负极、电池、电池组、电子装置、电动车辆、蓄电装置及电力系统的制作方法

本技术涉及负极、电池、电池组、电子装置、电动车辆、蓄电装置和电力系统。

背景技术：

近来，便携式电子设备如移动电话越来越普遍，并强烈要求降低的尺寸和重量以及长的操作寿命。与此同时，发展了如锂离子二次电池的电池作为便携式电子设备的电源。

在锂离子二次电池中，广泛地将碳材料用作负极活性物质。近来，与便携式电子装置的较好性能一起，要求进一步改善能量密度，并因此对具有大的理论容量的硅、锡等代替碳材料作为负极活性物质的用途进行了评估。

专利文献1公开了非水电解质电池，其包括负极，该负极包含含si的负极活性物质颗粒、第一导电剂和第二纤维导电剂并且其中第二导电剂与表面被第一导电剂覆盖的至少两种含si的负极活性物质颗粒接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-117761号公报

技术实现要素：

本发明解决的问题

本技术的目的是提供能够改善循环特征的负极、电池、电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置和电力系统。

问题的解决方案

为了解决该问题，本技术是包括以下各项的负极：负极活性物质；以及第一碳纤维和第二碳纤维，其中第一碳纤维具有等于或大于70nm且小于150nm的纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度，以及第二碳纤维具有150nm或更大的纤维直径或10μm或更大的纤维长度。

本技术是电池，包括：正极；负极；和电解质，其中负极包含负极活性物质、第一碳纤维和第二碳纤维，第一碳纤维具有等于或大于70nm且小于150nm的纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度，以及第二碳纤维具有150nm或更大的纤维直径或10μm或更大的纤维长度。

根据本技术的其他方面，提供了包括所述电池的电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置和电力系统。

本发明的效果

根据本技术的负极，可以改善循环特性。甚至在本技术的电池、电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置和电力系统中，可以得到类似的效果。

附图说明

[图1]图1是示出了根据本技术的实施方式的电池的构造的截面图。

[图2]图2是示出了图1所示的卷绕电极体的一部分的放大截面图。

[图3]图3是示出了根据本技术的另一个实施方式的电池的构造实例的分解透视图。

[图4]图4是示出了沿图3所示的卷绕电极体中的i-i线的截面构造的截面图。

[图5]图5是示出了根据本技术的又一个实施方式的电池组的构造实例的透视图。

[图6]图6是示出了图5所示的电池组的构造实例的方框图。

[图7]图7是示出了根据本技术的又一个实施方式的电子设备的构造实例的方框图。

[图8]图8是示出了根据本技术的又一个实施方式的蓄电系统的构造实例的示意图。

[图9]图9是示出了根据本技术的又一个实施方式的电动车辆的构造实例的示意图。

具体实施方式

在下文中，将描述本技术的实施方式。将以下面的顺序来进行描述。

1.第一实施方式(圆柱形电池的实例)

2.第二实施方式(层压膜型电池的实例)

3.第三实施方式(电池组的实例)

4.第四实施方式(电子设备的实例)

5.第五实施方式(蓄电系统的实例)

6.第六实施方式(电动车辆的实例)

7.其他实施方式(修改实施例)

此外，以下实施方式等是本技术的适当的具体实施例，且本技术的内容不限于该实施方式。另外，在该说明书中描述的效果仅是示例性的，且不存在限制。另外，应理解可以存在与举例说明的效果不同的效果。

1.第一实施方式

(1-1)非水电解质电池的构造实例

在本技术的第一实施方式中，将参考图1和图2给出作为实例的圆柱形非水电解质二次电池(在下文中称为“非水电解质电池”或简单地称为“电池”)的描述。

如图1所示，在非水电解质电池中，卷绕电极体20和一对绝缘板12和13主要容纳在具有大致中空和圆柱形状的电池壳11中。将使用电池壳11的电池结构称为圆柱型。

例如，电池壳11具有一端闭合以及另一端开口的中空结构并由铁(fe)、铝(al)、其合金等组成。此外，在电池壳11由铁组成的情况下，例如可以用镍(ni)等电镀电池壳11的表面。一对绝缘板12和13插入卷绕电极体20的上下侧之间，并设置为在垂直于卷绕电极体20的卷绕外周表面的方向上延伸。

通过垫圈17将电池盖14、安全阀机构15和正温度系数元件(ptc元件)16嵌塞至电池壳11的开口端，并气密密封电池壳11。例如，电池盖14由与电池壳11的材料类似的材料组成。安全阀机构15和正温度系数元件16设置在电池盖14的内侧上。

安全阀机构15通过正温度系数元件16电连接至电池盖14。在安全阀机构15中，在内部压力由于内部短路、从外侧加热等变为恒定压力或更高的情况下，盘板15a倒置以切断电池盖14和卷绕电极体20之间的电连接。

在正温度系数元件16中，随着温度升高，电阻升高(电流受限)以防止由大电流引起的异常发热。例如，垫圈17由绝缘材料组成，并将沥青应用到垫圈17的表面上。

在卷绕电极体20中，层压正极21和负极22并与插入其间的隔膜23卷绕。可以将中心销24插入到卷绕电极体20的中心。

正极引线25连接到卷绕电极体20的正极21，以及负极引线26连接到负极22。将正极引线25焊接至安全阀机构15以电连接至电池盖14，并将负极引线26焊接至电池壳11并电连接至其。

例如，正极引线25是薄板形状的导电构件，并由铝等组成。例如，负极引线26是薄板形状的导电构件，并由铜(cu)、镍、不锈钢(sus)等组成。

(正极)

例如，在正极21中，将正极活性物质层21b设置在正极集流体21a的两个表面上。此外，正极21可以包括正极活性物质层21b仅设置在正极集流体21a的一个表面上的区域。

例如，可以将金属箔如铝箔、镍箔和不锈钢箔用作正极集流体21a。

正极活性物质层21b包含正极活性物质。根据需要，正极活性物质层21b可以包含其他材料如导电剂和粘合剂。

(正极活性物质)

例如，可以将能够嵌入和脱嵌锂的材料用作正极活性物质。例如可以将含锂化合物用作正极活性物质。

含锂化合物的实例包括包含锂和过渡金属元素的复合氧化物(称为“锂-过渡金属复合氧化物”)、包含锂和过渡金属元素的磷酸盐化合物(称为“锂-过渡金属磷酸盐化合物”)等。作为含锂化合物，包含钴(co)、镍、锰(mn)和铁中的至少一种作为过渡金属元素的化合物是优选的。其原因在于得到了相对较高的电压。

锂-过渡金属复合氧化物的实例包括具有层状岩盐结构的锂-过渡金属复合氧化物、具有尖晶石结构的锂-过渡金属复合氧化物等。

具有层状岩盐结构的锂-过渡金属复合氧化物的实例包括由通式lixm1o2表达的含锂化合物(在式中，m1表示包括过渡金属元素中的一种或多种的元素。举例来说，x值满足0.05≤x≤1.10的关系。根据电池充电和放电状态，x值不同。此外，x值不限于该关系等)。锂-过渡金属复合氧化物的具体实例包括锂-钴复合氧化物(lixcoo2)、锂-镍复合氧化物(lixnio2)、锂-镍-钴复合氧化物(lixni1-zcozo2(0<z<1))、锂-镍-钴-锰复合氧化物(lixni(1-v-w)covmnwo2(0<v+w<1，v>0，w>0))、锂-钴-铝-镁复合氧化物(lixco(1-p-q)alpmgqo2(0<p+q<1，p>0，q>0))等。

具有尖晶石结构的锂-过渡金属复合氧化物的实例包括锂-锰复合氧化物(limn2o4)、锂-锰-镍复合氧化物(lixmn2-tnito4(0<t<2))等。

锂-过渡金属磷酸盐化合物的实例包括具有橄榄石类型结构的锂-过渡金属磷酸盐化合物等。

具有橄榄石类结构的锂-过渡金属磷酸盐化合物的实例包括由通式liym2po4表达的含锂化合物(在式中，m2表示包括过渡金属元素中的一种或多种的元素。举例来说，y值满足0.05≤y≤1.10的关系。根据电池充电和放电状态，y值不同。此外，y值不限于该范围等。)锂-过渡金属磷酸盐化合物的具体实例包括锂-铁磷酸盐化合物(liyfepo4)、锂-铁-锰磷酸盐化合物(liyfe1-umnupo4(0<u<1))等。

