二次電池、電池組、電動(dòng)車輛、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)和電動(dòng)工具的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 該申請(qǐng)要求于2014年1月15日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2014-004811的權(quán)益， 其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本技術(shù)涉及一種設(shè)置有正極、負(fù)極和非水電解液的二次電池、以及使用該二次電 池的電池組、電動(dòng)車輛、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)、電動(dòng)工具和電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004] 近年來(lái)，已經(jīng)廣泛使用諸如移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)字助理（PDA)等各種電子設(shè)備，強(qiáng) 烈要求進(jìn)一步減小這些電子設(shè)備的尺寸和重量并實(shí)現(xiàn)其長(zhǎng)壽命。因此，作為電源，已經(jīng)開(kāi)發(fā) 了能夠獲得高能量密度的電池，特別是小型且重量輕的二次電池。
[0005] 最近，已經(jīng)考慮將這樣的二次電池應(yīng)用于各種應(yīng)用，而不限于上述的電子裝置。各 種應(yīng)用的實(shí)例包括以可連接和可拆卸方式安裝在電子設(shè)備等上的電池組、電動(dòng)車輛（比如 電動(dòng)汽車）、電力儲(chǔ)存系統(tǒng)（比如家用電力服務(wù)器）和電動(dòng)工具（比如電鉆）。
[0006] 已經(jīng)提出了利用各種充放電原理來(lái)獲得電池容量的二次電池。然而，使用電極反 應(yīng)物的吸收和釋放的二次電池引起了人們的關(guān)注。原因是可以獲得比鉛電池、鎳鎘電池等 更高的能量密度。
[0007] 二次電池設(shè)置有正極、負(fù)極和非水電解液。正極包括涉及充放電反應(yīng)的正極活性 物質(zhì)并且負(fù)極包括涉及充放電反應(yīng)的負(fù)極活性物質(zhì)。非水電解液包括非水溶劑和電解質(zhì) 鹽。由于二次電池的配置對(duì)電池的特性有很大影響，因此要仔細(xì)考慮二次電池的配置。
[0008] 具體地，為了提高輸出特性等，鈷酸鋰（LiCoO2)等被用作正極活性物質(zhì)并且三 (三甲代甲硅烷基）亞磷酸鹽等被用作非水電解液的添加劑（例如，參見(jiàn)日本未經(jīng)審查的專 利申請(qǐng)公開(kāi) 2001-283908、No. 2007-123097, No. 2008-130544 和 No. 2013-229341)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 不斷實(shí)現(xiàn)了電子設(shè)備等的高性能和多功能。因此，電子設(shè)備等的使用頻率增加，因 此，二次電池往往會(huì)頻繁充放電。因此，存在改善二次電池的電池特性的空間。
[0010] 期望提供一種能夠獲得優(yōu)異特性的二次電池、電池組、電動(dòng)車輛、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)、 電動(dòng)工具和電子設(shè)備。
[0011] 本技術(shù)的實(shí)施方式的二次電池包括正極、負(fù)極和非水電解液。所述正極包括在 4. 5V以上電位（對(duì)鋰的電位）吸收和釋放電極反應(yīng)物的電極化合物。非水電解液包括甲硅 烷基化合物，其中一個(gè)或兩個(gè)以上含硅氧基（SiR 3-O-:三個(gè)R分別是單價(jià)烴基和其鹵代基 中的任意一種）與硅以外的原子鍵合。
[0012] 本技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施方式的電池組、電動(dòng)車輛、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)、電動(dòng)工具或電子設(shè) 備包括二次電池，并且該二次電池的配置與上述的本技術(shù)的二次電池相同。
[0013] 這里，甲硅烷基化合物的類型不受特別限制，只要甲硅烷基化合物是包括一個(gè)或 兩個(gè)以上含硅氧基與硅以外的原子鍵合的結(jié)構(gòu)的化合物。"單價(jià)烴基"是由碳（C)和氫（H) 形成的單價(jià)基團(tuán)的一般術(shù)語(yǔ)。單價(jià)烴基可以是直鏈形式或可以是具有一個(gè)或兩個(gè)以上側(cè)鏈 的支鏈形式。另外，單價(jià)烴基可以是不包括碳碳多鍵的飽和烴基或可以是包括一個(gè)或兩個(gè) 以上碳碳多鍵的不飽和烴基。碳碳多鍵是碳碳雙鍵（>C = C〈）和碳碳三鍵（-C = C-)中的 一者或兩者。"鹵代基"是上述單價(jià)烴基中的一個(gè)或兩個(gè)以上烴基（-H)用鹵素基取代的基 團(tuán)。鹵素基的類型不受特別限制，只要所述類型是由鹵素元素形成的基團(tuán)中的任意一個(gè)類 型或兩個(gè)以上類型即可。
