保在异常加热时的安全性，诸如氧化铝等鳞片状粒子被包含在隔板中(例如，参见日本未经审查的专利申请公开N0.2008-066094)。
[0011]除此之外，为了抑制放电容量的降低和不可逆容量的增加，在制造高石墨化的碳粉末的步骤中，硼化合物被加入并且与碳粉末混合，将所得的混合物石墨化，其后，对石墨化的碳粉末进行碱洗净处理(例如，参见日本未经审查的专利申请公开N0.2000-090928)。
[0012]尽管已经对二次电池的安全性进行了各种研究，但是尚未获得足够的安全性。因此，存在改进的余地。


【发明内容】

[0013]希望提供一种能够获得优异安全性的二次电池。
[0014]根据本技术的实施方案，提供了一种二次电池，包括:经由隔板彼此相对的阴极和阳极；和电解液，其中所述阴极包括阴极集电体和设置在所述阴极集电体和所述隔板之间的阴极活性材料层，所述阳极包括阳极集电体和设置在所述阳极集电体和所述隔板之间的阳极活性材料层，在所述阴极集电体和所述阳极集电体之间的区域内，所述阴极、所述阳极和所述隔板中的一个或多个含有多个热传导性粒子，和所述热传导性粒子的热导率在与其中所述阴极和所述阳极彼此相对的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
[0015]根据本技术实施方案的二次电池，由于在所述阴极集电体和所述阳极集电体之间的区域内，所述阴极、所述阳极和所述隔板中的一个或多个包括上述的多个热传导性粒子，因此可获得优异的安全性。
[0016]应当理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的，并且旨在提供对要求保护的技术的进一步说明。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且被并入和构成本说明书的一部分。附图示出了实施方案，并且与说明书一起，用于说明本技术的原理。
[0018]图1是根据本技术的实施方案的二次电池(圆筒型)的构成的截面图。
[0019]图2是图1中示出的螺旋卷绕的电极体的一部分的放大截面图。
[0020]图3是说明热传导性粒子的取向状态的图。
[0021]图4是示出螺旋卷绕的电极体的另一种构成的截面图。
[0022]图5是说明热传导性粒子的另一种取向状态的图。
[0023]图6是示出螺旋卷绕的电极体的另一种构成的截面图。
[0024]图7是示出螺旋卷绕的电极体的另一种构成的截面图。
[0025]图8是根据本技术的实施方案的另一种二次电池(层叠膜型)的构成的立体图。
[0026]图9是图8中示出的螺旋卷绕的电极体沿着线IX-1X的截面图。
[0027]图10是示出二次电池的应用例(电池组)的构成的方块图。
[0028]图11是示出二次电池的应用例(电动车辆)的构成的方块图。
[0029]图12是示出二次电池的应用例(电力存储系统)的构成的方块图。
[0030]图13是示出二次电池的应用例(电动工具)的构成的方块图。

【具体实施方式】
[0031]下面，将参照附图详细说明本技术的实施方案。将按照下面的顺序进行说明。
[0032]1.二次电池
[0033]1-1.锂离子二次电池(圆筒型)
[0034]1-1-1.含有热传导性粒子的位置:活性材料层
[0035]1-1-2.含有热传导性粒子的位置:电极的覆盖层
[0036]1-1-3.含有热传导性粒子的位置:隔板的覆盖层
[0037]1-1-4.含有热传导性粒子的位置的总结
[0038]1-2.锂离子二次电池(层叠膜型)
[0039]1-3.锂金属二次电池(圆筒型和层叠膜型)
[0040]2.二次电池的应用
[0041]2-1.电池组
[0042]2-2.电动车辆
[0043]2-3.电力存储系统
[0044]2-4.电动工具
[0045][1.二次电池]
[0046][1-1.锂离子二次电池(圆筒型)]
[0047][1-1-1.含有热传导性粒子的位置:活性材料层]
[0048]图1和图2示出了二次电池的截面构成。图2示出了图1中示出的螺旋卷绕的电极体20的一部分的放大图。
[0049][二次电池的整体构成]
[0050]这里说明的二次电池是其中通过作为电极反应物的锂(锂离子)的嵌入和脱嵌获得阳极22的容量的锂二次电池(锂离子二次电池)，并且例如，被称作圆筒型二次电池。
[0051]这种二次电池在大致中空圆柱状的电池罐11的内部收容有螺旋卷绕的电极体20和一对绝缘板12和13。在螺旋卷绕的电极体20中例如可以通过阴极21和阳极22经由其间的隔板23层叠并螺旋卷绕得到的层叠体而形成。阴极21和阳极22经由隔板23彼此相对。
[0052]电池罐11可以具有例如中空结构，其中电池罐11的一端封闭，电池罐11的另一端开放。电池罐11可以由例如Fe、Al或其合金等制成。电池罐11的表面可以用诸如镍等镀覆。一对绝缘板12和13被配置成在其间夹持螺旋卷绕的电极体20，并且垂直地延伸到螺旋卷绕的电极体20的螺旋缠绕的周面。
[0053]在电池罐11的开放端部，通过经由垫圈17的铆接安装有电池盖14、安全阀机构15和正温度系数装置(PTC装置)16。由此，电池罐11被密封。电池盖14可以由例如与电池罐11类似的材料制成。安全阀机构15和PTC装置16设置在电池盖14的内侧。安全阀机构15通过PTC装置16与电池盖14电连接。在安全阀机构15中，在内部压力由于内部短路或外部加热等原因变为一定水平或以上的情况下，盘板15A反转而切断电池盖14和螺旋卷绕的电极体20之间的电连接。PTC装置16防止由于大电流而产生的异常发热。随着温度升高，PTC装置16的电阻相应增加。垫圈17可以由例如绝缘材料制成。垫圈17的表面可以用浙青等涂布。
[0054]在螺旋卷绕的电极体20的中心的空间中，例如，可以插入中央销24。然而，中央销24不必须被包括。例如，由诸如铝等导电性材料制成的阴极引线25可以连接到阴极21。例如，由诸如镍等导电性材料制成的阳极引线26可以连接到阳极22。例如，阴极引线25可以焊接到安全阀机构15上，并且可以被电连接到电池盖14。阳极引线26可以焊接到电池罐11上,并且可以被电连接到电池罐11。
[0055][阴极]
[0056]阴极21具有在阴极集电体21A的单一表面或两个表面上的阴极活性材料层21B。阴极集电体21A可以由例如诸如铝(Al)、镍(Ni)和不锈钢等导电性材料中的一种或多种制成。特别地，阴极集电体21A可以优选含有铝作为构成元素，并可以更优选由铝制成，因为由此可以获得优异的导电性等。
[0057]阴极活性材料层21B含有能够嵌入和脱嵌锂离子的一种或多种阴极材料作为阴极活性材料。阴极活性材料层21B还可以含有其他材料，如阴极粘结剂和阴极导电剂。
[0058]阴极材料可以优选是含锂化合物，因为由此可以获得高的能量密度。含锂化合物的例子可以包括锂-过渡金属复合氧化物和锂-过渡金属磷酸盐化合物。锂-过渡金属复合氧化物是含有锂(Li)、一种或多种过渡金属元素和氧(O)作为构成元素的氧化物。锂-过渡金属磷酸盐化合物是含有Li和一种或多种过渡金属元素作为构成元素的磷酸盐化合物。特别地，过渡金属元素可以优选是镍、钴(Co)、锰(Mn)和铁(Fe)等中的一种或多种，可以更优选N1、Co和Mn中的一种或多种，再更优选Ni。Ni在过渡金属元素中的比例没有特别限制，特别地，可以优选为50原子％以上，因为由此获得了更高的电压。它们的化学式例如由LixMlO2 *LiyM2P04表示。在式中，Ml和M2代表一种或多种过渡金属元素。x和y的值根据充电和放电状态而有所不同，例如，可以在0.05<x< 1.10和0.05<y< 1.10的范围内。
[0059]锂-过渡金属复合氧化物的例子可以包括LiCo02、LiN12和由下式(I)代表的锂-镍系复合氧化物。特别地，含有镍作为过渡金属元素的LiN12可以是优选的。锂-过渡金属磷酸盐化合物的例子可以包括LiFePO4和LiFei_uMnuP04(u〈l)，因为由此获得了高的电池容量并且获得了优异的循环特性等。
[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 中的一种或多种；和 z 满足 0.005〈ζ〈0.5。
[0062]除此之外，阴极材料可以是例如氧化物、二硫化物、硫族化物或导电性高分子等中的一种或多种。氧化物的例子可以包括氧化钛、氧化钒和二氧化锰。二硫化物的例子可以包括二硫化钛和硫化钥。硫族化物的例子可以包括硒化铌。导电性高分子的例子可以包括硫、聚苯胺和聚噻吩。然而，阴极材料不限于上述材料，可以是其他材料。
[0063]阴极粘结剂的例子可以包括合成橡胶和高分子材料中的一种或多种。合成橡胶的例子可以包括苯乙烯-丁二烯系橡胶、氟系橡胶和乙烯-丙烯-二烯。高分子材料的例子可以包括聚偏二氟乙烯和聚酰亚胺。
[0064]阴极导电剂的例子可以包括碳材料等中的一种或多种。碳材料的例子可以包括石墨、炭黑、乙炔黑和科琴(Ketjen)黑。阴极导电剂可以是金属材料或导电性高分子等，只要该材料具有导电性。
[0065][阳极]
[0066]阳极22具有在阳极集电体22A的单一表面或两个表面上的阳极活性材料层22B。
[0067]阳极集电体22A可以例如由诸如铜(Cu)、镍和不锈钢等导电性材料中的一种或多种制成。特别地，阳极集电体22A可以优选含有铜作为构成元素，可以更优选由铜形成，因为由此可以获得优异的导电性等。
[0068]阳极集电体22A的表面可以优选被粗糙化。由此，由于所谓的锚定效果，改善了阳极活性材料层22B相对于阳极集电体22A的粘合性。在这种情况下，在最低限度上，阳极集电体22A在与阳极活性材料层22B相对的区域中的表面上被粗糙化就是足够的。粗糙化方法的例子包括通过利用电解处理形成微粒子的方法。电解处理是通过利用在电解槽中的电解法在阳极集电体22A的表面上形成微粒子而设置凹凸的方法。通过电解法形成的铜箔一般称为“电解铜箔”。
