于住宅401，而且对于其他建筑物，可应用类似的电力存储系统。
[0178] 住宅401设置有发电装置404、电力消耗设备405、电力存储设备403、控制每个装 置或设备的控制装置410、智能电表407、获得各种信息的传感器411。装置或设备通过电力 网络409和信息网络412彼此连接。对于发电装置404,使用太阳能电池、燃料电池等，并且 将生成的电力供应至电力消耗设备405和/或电力存储设备403。电力消耗设备405的实 例包括电冰箱405a、空调405b、电视接收机405c、以及淋浴405d。此外，电力消耗设备405 包括电动车辆406。电动车辆406的实例包括电动汽车406a、混合动力汽车406b以及电动 摩托车406c。
[0179] 本公开的实施方式的上述电池应用于电力存储设备403。例如，本公开的实施方式 的电池可通过上述锂离子二次电池配置。智能电表407具有测量商业用电使用量并且将测 量的使用量传输至电力公司的功能。电力网络409可以是DC馈电、AC馈电以及非接触供 电的任一种，或者可以是它们的两种或更多种的结合。
[0180] 各种传感器411的实例包括人体检测传感器、照明传感器、目标检测传感器、电力 消耗传感器、振动传感器、接触式传感器、温度传感器以及红外传感器。由各种传感器411 获得的信息发送至控制装置410。基于来自传感器411的信息了解天气条件的状态、个人状 态等，并且能够自动控制电力消耗设备405以最小化能量消耗。此外，可以使控制装置410 通过因特网将有关住宅401的信息发送至外部电力公司等。
[0181] 通过使用电力枢纽408执行诸如将电力线路分支和DC/AC转换的处理。与控制装 置410连接的信息网络412的通信方案的实例包括使用通信接口的方法，诸如，UART(通用 异步收发器：用于异步串行通信的发送和接收电路）；和使用基于无线通信标准（例如蓝 牙、ZigBee、以及WiFi)的传感器网络的方法。蓝牙方法可应用于多媒体通信，使得能够执 行一对多连接通信。Zigbee使用IEEE(电气电子工程师协会）802. 15. 4的物理层。IEEE 802. 15. 4是称为个人局域网（PAN)或者无线（W)PAN的短距离无线网络标准的名称。
[0182] 控制装置410连接至外部服务器413。服务器413可由住宅401、电力公司以及服 务供应商中的一个来管理。例如，由服务器413发送和接收的信息是有关电力消耗信息、生 活模式信息、电费、气象信息、自然灾害信息、以及电力交易的信息。这些条信息可从在家庭 内部的电力消耗设备（例如，电视接收机）发送和接收。可替换地，多条信息可从住宅外装 置（例如，移动电话等）发送和接收。这些条信息可显示在具有显示功能的装置上，例如， 电视接收机、移动电话、或者个人数字助理（PDA)。
[0183] 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。在此实例中，控制装置410存储在电力存储设备403中。控制装置 410通过信息网络412连接到电力存储设备403、住宅内发电装置404、电力消耗设备405、 各种传感器411以及服务器413,并且具有调整商业用电使用量以及发电量的功能。此外， 控制装置410可具有在电力市场中执行电力交易的功能。
[0184] 如上所述，不仅其中电力来自火力发电402a、核能发电402b、水力发电402c等的 中央电力系统402,而且来自住宅内发电装置404 (太阳能发电、风力发电）的生成电力可存 储在电力存储设备403中。因此，即使住宅内发电装置404的生成电力改变，也可以执行控 制，使得被发送到外部的电量恒定或仅进行必要量的放电。例如，可以如下地使用：通过使 用太阳能发电获得的电力存储在电力存储设备403中，费用在夜间较低的深夜电力存储在 电力存储设备403中，并且在费用在白天较高的时段放电并且使用由电力存储设备403存 储的电力。
[0185] 在此实例中，已经描述了控制装置410存储在电力存储设备403中的实例。可替 换地，控制装置410可存储在智能电表407中，或可单独地配置。此外，电力存储系统400 可通过将在一幢公寓楼中的多个家庭定为目标来使用或可将多个独门独户的住宅定为目 标来使用。