[0014] 根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式的二次電池，由于正極包括上述電極化合物并且非水電解 液包括上述甲硅烷基化合物，因此可以獲得優(yōu)異的電池特性。另外，還可以在本技術(shù)的實(shí)施 方式的電池組、電動(dòng)車輛、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)、電動(dòng)工具、或電子設(shè)備中獲得相同的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是示出了本技術(shù)的實(shí)施方式的二次電池（圓柱型）的配置的截面圖。
[0016] 圖2是放大并示出了圖1中所示的卷繞電極體的一部分的截面圖。
[0017] 圖3是示出了根據(jù)本技術(shù)實(shí)施方式的另一中二次電池（層壓膜型）的配置的透視 圖。
[0018] 圖4是沿圖3中所示的卷繞電極體的IV-IV線截取的截面圖。
[0019] 圖5是示出了二次電池的應(yīng)用例（電池組：?jiǎn)蝹€(gè)電池）的配置的透視圖。
[0020] 圖6是示出了圖5中所示的電池組的配置的框圖。
[0021] 圖7是示出了二次電池的應(yīng)用例（電池組：組合電池）的配置的框圖。
[0022] 圖8是示出了二次電池的應(yīng)用例（電動(dòng)車輛）的配置的框圖。
[0023] 圖9是示出了二次電池的應(yīng)用例（電力存儲(chǔ)系統(tǒng)）的配置的框圖。
[0024] 圖10是示出了二次電池的應(yīng)用例（電動(dòng)工具）的配置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面將參照附圖給出本技術(shù)實(shí)施方式的詳細(xì)描述。這里，描述的順序如下所述。
[0026] 1、二次電池
[0027] 1-1、圓柱型
[0028] 1-2、層壓膜型
[0029] 2、二次電池的應(yīng)用
[0030] 2-1、電池組（單個(gè)電池）
[0031] 2-2、電池組（組合電池）
[0032] 2-3、電動(dòng)車輛
[0033] 2-4、電力存儲(chǔ)系統(tǒng)
[0034] 2-5、電動(dòng)工具
[0035] 1、二次電池
[0036] 首先，將給出本技術(shù)實(shí)施方式的二次電池的描述。
[0037] 1-1、圓柱型
[0038] 圖1和圖2的每一個(gè)示出了本技術(shù)實(shí)施方式的二次電池的截面配置并且圖1中所 示的卷繞電極體20在圖2中放大。
[0039] 二次電池的整體配置
[0040] 這里描述的二次電池例如是由于吸收和釋放鋰（其是電極反應(yīng)物）而能夠在負(fù)極 22中獲得容量的鋰離子二次電池。
[0041] 二次電池例如是所謂的圓柱型二次電池并且卷繞電極體20和一對(duì)絕緣板12和13 存儲(chǔ)在具有基本上中空的圓柱形形狀的電池殼11的內(nèi)部中。卷繞電極體20例如在正極21 和負(fù)極22經(jīng)由隔膜23層壓之后纏繞。
[0042] 電池殼11具有一個(gè)端部封閉且另一個(gè)端部打開(kāi)的中空結(jié)構(gòu)，例如由鐵（Fe)、鋁 (Al)、其合金等中的任意一種或兩種以上形成。鎳（Ni)等可以鍍?cè)陔姵貧?1的表面上。卷 繞電極體20介于這對(duì)絕緣板12和13之間并且這對(duì)絕緣板布置為相對(duì)于卷繞外圍表面正 交延伸。
[0043] 由于電池蓋14、安全閥機(jī)構(gòu)15和熱電阻元件（PTC元件）16在電池殼11的開(kāi)放 端部經(jīng)由墊圈17填塞并且電池殼11被密封。電池蓋14例如由于電池殼11相同的材料形 成。安全閥機(jī)構(gòu)15和熱電阻元件16設(shè)置在電池蓋14內(nèi)側(cè)并且安全閥機(jī)構(gòu)15經(jīng)由熱電阻 元件16與電池蓋14電氣連接。在安全閥機(jī)構(gòu)15中，當(dāng)內(nèi)部壓力由于內(nèi)部短路、來(lái)自外部 的熱等而達(dá)到某個(gè)水平以上時(shí)，使圓盤(pán)15A反轉(zhuǎn)。由于這一點(diǎn)，而切斷電池蓋14和卷繞電 極體20之間的電氣連接。為了防止大電流導(dǎo)致的異常生熱，熱電阻元件16的電阻根據(jù)溫 度增加而增加。墊圈17例如由絕緣材料形成并且瀝青等可以涂覆在墊圈17的表面上。
[0044] 例如，中心銷24插在卷繞電極體20的中心。然而，中心銷24不一定必須插在卷 繞電極體20的中心。例如，由導(dǎo)電材料（比如鋁）形成的正極引線25與正極21連接，并 且例如，由導(dǎo)電材料（比如鎳）形成的負(fù)極引線26與負(fù)極22連接。正極引線25焊接到安 全閥機(jī)構(gòu)15上并與電池蓋14電氣連接。負(fù)極引線26焊接到電池殼11上并與電池殼11 電氣連接。
[0045] 正極
[0046] 正極21在正極集電體21A的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上具有正極活性物質(zhì)層21B。正 極集電體2IA例如由導(dǎo)電材料比如錯(cuò)、鎳或不銹鋼形成。
[0047] 正極活性物質(zhì)層21B包括正極活性物質(zhì)。然而，正極活性物質(zhì)層21B還可以包括 其他材料比如正極粘合劑和正極導(dǎo)電劑中的任意一種或兩種以上。
[0048] 正極活性物質(zhì)包括能夠吸收和釋放電極反應(yīng)物的正極材料中的任意一種或兩種 以上。具體地，正極材料包括在4. 5V以上的電位（對(duì)鋰的電位）吸收和釋放電極反應(yīng)物的 電極化合物（下文稱為"高電位材料"）中的任意一種或兩種以上。
[0049] 正極材料包括高電位材料。原因是由于在充電期間從正極材料釋放的電極反應(yīng)物 的量增加而獲得高電池容量。這里，"電極反應(yīng)物"是電極反應(yīng)中涉及的物質(zhì)并且例如是由 于鋰的吸收和釋放而獲得其容量的鋰離子二次電池中