[0069]阳极活性材料层22B含有能够嵌入和脱嵌锂离子的一种或多种阳极材料作为阳极活性材料，并且还可以含有其他材料，如阳极粘结剂和阳极导电剂。阳极粘结剂和阳极导电剂的详细信息例如分别与阴极粘结剂和阴极导电剂类似。
[0070]然而，阳极材料的可充电容量优选大于阴极21的放电容量，以防止在充电途中锂金属在阳极22上的意外析出。能够嵌入和脱嵌锂离子的阳极材料的电化学当量优选大于阴极21的电化学当量。
[0071]阳极材料可以是例如碳材料中的一种或多种。在碳材料中，在锂离子的嵌入和脱嵌时其晶体结构的变化是非常小的。因此，碳材料提供了高的能量密度和优异的循环特性等。此外，碳材料也起到阳极导电剂的功能。碳材料的例子包括石墨化的碳、(002)面的间距等于或大于0.37nm的非石墨化的碳以及(002)面的间距等于或小于0.34nm的石墨。更具体地，碳材料的例子可以包括热解碳类、焦炭类、玻璃状碳纤维、有机高分子化合物焙烧体、活性炭和炭黑类。焦炭类的例子可以包括浙青焦炭、针状焦炭和石油焦炭。通过在适当的温度下焙烧(碳化)诸如酚醛树脂和呋喃树脂等高分子化合物得到有机高分子化合物焙烧体。除此之外，碳材料可以包括在约1000°C以下的温度下热处理的低结晶性碳或非晶性碳。应当指出的是，碳材料的形状可以是纤维状、球状、粒子状和鳞片状中的任一种。
[0072]阳极材料可以是例如含有一种或多种金属元素和准金属元素作为构成元素的材料(金属系材料)，因为由此获得了高的能量密度。这种金属系材料可以是单质、合金或化合物，可以是它们的两种以上的混合物，或者可以是具有它们中的一部分或全部的一种相或多种相的材料。应当指出的是，除了由两种以上的金属元素构成的材料之外，“合金”包括含有一种或多种金属兀素以及一种或多种准金属兀素的材料。此外，“合金”可以含有非金属元素。它们的结构的例子包括固溶体、共晶(共熔混合物)、金属间化合物以及两种以上共存的结构。
[0073]上述金属元素和上述准金属元素的例子可以包括能够与锂形成合金的一种或多种金属元素和准金属元素。其具体例子可以包括Mg、B、Al、Ga、In、S1、Ge、Sn、Pb、B1、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、Pd和Pt。特别地，Si或Sn或这二者可以是优选的。Si和Sn具有高的嵌入和脱嵌锂离子的能力，因此提供高的能量密度。
[0074]含有Si或Sn或这二者作为构成元素的材料可以是Si或Sn的单质、合金和化合物，可以是它们的两种以上的混合物，或者可以是具有它们中的一部分或全部的一种相或多种相的材料。应当指出的是，单质仅仅是指一般的单质(其中可以含有少量杂质)，并且不一定是指纯度100%的单质。
[0075]Si 的合金除了 Si 之外可以含有诸如 Sn、N1、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、T1、Ge、B1、Sb和Cr等一种或多种元素作为构成元素。Si的化合物除了 Si之外可以含有C和O等中的一种或多种作为构成元素。例如，Si的化合物除了 Si之外可以含有对于Si的合金所描述的一种或多种元素作为构成元素。
[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。应当指出的是，S1v中的V可以为0.2〈v〈l.4。
[0077]Sn 的合金除了 Sn 之外可以含有诸如 S1、N1、Cu、Fe、Co、Mn、Zn、In、Ag、T1、Ge、B1、Sb和Cr等一种或多种元素作为构成元素。Sn的化合物除了 Si之外可以含有C和O等中的一种或多种作为构成元素的材料。应当指出的是，例如，Sn的化合物除了 Sn之外可以含有对于Sn的合金所描述的一种或多种元素作为构成元素。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，作为含有Sn的材料，例如，除了 Sn作为第一构成元素之外，含有第二构成元素和第三构成元素的材料是优选的。第二构成元素的例子可以包括诸如Co、Fe、Mg、T1、V、Cr、Mn、N1、Cu、Zn、Ga、Zr、Nb、Mo、Ag、In、Ce、Hf、Ta、W、Bi 和 Si 等中的一种或多种元素。第三构成元素的例子可以包括B、C、Al和P等中的一种或多种。在含有第二构成元素和第三构成元素的情况下，获得了高的电池容量和优异的循环特性等。
[0079]特别地，含有Sn、Co和C作为构成元素的材料(含有SnCoC的材料)可以是优选的。作为含有SnCoC的材料的组成，例如，C的含量可以为9.9质量％?29.7质量％，并且Sn和Co的含量的比率(Co/(Sn+Co))可以为20质量％?70质量％，因为由此获得了高的能量密度。
[0080]优选的是，含有SnCoC的材料具有含有Sn、Co和C的相。该相优选是低结晶性或非晶性的。该相是能够与Li反应的反应相。因此，由于反应相的存在，获得了优异的特性。在CuKa射线用作特定X射线并且插入速率为1° /min的情况下，通过该相的X-射线衍射获得的衍射峰的半峰宽可以优选等于或大于基于衍射角2 Θ的1°。由此，锂离子更顺利地嵌入和脱嵌，并且与电解液的反应性降低。应当指出的是，在某些情况下，除了低结晶相或非晶相之外，含有SnCoC的材料包括含有各构成元素的单质或一部分的相。
[0081]通过X-射线衍射获得的衍射峰是否对应于能够与Li反应的反应相被允许通过比较在与Li的电化学反应之前和之后的X-射线衍射图容易地确定。例如，如果与Li的电化学反应之后的衍射峰的位置从与Li的电化学反应之前的衍射峰的位置改变，则获得的衍射峰对应于能够与Li反应的反应相。在这种情况下，例如，低结晶性反应相或非晶性反应相的衍射峰出现在2 Θ =20°?50°的范围内。这样的反应相可以具有例如上述的各构成元素，其低结晶性或非晶性结构可能主要是C存在的结果。
[0082]在含有SnCoC的材料中，作为构成元素的C的一部分或全部可以优选结合到作为其他构成元素的金属元素或准金属元素，因为由此抑制了 Sn等的凝集或结晶。元素的结合状态被允许通过例如X-射线光电子能谱(XPS)检查。在市售的装置中，例如，作为软X射线，可以使用Al-Ka射线或Mg-Ka射线等。在C的一部分或全部结合到金属元素或准金属元素等的情况下，C的Is轨道(Cls)的合成波的峰在低于284.5eV的区域出现。应当指出的是，在该装置中，进行能量校准，从而在84.0eV获得Au原子的4f轨道(Au4f)的峰。此时，通常，由于在材料表面上存在表面污染碳，表面污染碳的Cls峰视为284.8eV，被用作能量标准。在XPS测定中，作为包含表面污染碳的峰和含有SnCoC的材料中的碳的峰的形式得到Cls峰的波形。因此，例如，通过使用市售软件进行分析，从而使两个峰彼此隔离。在波形分析中，存在于最低结合能侧的主峰的位置是能量标准(284.8eV)。
[0083]应当指出的是，含有SnCoC的材料不限于仅由Sn、Co和C作为构成元素的材料(SnCoC)。即，在需要时，含有SnCoC的材料还可以例如含有S1、Fe、N1、Cr、In、Nb、Ge、T1、Mo、Al、P、Ga和Bi中的一种或多种作为构成元素。
[0084]除了含有SnCoC的材料之外，含有Sn、Co、Fe和C作为构成元素的材料(含有SnCoFeC的材料)也可以是优选的。含有SnCoFeC的材料的组成可以任意地设定。例如，Fe的含量可以设定为很少的组成如下。即，C的含量可以为9.9质量％?29.7质量％，Fe的含量可以为0.3质量％?5.9质量％，并且Sn和Co的含量的比率(Co/(Sn+Co))可以为30质量％?70质量％。此外，例如，Fe的含量设定为很大的组成如下。即，C的含量可以为
11.9质量%?29.7质量％，SnXo和Fe的含量的比率((Co+Fe) / (Sn+Co+Fe))可以为26.4质量％?48.5质量％，并且Co和Fe的含量的比率(Co/ (Co+Fe))可以为9.9质量％?79.5质量％。在这样的组成范围内，可以获得高的能量密度。应当指出的是，含有SnCoFeC的材料的物理性能(如半峰宽等)与上述的含有SnCoC的材料类似。
[0085]除此之外，阳极材料可以是例如金属氧化物或高分子化合物等中的一种或多种。金属氧化物的例子可以包括氧化铁、氧化钌和氧化钥。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，阳极材料不限于上述的材料，可以是其他材料。
[0086]可以通过例如涂布法、气相沉积法、液相沉积法、喷射法、焙烧法(烧结法)等中的一种或多种形成阳极活性材料层22B。涂布法是一种这样的方法，其中，例如，在粒子(粉末)状的阳极活性材料与阳极粘结剂等混合后，将混合物分散在诸如有机溶剂等溶剂中，并且用生成物涂布阳极集电体22A。气相沉积法的例子可以包括物理气相沉积法和化学沉积法。更具体地，其例子可以包括真空蒸发法、溅射法、离子镀法、激光烧蚀法、热化学气相沉积法、化学气相沉积(CVD)法和等离子体化学气相沉积法。液相沉积法的例子可以包括电解镀法和无电解镀法。喷射法是一种这样的方法，其中，喷射熔融状态或半熔融状态的阳极活性材料到阳极集电体22A上。焙烧法是一种这样的方法，其中，在通过例如涂布法在阳极集电体22A上形成涂层后，在高于阳极粘结剂等的熔点的温度下对涂层进行热处理。焙烧法的例子可以包括如气氛焙烧法、反应性焙烧法和热压焙烧法。
[0087]在二次电池中，如上所述，为了防止在充电途中锂金属在阳极22上意外地析出，能够嵌入和脱嵌锂离子的阳极材料的电化学当量大于阴极的电化学当量。此外，在完全充电状态时的开路电压(即，电池电压)等于或大于4.25V的情况下，与开路电压为4.20V的情况相比，即使使用相同的阴极活性材料，每单位质量的锂离子的放出量也较大。因此，阴极活性材料和阳极活性材料的量被相应地调整。由此，可获得高的能量密度。
[0088][隔板]