可以将涂覆的颗粒用作正极活性物质，涂覆的颗粒包括上述含锂化合物的颗粒和设置在含锂化合物颗粒的至少一部分表面上的涂层。当使用涂覆的颗粒时，可以进一步改善电池特性。

涂层设置在变为基础材料的含锂化合物的颗粒(基础材料颗粒)的至少一部分表面上，并具有不同于基础材料颗粒的组成元素或组成比。涂层的实例包括包含氧化物、过渡金属化合物等的涂层。涂层的具体实例包括包含锂、镍和锰中的至少一种的氧化物、包含选自由镍、钴、锰、铁、铝、镁(mg)、和锌(zn)、氧(o)和磷(p)等组成的组中的至少一种的化合物。涂层可以包含卤化物如氟化锂或除氧之外的硫族化物。

可以通过检查正极活性物质朝向其内侧的表面的构成元素的浓度变化确认涂层的存在。例如，可以通过由俄歇电子能谱(aes)或次级离子质谱法(sims)测量含锂化合物颗粒的组成，同时由溅射机等切割其上设置有涂层的含锂化合物颗粒得到浓度变化。另外，可以如下测量浓度变化。将设置有涂层的含锂化合物颗粒逐渐溶解在酸性溶液中，并通过感应耦合等离子体(ipc)光谱术等测量随时间的推移洗提量的变化。

另外，可以将例如氧化物、二硫化物、不包含锂的硫族化物(特别是层状化合物或尖晶石类化合物)、导电聚合物等用作正极活性物质。氧化物的实例包括氧化钒(v2o5)、二氧化钛(tio2)、二氧化锰(mno2)等。二硫化物的实例包括二硫化铁(fes2)、二硫化钛(tis2)、二硫化钼(mos2)等。不包含锂的硫族化物的实例包括二硒化铌(nbse2)等。导电聚合物的实例包括硫、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚吡咯等。

正极活性物质可以是除上述正极活性物质之外的正极活性物质。另外，可以以任意组合混合上述的正极活性物质中的两种或更多种。

(导电剂)

可以将例如碳材料等用作导电剂。碳材料的实例包括石墨、炭黑、乙炔黑等。此外，导电剂可以是金属材料、导电聚合物等，只要这些材料具有导电性。

(粘合剂)

可以将例如树脂材料等用作粘合剂。树脂材料的实例包括聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚酰胺酰亚胺(pai)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯腈(pan)、丁苯橡胶(sbr)、羧甲基纤维素(cmc)等。

(负极)

负极22具有其中负极活性物质层22b设置在负极集流体22a的两个表面上的结构。此外，负极22可以包括其中负极活性物质层22b仅设置在负极集流体22a的一个表面上的区域。

可以将例如金属箔如铜箔用作负极集流体22a。

负极活性物质层22b包含至少负极活性物质和碳纤维。根据需要，负极活性物质层22b可以包含其他材料如导电剂和粘合剂。可以将与正极21的导电剂和粘合剂类似的材料用作导电剂和粘合剂。

(负极活性物质)

可以将例如能够嵌入和脱嵌锂的材料用作负极活性物质。优选的是负极活性物质包含碳材料和非碳材料中的至少一种。

(碳材料)

碳材料的实例包括石墨。此外，石墨的种类不受特别的限制。即，例如，石墨的种类可以是天然石墨、人造石墨或天然石墨和人造石墨两者。另外，例如，石墨的形状可以是一种或两种或更多种，如纤维状、球状、粒状和鳞片状。可以用沥青、树脂等中的一种或两种或更多种涂覆或部分地改性石墨的表面。

天然石墨的实例包括鳞片状石墨、片状石墨(scale-likegraphite)、土状石墨(earthygraphite)等中的一种或两种或更多种。人造石墨的实例包括一种或两种或更多种如介稳相碳微球(mcmb)。

(非碳材料)

非碳材料包括金属类材料。“金属类材料”是包含能够与作为构成元素的电极反应材料反应的一种或两种或更多种元素(在下文中称为“反应元素”)的材料。然而，本文中所描述的反应元素不包含碳。反应元素的种类不受特别的限制，且其具体实例包括硅、锡等中的一种或两种或更多种。

“电极反应材料”是用于二次电池中的电极反应(充电和放电反应)的材料，该二次电池使用活性物质。例如，电极反应材料是锂二次电池中的锂(li)。

如上所述，由于金属类材料是包含反应元素中的一种或两种或更多种作为构成元素的材料，所以金属类材料可以是元素物质、合金、化合物或它们中的两种或更多种。即，金属类材料可以是硅单质、硅合金和硅化合物中的一种或两种或更多种。此外，金属类材料可以是锡单质、锡合金和锡化合物中的一种或两种或更多种。另外，金属类材料可以是一系列金属类材料候选中的两种或更多种。另外，在本技术中，除由两种或更多种金属元素组成的合金之外，术语“合金”还包括包含金属元素中的一种或多种和类金属元素中的一种或多种的合金。另外，合金可以包含非金属元素。合金的质地包括固溶液、共晶体(共晶混合物)、金属间化合物和它们中共存的两种或更多种。

在这些中，作为金属类材料，包含硅和锡中的一种或两者作为构成元素的材料是优选的，以及包含硅作为构成元素的材料是更优选的。其原因是得到了高能量密度。

硅合金和硅化合物的细节如下。

例如，硅合金包含锡、镍、铜、铁、钴、锰、锌、铟(in)、银(ag)、钛(ti)、锗(ge)、铋(bi)、锑(sb)、铬(cr)等中的一种或两种或更多种作为除硅之外的构成元素。例如，硅化合物包含碳、氧等中的一种或两种或更多种作为除硅之外的构成元素。此外，硅化合物可以包含除硅之外的一种或两种或更多种构成元素作为除硅之外的构成元素。

硅合金和硅化合物的具体实例包括sib4、sib6、mg2si、ni2si、tisi2、mosi2、cosi2、nisi2、casi2、crsi2、cu5si、fesi2、mnsi2、nbsi2、tasi2、vsi2、wsi2、znsi2、sic、si3n4、si2n2o、siov(0<v≤2)、lisio等。此外，在siov中，v可以满足关系0.2<v<1.4。此外，可以用低结晶碳、高结晶碳、石墨等中的一种或两种或更多种通过使用液相方法、气相方法、固相方法等中的一种或两种或更多种涂覆或部分改性硅合金。涂覆或部分改性的原因与关于硅化合物的原因类似。

锡合金和锡化合物的细节与硅合金和硅化合物的细节类似，除了使用锡代替硅，且除锡之外硅还包括在构成元素中。锡合金和锡化合物的具体实例包括snox(0<x≤2)、snsio3、lisno、mg2sn等。

然而，锡合金和锡化合物的实例还包括以下所描述的材料。该材料的实例包括与作为第一构成元素的锡组合包含第二和第三构成元素的材料(含sn的材料)。第二构成元素的实例包括钴、铁、镁、钛、钒(v)、铬、锰、镍、铜、锌、镓(ga)、锆(zr)、铌(nb)、钼(mo)、银、铟、铯(ce)、铪、钽、钨、铋、硅等中的一种或两种或更多种。第三构成元素的实例包括硼(b)、碳、铝、磷等中的一种或两种或更多种。

在这些中，优选的是含sn的材料是包含锡、钴和碳作为构成元素的材料(含sncoc的材料)。在含sncoc的材料中，例如，包含的碳的量是9.9wt％至29.7wt％，以及包含的锡和钴的量的比值(co/(sn+co))是20wt％至70wt％。其原因是得到了高能量密度。

优选的是含sncoc的材料具有包含锡、钴和碳的相，并且该相是低结晶的或无定形的。该相是能够与电极反应材料反应的相(反应相)，并因此由于存在反应相得到了优异的特性。在将cukα-射线用作具体的x射线以及将扫描速度设置为1°/min的情况下，优选的是x射线衍射中的反应相的衍射峰的半峰全宽(衍射角2θ)是1°或更大。优选的理由是更平稳地嵌入和脱嵌电极反应材料，且与电解质的反应性降低。此外，含sncoc的材料可以包括除低结晶或无定形相之外包含元素物质或部分各种构成元素的相。

通过比较与电极反应材料电化学反应前后的x射线衍射图可以容易地确定通过x射线衍射得到的衍射峰是否对应于能够与电极反应材料反应的相(反应相)。例如，当衍射峰的位置在与电极反应材料的电化学反应前后变化时，衍射峰对应于能够与电极反应材料反应的相。在这种情况下，例如，在2θ＝20°至50°的范围内检测到低结晶或无定形反应相的衍射峰。考虑到反应相包含例如上述的各种构成元素，并由于存在碳主要处于低结晶态或无定形态。