[0186] 4-2.作为应用实例的车用电力存储系统
[0187] 将参考图6描述本公开的实施方式应用于车用电力存储系统的情况。图6示意性 地示出了采用串联式混合动力系统（其应用本公开的实施方式）的混合动力车辆的配置的 实例。串联式混合动力系统是一种通过使用发动机驱动的发电机生成的电力或通过使用暂 时存储在电池中的电力使用电力驱动力转换器来运行的汽车。
[0188] 混合动力车辆500配备有发动机501、发电机502、电力驱动力转换器503、驱动轮 504a、驱动轮504b、车轮505a、车轮505b、电池508、车辆控制装置509、各种传感器510以及 充电插槽511。本公开的实施方式的上述电池应用于电池508。
[0189] 混合动力车辆500通过使用电力驱动力转换器503作为动力源来运行。电力驱动 力转换器503的实例是电机。电力驱动力转换器503使用电池508的电力运转，并且电力 驱动力转换器503的旋转力传输到驱动轮504a和504b。通过在所需位置使用直流交流电 (DC-AC)或者逆转换（AC-DC转换），电力驱动力转换器503可使用AC电机和DC电机的任 一种。虽然在附图中未示出，但是各种传感器510被配置为通过车辆控制装置509控制发 动机转速或控制节流阀的开度（节气门开度）。各种传感器510包括速度传感器、加速度传 感器、发动机转速传感器等。
[0190] 发动机501的旋转力传输到发电机502,并且通过使用旋转力由发电机502产生的 电力可存储在电池508中。
[0191] 当混合动力车辆500通过制动机构减速时，虽然在附图中未示出，但是在减速时 的阻力作为旋转力加入电力驱动力转换器503。通过使用旋转力由电力驱动力转换器503 产生的再生电力可存储在电池508中。
[0192] 由于连接到混合动力车辆500的外部电源，电池508通过使用充电插槽511作为 来自外部电力供应的输入插槽来接收电力供应，并且可存储所接收的电力。
[0193] 虽然在附图中未示出，但是本公开的实施方式可包括信息处理装置，信息处理装 置基于关于二次电池的信息执行针对车辆控制的信息处理。这种信息处理装置的实例包括 基于有关电池剩余量的信息执行电池剩余量显示的信息处理装置。
[0194] 在上述内容中，参考串联混合动力汽车的实例进行描述，串联混合动力汽车通过 使用由发动机驱动的发电机生成的电力或使用已存储在电池中的电力使用电机来运行。然 而，根据本公开的实施方式可有效地应用于并联式混合动力汽车，在并联式混合动力汽车 中，发动机和电机的输出均用作驱动源，并且根据需要在三种方法（即，仅使用发动机运 行，仅使用电机运行，以及使用发动机和电机运行）之间进行切换。此外，根据本公开的实 施方式可有效地应用于通过仅使用驱动电机而不使用发动机驱动来运行的所谓电机驱动 车辆。
[0195][实施例]
[0196] 现通过其实施例描述本公开。应注意，本公开不局限于以下实施例。
[0197](实施例1)
[0198] 在实施例1中，通过溶胶-凝胶水解处理，Ge氧化物薄膜形成在Si颗粒上，随后 使用埃林汉姆图利用还原方法通过还原热处理来还原Ge氧化物，并且因此获得样品1-1至 1-6的负极活性材料。
[0199](样品 1-1)
[0200] 在涂覆Ge氧化物（GeOx)的处理中，在大气环境下，将Si粉末在放置于制备溶液 中，制备溶液通过将Ge异丙醇溶解作为溶剂的IPA(异丙醇）中来制备，随后在80°C下在加 热板（hotplate)的烧杯或盘上干燥60分钟。因此，获得具有作为具有作为芯颗粒的Si颗 粒（包含GeOx的涂层涂覆在其上）的负极活性材料（称为"样品1-0"）。
[0201] 接着，样品1-0经历还原热处理。还原热处理在队和112的混合气体的气氛下在 650°C的条件下进行9小时。因此，以根据埃林汉姆图的方法还原涂覆在Si颗粒上的Ge氧 化物，并且获得具有Si颗粒和Ge氧化物的还原产物（被制成为一部分）的样品1-1。
[0202] (样品 1_2)
[0203] 除了还原热处理的温度改变为400°C，以与样品1-1相同的方式获得样品1-2。