[0089]隔板23将阳极22和阴极21隔开，并且在防止因两个电极接触造成的电流短路的同时使锂离子通过。隔板23例如可以是由合成树脂或陶瓷等制成的多孔膜。隔板23可以是两种以上多孔膜层叠形成的层叠膜。合成树脂的例子可以包括聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯。
[0090]特别地，隔板23可以包括例如由上述的多孔膜形成的基材层和设置在基材层的一个表面或两个表面上的高分子化合物层。由此，隔板23相对于阴极21和阳极22的粘合性提高，因此，螺旋卷绕的电极体20的歪斜度被抑制。由此，电解液的分解反应被抑制，并且浸溃基材层的电解液的漏液被抑制。因此，即使重复充电和放电，二次电池的电阻也不太可能增大，并且电池的膨胀性被抑制。
[0091]高分子化合物层可以例如含有诸如聚偏二氟乙烯等高分子材料，因为这样的高分子材料具有优异的物理强度，而且是电化学稳定的。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层的情况下，在制备溶解有高分子材料的溶液后，用溶液涂布基材层，随后干燥生成物。可选择地，基材层可以被浸泡在溶液中，并且可以随后干燥。
[0092][电解液]
[0093]用作为液态电解质的电解液浸溃隔板23。电解液含有溶剂和电解质盐,并且在需要时可以含有其他材料，如添加剂。
[0094]溶剂含有一种或多种诸如有机溶剂等非水溶剂。
[0095]非水溶剂的例子可以包括环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、链状羧酸酯和腈，因为由此可获得优异的电池容量、优异的循环特性和优异的保存特性等。环状碳酸酯的例子可以包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯。链状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。内酯的例子可以包括Y-丁内酯和Y-戊内酯。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、异丁酸甲酯、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，非水溶剂的例子可以包括1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1，3- 二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、1，3- 二噁烷、I, 4- 二噁烷、N，N- 二甲基甲酰胺、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、环丁砜、磷酸三甲酯和二甲亚砜。由此，获得了类似的优点。
[0097]特别地，碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸乙基甲基酯中的一种或多种可以是优选的，因为由此获得了优异的电池容量、优异的循环特性和优异的保存特性等。在这种情况下，诸如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯等高粘度(高介电常数)溶剂(例如，比介电常数ε≥30)和诸如碳酸二甲酯、碳酸乙基甲基酯和碳酸二乙酯等低粘度溶剂(例如，粘度≤ImPa-s)的组合可以是更优选的。一个原因是，在这种情况下，电解质盐的解离性和离子迁移度得以改善。
[0098] 特别地，溶剂可以优选含有一或多种不饱和环状碳酸酯，因为由此在充电和放电时，在阳极22的表面上主要形成稳定的保护膜，因此抑制了电解液的分解反应。上述的“不饱和环状碳酸酯”是指具有一个或多个不饱和碳键(碳-碳双键)的环状碳酸酯。不饱和环状碳酸酯的具体例子可以包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基亚乙酯和碳酸亚甲基亚乙酯。然而，其例子可以包括其他材料。在溶剂中不饱和环状碳酸酯的含量没有特别限制，例如可以为 0.01wt% ~10wt%o
[0099]此外，溶剂可以优选含有一种或多种卤代碳酸酯，因为由此在充电和放电时，在阳极22的表面上主要形成稳定的保护膜，因此抑制了电解液的分解反应。上述的“卤代碳酸酯”是指具有一个或多个卤素作为构成元素的环状碳酸酯或链状碳酸酯。卤代环状碳酸酯的例子可以包括4-氟-1，3- 二氧戊环-2-酮和4，5- 二氟-1，3- 二氧戊环_2_酮。然而，其例子可以包括其他材料。卤代链状碳酸酯的例子可以包括碳酸氟甲基甲酯、碳酸双(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。在溶剂中卤代碳酸酯的含量没有特别限制，例如可以为0.01wt%?50wt%。
[0100]此外，溶剂可以优选含有磺内酯(环状磺酸酯)，因为由此进一步提高了电解液的化学稳定性。磺内酯的例子可以包括丙烷磺内酯和丙烯磺内酯。其例子可以包括其他材料。在溶剂中的磺内酯的含量没有特别限制，例如，可以为0.5wt%? 5wt%。
[0101]此外，溶剂可以优选含有酸酐，因为由此进一步提高了电解液的化学稳定性。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、戊二酸酐和马来酸酐。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。在溶剂中的酸酐的含量没有特别限制，例如，可以为0.5wt%?5wt%。
[0102]电解质盐可以例如含有一种或多种锂盐。然而，电解质盐可以例如含有除了锂盐之外的盐(例如，除了锂盐之外的轻金属盐)。
[0103]锂盐的例子可以包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、甲磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)、四氯铝酸锂(LiAlCl4)、六氟硅酸二锂(Li2SiF6)、氯化锂(LiCl)和溴化锂(LiBr)。由此，获得了优异的电池容量、优异的循环特性和优异的保存特性等。然而，锂盐的具体例子不限于上述化合物，可以包括其他化合物。
[0104]特别地，LiPF6、LiBF4、LiClO4和LiAsF6中的一种或多种可以是优选的，LiPF6是更优选的，因为由此降低了内部电阻，并因此获得了更高的效果。
[0105]相对于非水溶剂，电解质盐的含量可以优选为0.3mol/kg?3.0mol/kg,因为由此获得了高的离子传导性。
[0106][热传导性粒子]
[0107]如图2所示，在阴极集电体21A和阳极集电体22A之间的区域R内，阴极21、阳极22和隔板23中的一个或多个含有多个热传导性粒子。
[0108]热传导性粒子具有各向异性的热导率。具体地，热传导性粒子的热导率在与其中阴极21和阳极22彼此相对的方向(作为第一方向的相对方向DY)交叉的方向(作为第二方向的交叉方向DX)上比在相对方向DY上更大。应当指出的是，在图2中，术语“相对方向DY”是指上下方向，而术语“交叉方向DX”是指左右方向。
[0109]上述阴极21等含有多个热传导性粒子的一个原因在于，在这种情况下，二次电池的自发热引起的着火、破损等被抑制，从而确保了安全性。
[0110]更具体地，在二次电池由于外部加热、内部短路等发热的情况下，阴极21、阳极
22、电解液等被加热，因此，二次电池由于所谓的自发热变得不稳定。在这种情况下，当随着电池内的温度增加而从阴极21产生氧气(O2)的情况下，由于氧气与电解液之间的反应加速了发热。此外，由于上述氧气和阳极活性材料之间的直接反应也加速了发热。特别地，在阳极活性材料是高反应性金属系材料的情况下，氧气容易与阳极活性材料发生反应，因此，在阳极22中显著发热。由此，二次电池着火或破损。
[0111]特别地，在发热进行到超过阳极集电体22A的熔点的温度的情况下，过多的热量在阳极22内产生。当过多的热量从阳极22传导到阴极21时，由于阴极集电体21A和阴极活性材料层21B在高温下被加热，因此在阴极21中发生所谓的热失控。在这种情况下，在阳极集电体21A含有铝作为构成元素的情况下，在阴极集电体21A和阴极活性材料层21B中发生铝热反应。因此，在二次电池的内部，以链式反应的状态爆炸式地发热。由此，除了二次电池的着火之外，二次电池被严重破损到外观变形的程度。
[0112]有鉴于此，在多个热传导性粒子存在于上述区域R内的情况下，在阳极22中产生的热量不太可能传导到阴极21，因此，安全性提高。
[0113]更具体地，如上所述，热传导性粒子的热导率在交叉方向DX上比在相对方向DY上更大，因此，热传导性粒子的特征在于，热量在交叉方向DX上比在相对方向DY上容易传导。因此，当在阳极22中产生的热量在热量到达阴极21之前到达热传导性粒子的情况下，热量由热传导性粒子诱导到交叉方向DX，并且不太可能被传导到存在于相对方向DY的阴极21中。由此，相比于未使用热传导性粒子的情况，从阳极22传导到阴极21的热量减少。因此，即使产生二次电池的自发热，着火和破损的可能性也很低。因此，由于二次电池的温度不太可能被过度增加，因此安全性被允许确保。
[0114]含有热传导性粒子的位置没有特别限制，只要这些位置是二次电池的存在于区域R内的一个或多个部件。即，热传导性粒子可以仅被包含在阴极21、阳极22和隔板23之一中，可以包含在两个的任意组合中，或者可以被包含在全部中。一个原因在于，只要在区域R内存在热传导性粒子，上述优点就会获得，而不依赖于含有热传导性粒子的位置。
[0115]特别地，与一个相比，热传导性粒子可以更优选包含在阴极21、阳极22和隔板23的两个中，可以再更优选包含在全部中。一个原因在于，在这种情况下，在阳极22中产生的热量被进一步容易地诱导到交叉方向DX，因此，到达阴极21的热量被进一步降低。