在含sncoc的材料中，优选的是将作为构成元素的碳的至少一部分键连至作为另一种构成元素的金属元素或类金属元素。其原因是锡的聚集或结晶等受到抑制。例如通过使用x射线光电子光谱法(xps)可以确认元素的键连状态。在商业可用的设备中，例如将al-kα射线、mg-kα射线等用作软x射线。在至少一部分碳键连至碳中的金属元素、类金属元素等的情况下，在低于284.5ev的区域示出1s轨道(c1s)的组合波的峰。此外，假设进行能量校正使得在84.0ev处得到金原子的4f轨道(au4f)的峰。这时，典型地，表面污染的碳存在于材料表面上，并因此将表面污染的碳的c1s峰设置为284.8ev，并将该峰用作能量参考。在使用xps的分析测量中，以包括表面污染碳的峰和含sncoc的材料中的碳的峰两者的形式得到c1s峰的波形。因此，例如由通过使用商业上可获得的软件进行的分析将表面污染碳的峰与含sncoc的材料中的碳的峰彼此分离。在波形分析中，存在于最低结合能量侧的主峰位置被用作能量参考(284.8ev)。

此外，含sncoc的材料不限于仅包含锡、钴和碳作为构成元素的材料(sncoc)。例如，除锡、钴和碳之外，含sncoc的材料可以包含硅、铁、镍、铬、铟、铌、锗、钛、钼、铝、磷、镓和铋中的一种或两种或更多种。

除含sncoc的材料之外，包含锡、钴、铁和碳作为构成元素的材料(含sncofec的材料)也是优选的。含sncofec的材料的组合可以是任意的。举例来说，在设置少量的包含的铁的情况下，将包含的碳的量设置为9.9wt％至29.7wt％，将包含的铁的量设置为0.3wt％至5.9wt％，且包含的锡和钴的量的比值(co/(sn+co))是30wt％至70wt％。另外，在设置大量的包含的铁的情况下，将包含的碳的量设置为11.9wt％至29.7wt％，将包含的锡、钴和铁的量的比值((co+fe)/(sn+co+fe))设置为26.4wt％至48.5wt％，并将钴和铁的量的比值(co/(co+fe))设置为9.9wt％至79.5wt％。其原因是在该组成范围内得到了高能量密度。此外，含sncofec的材料的物理性质(半峰全宽等)与含sncoc的材料的物理性质类似。

此外，负极活性物质可以包含一种或两种或更多种其他材料。

其他材料的实例包括一种或两种或更多种材料如金属氧化物和聚合物化合物。然而，此处所描述的金属氧化物不包含金属类材料。金属氧化物的实例包括氧化铁、氧化钌、氧化钼等。聚合物化合物的实例包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等。然而，其他材料可以是除上述材料之外的材料。

负极活性物质可以是除上述负极活性物质之外的负极活性物质。另外，可以以任意组合混合上述的负极活性物质中的两种或更多种。

(碳纤维)

碳纤维是纤维状碳材料，并包含至少第一碳纤维和第二碳纤维。当与负极活性物质组合使用第一碳纤维和第二碳纤维时，在负极活性物质颗粒附近以及在整个负极活性物质层处可以形成令人满意的导电网络，并且由于随着负极活性物质的充电和放电的膨胀和收缩，可以抑制负极活性物质颗粒之间的导电通路的塌陷。结果，可以改善循环特性。在将包含硅的材料和包含锡的材料等中的至少一种用作负极活性物质的情况下，随着充电和放电的膨胀和收缩是显著的，并因此使用第一碳纤维和第二碳纤维是特别有效的。

(第一碳纤维)

可以将纤维直径等于或大于70nm且小于150nm以及纤维长度等于或大于1μm且小于10μm的碳纤维用作第一碳纤维。

第一碳纤维具有小直径(等于或大于70nm且小于150nm)和短的长度(等于或大于1μm且小于10μm)，并因此第一碳纤维可能被吸附在负极活性物质的颗粒表面。第一碳纤维可能被吸附至负极活性物质(例如非碳材料如包含硅的材料)的颗粒表面，可以确保颗粒表面上及其附近的电子通路，且与负极活性物质随着循环的膨胀和收缩相适应可以抑制颗粒表面及其附近的电子通路的塌陷。当与负极活性物质组合将具有所述特性的第一碳纤维包含在负极活性物质层22b中时，可以改善循环特性。

此外，例如通过使用电子显微镜如透射电子显微镜(tem)和扫描电子显微镜(sem)测量任意片数的碳纤维(例如20片等)的纤维长度和纤维直径以及通过计算平均值可以限定纤维直径和纤维长度。

(第二碳纤维)

可以将纤维直径是150nm或更大或纤维长度是10μm或更大的碳纤维用作第二碳纤维。

由于第二碳纤维具有大直径(150nm或更大)和长的长度(10μm或更大)，所以即使在负极活性物质颗粒之间的距离随着长期循环进展变宽的环境下，也可以有助于颗粒之间的导电网络。当与负极活性物质和第一碳纤维组合使用具有所述特性的第二碳纤维时，可以实现循环特性的进一步改善。此外，在限定了第二碳纤维的纤维直径和纤维长度的上限的情况下，例如纤维直径是150nm至300nm或纤维长度是10μm至50μm的碳纤维作为第二碳纤维是优选的。

(第一碳纤维和第二碳纤维的比表面积)

优选的是第一碳纤维的比表面积小于50m²/g。类似地，优选的是第二碳纤维的比表面积小于50m²/g。其原因是可以抑制充电期间的负极反应区，并可以抑制在膜形成中失去的可逆的li的量，并因此与使用具有大的比表面积的导电剂的情况相比可以进一步改善初始效率。另外，由于材料的比表面积下降可以抑制负极混合物浆料制造期间溶剂的量，且还有效缩短干燥过程、抑制干燥过程中的材料分凝(segregation)和改善涂覆性质。此外，通过使用bet法可以测量比表面积。

(包含的第一碳纤维和第二碳纤维的量)

当考虑可以得到更优异的效果时，优选的是相对于负极构成材料的总质量，第一碳纤维和第二碳纤维的总质量等于或大于0.1wt％并小于10wt％。此外，“负极构成材料的总质量”表示构成负极活性物质层22b的材料的总质量，和例如负极活性物质、第一碳纤维和第二碳纤维(在包括的情况下，包括其他材料如导电剂和粘合剂)的总质量。

(隔膜)

隔膜23将正极21和负极22彼此分离，并允许锂离子穿过其传输，同时防止由两个电极之间的接触引起的电流短路。

例如，隔膜23是包含树脂的多孔膜。例如，通过由拉伸和穿孔方法、相分离方法等成形树脂材料得到包含树脂的多孔膜。此外，制造包含树脂的多孔膜的方法不限于所述方法。

可以将例如聚烯烃树脂如聚丙烯和聚乙烯、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂、尼龙树脂等用作构成隔膜23的树脂材料。

隔膜23可以具有其中包含树脂的两个或更多个多孔膜堆叠的结构。包含树脂的多孔膜可以是其中两种或更多种树脂材料混合的多孔膜(通过熔融和捏和两种或更多种树脂材料形成的多孔膜)。当考虑正极21和负极22之间的分离性质是优异的且可以进一步减少内部短路的出现时，包含聚烯烃树脂的多孔膜是优选的。

隔膜23可以是非纺织织物。非纺织织物是多个纤维片连接或缠绕或在没有纺织或针织的情况下连接和缠绕的结构。可以将能够加工成纤维的大部分材料用作非纺织织物的原材料，并可以根据目的和用途通过调节形状如纤维长度和纤维厚度提供功能。

非纺织织物的实例包括利用聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的透气膜(聚对苯二甲酸乙二醇酯非纺织织物)等。此外，透气膜表示具有透气性的膜。另外，非纺织织物的实例包括利用芳纶纤维、玻璃纤维、纤维素纤维、聚烯烃纤维、尼龙纤维等的透气膜。非纺织织物可以利用两种或更多种纤维。

隔膜23可以包括颗粒如无机颗粒和有机颗粒。隔膜23的实例包括包含基础材料和形成在基础材料的至少一个或两个主要表面上的表面层。基础材料的实例包括包含树脂的多孔膜、非纺织织物等。表面层的实例包括包含树脂材料和颗粒等的多孔层。例如，树脂材料可以是有原纤维的，并可以具有其中原纤维彼此连续连接的三维网络结构。

(颗粒)

例如，可以将无机颗粒和有机颗粒中的至少一种用作颗粒。无机颗粒的具体实例包括金属氧化物、金属氧化物水合物、金属氢氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属硫化物、矿物等，其是电绝缘的无机颗粒。

金属氧化物或金属氧化物水合物的实例包括铝氧化物(氧化铝，al2o3)、勃姆石(al2o3·h2o或alooh)、镁氧化物(氧化镁，mgo)、钛氧化物(二氧化钛，tio2)、锆氧化物(氧化锆，zro2)、硅氧化物(二氧化硅，sio2)、钇氧化物(氧化钇，y2o3)、锌氧化物(zno)等。