[0204](样品 1-3)
[0205] 除了还原热处理的温度改变为600°C，以与样品1-1相同的方式获得样品1-3。
[0206](样品 1-4)
[0207] 除了还原热处理的温度改变为800°C，以与样品1-1相同的方式获得样品1-4。
[0208](样品1-5)
[0209] 除了还原热处理的温度改变为1000°C，以与样品1-1相同的方式获得样品1-5。
[0210] (样品 1-6)
[0211] 除了还原热处理的气氛改变为空气气氛，以与样品1-1相同的方式获得样品1-6。
[0212] (实施例1的表征）
[0213](SEM(扫描电子显微镜）观察和EDX(能量色散X射线光谱仪）映射）
[0214] 对涂覆GeOj^Si颗粒（样品1-0)执行SEM观察和EDX元素映射（elemental mapping)。图7示出了作为测量的结果的EDX光谱。图8A示出了样品1-0的SEM图像。 图8B和图8C示出了样品1-0的元素映射图像。应注意，由于用于测量的样品容器（sample holder)而不是由于样品1-0检测源自图7中的In和Sn的峰值。
[0215] 从测量的结果，确定样品1-0是涂覆GeOj^Si颗粒，其中，GeOxS本上均匀地形 成在Si颗粒的表面上。应注意，样品1-1至1-6是通过使该样品1-0经历还原热处理获得 的样品。
[0216](XRD(X射线衍射）测量）
[0217] 对样品1-1至1-6执行XRD测量。图9A示出了样品1-2至1-5的XRD图案。图 9B示出了样品1-0、1-1和1-6的XRD图案。
[0218] 应注意，在图94中，线&1、&2、 &3和&4分别示出了样品1-2、1-3、1-4和1_5的父1? 图案。在图9B中，线bl、b2和b3分别示出了样品1-0、1-6和1-1的XRD图案。
[0219] 如线a2所示，确定在600°C下Ge的还原结晶。此外，如线a4所示，根据在1000°C 下经历热处理的样品1-5观察源于SiGe的峰值，并且通过在1000°C下的处理确认在作为 Ge氧化物的还原产物的Ge和Si之间的相互扩散。可认为该样品1-5形成从中心到芯颗粒 的表面以连续方式改变、具有Si-Si+Ge-Ge的元素组分的组分梯度结构的负极活性材 料，其中，在Si富集区和Ge富集区之间的部分处于没有清晰分界线的状态。
[0220] 此外，如由图9B中的样品1-1的XRD图案（线b3)所示的，当在还原气氛下执行 还原热处理时，Ge氧化物被还原以产生Ge。然而，如由样品1-6的XRD图案（线b2)所示 的，当在空气气氛下执行处理时，不产生Ge，而是产生Ge02。因此，表明可以控制通过对Ge氧化物或金属Ge进行还原热处理所获得的合成涂层。
[0221] (XPS测量）
[0222] 对样品1-0和1-1执行XPS测量。图10A示出了XPS的Ge3d5/2光谱。图10B 示出了XPS的Si2p光谱。图10C示出了XPS的0Is光谱。
[0223] 如图10A至图10C所示，在样品1-1中，随着Ge3d5/2峰值的移动，发现样品1-0 的Ge02还原为Ge。在样品1-1中，同样，与样品1-0的那些相比，观察到Ge3+和Ge2+峰值、 与Si3+和Si1+峰值的增加。指示SiO(GeO)的峰值也增加。从这些结果中，发现在样品1-1 中，利用样品1-0的还原热处理，Si用作还原剂以产生Ge氧化物的还原产物并且产生Si的 氧化物。关于该样品1-1，可认为形成Ge/Ge0+Si0/Si02/Si的梯度结构。应注意，在旨在如 在样品1-5中形成没有芯颗粒和涂层的还原产物之间的清晰边界的状态的情况下，可通过 在1000 °C下执行还原热处理获得。
[0224](通过使用负极制成的电池和负极的表征）
[0225](负极的制备）
[0226] 通过使用提前制备的样品1-1的负极活性材料来制备负极。混合样品1-1、聚酰亚 胺和碳粉末，并且将所产生的混合物分散在作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中以提供负极 混合浆体。随后，负极混合浆体涂覆在作为负极集电体的铜箔上，然后进行干燥。随后，通 过辊压等经历压缩成型，获得负极活性材料层形成在负极集电体上的负极。