[0116]应当指出的是，在热传导性粒子仅被包含在阴极21、阳极22和隔板23之一中的情况下，热传导性粒子可以优选包含在阳极22中。一个原因在于，在这种情况下，热量被诱导到作为可以诱发自发热的主要发热源的阳极22本身中的交叉方向DX，因此，热量进一步不太可能从阳极22传导到阴极21。
[0117]在本例子中，含有热传导性粒子的位置可以是例如阴极21的活性材料层或阳极22的活性材料层。更具体地，例如，在阳极22中，位于阳极集电体22A和隔板23之间的活性材料层(阳极活性材料层22B)含有多个热传导性粒子。即，多个热传导性粒子连同上述的阳极活性材料等一起包含在阳极活性材料层22B中。
[0118]热传导性粒子的形状没有特别限制，只要其热传导率在交叉方向DX上比在相反方向DY上更大。即，热传导性粒子的形状可以是球状、板状或其他形状。术语“板状”通常是指任何平面形状，是一种包括所谓的扁平状和鳞片状的概念。
[0119]特别地，热传导性粒子的形状可以优选是其中长度大于厚度的形状，更具体地，可以更优选板状。一个原因在于，在这种情况下，由于热传导性粒子的形状各向异性的原因，容易在相对方向DY和交叉方向DX之间发生热传导性的差异。
[0120]图3是用于说明热传导性粒子100的取向状态的图。热传导性粒子100的形状可以是例如具有长轴a和短轴b的板状。长轴a的尺寸(长度)比短径b的尺寸(厚度)更大。在阳极活性材料层22B中，多个热传导性粒子100中的一部分或全部可被优选取向，使得其长度方向(长轴的方向)定向为交叉方向DX。一个原因在于，在这种情况下，由于热传导性粒子100的形状各向异性的原因，热导率在对应于长轴a的方向的交叉方向DX上比在对应于短轴b的相对方向DY上更大。
[0121]应当指出的是，在图3所示的情况下，长轴a的方向不一定与交叉方向DX平行，并且长轴a的方向可以从交叉方向DX稍微倾斜。其中长轴a从交叉方向DX稍微倾斜的情况可以是指例如其中长轴a的方向和交叉方向DX之间的角度小于45°的情况。
[0122]下面再次参照图2对热传导性粒子进行说明。热传导性粒子在阳极活性材料层22B中的分布(层中分布)没有特别限制。即，热传导性粒子在阳极活性材料层22B中的含量在阳极活性材料层22B的厚度方向上可以是均匀的或可以是不均匀的。在含量是不均匀的情况中，其含量可以在更靠近阳极集电体22A的一侧比更远离阳极集电体22A的一侧更大。可选择地，其含量可以在更靠近阳极集电体22A的一侧比更远离阳极集电体22A的一侧更小。
[0123]特别地，热传导性粒子在阳极活性材料层22B中的含量可以优选在更靠近阳极集电体22A的一侧比更远离阳极集电体22A的一侧更大。一个原因在于，在阳极活性材料层22B中，大量的热传导性粒子存在于更靠近阳极集电体22A的区域中。由此，从阴极21产生的氧气不太可能到达(不太可能接触)阳极集电体22A，并且在阳极活性材料层22B中产生的热量容易传导到阳极集电体22A。为了获得热传导性粒子在阳极活性材料层22B中的含量在更靠近阳极集电体22A的一侧比更远离阳极集电体22A的一侧更大的状态，例如，阳极活性材料层22B可以由两层构成。在这种情况下，热传导性粒子在下层(更靠近阳极集电体22A的一侧的层)中的含量可以比热传导性粒子在上层(更远离阳极集电体22A的一侧的层)中的含量更高。不言而喻，阳极活性材料层22B的层数不限于两层，也可以是三层以上。
[0124]热传导性粒子的材料的种类没有特别限制，只要热传导性粒子含有其中热导率在交叉方向DX上比在相反方向DY上更大的一种或多种材料。即，热传导性粒子可以含有氧化物，可以含有非氧化物，或可以含有它们两者。非氧化物的例子可以包括碳化物和氮化物。
[0125]特别地，热传导性粒子优选含有精细陶瓷，因为由此获得了优异的物理强度和优异的化学稳定性。精细陶瓷的例子可以包括氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化硅(S12)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)和氮化硼(BN)。
[0126]特别地，可以优选的是，精细陶瓷不含有氧作为构成元素，S卩，可以是非氧化物。一个原因在于，在这种情况下，即使二次电池的温度由于热失控等增加，也不会从热传导性粒子产生有利于副反应的氧气。因此，精细陶瓷可以优选是碳化硅、氮化硅、氮化铝、氮化硼(BN)等中的一种，可以更优选是氮化硼，因为由此除了优异的物理强度和优异的化学稳定性之外，获得了热导率的优异的各向异性。
[0127]尽管热传导性粒子的熔点没有特别限制，但是特别地，热传导性粒子的熔点可以优选高于阳极集电体22A的熔点。一个原因在于，在这种情况下，即使在发热时二次电池的温度到达阳极集电体22A的熔点，如上所述，热传导性粒子也能诱导热量。因此，例如，在阳极集电体22A含有铜作为构成元素情况下，热传导性粒子可以优选含有氮化硼。
[0128]应当指出的是，在热传导性粒子连同阳极活性材料一起包含在阳极活性材料层22B中的情况下，阳极活性材料的重量Gl和热传导性粒子的重量G2之间的比例G2/G1没有特别限制。然而，特别地，比例G2/G1可以优选为3.1?31，因为由此即使产生二次电池的自发热，温度也不太可能被增加，因此，安全性进一步改善。
[0129][二次电池的操作]
[0130]在二次电池中，例如，在充电时，从阴极21放出的锂离子通过电解液嵌入阳极22中，在放电时,从阳极22放出的锂离子通过电解液嵌入阴极21中。
[0131][二次电池的制造方法]
[0132]例如，通过下面的过程制造二次电池。
[0133]首先，形成阴极21。在本例子中，将阴极活性材料与阴极粘结剂和/或阴极导电剂等混合，以制备阴极混合物。随后，将阴极混合物分散在有机溶剂等中，以获得糊状阴极混合物浆料。随后，用阴极混合物浆料涂布阴极集电体2IA的两个表面，将阴极混合物浆料干燥而形成阴极活性材料层21B。其后，通过使用辊压机等将阴极活性材料层21B压缩成型。在这种情况下，压缩成型可以在加热阴极活性材料层21B的同时进行，或压缩成型可以重复几次。
[0134]此外，通过与上述阴极21相似的过程形成阳极22。在本例子中，将阳极活性材料与阳极粘结剂和/或阳极导电剂等混合，以制备阳极混合物，随后，将阳极混合物分散在有机溶剂等中，以形成糊状阳极混合物浆料。应当指出的是，在热传导性粒子包含在阳极22的阳极活性材料层22B中的情况下，热传导性粒子被加到上述阳极混合物或上述阳极混合物浆料中。随后，用阳极混合物浆料涂布阳极集电体22A的两个表面，将阳极混合物浆料干燥而形成阳极活性材料层22B。其后，在需要时将阳极活性材料层22B压缩成型。
[0135]最后，通过使用阴极21和阳极22组装二次电池。在本例子中，通过使用焊接法等将阴极引线25连接到阴极集电体21A，通过使用焊接法等将阳极引线26连接到阳极集电体22A。随后，经由其间的隔板23层叠阴极21和阳极22并螺旋卷绕，由此形成螺旋卷绕的电极体20。其后，将中央销24插在螺旋卷绕的电极体20的中心。随后，将螺旋卷绕的电极体20夹在一对绝缘板12和13之间，并且收容在电池罐11内。在本例子中，通过使用焊接法等将阴极引线25的末端连接到安全阀机构15，通过使用焊接法等将阳极引线26的末端连接到电池罐11。随后，将通过在溶剂中分散电解质盐获得的电解液注入电池罐11内，并用电解液浸溃隔板23。随后，在电池罐11的开放端部，通过经由垫圈17的铆接固定电池盖14、安全阀机构15和PTC装置16。
[0136][二次电池的作用和效果]
[0137]根据圆筒型二次电池中，阳极22的阳极活性材料层22B含有多个热传导性粒子，并且热传导性粒子的热导率在交叉方向DX上比在相对方向DY上更大。在这种情况下，如上所述，从阳极22传导到阴极21的热量由于热传导性粒子的热诱导功能被降低了。因此，二次电池的温度不太可能被过度增加。因此，即使产生二次电池的自发热，着火和破损的可能性也很低。因此，可获得优异的安全性。
[0138]特别地，在热传导性粒子具有其中长度大于厚度的形状并且热传导性粒子被取向成使得其长度方向定向为交叉方向DX的情况下，由于热传导性粒子的热导率在交叉方向DX上比在相对方向DY上更大，因此可获得更高的效果。在这种情况下，在热传导性粒子具有板状并含有氮化硼的情况下，可获得更高的效果。
[0139]此外，在热传导性粒子的熔点比阳极集电体22A的熔点更高的情况下，即使在发热时二次电池的温度到达阳极集电体22A的熔点，热传导性粒子的热诱导功能也被允许保
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[0140]此外，当热传导性粒子在阳极活性材料层22B中的含量在更靠近阳极集电体22A的一侧比更远离阳极集电体22A的一侧更大的情况下，可获得更高的效果。此外，在阳极活性材料的重量Gl和热传导性粒子的重量G2之间的比例G2/G1为3.1?31的情况下，安全性被允许进一步改善，因为即使产生二次电池的自发热，温度也进一步不太可能增加。
[0141]应当指出的是，代替阳极22的活性材料层(阳极活性材料层22B)，阴极21的活性材料层(阴极活性材料层21B)可以含有多个热传导性粒子。即，多个热传导性粒子可以连同上述阴极活性材料等一起被包含在位于阴极集电体21A和隔板23之间的阴极活性材料层21B中。含有热传导性粒子的阴极活性材料层21B的构成类似于阳极活性材料层22B的上述构成，并且通过类似于阳极活性材料层22B的过程形成阴极活性材料层21B。在这种情况下，同样，在阳极22产生的热量不太可能传导到阴极21，特别地，热量不太可能被保留(集中)在阴极21中，因此，可获得优异的安全性。
[0142]在热传导性粒子连同阴极活性材料一起包含在阴极活性材料层21B中的情况下，热传导性粒子的平均粒径(中值粒径d50: μ m)没有特别限制。特别地，在阴极活性材料是多个初级粒子的聚集体(二次粒子)的情况下，热传导性粒子的中值粒径可以优选大于阴极活性材料的一次粒子的平均粒径(中值粒径d50: μ m)。一个原因在于，在这种情况下，即使产生二次电池的自发热，温度也不太可能增加。