金属氮化物的实例包括氮化硅(si3n4)、氮化铝(aln)、氮化硼(bn)、氮化钛(tin)等。金属碳化物的实例包括碳化硅(sic)、碳化硼(b4c)等。金属硫化物的实例包括硫酸钡(baso4)等。

金属氢氧化物的实例包括氢氧化铝(al(oh)3)等。矿物的实例包括多孔铝硅酸盐如沸石(m2/no·al2o3·xsio2·yh2o，m表示金属元素，x≥2，y≥0)、层状硅酸盐如滑石(mg3si4o10(oh)2)、钛酸钡(batio3)、钛酸锶(srtio3)等。

其他无机颗粒的实例包括锂化合物的颗粒、碳材料的颗粒等。锂化合物的实例包括li2o4、li3po4、lif等。碳材料的实例包括石墨、碳纳米管、金刚石等。

可以单独使用无机颗粒或可以混合并使用它们中的两种或更多种。无机颗粒的形状不受特别的限制，且球状、纤维状、针状、鳞片状、板状等是可能的。

构成有机颗粒的材料的实例包括含氟树脂如聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯，含氟橡胶如偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物，橡胶如苯乙烯-丁二烯共聚物或它们的氢化物、丙烯腈-丁二烯共聚物或它们的氢化物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或它们的氢化物、甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯橡胶、聚乙烯醇、和聚乙酸乙烯酯，纤维素衍生物如乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素，树脂如聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺，聚酰胺如全芳香族聚酰胺(芳纶)、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚醚、丙烯酸树脂以及熔点和玻璃化转变温度中的至少一种是180℃或更高的高耐热性的聚酯等。

可以单独使用所述材料或可以混合并使用它们中的两种或更多种。有机颗粒的形状不受特别的限制，且球状、纤维状、针状、鳞片状、板状等是可能的。

(电解液)

用作为液体电解质的电解液浸透隔膜23。例如，电解液是包含电解质盐和溶解电解质盐的非水溶剂的非水电解液。根据需要，非水电解液可以包含添加剂等。

可以将环状碳酸酯如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯用作非水溶剂，且优选的是使用在混合碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯中的任一种、特别是这两者之后得到的非水溶剂。其原因是可以改善循环特性。

优选的是将除环状碳酸酯之外混合链碳酸酯如碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯之后得到的非水溶剂用作非水溶剂。其原因是可以得到高离子导电性。

至于非水溶剂，优选的是进一步包含2,4-二氟苯甲醚或碳酸亚乙烯酯。其原因是2,4-二氟苯甲醚可以改善放电容量以及碳酸亚乙烯酯可以改善循环特性。因此，在混合和使用这些的情况下，可以改善放电容量和循环特性，所以该情况是优选的。

除这些之外，非水溶剂的实例包括碳酸亚丁酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、乙酸甲酯、丙酸甲酯、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、环砜烷、二甲基亚砜、磷酸三甲酯等。

此外，根据组合的电极的种类，非水溶剂中的至少一部分氢被氟取代的化合物可以改善电极反应的可逆性，并因此在一些情况下所述化合物可以是优选的。

例如，电解质盐包含一种或两种或更多种轻金属化合物如锂盐。锂盐的实例包括六氟磷酸锂(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)、三氟甲磺酸锂(licf3so3)、四氯铝酸锂(lialcl4)、六氟硅酸二锂(li2sif6)、氯化锂(licl)、溴化锂(libr)等。在这些中，六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和六氟砷酸锂中的至少一种是优选的，并且六氟磷酸锂是更优选的。

(非水电解质电池的操作)

在非水电解质电池中，例如在充电中，锂离子从正极21脱嵌并通过浸透到隔膜23中的电解液嵌入到负极22中。在另一方面，在放电中，例如锂离子从负极22脱嵌并通过浸透到隔膜23中的电解液嵌入到正极21中。

在非水电解质电池中，将充满状态的开路电压(即电池电压)设计为例如在3.60v至6.00v、优选地4.25v至6.00v、以及更优选地4.30v至4.50v的范围内。例如，在利用层状岩盐类锂复合氧化物等作为正极活性物质的电池的充满状态的开路电压是4.25v或更大的情况下，即使在相同的正极活性物质中，与开路电压是4.20v的电池相比，每单位质量脱嵌锂的量进一步增加，并因此根据该现象调节正极活性物质的量和负极活性物质的量。结果，得到了高能量密度。

(1-2)制造非水电解质电池的方法

例如，通过以下流程制造非水电解质电池。

首先，制备正极21。首先，混合正极活性物质和根据需要的粘合剂、导电剂等以制备正极混合物。然后，将正极混合物分散在例如有机溶剂等中以制备具有糊料形状或浆料形状的正极混合物浆料。

接下来，将正极混合物浆料均匀应用于正极集流体21a的两个表面并干燥以形成正极活性物质层21b。最后，通过使用辊式压制装置等压缩模制正极活性物质层21b，同时根据需要加热。在这种情况下，可以重复压缩模制多次。

接下来，以与正极21类似的顺序制备负极22。首先，混合负极活性物质、第一碳纤维、第二碳纤维和根据需要的粘合剂、导电剂等以制备负极混合物，以及将负极混合物分散在例如有机溶剂中来制备具有糊料形状或浆料形状的负极混合物浆料。此外，在这时，当将碳纤维相对于负极混合物的质量比设置为10％或更大时，浆料性质和初始效率趋于退化，并因此优选的是将质量比设置为小于10％。

将负极混合物浆料均匀应用于负极集流体22a的两个表面并干燥以形成负极活性物质层22b。然后，压缩模制负极活性物质层22b。

最后，通过使用正极21和负极22组装非水电解质电池。首先，通过焊接等将正极引线25附接至正极集流体21a，以及通过焊接等将负极引线26附接至负极集流体22a。之后通过隔膜23层压正极21和负极22并卷绕生成的层压体以制备卷绕电极体20。然后，将中心销24插入到卷绕中心。

之后将卷绕电极体20容纳在电池壳11中，同时插入到一对绝缘板12和13之间。在这种情况下，通过焊接等将正极引线25的尖端附接至安全阀机构15，并通过焊接等将负极引线26的尖端焊接至电池壳11中。之后，将电解液注入到电池壳11内以用电解液浸透隔膜23。最后，通过垫圈17将电池盖14、安全阀机构15和正温度系数元件16嵌塞至电池壳11的开口端。因此，得到图1和图2所示的非水电解质电池。

(效果)

在根据本技术的第一实施方式的电池中，负极包含与负极活性物质组合的第一碳纤维和第二碳纤维。第一碳纤维可能被吸附至负极活性物质的表面，并因此可以确保负极活性物质的表面上及其附近的电子通路。另外，与负极活性物质随着循环的膨胀和收缩相适应，可以抑制颗粒表面上及其附近的电子通路的塌陷。因此，可以改善循环特性。即使在负极活性物质颗粒之间的距离随着长期循环进展变宽的环境下，第二碳纤维可以有助于颗粒之间的导电网络。因此，可以实现循环特性的进一步改善。

此外，在专利文献1(特开2008-117761号公报)所描述的非水电解质电池中，第一导电剂具有5nm至60nm的平均直径，并因此可以改善含si的负极活性物质的颗粒表面上的导电性，但是难以有助于相邻颗粒之间的导电网络。另外，第一导电剂具有大至200至800m²/g的比表面积，并因此涉及由于充电损失增加引起的容量降低。

2.第二实施方式

(2-1)层压膜型电池的构造实例

在本技术的第二实施方式中，将参考图3和图4作为实例给出层压膜型电池的描述。

在非水电解质电池中，将卷绕电极体30容纳在外包装构件40中。将正极引线31和负极引线32附接至卷绕电极体30。例如，正极引线31和负极引线32在相同方向上从外包装构件40内向外突出。

(外包装构件)

外包装构件40是膜状构件。例如，外包装构件40是熔合层、金属层和表面保护层按该顺序层压的层压膜。例如，熔合层由聚烯烃树脂如聚乙烯和聚丙烯等组成。例如，金属层由铝等组成。例如，表面保护层由尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯等组成。外包装构件40可以是具有另一种层压结构的层压膜、单个聚合物膜或单个金属膜。

粘附膜41插入在外包装构件40和正极引线31之间。类似地，粘附膜41插入在外包装构件40和负极引线32之间。例如，粘附膜41由具有与金属材料的高粘附性的材料组成。材料的实例包括树脂材料如聚烯烃树脂。

(正极、负极和隔膜)

在卷绕电极体30中，通过隔膜35和电解质层36层压正极33和负极34，并卷绕生成的层压体。由保护带37保护卷绕电极体30的最外周部分。此外，在卷绕电极体30中，可以省去隔膜35。

