二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统和电动工具的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 该申请要求于2014年1月15日提交的日本在先专利申请JP2014-004811的权益， 其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本技术涉及一种设置有正极、负极和非水电解液的二次电池、以及使用该二次电 池的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子设备。
【背景技术】
[0004] 近年来，已经广泛使用诸如移动电话和个人数字助理（PDA)等各种电子设备，强 烈要求进一步减小这些电子设备的尺寸和重量并实现其长寿命。因此，作为电源，已经开发 了能够获得高能量密度的电池，特别是小型且重量轻的二次电池。
[0005] 最近，已经考虑将这样的二次电池应用于各种应用，而不限于上述的电子装置。各 种应用的实例包括以可连接和可拆卸方式安装在电子设备等上的电池组、电动车辆（比如 电动汽车）、电力储存系统（比如家用电力服务器）和电动工具（比如电钻）。
[0006] 已经提出了利用各种充放电原理来获得电池容量的二次电池。然而，使用电极反 应物的吸收和释放的二次电池引起了人们的关注。原因是可以获得比铅电池、镍镉电池等 更高的能量密度。
[0007] 二次电池设置有正极、负极和非水电解液。正极包括涉及充放电反应的正极活性 物质并且负极包括涉及充放电反应的负极活性物质。非水电解液包括非水溶剂和电解质 盐。由于二次电池的配置对电池的特性有很大影响，因此要仔细考虑二次电池的配置。
[0008] 具体地，为了提高输出特性等，钴酸锂（LiCoO2)等被用作正极活性物质并且三 (三甲代甲硅烷基）亚磷酸盐等被用作非水电解液的添加剂（例如，参见日本未经审查的专 利申请公开 2001-283908、No. 2007-123097, No. 2008-130544 和 No. 2013-229341)。
【发明内容】
[0009] 不断实现了电子设备等的高性能和多功能。因此，电子设备等的使用频率增加，因 此，二次电池往往会频繁充放电。因此，存在改善二次电池的电池特性的空间。
[0010] 期望提供一种能够获得优异特性的二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、 电动工具和电子设备。
[0011] 本技术的实施方式的二次电池包括正极、负极和非水电解液。所述正极包括在 4. 5V以上电位（对锂的电位）吸收和释放电极反应物的电极化合物。非水电解液包括甲硅 烷基化合物，其中一个或两个以上含硅氧基（SiR 3-O-:三个R分别是单价烃基和其卤代基 中的任意一种）与硅以外的原子键合。
[0012] 本技术的另一个实施方式的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具或电子设 备包括二次电池，并且该二次电池的配置与上述的本技术的二次电池相同。
[0013] 这里，甲硅烷基化合物的类型不受特别限制，只要甲硅烷基化合物是包括一个或 两个以上含硅氧基与硅以外的原子键合的结构的化合物。"单价烃基"是由碳（C)和氢（H) 形成的单价基团的一般术语。单价烃基可以是直链形式或可以是具有一个或两个以上侧链 的支链形式。另外，单价烃基可以是不包括碳碳多键的饱和烃基或可以是包括一个或两个 以上碳碳多键的不饱和烃基。碳碳多键是碳碳双键（>C = C〈）和碳碳三键（-C = C-)中的 一者或两者。"卤代基"是上述单价烃基中的一个或两个以上烃基（-H)用卤素基取代的基 团。卤素基的类型不受特别限制，只要所述类型是由卤素元素形成的基团中的任意一个类 型或两个以上类型即可。
[0014] 根据本技术的实施方式的二次电池，由于正极包括上述电极化合物并且非水电解 液包括上述甲硅烷基化合物，因此可以获得优异的电池特性。另外，还可以在本技术的实施 方式的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、或电子设备中获得相同的效果。
【附图说明】
[0015] 图1是示出了本技术的实施方式的二次电池（圆柱型）的配置的截面图。