[0143]此外，阳极活性材料层22B可以含有多个热传导性粒子，并且阴极活性材料层21B也可以含有多个热传导性粒子。在这种情况下，在阳极22中产生的热量进一步不太可能被传导到阴极21，因此即使产生二次电池的自发热，温度也进一步不太可能增加。因此，安全性被允许进一步改善。
[0144][1-1-2.含有热传导性粒子的位置:电极的覆盖层]
[0145]含有热传导性粒子的位置可以是设置在上述活性材料层上的电极覆盖层，而不是上述活性材料层。这里说明的二次电池的构成和制造方法类似于上述1-1-1.中说明的二次电池的构成和制造方法，除了下面说明的各点。
[0146]图4示出螺旋卷绕的电极体20的另一种构成，并且示出了对应于图2的截面构成。在本例子中，例如，在阳极22中，电极覆盖层(阳极覆盖层22C)可以被设置在阳极活性材料层22B上。阳极覆盖层22C含有多个热传导性粒子。即，多个热传导性粒子在区域R内被包含在位于阳极活性材料层22B和隔板23之间的阳极覆盖层22C中。热传导性粒子的功能、构成等已经在上面详细描述，因此，对它的说明将被省略。
[0147]阳极覆盖层22C可以例如通过涂布法、浸溃法、气相沉积法、液相沉积法、喷射法、焙烧法(烧结法)等中的一种或多种形成。特别地，阳极覆盖层22C可以优选通过涂布法、浸溃法等形成，因为由此可以容易地形成阳极覆盖层22C，而不需要加热阳极活性材料层22B等。应当指出的是，阳极覆盖层22C可以连同热传导性粒子一起含有一种或多种高分子材料作为粘合剂。高分子材料可以是例如聚偏二氟乙烯等。
[0148]图5是说明热传导性粒子100的另一种取向状态的图，并且对应于图3。如上所述，在热传导性粒子100的形状是具有长轴a和短轴b的板状的情况下，多个热传导性粒子100的一部分或全部可以被优选取向，使得长度方向(长轴的方向)被定向到交叉方向DX。
[0149]在这种情况下，特别地，如图5所示，在多个热传导性粒子100的一部分或全部中，相邻的粒子可以优选相互接触。一个原因在于，热量容易通过接触点101在相邻粒子之间传导，因此，热量容易被诱导到交叉方向DX。特别地，相邻的粒子可以优选部分地相互重叠，因为由此接触点101的面积增大，并且热量更容易在相邻粒子之间传导。
[0150]应当指出的是，在热传导性粒子包含在阳极覆盖层22C中的情况下，阳极活性材料的平均粒径Dl (中值粒径d50: μ m)和热传导性粒子的平均粒径D2 (中值粒径d50: μ m)之间的比例D2/D1没有特别限制。然而，特别地，比例D2/D1可以优选为0.1?5，因为由此诸如循环特性等基本特性被确保。
[0151]在制造阳极22时，热传导性粒子、粘结剂等的混合物被分散在有机溶剂等中，获得糊状物浆料。随后，将阳极活性材料层22B形成在阳极集电体22A，其后，在阳极活性材料层22B的表面上涂布浆料，并将浆料干燥，以形成阳极覆盖层22C。
[0152]根据圆筒型二次电池，设置在阳极22的阳极活性材料层22B上的阳极覆盖层22C含有多个热传导性粒子，并且热传导性粒子的热导率在交叉方向DX上比在相对方向DY上更大。在这种情况下，出于类似于其中阳极活性材料层22B含有热传导性粒子的情况的原因，在阳极覆盖层22C中，热量通过热传导性粒子的热诱导功能被诱导到交叉方向DX，因此，二次电池的温度不太可能被过度增加。因此，即使产生二次电池的自发热，着火和破损的可能性也很低，因此，可获得优异的安全性。
[0153]特别地，在具有长度大于厚度的形状的热传导性粒子被取向成使得其长度方向被定向到交叉方向DX并且相邻的粒子部分地相互接触的情况下，可获得更高的效果。在这种情况下，在相邻粒子部分地相互重叠的情况下，可获得进一步更高的效果。
[0154]二次电池的其他功能和其他效果类似于上述1-1-1的说明。
[0155]应当指出的是，代替设置在阳极22的阳极活性材料层22B上的电极覆盖层(阳极覆盖层22C)，如对应于图4的图6所示，设置在阴极21的阴极活性材料层2IB上的电极覆盖层(阴极覆盖层21C)可以含有热传导性粒子。即，多个热传导性粒子在区域R内可以被包含在位于阴极活性材料层21B和隔板23之间的阴极覆盖层21C中。含有热传导性粒子的阴极覆盖层21C的构成类似于阳极覆盖层22C的上述构成，并且阴极覆盖层21C通过类似于阳极覆盖层22C的过程形成。在这种情况下，同样，在阳极22中产生的热量不太可能传导到阴极21，因此，可获得优异的安全性。
[0156]应当指出的是，在热传导性粒子包含在阴极覆盖层21C中的情况下，在阴极活性材料层21B中的阴极活性材料的面积密度Ml (mg/cm2)和在阴极覆盖层21C中的热传导粒子的面积密度M2 (mg/cm2)之间的比例M1/M2没有特别限制。特别地，比例M1/M2可以优选为20?200，因为由此诸如循环特性等基本特性被确保。
[0157]此外，设置在阳极活性材料层22B上的阳极覆盖层22C可以含有多个热传导性粒子，并且设置在阴极活性材料层21B上的阴极覆盖层21C也可以含有多个热传导性粒子。在这种情况下，在阳极22中产生的热量不太可能传导到阴极21，因此即使产生二次电池的自发热，温度也进一步不太可能增加。因此，安全性被允许进一步改善。
[0158][1-1-3.含有热传导性粒子的位置:隔板的覆盖层]
[0159]含有热传导性粒子的位置可以是隔板23的覆盖层(隔板覆盖层)，而不是活性材料层的上述覆盖层(电极覆盖层)。这里说明的二次电池的构成和制造方法类似于上述
1-1-1.中说明的二次电池的构成和制造方法，除了下面说明的各点。
[0160]图7示出螺旋卷绕的电极体20的另一种构成，并且示出了对应于图4和图6的截面构成。在隔板23中，例如，隔板覆盖层23B可以设置在多孔层23A的两个表面上。隔板覆盖层23B含有多个热传导性粒子。即，在区域R内，多个热传导性粒子包含在位于多孔层23A和阴极活性材料层21B之间的隔板覆盖层23B中，并且包含在位于多孔层23A和阳极活性材料层22B之间的隔板覆盖层23B中。热传导性粒子的功能、构成等已经在上面详细描述，因此，对它的说明将被省略。此外，含有热传导性粒子的隔板覆盖层23B的构成类似于阴极覆盖层21C和阳极覆盖层22C的上述构成。
[0161]在这种情况下，同样，如参照图3和图5所述的，具有其中长度大于厚度的形状的热传导性粒子100可以被优选取向，使得长度方向被定向到交叉方向DX。此外，相邻的粒子可以优选部分地相互接触，相邻的粒子可以优选部分地相互重叠。
[0162]应当指出的是，在隔板23含有多个热传导性粒子的情况下，由于以下原因，多个热传导性粒子应该不被包含在多孔层23A中，而是在隔板覆盖层23B中。首先，如果多孔层23A含有热传导性粒子，那么在多孔层23A中的微细孔被热传导性粒子填充。由此，由于多孔层23A的孔隙率降低，通过隔板23的锂离子的传导性下降。除此之外，由于隔板23的关闭功能等不能确保，因此安全性降低。其次，在含有热传导性粒子的多孔层23A中，柔韧性、抗张强度等下降。因此，不容易形成薄膜状态的多孔层23A，并且难以控制热传导性粒子的取向状态。
[0163]在制造隔板23时，热传导性粒子、粘结剂等的混合物被分散在有机溶剂等中，获得糊状物浆料。随后，多孔层23A的两个表面用浆料涂布，并将浆料干燥，以形成隔板覆盖层23B。多孔层23A的例子可以包括在1-1-1.中描述的由合成树脂、陶瓷等制成的多孔膜。
[0164]根据圆筒型二次电池，设置在隔板23的多孔层23A上的隔板覆盖层23B含有多个热传导性粒子，并且热传导性粒子的热导率在交叉方向DX上比在相对方向DY上更大。在这种情况下，出于类似于其中阳极活性材料层22B含有热传导性粒子的情况的原因，在隔板覆盖层23B中，热量通过热传导性粒子的热诱导功能被诱导到交叉方向DX，因此，从阳极22传导到阴极21的热量减少。即使产生二次电池的自发热，着火和破损的可能性也很低，因此，可获得优异的安全性。二次电池的其他功能和其他效果类似于类似于上述1-1-1的说明。
[0165]尽管没有具体示出，但是在隔板23中，隔板覆盖层23B可以仅设置在多孔层23A的一个表面上。其上设置隔板覆盖层23B的多孔层23A的表面可以是相对于阴极21 —侧的表面或相对于阳极22 —侧的表面。一个原因在于，由于隔板23位于阴极21和阳极22之间，即使仅在多孔层23A的一个表面上设置隔板覆盖层23B，在阳极22中产生的热量也不太可能传导到阴极21。
[0166][1-1-4.含有热传导性粒子的位置的总结]
[0167]在上述1-1-1.?1-1-3.中，已经分别对其中含有热传导性粒子的位置是任意的活性材料层的情况、其中含有热传导性粒子的位置是任意的电极的覆盖层的情况以及其中含有热传导性粒子的位置是隔板的覆盖层的情况进行了说明。然而，对于含有热传导性粒子的位置，2个以上的上述位置可以被组合为任意的组合。
[0168]作为例子，在阳极22中，阳极活性材料层22B可以含有热传导性粒子，阳极覆盖层22C也可以含有热传导性粒子。此外，阴极活性材料层21B、阴极覆盖层21C、阳极活性材料层22B、阳极覆盖层22C和隔板覆盖层23B全部可以含有多个热传导性粒子。
[0169]在任何组合中，都发挥热传导性粒子的热诱导功能，因此，可获得优异的安全性。
[0170][1-2.锂离子二次电池(层叠膜型)]
[0171]图8示出本技术实施方案的另一种二次电池的构成的分解立体图。图9是图8中示出的螺旋卷绕的电极体30沿着线IX-1X的放大截面图。在以下的说明中，在需要时将使用上述的圆筒型二次电池的构成要素。
[0172][二次电池的整体构成]