在正极33中，例如将正极活性物质层33b设置在正极集流体33a的两个表面上。正极集流体33a和正极活性物质层33b的构造与第一实施方式中的正极集流体21a和正极活性物质层21b的构造类似。在负极34中，例如将负极活性物质层34b设置在负极集流体34a的两个表面上。负极集流体34a和负极活性物质层34b的构造与第一实施方式中的负极集流体22a和负极活性物质层22b的构造类似。隔膜35的构造与第一实施方式中的隔膜23的构造类似。

(电解质层)

在电解质层36中，电解液由聚合物化合物保持，且根据需要可以包含其他材料如各种添加剂。例如，电解质层36是所谓的凝胶状电解质。其原因如下。凝胶状电解质是优选的，因为得到高离子导电率(例如在室温下1ms/cm或更大)，并且防止了电解液的渗漏。

聚合物化合物的实例包括聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、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、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯、聚碳酸酯、偏二氟乙烯和六氟芘的共聚物等。可以单独使用这些或可以混合它们中的多种。在这些中，聚偏二氟乙烯或偏二氟乙烯和六氟苝的共聚物是优选的。其原因是得到了电化学稳定性。

电解液与第一实施方式中的电解液类似。然而，在凝胶状电解质的电解质层36中，电解液的溶剂具有广义的概念，其不仅包含液体溶剂而且包含具有能够离解电解质盐的离子导电性的溶剂。因此，在使用具有离子导电性的聚合物化合物的情况下，聚合物化合物也包括在溶剂中。

此外，可以代替其中电解液由聚合物化合物保持的凝胶状电解质层36使用所述电解液。在这种情况下，用电解液浸渍隔膜35。

(包含颗粒的电解质层)

电解质层36可以包括颗粒。可以将与无机颗粒和有机颗粒类似的颗粒用作颗粒。

(2-2)制造非水电解质电池的方法

例如通过以下三个流程制造非水电解质电池。

(第一制造方法)

在第一制造方法中，首先以与第一实施方式类似的方式制备正极33和负极34。通过将电解质盐溶解在非水溶剂中制备电解液。

然后，制备包含电解液、聚合物化合物和溶剂的前体溶液，并将前体溶液应用于正极33和负极34。然后，挥发溶剂以形成凝胶状电解质层36。之后通过焊接等将正极引线31附接至正极集流体33a，以及通过焊接等将负极引线32附接至负极集流体34a。

接下来，通过隔膜35层压其中形成电解质层36的正极33和负极34，并卷绕生成的层压体。然后，将保护带37粘贴在生成的卷绕体的最外周部分以制备卷绕电极体30。

最终，将卷绕电极体30插入在膜状外包装构件40的两片之间，并通过热熔合等将外包装构件40的外周边缘彼此粘结以密封卷绕电极体30。同时，将粘附膜41插入到正极引线31和负极引线32的每个和外包装构件40的每个之间。因此，得到图3和图4所示的非水电解质电池。

(第二制造方法)

在第二制造方法中，首先将正极引线31附接至正极33，并将负极引线32附接至负极34。之后通过隔膜35层压正极33和负极34，并卷绕生成的层压体。将保护带37粘贴到生成的卷绕体的最外周部分以制备卷绕体，其是卷绕电极体30的前体。

接下来，将卷绕体插入到膜状外包装构件40的两片之间，并使不包括一侧上的一个外周部分的外周部分经受热熔合以粘结，从而将卷绕体容纳在生成的袋状外包装构件40中。之后制备电解质用组合物，其包含电解液、作为聚合物化合物的原材料的单体、聚合引发剂和根据需要的其他材料如聚合抑制剂。然后，将电解质用组合物注入到袋状外包装构件40内，然后通过热熔合等密封外包装构件40的开口。

最后，聚合单体以形成聚合物化合物。因此，形成凝胶状电解质层36。结果，得到了非水电解质电池。

(第三制造方法)

在第三制造方法中，首先以与第二制造方法类似的方式形成卷绕体，除了使用将聚合物化合物应用于其两个表面的隔膜35。然后，将卷绕体容纳在袋状外包装构件40中。

接下来，制备电解液并将其注入到外包装构件40内，然后通过热熔合等气封外包装构件40的开口。最后，加热外包装构件40，同时加压以使隔膜35与正极33和负极34通过聚合物化合物紧密接触。因此，用电解液浸透聚合物化合物，并凝胶化聚合物化合物以形成电解质层36。结果，得到了非水电解质电池。

(效果)

在根据本技术的第二实施方式的电池中，可以得到与第一实施方式类似的效果。

3.第三实施方式

在本技术的第三实施方式中，将参考图5和图6给出电池组的构造的实例的描述。

电池组是使用一个二次电池(单电池)的简单类型的电池组(称为软组)，且将电池组嵌入到例如以智能手机等为代表的电子设备中。电池组包括电池单元111和连接到电池单元111的电路基板116。例如，电池单元111是根据第二实施方式的层压膜型二次电池。

将一对胶带118和119粘贴到电池单元111的两个表面上。在电路基板116中形成保护电路(保护电路模块(pcm))。电路基板116通过一对调整片(tab，标签)114和115连接到电池单元111的正极引线112和负极引线113，并连接到附接有连接器的引线117用于外部连接。另外，在电路基板116连接到电池单元111的状态下，通过标签120和绝缘板131保护电路基板116的上侧和下侧。从粘贴标签120开始，固定电路基板116、绝缘板131等。

另外，如图6所示，电池组包括对应于电源的电池单元111和电路基板116。例如，电路基板116包括控制单元121、切换单元122、ptc123和温度检测单元124。电池单元111通过正极端子125和负极端子127能够连接到外部，从而电池单元111通过正极端子125和负极端子127充电和放电。温度检测单元124通过使用温度检测端子(所谓的t端子)126可以检测温度。

控制单元121控制整个电池组的操作(包括电池单元111的使用状态)，并包括例如中央处理单元(cpu)、存储器等。

例如，当电池电压达到过度充电检测电压时，控制单元121断开切换单元122以使充电电流不流过电池单元111的电流通路。另外，例如，当在充电期间大电流流过时，控制单元121断开切换单元122以断开充电电流。

另外，例如，当电池电压达到过度放电检测电压时，控制单元121断开切换单元122以使放电电流不流过电池单元111的电流通路。另外，例如，当在放电期间大电流流过时，控制单元121断开切换单元122以断开放电电流。

此外，二次电池的过度充电检测电压是例如4.20v±0.05v，以及过度放电检测电压是例如2.4v±0.1v。

切换单元122响应于控制单元121的指令切换电池单元111的使用状态(电池单元111和外部设备之间的连接和非连接)。例如，切换单元122包括充电控制开关、放电控制开关等。例如，充电控制开关和放电控制开关中的每个是半导体开关，如使用金属氧化物半导体的场效应晶体管(mosfet)。此外，例如，基于切换单元122的on电阻检测充电和放电电流。

温度检测单元124测量电池单元111的温度并将测量结果输出到控制单元121。例如，温度检测单元124包括温度检测元件如热敏电阻。另外，通过温度检测单元124得到的测量结果用于在异常发热期间控制单元121执行充电和放电控制的情形、在计算剩余容量期间控制单元121执行校正处理的情形等。

此外，电路基板116可能不包括ptc123。在这种情况下，可以将ptc元件单独设置到电路基板116。

4.第四实施方式

在本技术的第四实施方式中，将参考图7给出电子设备的构造的实例的描述。

电子设备300包括电子设备主体中的电子电路301和电池组200。电池组200通过正极端子231a和负极端子231b电连接至电子电路301。例如，电子设备300具有其中电池组200可由使用者拆卸的构造。此外，电子设备300的构造不限于此，且电子设备300可以具有电池组200嵌入到电子设备300中以使使用者不能从电子设备300折卸电池组200的构造。

当电池组200充电时，将电池组200的正极端子231a和负极端子231b连接至充电器(未示出)的正极端子和负极端子。在另一方面，在电池组200的放电中(在电子设备300的使用中)，电池组200的正极端子231a和负极端子231b连接到电子电路301的正极端子和负极端子。

电子设备300的实例包括膝上型个人电脑、平板型电脑、移动电话(如智能手机)、个人数字助理(pda)、显示设备(如lcd、el显示器、电子纸、头戴显示器(hmd))、图像捕捉设备(如数字式静物摄影机和数字视频摄像机)、音频设备(如便携式音频播放器)、博弈机、无线手机、电子图书、电子辞典、收音机、头戴耳机、导航系统、存储卡、起搏器、助听器、电动工具、电动刮胡刀、冰箱、空调、电视、立体声系统、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、干燥器、照明设备、玩具、医疗设备、机器人、公路调节器、信号设备等，且不限于此。

(电子电路)

例如，电子电路301包括cpu、外周逻辑单元、接口单元、存储单元等，并控制整个电子设备300。

(电池组)