[0227](半电池的制备）
[0228] 制备具有作为工作电极的提前制备的负极和作为相反电极的Li箔的半电池（称 为"半电池1-1"）。通过以lmol/kg浓度将LiPF6溶解到通过以给定的体积比（EC:DMC= 1:1)混合碳酸乙烯酯（EC:DMC= 1:1)和碳酸二甲基酯（DMC)获得的混合溶剂来制备电解 液。聚乙烯微多孔膜用作隔膜。
[0229](电池的制备（锂离子二次电池））
[0230] (电池1-1)
[0231] (正极）
[0232] 以如下方式制备通过使用锂镍钴铝复合氧化物（LiNidCo^AldC^)作为正极活 性材料的正极。
[0233]混合作为正极活性材料的锂镍钴铝复合氧化物（LiNidCo^AldC^)、作为导电 剂的石墨和作为粘合剂的聚偏氟乙烯以制备正极混合物。然后，将该正极混合物分散在 N-甲基-2-吡咯烷酮中以提供正极混合浆体。随后，正极混合浆体涂覆在作为正极集电体 的铝箔上，然后进行干燥。然后，通过辊压等经历压缩成型，获得正极活性材料层形成在正 极集电体上的正极。
[0234](钮扣电池）
[0235] 上述正极和负极冲压为具有15mm直径的圆形形状，以制备钮扣电池（尺寸2016)。 作为电解液和隔膜，使用与在半电池中相同的那些。
[0236](电池 1-2 至 1-4)
[0237] 如相比于电池1-1的实例，除了负极活性材料改变为以下材料之外，以与电池1-1 相同的方式制备电池1-2至1-4。
[0238](电池1-2的负极活性材料）
[0239]Si粉末和聚酰亚胺分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，然后进行干燥，并且在700°C 下在真空中经历还原热处理。通过热处理，聚酰亚胺被碳化并且涂覆在Si的表面上。因此， 获得具有其中从聚酰亚胺的碳化获得的合成产物涂覆在Si颗粒的表面上的结构的负极活 性材料。
[0240](电池1-3的负极活性材料）
[0241] 在大气环境下通过将Ge异丙醇溶解在作为溶剂的IPA(异丙醇）中来制备的制备 溶液在80°C下在热板上的烧杯或盘上干燥60分钟，从而合成GeOx粉末。合成的GeOx粉末 和聚酰亚胺分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，紧接着干燥，并且在700°C下在真空中经历还原 热处理。通过热处理，聚酰亚胺被碳化并且涂覆在Si的表面上。因此，获得具有其中从聚 酰亚胺的碳化获得的合成产物涂覆在Si颗粒的表面上的结构的负极活性材料。
[0242](电池1-4的负极活性材料）
[0243] SiO粉末（由Sigma-Aldrich公司制造）用作负极活性材料。
[0244](电池 1-5)
[0245] SiO粉末（由Sigma-Aldrich公司制造）用作负极活性材料，并且钮扣电池以与电 池1-1相同的方式制备。然后，在将钮扣电池充电之后，分解钮扣电池，因此取出其中添加 Li的SiO负极。通过使用该SiO负极再次制备钮扣电池。
[0246](半电池的表征）
[0247] 制备的半电池的表征在25°C的环境温度、0. 0V至1. 2V的电位范围、和0. 1C的电 流下执行。图11示出了半电池的充电-放电特性。应注意，1C对应于在1小时中充电/放 电理论容量的电流值，并且〇. 1C对应于在0. 1小时中充电/放电理论容量的电流值。
[0248] 如图11所示，重量能量密度是约3200mAh/g，并且初始效率是百分之95,其非常高 并且在Si负极的初始效率以上。应注意，这种结果似乎是由于在最外表面中的氧化物的量 变得相对小，因为与Si相比Ge在表面上形成氧化膜更困难，其中，在最外表面中的氧化物 在SEI(固体电解质相间）形成时产生不可逆的容量。然而，细节是未知的。
[0249](电池的表征，循环特性）
[0250] 以下列方式测量制备的电池的循环特性。重复地执行制备的电池的充电和放电。 在0. 5C的充电电流和4. 3V的充电断开电压下进行充电。在0. 5C的放电电流和2. 5V的放 电断开电压下进行放电。绘制放电容量相对于