[0173]这里说明的二次电池可以是例如所谓的层叠膜型锂离子二次电池。例如，在二次电池中，螺旋卷绕的电极体30可以收容在膜状外封装元件40内。通过经由其间的隔板35和电解质层36层叠阴极33和阳极34，随后螺旋卷绕得到的层叠体，形成螺旋卷绕的电极体30。阴极引线31连接到阴极33，阳极引线32连接到阳极34。螺旋卷绕的电极体30的最外周部由保护带37保护。
[0174]阴极引线31和阳极引线32可以例如从外封装元件40的内部向外部在同一方向导出。阴极引线31可以例如由诸如铝等导电性材料制成，阳极引线32可以例如由诸如铜、镍和不锈钢等导电性材料制成。这些导电性材料的形状可以是例如薄板状或网状。
[0175]外封装元件40可以是其中例如熔接层、金属层和表面保护层以该顺序层叠的层叠膜。在层叠膜中，例如，两个膜的熔接层的各自外边缘可以熔合，使得熔接层和螺旋盘绕的电极体30彼此相对。可选择地，两个膜可以通过粘合剂等彼此贴合。熔接层的例子可以包括由聚乙烯或聚丙烯等制成的膜。金属层的例子可以包括铝箔。表面保护层的例子可以包括由尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯等制成的膜。
[0176]特别地，作为外封装元件40，其中聚乙烯膜、铝箔和尼龙膜以该顺序层叠的铝层叠膜是优选的。然而，外封装元件40可以由具有其他层叠结构的层叠膜、诸如聚丙烯等高分子膜或者金属膜制成。
[0177]在外封装元件40与阴极引线31和阳极引线32之间插入有防止外部空气侵入的粘合剂膜41。粘合剂膜41由相对于阴极引线31和阳极引线32具有粘合性的材料制成。这种材料的例子可以包括聚烯烃树脂，如聚乙烯、聚丙烯、改性的聚乙烯和改性的聚丙烯。
[0178]阴极33可以在阴极集电体33A的一个表面或两个表面上具有例如阴极活性材料层33B。阳极34可以在阳极集电体34A的一个表面或两个表面上具有例如阳极活性材料层34B。阴极集电体33A、阴极活性材料层33B、阳极集电体34A和阳极活性材料层34B的构成分别类似于阴极集电体21A、阴极活性材料层21B、阳极集电体22A和阳极活性材料层22B的构成。隔板35的构成类似于隔板23的构成。即，阴极33、阳极34和隔板35中的一个或多个含有多个热传导性粒子。热传导性粒子的热导率在与其中阴极33和阳极34彼此相对的方向(相对方向DY)交叉的方向(交叉方向DX)上比在相对方向DY上更大。
[0179]在电解质层36中，电解液被高分子化合物保持着。电解质层36是所胃的凝胶状电解质，因为由此获得了高的离子传导率(例如，在室温下lmS/cm以上)，并且防止了电解液的漏液。电解质层36在需要时可以含有其他材料，如添加剂。
[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、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷、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-丁二烯橡胶、腈-丁二烯橡胶、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与六氟丙烯的共聚物。特别地，聚偏二氟乙烯和上述共聚物可以是优选的，聚偏二氟乙烯是可以是更优选的，因为这种高分子化合物是电化学稳定的。
[0181]电解液的组成类似于圆筒型二次电池的电解液的组成。电解液含有不饱和环状碳酸酯。然而，在作为凝胶状电解质的电解质层36中，电解液的"溶剂"是指广泛的概念，不仅包括液体溶剂，而且包括能够解离电解质盐而具有离子传导性的材料。因此，在使用具有离子传导性的高分子化合物的情况下，高分子化合物也包含在溶剂中。
[0182]应当指出的是，电解液可以原样使用，代替凝胶状电解质层36。在这种情况下，用电解液浸溃隔板35。
[0183][二次电池的操作]
[0184]在二次电池中，例如，在充电时，从阴极33放出的锂离子通过电解质层36嵌入阳极34中，在放电时，从阳极34放出的锂离子通过电解质层36嵌入阴极33中。
[0185][二次电池的制造方法]
[0186]例如，可以通过下面三种类型的过程制造包括凝胶状电解质层36的二次电池。
[0187]在第一种过程中，通过类似于阴极21和阳极22的形成过程形成阴极33和阳极34。在这种情况下，通过在阴极集电体33A的一个表面或两个表面上形成阴极活性材料层33B而形成阴极33，通过在阳极集电体34A的一个表面或两个表面上形成阳极活性材料层34B而形成阳极34。随后，制备含有电解液、高分子化合物和诸如有机溶剂等溶剂的前体溶液。其后，用前体溶液涂布阴极33和阳极34以形成凝胶状电解质层36。随后，通过使用焊接法等将阴极引线31连接到阴极集电体33A，类似地，通过使用焊接法等阳极引线32连接到阳极集电体34A。随后，经由其间的隔板35层叠阴极33和阳极34，并螺旋卷绕，以形成螺旋盘绕的电极体30。其后，将保护带37贴附到其最外周部。随后，在螺旋卷绕的电极体30被夹在两片膜状外封装元件40之间后，通过热熔接法等使外封装元件40的外边缘贴合。由此，将螺旋卷绕的电极体30封入外封装元件40中。在这种情况下，粘合剂膜41插在阴极引线31与外封装元件40之间和阳极引线32与外封装元件40之间。
[0188]在第二种过程中，将阴极引线31连接到阴极33，将阳极引线32连接到阳极34。随后，经由其间的隔板35层叠阴极33和阳极34，并螺旋卷绕，以形成作为螺旋盘绕的电极体30的前体的螺旋卷绕体。其后，将保护带37贴附到其最外周部。随后，在螺旋卷绕体被夹持在两片膜状外封装元件40之间后，使用热熔接法等将除了一侧的最外周部贴合，得到袋状的状态，并且螺旋形卷绕体收容在袋状的外封装元件40内。随后，制备含有电解液、作为高分子化合物的原料的单体、聚合引发剂以及在需要时的诸如聚合抑制剂等其他材料的电解质用组合物，并将电解质用组合物注入到袋状的外封装元件40内。其后，使用热熔接法等密封外封装元件40。随后，将单体进行热聚合，由此，形成高分子化合物。因此，形成凝胶状电解质层36。
[0189]在第三种过程中，按类似于上述第二种过程的方式，形成螺旋卷绕体，并收容在袋状的外封装元件40内，除了使用两个表面涂布有高分子化合物的隔板35。涂布隔板35的高分子化合物的例子可以包括含有偏二氟乙烯作为组分的聚合物(均聚物、共聚物或者多组分共聚物)。其具体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为组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为组分的三元共聚物。应该注意到，除了含有偏二氟乙烯作为组分的聚合物之外，可以使用其他一种或多种高分子化合物。随后，制备电解液并注入外封装元件40内。其后，通过使用热熔接法等密封外封装元件40的开口部。随后，在外封装元件40被施加重量的同时，加热生成物，并且将隔板35贴合到阴极33和阳极34，高分子化合物在其间。由此，用电解液浸溃高分子化合物，因此，高分子化合物被凝胶化，以形成电解质层36。
[0190]在第三种过程中，与在第一种过程中相比，二次电池的膨胀可以更被抑制。此外，在第三种过程中，与在第二种过程中相比，作为高分子化合物的原料的单体和溶剂等不太可能被留在电解质层36中。因此，高分子化合物的形成步骤被有利地控制。因此，阴极33、阳极34和隔板35充分地粘合到电解质层36。
[0191][二次电池的作用和效果]
[0192]根据层叠膜型二次电池，阴极33、阳极34和隔板35中的一个或多个含有多个热传导性粒子。因此，出于与上述的圆筒型二次电池类似的理由，可获得优异的安全性。其他作用、其他效果和其他变形例类似于圆筒型二次电池。
[0193][1-3.锂金属二次电池(圆筒型和层叠膜型)]
[0194]这里说明的二次电池是其中通过锂金属的析出和溶解表示阳极22的容量的锂二次电池(锂金属二次电池)。该二次电池具有类似于锂离子二次电池(圆筒型锂离子二次电池)的构成，除了阳极活性材料层22B由锂金属构成，并且通过类似于锂离子二次电池(圆筒型锂离子二次电池)的过程来制造。
[0195]在二次电池中，锂金属用作阳极活性材料，由此，可获得较高的能量密度。阳极活性材料层22B可以在组装时存在，或者阳极活性材料层22B不必须在组装时存在，并且可以由在充电时析出的锂金属构成。此外，阳极活性材料层22B可以用作集电体，由此，可以省略阳极集电体22A。
[0196]在二次电池中，例如，在充电时，从阴极21放出的锂离子通过电解液在阳极集电体22A的表面上作为锂金属析出。另一方面，例如，在放电时，锂金属可以从阳极活性材料层22B作为锂离子溶出，并且可以通过电解液嵌入阴极21中。
[0197]根据锂金属二次电池，阴极21、阳极22和隔板23中的一个或多个含有多个热传导性粒子。因此，出于类似于上述锂离子二次电池的原因，可获得优异的安全性。其他功能、其他效果和其他变形例类似于圆筒型二次电池。应当指出的是，上述的锂金属二次电池不限于圆筒型二次电池，并且可以是层叠膜型二次电池。在这种情况下，也获得了类似的效果。
[0198][2.二次电池的应用]
[0199]接下来，将描述上述二次电池的应用例。
[0200]二次电池的应用没有特别限制，只要二次电池用于允许使用二次电池作为驱动用电源或电力存储用的电力存储源等的机器、装置、器具、设备或系统(多个装置等的集合体)等。用作电源的二次电池可以用作主电源(优先使用的电源)，或辅助电源(代替主电源使用或从主电源切换使用的电源)。在二次电池用作辅助电源的情况下，主电源类型并不限于二次电池。
[0201]二次电池的应用的例子可以包括移动电子设备(包括便携式电子设备)，如摄影机、数字静态相机、移动电话、笔记本个人电脑、无绳电话、耳机立体声系统、便携式收音机、便携式电视和个人数字助理。其进一步的例子可以包括移动生活电器，如电动剃须刀；存储装置，如备份电源和存储卡；电动工具，如电钻和电锯；作为可连接和可拆卸电源的用于笔记本个人电脑等的电池组；医疗用电子设备，如起搏器和助听器；电动车辆，如电动汽车(包括混合动力汽车)；电力存储系统，如用于紧急情况等存储电力的家用电池系统。不用说，也可以采用上述应用之外的应用。