电池组200是组装电池的电池组，其包括组装电池201以及充放电电路202。通过串联地和/或并联地连接多个二次电池201a组成组装电池201。例如，多个二次电池201a以n并联和m串联(n和m是正整数)的类型连接。此外，图7示出了六个二次电池201a以2并联和3串联(2p3s)的类型连接的实例。将根据第一实施方式的电池用作二次电池201a。

在充电中，充放电电路202相对于组装电池201控制充电。在另一方面，在放电中(即在电子设备300的使用中)，充放电电路202相对于电子设备300控制放电。

可以代替电池组200使用根据第一实施方式或第二实施方式的电池或根据第三实施方式的单电池的电池组。

5.第五实施方式

在本技术的第五实施方式中，将给出蓄电系统的描述，其中蓄电装置配有根据第一实施方式或第二实施方式的电池。

蓄电系统可以是任何系统，只要该系统使用电力以及包括简单的电力设备。例如，电力系统包括智能电网、家庭能源管理系统(hems)、车辆等，并可以存储电力。

例如，将该蓄电装置(蓄电模块)应用于包括房屋或发电设施的建筑物中的蓄电用电源。蓄电装置的实例包括蓄电模块，其包括电池块体和控制单元，在电池块体中多个电池以并联类型或串联类型中的至少一种彼此连接，控制单元控制电池块体的充电和放电。在蓄电装置的构造的实例中，将多个电池块体容纳在外包装壳中。可以将根据第一实施方式的电池用作电池。

蓄电系统的实例包括以下第一至第五蓄电系统等。第一蓄电系统是其中蓄电装置由发电机充电的蓄电系统，发电机由可再生能源进行发电。第二蓄电系统是配有蓄电装置并向连接至蓄电装置的电子设备供应电力的蓄电系统。第三蓄电系统是包括电子设备的蓄电系统，由蓄电装置向该电子设备供应电力。作为与外部电力供应网络合作实现有效的电力供应的系统执行所述蓄电系统。

第四蓄电系统是配有电力信息传输和接收单元的蓄电系统，并基于由传输和接收单元接收的信息执行上述蓄电装置的充电和放电控制，该传输和接收单元通过网络将信号传输至其他设备和接收来自其他设备的信号。第五蓄电系统是由上述蓄电装置供应电力或将来自发电机或电网的电力供应至蓄电装置的电力系统。在下文中，将给出应用于房屋和电动车辆的蓄电系统的描述。

(蓄电系统的构造)

在下文中，将参考图8给出根据第五实施方式的蓄电系统(电力系统)400的构造实例的描述。蓄电系统400是用于房屋的蓄电系统，以及由集中电力系统402如火力发电402a、核发电402b、水力发电402c通过电网409、信息网412、智能电表407、电力枢纽408等将电力供应至蓄电装置403。另外，将来自独立电源如屋内发电装置404的电力供应至蓄电装置403。存储供应到蓄电装置403的电力。通过使用蓄电装置403供应用于房屋401的电力。对于建筑物也可以使用类似的蓄电系统，而不限于房屋401。

将屋内发电装置404、耗电装置405、蓄电装置403、控制各个装置的控制装置410、智能电表407、电力枢纽408和获取各种信息碎片的传感器411设置在房屋401中。各个装置通过电网409和信息网412连接。将太阳能电池、燃料电池等用作屋内发电装置404，并将产生的电力供应至耗电装置405和/或蓄电装置403。耗电装置405的实例包括冰箱405a、空调405b、电视405c、浴室405d等。另外，耗电装置405的实例包括电动车辆406。电动车辆406的实例包括电气自动车406a、混合动力轿车406b、电动自行车406c等。

蓄电装置403包括根据第一实施方式或第二实施方式的一个或多个电池。智能电表407具有测量使用的商业用电量和将测量的使用的商业用电量传输至电力公司的功能。电网409可以是dc电源类型、ac电源类型、和非接触电源类型或多个类型的组合中的任一种。

各种传感器411的实例包括运动感测传感器、光照传感器、目标感测传感器、耗电传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、红外传感器等。将通过各种传感器411获取的信息传输至控制装置410。通过从传感器411传输的信息掌握天气条件、人的状况等，且自动控制耗电装置405。因此，可以最小化能量消耗。另外，控制装置410可以通过互联网将与房屋401有关的信息传输至外部电力公司等。

通过电力枢纽408执行过程如电源线的分支和dc-ac转换。连接至控制装置410的信息网412的通信方法的实例包括使用通信接口如通用异步接收器-传输器(uart：用于异步串行通信的传输和接收电路)的方法以及使用根据无线通信标准如蓝牙(注册商标)、zigbee和wi-fi的传感器网络的方法。蓝牙(注册商标)方法应用于多媒体通信并可以执行一对多连接通信。zigbee使用电气与电子工程师学会(ieee)802.15.4的物理层。ieee802.15.4是称作个人区域网(pan)或无线(w)pan的近场无线网络标准的名称。

控制装置410连接至外部服务器413。该服务器413可以由房屋401、电力公司和服务器提供商中的任意一个管理。传输至服务器413并从服务器接收的信息的实例包括耗电信息、生活模式信息、功率、气象信息、灾难信息以及与电力交易有关的信息。这些种类的信息可以被传输至屋内耗电装置(例如电视)或接收自其，但是可以被传输到位于房屋外侧的装置(例如移动电话等)并接收自其。这些种类的信息可以显示在例如具有显示功能的电视、移动电话、个人数字助理(pda)等上。

控制每个单元的控制装置410包括中央处理单元(cpu)、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)等，且被容纳在该实施例中的蓄电装置403中。控制装置410通过信息网412连接到蓄电装置403、屋内发电装置404、耗电装置405、各种传感器411和服务器413，并具有例如调节使用的商业用电量和发电量的功能。此外，除了该功能之外，控制装置410可以具有在电力市场中执行电力交易的功能等。

如上所述，可以将屋内发电装置404(光伏发电和风力发电)以及集中电力系统402如火力发电402a、核发电402b和水力发电402c产生的输出存储在蓄电装置403中。因此，即使当屋内发电装置404产生的输出改变时，可以使传输到外侧的电量均匀，或可以将放电控制到所需。例如，可以考虑如下所述的使用方法。具体地，将由光伏发电得到的电力存储在蓄电装置403中，以及在晚上也将便宜的午夜电力存储在蓄电装置403中，然后在白天电价昂贵的一段时间使用放出存储在蓄电装置403中的电力。

另外，在该实施例中，将给出将控制装置410容纳在蓄电装置403中但是可以将控制装置410容纳在智能电表407中或可以独立配置控制装置的实例的描述。此外，可以将蓄电系统400用于作为公寓的目标的多个家庭，或可以用于作为目标的多个独立式房屋。

6.第六实施方式

在本技术的第六实施方式中，将给出包括根据第一实施方式或第二实施方式的电池的电动车辆的实例的描述。电动车辆的实例包括铁路车辆、高尔夫手推车、电动手推车、电动车辆(包括混合动力轿车)、用于耕种的工作车辆(如拖拉机和联合收割机)。在下文中，将描述电动车辆的实例。

将参考图9给出根据本技术的第六实施方式的电动车辆的构造实例的描述。混合动力轿车500是采用串联混合动力系统的混合动力轿车。串联混合动力系统涉及使用发电机产生的电力和即刻存储在电池中的电力或即刻存储在电池中的电力并通过电力-驱动力转换装置503行进的车辆，该发电机由发动机移动。

在混合动力轿车500中，安装了发动机501、发电机502、电力-驱动力转换装置503、驱动轮504a、驱动轮504b、轮505a、轮505b、电池508、车辆控制装置509、各种传感器510和充电入口511。将根据本技术的第一实施方式或第二实施方式的电池用作电池508。

混合动力轿车500通过使用电力-驱动力转换装置503作为动力源来行进。电力-驱动力转换装置503的实例是电动机。电力-驱动力转换装置503通过电池508的电力运行，且电力-驱动力转换装置503的转矩传输到驱动轮504a和504b。另外，通过在需要部位使用dc-ac转换或逆转换(ac-dc转换)，电力-驱动力转换装置503可适用于ac电动机或dc电动机。各种传感器510通过车辆控制装置509控制发动机速度或节流阀(未示出)的开口程度(节流阀开口程度)。各种传感器510的实例包括速度传感器、加速度传感器和发动机速度传感器等。

发动机501的转矩被传输到发电机502，以及由发电机502使用转矩生成的电力可以存储在电池508中。

当通过制动机构(未示出)使混合动力轿车500减速时，将减速期间的阻力作为转矩添加到电力-驱动力转换装置503，且将由于转矩通过电力-驱动力转换装置503产生的再生电力存储在电池508中。