[0016] 图2是放大并示出了图1中所示的卷绕电极体的一部分的截面图。
[0017] 图3是示出了根据本技术实施方式的另一中二次电池（层压膜型）的配置的透视 图。
[0018] 图4是沿图3中所示的卷绕电极体的IV-IV线截取的截面图。
[0019] 图5是示出了二次电池的应用例（电池组：单个电池）的配置的透视图。
[0020] 图6是示出了图5中所示的电池组的配置的框图。
[0021] 图7是示出了二次电池的应用例（电池组：组合电池）的配置的框图。
[0022] 图8是示出了二次电池的应用例（电动车辆）的配置的框图。
[0023] 图9是示出了二次电池的应用例（电力存储系统）的配置的框图。
[0024] 图10是示出了二次电池的应用例（电动工具）的配置的框图。
【具体实施方式】
[0025] 下面将参照附图给出本技术实施方式的详细描述。这里，描述的顺序如下所述。
[0026] 1、二次电池
[0027] 1-1、圆柱型
[0028] 1-2、层压膜型
[0029] 2、二次电池的应用
[0030] 2-1、电池组（单个电池）
[0031] 2-2、电池组（组合电池）
[0032] 2-3、电动车辆
[0033] 2-4、电力存储系统
[0034] 2-5、电动工具
[0035] 1、二次电池
[0036] 首先，将给出本技术实施方式的二次电池的描述。
[0037] 1-1、圆柱型
[0038] 图1和图2的每一个示出了本技术实施方式的二次电池的截面配置并且图1中所 示的卷绕电极体20在图2中放大。
[0039] 二次电池的整体配置
[0040] 这里描述的二次电池例如是由于吸收和释放锂（其是电极反应物）而能够在负极 22中获得容量的锂离子二次电池。
[0041] 二次电池例如是所谓的圆柱型二次电池并且卷绕电极体20和一对绝缘板12和13 存储在具有基本上中空的圆柱形形状的电池壳11的内部中。卷绕电极体20例如在正极21 和负极22经由隔膜23层压之后缠绕。
[0042] 电池壳11具有一个端部封闭且另一个端部打开的中空结构，例如由铁（Fe)、铝 (Al)、其合金等中的任意一种或两种以上形成。镍（Ni)等可以镀在电池壳11的表面上。卷 绕电极体20介于这对绝缘板12和13之间并且这对绝缘板布置为相对于卷绕外围表面正 交延伸。
[0043] 由于电池盖14、安全阀机构15和热电阻元件（PTC元件）16在电池壳11的开放 端部经由垫圈17填塞并且电池壳11被密封。电池盖14例如由于电池壳11相同的材料形 成。安全阀机构15和热电阻元件16设置在电池盖14内侧并且安全阀机构15经由热电阻 元件16与电池盖14电气连接。在安全阀机构15中，当内部压力由于内部短路、来自外部 的热等而达到某个水平以上时，使圆盘15A反转。由于这一点，而切断电池盖14和卷绕电 极体20之间的电气连接。为了防止大电流导致的异常生热，热电阻元件16的电阻根据温 度增加而增加。垫圈17例如由绝缘材料形成并且沥青等可以涂覆在垫圈17的表面上。
[0044] 例如，中心销24插在卷绕电极体20的中心。然而，中心销24不一定必须插在卷 绕电极体20的中心。例如，由导电材料（比如铝）形成的正极引线25与正极21连接，并 且例如，由导电材料（比如镍）形成的负极引线26与负极22连接。正极引线25焊接到安 全阀机构15上并与电池盖14电气连接。负极引线26焊接到电池壳11上并与电池壳11 电气连接。
[0045] 正极
[0046] 正极21在正极集电体21A的一个表面或两个表面上具有正极活性物质层21B。正 极集电体2IA例如由导电材料比如错、镍或不锈钢形成。
[0047] 正极活性物质层21B包括正极活性物质。然而，正极活性物质层21B还可以包括 其他材料比如正极粘合剂和正极导电剂中的任意一种或两种以上。
[0048] 正极活性物质包括能够吸收和释放电极反应物的正极材料中的任意一种或两种 以上。具体地，正极材料包括在4. 5V以上的电位（对锂的电位）吸收和释放电极反应物的 电极化合物（下文称为"高电位材料"）中的任意一种或两种以上。
[0049] 正极材料包括高电位材料。原因是由于在充电期间从正极材料释放的电极反应物 的量增加而获得高电池容量。这里，"电极反应物"是电极反应中涉及的物质并且例如是由 于锂的吸收和释放而获得其容量的锂离子二次电池中