[0202]特别地，二次电池有效地适用于电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具或电子设备等。一个原因在于，在这些应用中，由于要求优异的电池特性，因此使用根据本技术的实施方案的二次电池允许有效地提高特性。应当指出的是，电池组是使用二次电池的电源，是所谓的组装电池等。电动车辆是使用二次电池作为驱动用电源而工作(运行)的车辆。如上所述，电动车辆可以包括具有除了二次电池之外的驱动源的汽车(例如混合动力汽车)。电力存储系统是使用二次电池作为电力存储源的系统。例如，在家用电力存储系统中，由于电力存储在作为电力存储源的二次电池中，并且电力被消耗。由此，家用电器产品等变成可用的。电动工具是其中使用二次电池作为驱动用电源来移动可动部(如钻头)的工具。电子设备是使用二次电池作为驱动用电源(电力供给源)来执行各种功能的设备。
[0203]下面将具体描述二次电池的一些应用例。应当指出的是，下面说明的各应用例的构成仅仅是例子，并且可以适当地改变。
[0204][2-1.电池组]
[0205]图10示出电池组的方块构成。例如，电池组可以包括在由塑料材料等制成的壳体60内的控制部61、电源62、开关部63、电流测定部64、温度检测部65、电压检测部66、开关控制部67、存储器68、温度检测装置69、电流检测电阻70、阴极端子71和阳极端子72。
[0206]控制部61控制整个电池组的操作(包括电源62的使用状态)，并且可以包括例如中央处理单元(CPU)等。电源62包括一个或多个二次电池(未示出)。电源62可以是例如包括两个或多个二次电池的组装电池。这些二次电池的连接类型可以是串联连接型、可以是并联连接型或者可以是它们的混合型。作为例子，电源62可以包括按双并联和三个串联的方式连接的6个二次电池。
[0207]开关部63根据控制部61的指令切换电源62的使用状态(电源62是否可连接到外部装置)。开关部63可以包括例如充电控制开关、放电控制开关、充电用二极管和放电用二极管(未示出)等。充电控制开关和放电控制开关可以是例如半导体开关，如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(MOSFET)。
[0208]电流测定部64通过使用电流检测电阻70测量电流，并将测量结果输出到控制部61。温度检测部65通过使用温度检测装置69测量温度，并将测量结果输出到控制部61。温度测量结果可以被用于例如其中控制部61在异常发热时控制充电和放电的情况或者其中控制部61在计算残余容量时执行校正处理的情况。电压检测部66测量电源62中的二次电池的电压，对测得的电压执行模拟-数字转换，并将结果供给到控制部61。
[0209]开关控制部67根据从电流测定部64和电压测定部66输入的信号控制开关部63的操作。
[0210]开关控制部67执行控制，使得在例如电池电压达到过充电检测电压的情况下，通过切断开关部63 (充电控制开关)，防止充电电流在电源62的电流路径中流动。由此，在电源62中，仅允许通过放电二极管进行放电。应当指出的是，例如，在当充电时流过大电流的情况下，开关控制部67阻断充电电流。
[0211]此外，开关控制部67进行控制，使得在例如电池电压达到过放电检测电压的情况下，通过切断开关部63 (放电控制开关)，防止放电电流在电源62的电流路径中流动。由此，在电源62中，仅允许通过充电二极管进行充电。应当指出的是，例如，在当放电时流过大电流的情况下，开关控制部67阻断放电电流。
[0212]应当指出的是，在二次电池中，例如，过充电检测电压可以为4.2V±0.05V，过放电检测电压可以为2.4V±0.1V。
[0213]存储器68可以是例如作为非易失性存储器等的EEPR0M。存储器68可以存储例如由控制部61计算出的数值以及在制造步骤中测得的二次电池的信息(例如，在初始状态下的内部电阻)等。应当指出的是，在存储器68存储二次电池的满充电容量的情况下，控制部61被允许综合诸如残余容量等信息。
[0214]温度检测装置69测量电源62的温度，并将测量结果输出到控制部61。温度检测装置69可以是例如热敏电阻等。
[0215]阴极端子71和阳极端子72是连接到使用电池组驱动的外部装置(如笔记本个人电脑)或者用于对电池组充电的外部装置(如充电器)的端子。电源62通过阴极端子71和阳极端子72被充电和放电。
[0216][2-2.电动车辆]
[0217]图11示出作为电动车辆的例子的混合动力汽车的方块构成。例如，电动车辆可以包括在由金属制成的壳体73内的控制部74、发动机75、电源76、驱动用马达77、差动装置78、发电机79、传动装置80、离合器81、逆变器82和83以及各种传感器84。除此之外，电动车辆可以包括例如连接到差动装置78和传动装置80的前部驱动轴85和前轮胎86、后部驱动轴87和后轮胎88。
[0218]电动车辆可通过使用作为驱动源的发动机75和马达77中的一个运行。发动机75是主动力源，并且可以是例如汽油发动机。在发动机75用作动力源的情况下，发动机75的驱动力(转矩)可以例如通过作为驱动部的差动装置78、传动装置80和离合器81传递到前轮胎86或后轮胎88。发动机75的转矩也可以传递到发电机79。由于转矩的原因，发电机79产生交流电力。交流电力通过逆变器83转换为直流电力，并且将转换的电力存储在电源76中。另一方面，在作为转换部的马达77用作动力源的情况下，从电源76供给的电力(直流电力)通过逆变器82转换为交流电力。马达77由交流电力驱动。通过马达77转换电力而获得的驱动力(转矩)可以例如通过作为驱动部的差动装置78、传动装置80和离合器81传递到前轮胎86或后轮胎88。
[0219]应当指出的是，可选择地，也可以采用以下机构。在该机构中，在通过未示出的制动机构降低电动车辆的速度的情况下，在减速时的阻力被传递到马达77作为转矩，并且马达77通过转矩产生交流电力。优选的是，交流电力通过逆变器82转换为直流电力，并且直流再生电力被存储在电源76中。
[0220]控制部74控制整个电动车辆的操作，并且例如可以包括CPU等。电源76包括一个或多个二次电池(未示出)。可选择地，电源76可以连接到外部电源，并且通过从外部电源接收电力而可以存储电力。各种传感器84可以用于例如控制发动机75的转数或用于控制未示出的节气门的开度(节气开度)。各种传感器84可以包括例如速度传感器、加速度传感器和/或发动机频率传感器等。
[0221]前面已经描述了作为电动车辆的混合动力汽车。然而，电动车辆的例子可以包括通过仅使用电源76和马达77而不使用发动机75工作的车辆(电动汽车)。
[0222][2-3.电力存储系统]
[0223]图12示出电力存储系统的方块构成。例如，电力存储系统可以包括在诸如一般住宅和商业建筑等房屋89内的控制部90、电源91、智能电表92和电源集线器93。
[0224]在这种情况下，电源91可以连接到例如设置在房屋89内部的电气装置94，并可连接到停泊在房屋89外部的电动车辆96。此外，例如，电源91可以通过电源集线器93连接到设置在房屋89内部的私人发电机95，并可通过智能电表92和电源集线器93连接到外部的集中型电力系统97。
[0225]应当指出的是，电气装置94可以包括例如一个或多个家用电器，如冰箱、空调、电视和热水器。私人发电机95可以是例如太阳能发电机和风力发电机等中的一种或多种。电动车辆96可以是例如电动汽车、电气摩托车和混合动力汽车等中的一种或多种。集中型电力系统97可以是例如火力发电厂、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。
[0226]控制部90控制整个电力存储系统的操作(包括电源91的使用状态)，并且例如包括CPU等。电源91包括一个或多个二次电池(未示出)。智能电表92可以是例如与需求电力侧的房屋89内设置的网络兼容的电功率表，并且可以与电力供应者通信。因此，例如，当智能电表92与外部通信的同时，智能电表92控制在房屋89中的需求和供给之间的平衡，并且允许有效和稳定的能源供应。
[0227]在电力存储系统中，例如，电力可以从作为外部电源的集中型电力系统97通过智能电表92和电源集线器93存储在电源91中，并且电力可以从作为独立电源的私人发电机95通过电源集线器93存储在电源91中。根据控制部90的指令，存储在电源91中的电力被供给到电气装置94或电动车辆96。因此，电气装置94变成可操作的，电动车辆96变成可充电的。即，电力存储系统是能够通过使用电源91在房屋89中存储和供给电力的系统。
[0228]存储在电源91中的电力是可任意利用的。因此，例如，电力被允许在电费便宜的深夜时从集中型电力系统97存储在电源91中，并且存储在电源91中的电力被允许在电费昂贵的白天时使用。
[0229]应当指出的是，上述的电力存储系统可以针对每一户(一个家庭单位)设置，或者可以针对多户(多个家庭单位)设置。
[0230][2-4.电动工具]
[0231]图13示出电动工具的方块构成。例如，该电动工具可以是电钻，可以包括在由塑料材料等制成的工具主体98内的控制部99和电源100。例如，作为可动部的钻头部101可以以可操作(可转动)的方式连接到工具主体98。
[0232]控制部99控制整个电动工具的操作(包括电源100的使用状态)，并且可以包括例如CPU等。电源100包括一个或多个二次电池(未示出)。控制部99根据未示出的操作开关的操作使得电力从电源100供给到钻头部101，从而操作钻头部101。
[0233][实施例]
[0234]下面详细说明根据本技术实施方案的具体实施例。
[0235][实施例1-1 ?1-36]
[0236]通过以下过程制造图1和图2中示出的圆筒型锂离子二次电池。