当通过充电入口511将电池508连接到混合动力轿车500的外侧的外部电源时，可以通过将充电入口511用作输入口将来自外部电源的电力供应至电池508，且电池508可以存储补充的电力。

尽管未示出，但是可以设置基于与电池有关的信息执行与车辆控制有关的信息处理的信息处理装置。信息处理装置的实例包括基于关于电池的剩余量的信息执行电池的剩余量的显示的信息处理装置等。

另外，在上文中，已经给出了通过使用发电机(通过发动机移动)产生的电力或通过举例来说暂时存储在电池中的电力行进的串联混合动力轿车。然而，本技术有效适用于使用发动机的输出和电动机的输出两者作为驱动源并利用仅使用发动机行进、仅使用电动机行进和通过适当改变这些类型使用发动机和电动机行进三种类型的并联混合动力轿车。另外，本技术有效适用于仅使用驱动电动机的驱动行进而不使用发动机的所谓的电动车辆。

实施例

在下文中，将参考实施例来更详细地描述本技术。此外，本公开不限于以下实施例中的构造。

(碳纤维的纤维直径和纤维长度)

以下实施例和比较例中的碳纤维的纤维直径和纤维长度表示通过计算测量值得到的平均值，通过使用电子显微镜(tem或sem)测量任意片数的碳纤维(20片)的纤维直径和纤维长度得到测量值。此外，将纤维长度描述为数值范围如等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度，但是其表示由测定值计算的纤维长度的平均值包括在该范围内。

<实施例1>

(正极的制备)

混合98质量份的正极活性物质(licoo2)、1质量份的导电剂(炭黑)和1质量份的粘合剂(聚偏二氟乙烯：pvdf)来制备正极混合物。之后将正极混合物分散在有机溶剂(n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp))中来制备糊状正极混合物浆料。之后通过使用涂覆装置将正极混合物浆料应用于正极集流体(铝箔)并干燥以形成正极活性物质层。最后，通过使用压力机压缩模制正极活性物质层，从而得到正极。

(负极的制备)

混合作为负极活性物质的硅氧化物和石墨、两种碳纤维(第一碳纤维和第二碳纤维)以及作为粘合剂的pvdf，用nmp稀释生成的混合物来制备糊状负极混合物浆料。之后通过使用涂覆装置将负极混合物浆料应用于负极集流体(铜箔)的两个表面并干燥以得到负极。

此外，第一碳纤维和第二碳纤维的纤维直径和纤维长度以及各种材料的混合比如下。

第一碳纤维：

具有70nm的纤维直径、等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度的碳纤维(比表面积：25m²/g)

第二碳纤维：

具有150nm的纤维直径、等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度的碳纤维(比表面积：1325m²/g)

混合比(硅氧化物/石墨/第一碳纤维/第二碳纤维/粘合剂)＝10/81/1/2/6(wt％)

(电解液的制备)

将电解质盐(lipf6)溶解在溶剂(碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯)中来制备电解液。此外，将溶剂的组成设置为就按质量计％而言碳酸亚乙酯：碳酸亚丙酯＝50:50，并将电解质盐相对于溶剂的量设置为1mol/kg。

(评估单元的制备)

如下制备评估单元。

(电解质层的形成)

首先，制备包含电解液、电解质用聚合物化合物(pvdf)和作为溶剂的有机溶剂(nmp)的前体溶液。接下来，将前体溶液应用于正极和负极并干燥以形成正极和负极中的每个的两个表面上的凝胶状电解质层。

(卷绕电极体的制备)

接下来，通过使用焊接方法将引线附接至正极集流体和负极集流体中的每个。接下来，通过隔膜层压其中形成了电解质层的正极和负极，并卷绕生成的层压体。然后，将保护带粘贴到生成的卷绕体的最外周部分。因此，得到卷绕电极体。

(电池的组装)

接下来，将卷绕电极体插入到膜状外包装构件的两片之间，并通过使用热熔合方法将外包装构件的外周边缘彼此粘结以将卷绕电极体密封在外包装构件的内侧。因此，得到目标评估单元(层压膜型电池)。

<实施例2>

将第二碳纤维改为具有70nm的纤维直径和等于或大于10μm且小于50μm的纤维长度的碳纤维(比表面积：28m²/g)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<实施例3>

将负极活性物质改为硅和石墨。将混合比(硅/石墨/第一碳纤维/第二碳纤维/粘合剂)设置为5/86/1/2/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<实施例4>

将负极活性物质改为硅合金和石墨。将混合比(硅合金/石墨/第一碳纤维/第二碳纤维/粘合剂)设置为10/81/1/2/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<实施例5>

将负极活性物质改为硅。将粘合剂改为聚酰胺酰亚胺。将混合比(硅/第一碳纤维/第二碳纤维/粘合剂)设置为89/1/2/8(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<实施例6>

将负极活性物质改为硅氧化物。将粘合剂改为聚酰胺酰亚胺。将混合比(硅氧化物/第一碳纤维/第二碳纤维/粘合剂)设置为89/1/2/8(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<实施例7>

将负极活性物质改为硅合金。将粘合剂改为聚酰胺酰亚胺。将混合比(硅合金/第一碳纤维/第二碳纤维/粘合剂)设置为89/1/2/8(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例1>

仅使用第一碳纤维，而不使用第二碳纤维。将混合比(硅氧化物/石墨/第一碳纤维/粘合剂)设置为10/83/1/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例2>

代替第一碳纤维将具有20nm的纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度的碳纤维(比表面积：250m²/g)用作另一种碳纤维。将混合比(硅氧化物/石墨/另一种碳纤维/粘合剂)设置为10/83/1/6(wt％)。除了上述构造以与比较例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例3>

代替第一碳纤维将具有150nm的纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度的碳纤维(比表面积：13m²/g)用作第二碳纤维。将混合比(硅氧化物/石墨/第二碳纤维/粘合剂)设置为10/83/1/6(wt％)。除了上述构造以与比较例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例4>

代替第一碳纤维将具有70nm的纤维直径和等于或大于10μm且小于50μm的纤维长度的碳纤维(比表面积：28m²/g)用作第二碳纤维。将混合比(硅氧化物/石墨/第二碳纤维/粘合剂)设置为10/83/1/6(wt％)。除了上述构造以与比较例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例5>

代替第一碳纤维将具有40nm的平均粒径的炭黑(比表面积：50m²/g)用作导电剂。将混合比(硅氧化物/石墨/炭黑/粘合剂)设置为10/83/1/6(wt％)。除了上述构造以与比较例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例6>

代替第一碳纤维将具有3μm(3000nm)的平均粒径的石墨类导电剂(比表面积：20m²/g)用作导电剂。将混合比(硅氧化物/石墨/石墨类导电剂/粘合剂)设置为10/83/1/6(wt％)。除了上述构造以与比较例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例7>

代替第二碳纤维将具有40nm的平均粒径的炭黑(比表面积：50m²/g)用作导电剂。将混合比(硅氧化物/石墨/第一碳纤维/炭黑/粘合剂)设置为10/81/1/2/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例8>

代替第二碳纤维将具有3μm(3000nm)的平均粒径的石墨类导电剂(比表面积：20m²/g)用作导电剂。将混合比(硅氧化物/石墨/第一碳纤维/石墨类导电剂/粘合剂)设置为10/81/1/2/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例9>

代替第一碳纤维将具有150nm的纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度的碳纤维(比表面积：13m²/g)用作第二碳纤维。即，将具有150nm的纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度的碳纤维(其中第一种，比表面积：13m²/g)以及具有70nm的纤维直径和等于或大于10μm且小于50μm的纤维长度的碳纤维(其中第二种，比表面积：28m²/g)用作第二碳纤维。将混合比(硅氧化物/石墨/碳纤维(第一)/碳纤维(第二)/粘合剂)设置为10/81/1/2/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例10>

不使用第一碳纤维和第二碳纤维。将混合比(硅氧化物/石墨/pvdf)设置为10/84/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例11>

将负极活性物质改为硅和石墨。仅使用第一碳纤维，而不使用第二碳纤维。将混合比(硅/石墨/第一碳纤维/粘合剂)设置为5/88/1/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例12>

将负极活性物质改为硅和石墨。仅使用第二碳纤维，而不使用第一碳纤维。将混合比(硅/石墨/第二碳纤维/粘合剂)设置为5/88/1/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例13>

将负极活性物质改为硅合金和石墨。仅使用第一碳纤维，而不使用第二碳纤维。将混合比(硅合金/石墨/第一碳纤维/粘合剂)设置为10/83/1/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例14>

将负极活性物质改为硅合金和石墨。仅使用第二碳纤维，而不使用第一碳纤维。将混合比(硅合金/石墨/第二碳纤维/粘合剂)设置为10/83/1/6(wt％)。除了上述构造以与实施例1类似的方式得到目标评估单元。

<比较例15>

仅使用第一碳纤维，而不使用第二碳纤维。将混合比(硅/第一碳纤维/粘合剂)设置为91/1/8(wt％)。除了上述构造以与实施例5类似的方式得到目标评估单元。

<比较例16>

仅使用第二碳纤维，而不使用第一碳纤维。将混合比(硅/第二碳纤维/粘合剂)设置为91/1/8(wt％)。除了上述构造以与实施例5类似的方式得到目标评估单元。

<比较例17>

将负极活性物质改为硅氧化物。仅使用第一碳纤维，而不使用第二碳纤维。将混合比(硅氧化物/第一碳纤维/粘合剂)设置为91/1/8(wt％)。除了上述构造以与实施例5类似的方式得到目标评估单元。

<比较例18>

将负极活性物质改为硅氧化物。仅使用第二碳纤维，而不使用第一碳纤维。将混合比(硅氧化物/第二碳纤维/粘合剂)设置为91/1/8(wt％)。除了上述构造以与实施例5类似的方式得到目标评估单元。

<比较例19>

将负极活性物质改为硅合金。仅使用第一碳纤维，而不使用第二碳纤维。将混合比(硅合金/第一碳纤维/粘合剂)设置为91/1/8(wt％)。除了上述构造以与实施例5类似的方式得到目标评估单元。

<比较例20>

将负极活性物质改为硅合金。仅使用第二碳纤维，而不使用第一碳纤维。将混合比(硅氧化物/第二碳纤维/粘合剂)设置为91/1/8(wt％)。除了上述构造以与实施例5类似的方式得到目标评估单元。

(评估)

通过使用制备的评估单元进行以下测量。

(初始效率的测量)

在23℃的环境下，用恒定电流恒定电压充电(条件：0.2c的电流和4.35v的充电端接电压)进行一次充电，然后用恒定电流放电(条件：0.2c的电流和3.0v的放电端接电压)进行一次放电以测量充电容量和放电容量。然后，由表达(放电容量/充电容量)×100[％]来计算初始效率。

(循环特性评估)

进行循环测试以得到第10个循环、第100个循环和第200个循环相对于第一个循环的放电容量的放电容量保持率，其中在23℃的环境下，重复恒定电流恒定电压充电(条件：0.5c的电流和4.35v的充电端接电压)和恒定电流放电(条件：0.5c的电流和3.0v的放电端接电压)。

表1示出了负极的构造，且测量结果示于表2中。

[表1]

纤维长度：1至10[μm]＝等于或大于1μm至小于10μm

纤维长度：10至50[μm]＝等于或大于10μm至小于50μm

[表2]

从测量结果，在比较例2、比较例5和比较例7中初始效率趋向于下降。其原因如下。由于碳纤维或导电剂的比表面积大，所以负极反应区充电增加，且当形成膜时大量可逆的li损失。因此，从初始效率的角度优选的是将碳纤维和导电剂的比表面积抑制到小于50m²/g。

相对于每个循环的放电容量保持率，首先，在将第10个循环作为初始周期的时间点，实施例1至7、比较例1和2、比较例7和8、比较例11、比较例13、比较例15、比较例17和比较例19是令人满意的。

在实施例和比较例中，使用具有小于150nm的纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度的第一碳纤维或另一种纤维。测量结果的原因如下。具有小直径和短长度的第一碳纤维可能被吸附到硅或其化合物的颗粒表面上，并因此可以确保颗粒表面及其附近的电子通路，且与硅及其化合物随着循环的膨胀和收缩相适应可以抑制颗粒表面及其附近的电子通路的塌陷。

接下来，尽管在第10个循环的时间点表现出改善，但是当与在作为中间循环周期的第100个循环的时间点得到的测量结果相比，仅比较例2表现出退化倾向。其原因如下。由于使用了具有小至20nm的纤维直径的其他碳纤维，所以当颗粒之间的距离由于活性物质随着循环进展的膨胀和收缩导致变宽以及接触失败出现时，难以保持电子通路。另外，在碳纤维的纤维直径变得更小的情况下，比表面积增加，以及初始效率降低，并因此这种情况不是优选的。因此，可以看出优选的是使用具有等于或大于70nm且小于150nm的平均纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度的第一碳纤维。

最后，在第200个循环作为长期循环的时间点，实施例1至实施例7表现出高放电容量保持率。其原因如下。在循环进一步进行的情况下，颗粒之间的距离进一步变宽，并因此具有大直径和长的长度的第二碳纤维可以有助于长距离电子通路。

从结果可以确认最佳的是使用具有等于或大于70nm且小于150nm的纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度的第一碳纤维和具有150nm或更大的纤维直径或10μm或更大的纤维长度的第二碳纤维。

7.其他实施方式(修改实施例)

在上文中，参考实施方式和实施例已经描述了本技术。然而，本技术不限于此，并可以在本技术的大意范围内做出各种修改。

在上述实施方式和实施例中举例说明的尺寸、结构、形状、材料、原材料、制造过程等仅是示例性的，且根据需要可以使用不同于举例说明的那些的其他尺寸、结构、形状、材料、原材料、制造过程等。

另外，在不偏离本公开技术的大意的范围内，上述实施方式和实施例中的构造、方法、过程、形状、材料、尺寸等可彼此组合。

类似地，根据本技术的负极还可适用于负极具有另一种电池结构如正方形形状的情况。在第一和第二实施方式中，可以代替卷绕电极体使用层压电极体。例如，根据本技术的负极还可适用于安装在可佩带的终端如智能腕表、头戴显示器和iglass(注册商标)上的柔性电池等。根据本技术的负极还适用于安装在例如飞行物体如飞机和无人架驶飞机上的电池。

本技术可以采用以下构造。

[1]

一种负极，包括：

负极活性物质；以及

第一碳纤维和第二碳纤维，

其中第一碳纤维具有等于或大于70nm且小于150nm的纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度，以及

第二碳纤维具有150nm或更大的纤维直径或10μm或更大的纤维长度。

[2]

根据[1]的负极，

其中负极活性物质包含非碳材料和碳材料中的至少一种。

[3]

根据[2]的负极，

其中非碳材料包含含硅的材料和含锡的材料中的至少一种，以及碳材料包含石墨。

[4]

根据[3]的负极，

其中含硅的材料包含硅单质、硅合金和硅化合物中的至少一种，以及含锡的材料包含锡单质、锡合金和锡化合物中的至少一种。

[5]

根据[1]至[4]中任一项的负极，

其中第一碳纤维的比表面积小于50m²/g，以及

第二碳纤维的比表面积小于50m²/g。

[6]

根据[1]至[5]中任一项的负极，

其中相对于负极构成材料的总质量，第一碳纤维和第二碳纤维的总质量等于或大于0.1wt％且小于10wt％。

[7]

一种电池，包括：

正极；

负极；和

电解质，

其中负极包含负极活性物质、第一碳纤维和第二碳纤维，

第一碳纤维具有等于或大于70nm且小于150nm的纤维直径和等于或大于1μm且小于10μm的纤维长度，以及

第二碳纤维具有150nm或更大的纤维直径或10μm或更大的纤维长度。

[8]

一种电池组，包括：

根据[7]的电池；和

控制电池的控制单元。

[9]

一种电子设备，

其中由根据[7]的电池供应电力。

[10]

一种电动车辆，包括：

根据[7]的电池；

转换装置，由电池供应电力并将电力转换为车辆的驱动力；和控制装置，基于关于电池的信息进行与车辆控制有关的信息处理。

[11]

一种蓄电装置，包括：

根据[7]的电池，

其中蓄电装置向连接至电池的电子设备供应电力。

[12]

根据[11]的蓄电装置，进一步包括：

电力信息控制装置，经由网络向其他设备传输信号和经由网络接收来自其他设备的信号，

其中基于由电力信息控制装置接收的信息进行电池的充电和放电控制。

[13]

一种电力系统，

其中由根据[7]的电池供应电力。

[14]

根据[13]的电力系统，

其中由发电机或电网将电力供应至电池。

符号说明

11···电池壳

12、13···绝缘板

14···电池盖

15a···盘板

15···安全阀机构

16···正温度系数元件

17···垫圈

20···卷绕电极体

21···正极

21a···正极集流体

21b···正极活性物质层

22···负极

22a···负极集流体

22b···负极活性物质层

23···隔膜

24···中心销

25···正极引线

26···负极引线

30···卷绕电极体

31···正极引线

32···负极引线

33···正极

34···负极

35···隔膜

36···电解质层

111···电池单元(电源)

121···控制单元

200···电池组

201···组装电池

201a···二次电池

300···电子设备

400···蓄电系统

403···蓄电装置

404···发电装置

406···电动车辆

409···电网

410···控制装置

412···信息网

503···电力驱动力转换装置

508···电池

509···车辆控制装置。