[0237]在形成阴极21时，首先，将96质量份的阴极活性材料(LiCoO2)、3质量份的阴极粘结剂(聚偏二氟乙烯)和I质量份的阴极导电剂(炭黑)混合，得到阴极混合物。阴极活性材料的一次粒子的粒径(中值粒径d50: μ m)如表I?表3所示。随后，将阴极混合物分散在有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，得到糊状阴极混合物浆料。当热传导性粒子包含在阴极活性材料层21B中时，热传导性粒子被加到阴极混合物浆料中。热传导性粒子的种类(材料)、粒径(中值粒径d50: μ m)、比例G2/G1、形状和层中分布如表I?表3所示。随后，通过使用涂布装置用阴极混合物浆料均匀地涂布带状的阴极集电体21Α(15 μ m厚的铝箔)的两个表面，将阴极混合物浆料干燥，形成阴极活性材料层21B。在表中，层中分布的"均匀"是指热传导性粒子在阴极活性材料层21B的厚度方向基本上均匀分散的状态。最后，通过使用辊压机将阴极活性材料层21B压缩成型。
[0238]在形成阳极22时，首先，65质量份的阳极活性材料(Si)、15质量份的阳极粘结剂(聚偏二氟乙烯)和20质量份的阳极导电剂(炭黑)混合，得到阳极混合物。阳极活性材料的粒径(中值粒径d50: μ m)如表I?表3所示。随后，将阳极混合物分散在有机溶剂(N-甲基-2-吡咯烷酮)中，得到糊状阳极混合物浆料。象在热传导性粒子包含在阴极活性材料层21B中的情况下那样，当热传导性粒子包含在阳极活性材料层22B中时，热传导性粒子被加到阳极混合物浆料中。随后，通过使用涂布装置用阳极混合物浆料均匀地涂布带状的阳极集电体22A (15 μ m厚的铜箔)的两个表面，将阳极混合物浆料干燥，形成阳极活性材料层22B。热传导性粒子在阳极活性材料层22B中的分布如表I?表3所示。最后，通过使用辊压机将阳极活性材料层22B压缩成型。
[0239]在形成阳极活性材料层22B时，为了改变热传导性粒子的层中分布，阳极活性材料层22B被形成为具有包括下层和上层的两层结构。在这种情况下，在制备两种具有不同含量的热传导性粒子的阳极混合物浆料之后，将这两种阳极混合物浆料依次用于形成下层和上层。热传导性粒子在阳极活性材料层22B中的分布如表I?表3所示。在表中，层中分布的“在集电体侧高含量”是指热传导性粒子在阳极活性材料层22B中的含量在更靠近阳极集电体22A的一侧比更远离阳极集电体22A的一侧更大的状态。在这种情况下，在通过使用具有相对较高含量的热传导性粒子的第一浆料形成下层之后，通过使用具有相对较小含量的热传导性粒子的第二浆料形成上层。与此相反，在表中，层中分布的“在集电体侧低含量”是指热传导性粒子在阳极活性材料层22B中的含量在更靠近阳极集电体22A的一侧比更远离阳极集电体22k的一侧更小的状态。在这种情况下，在通过使用具有相对较小含量的热传导性粒子的第一浆料形成下层之后，通过使用具有相对较高含量的热传导性粒子的第二浆料形成上层。
[0240]在制备电解液时，将电解质盐(LiPF6)溶解在溶剂(碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯和碳酸亚乙烯酯)中。在这些例子中，溶剂的组成为按重量比碳酸亚乙酯:碳酸二乙酯:碳酸亚乙烯酯=30:60:10,并且相对于溶剂，电解质盐的含量为lmol/dm3(=lmol/l)。
[0241]在组装二次电池时，首先，将由铝制成的阴极引线25焊接到阴极集电体21A，将由镍制成的阳极引线26焊接到阳极集电体22A。随后，经由其间的隔板23层叠阴极21和阳极22，并螺旋卷绕。其后，通过使用粘合带，固定得到的螺旋卷绕体的螺旋卷绕的终端部分，形成螺旋卷绕的电极体20。作为隔板23，使用其中多孔聚乙烯膜夹在多孔聚丙烯膜之间的三层膜(25 μ m的总厚)。其后，将中央销24插在螺旋卷绕的电极体20的中心空间内。随后，将螺旋卷绕的电极体20夹在一对绝缘板12和13之间，并收容在由铁制成并镀镍的电池罐11内。在这些例子中，将阴极引线25的一端焊接到安全阀机构15，将阳极引线26的一端焊接到电池罐11。随后，通过减压法将电解液注入电池罐11内，并用电解液浸溃隔板
23。最后，在电池罐11的开放端部，通过经由垫圈17的铆接固定电池盖14、安全阀机构15和PTC装置16。由此，完成圆筒型二次电池。应当指出的是，在形成二次电池时，通过调节阴极活性材料层21B的厚度，防止在满充电时锂金属在阳极22上析出。
[0242]研究二次电池的安全性，得到表I?表3中示出的结果。
[0243]在研究安全性时，进行充电，直到电池电压达到4.2V，此后，将充电状态下的二次电池存放在高温环境(135°C )下I小时，检查电池状态。在这些例子中，通过使用热电偶测量电池罐11的侧表面的温度的最大值(最高温度:°C )。此外，在着火、破裂等没有发生的情况下评价为“好”，在着火、破裂等发生的情况下评价为“差”。

【权利要求】
1.一种二次电池，包括: 经由隔板彼此相对的阴极和阳极；和 电解液，其中 所述阴极包括阴极集电体和设置在所述阴极集电体和所述隔板之间的阴极活性材料层， 所述阳极包括阳极集电体和设置在所述阳极集电体和所述隔板之间的阳极活性材料层， 在所述阴极集电体和所述阳极集电体之间的区域内，所述阴极、所述阳极和所述隔板中的至少一个含有多个热传导性粒子，和 所述至少一个的热导率在与其中所述阴极和所述阳极彼此相对的第一方向交叉的第二方向上比在第一方向上更大。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中 所述热传导性粒子的热导率具有各向异性，并且在所述至少一个中，与在第一方向上的热导率相比，在第二方向上的热导率更大。
3.如权利要求1或2所述的二次电池，其中 所述热传导性粒子具有 多个长度，和 所述热传导性粒子被取向成最长长度的方向朝向第二方向。
4.如权利要求3所述的二次电池，其中所述热传导性粒子是板状的，厚度方向沿第一方向配置。
5.如权利要求1所述的二次电池,其中 所述热传导性粒子包括精细陶瓷，和 所述精细陶瓷不含有氧作为构成元素。
6.如权利要求1所述的二次电池，其中所述热传导性粒子包括氮化硼。
7.如权利要求1所述的二次电池，其中所述热传导性粒子的熔点高于所述阴极集电体和所述阳极集电体中的一个或二者的熔点。
8.如权利要求1所述的二次电池，其中所述热传导性粒子包含在所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层中的一个或二者中。
9.如权利要求8所述的二次电池，其中所述热传导性粒子在所述阴极活性材料层或所述阳极活性材料层中的含量在更靠近所述阴极集电体或所述阳极集电体的一侧比更远离所述阴极集电体或所述阳极集电体的一侧更大。
10.如权利要求8所述的二次电池，其中 所述热传导性粒子连同阴极活性材料一起包含在所述阴极活性材料层中，和 所述热传导性粒子的中值粒径大于所述阴极活性材料的一次粒子的中值粒径。
11.如权利要求8所述的二次电池，其中 所述热传导性粒子连同阳极活性材料一起包含在所述阳极活性材料层中，和 所述阳极活性材料的重量Gl和所述热传导性粒子的重量G2之间的比例G2/G1为约3.1 ~31。
12.如权利要求1所述的二次电池,其中 所述阴极和所述阳极中的一个或二者包括设置在所述阴极活性材料层和所述隔板之间或在所述阳极活性材料层和所述隔板之间的电极覆盖层，和 所述热传导性粒子包含在所述电极覆盖层中。
13.如权利要求12所述的二次电池，其中所述热传导性粒子的相邻粒子在第二方向上部分地相互重叠。
14.如权利要求12所述的二次电池，其中 所述阴极活性材料层含有阴极活性材料， 所述电极覆盖层设置在所述阴极活性材料层和所述隔板之间，和在所述阴极活性材料层中的所述阴极活性材料的面积密度Ml和在所述电极覆盖层中的所述热传导性粒子的面积密度M2的比例M1/M2为约20~200。
15.如权利要求12所述的二次电池，其中 所述阳极活性材料层含有阳极活性材料， 所述电极覆盖层设置在所述阳极活性材料层和所述隔板之间，和所述阳极活性材料的中值粒径Dl和所述热传导性粒子的中值粒径D2之间的比例D2/Dl为约0.1~5。
16.如权利要求1所述的二次电池，其中 所述隔板包括多孔层和设置在所述多孔层与所述阴极活性材料层和所述阳极活性材料层中的一个或二者之间的隔板覆盖层，和 所述热传导性粒子包含在所述隔板覆盖层中。
17.如权利要求1所述的二次电池，其中 所述阴极集电体含有铝作为构成元素，和 所述阳极集电体含有铜作为构成元素。
18.如权利要求1所述的二次电池，其中 所述阴极活性材料层含有阴极活性材料， 所述阴极活性材料含有镍、钴和锰中的一种或多种、锂和氧作为构成元素， 所述阳极活性材料层含有阳极活性材料，和 所述阳极活性材料含有硅和锡中的一种或多种作为构成元素。
19.如权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池是锂二次电池。
20.一种用作二次电池的阴极或阳极的电极，包括 电极集电体；和 在所述电极集电体上设置的电极活性材料层，其中， 所述电极活性材料层包含多个热传导性粒子，和 所述电极活性材料层的热导率在与作为所述活性材料层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。
21.一种用于二次电池的隔板，包括包含在电极活性材料层中的多个热传导性粒子，其中， 所述电极活性材料层的热导率在与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。
【文档编号】H01M10/653GK104078648SQ201410085834
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2013年3月26日
【发明者】岩间正之, 安部薫, 镜庆一, 川濑贤一, 高田智雄 申请人:索尼公司