[发明专利]二次电池、电池组、电子设备、电动工具以及电动车辆

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次电池，该二次电池包括其中经由隔膜层压和螺旋卷绕正极和负极的螺旋卷绕电极体，以及涉及使用上述二次电池的电池组、电子设备、电动工具、电动车辆以及电力储存系统。

背景技术

近年来，以可移动终端设备等为代表的电子设备已得到普及，并需要这样的设备以进一步小型化、轻量化，以及具有更长的使用寿命。因此，已致力于开发电池，尤其是小、轻、并且能够获得高能量密度的二次电池作为电源。另外，借助于二次电池，还正在考虑用于较大尺寸如用于汽车的应用，以及还正在考虑用于其它用途的广泛应用。

作为二次电池，正研究使用各种元素作为载体(在充电和再充电期间往复于正极和负极之间的材料)。在这样的二次电池中，非常期望使用锂作为载体的二次电池，具体地，利用锂的吸收(嵌入，absorption)和释放(脱嵌，discharge)作为充电和放电反应的锂离子二次电池。原因在于，它可以获得比铅电池或镍镉电池更高的能量密度。

二次电池包括作为所谓的电池元件的螺旋卷绕电极体，并且螺旋卷绕电极体由经由隔膜层压并螺旋卷绕的正极和负极构成。正极包括形成在正极集电体上的正极活性物质层，而负极包括形成在负极集电体上的负极活性物质层。

附带地，最近，伴随电子设备等的性能和功能的快速增长，强烈需要进一步改善二次电池的性能，尤其是增加容量。伴随这样的要求，为了增加正极和负极的充电和放电容量，如果使用高容量材料作为包括在负极活性物质层中的负极活性物质，则会相应引起正极活性物质层厚度的增加。另外，为了增加由正极和负极在二次电池中占据的体积，如果降低正极集电体和隔膜的厚度，则正极活性物质层和负极活性物质层的厚度会相应增加。

然而，如果增加正极活性物质层的厚度，则会降低正极活性物质层的柔性。因此，如果当产生螺旋卷绕电极体时围绕卷绕芯棒(coil core rod)连同负极等一起螺旋卷绕正极，则在其中曲率半径较小的中心附近正极变得容易断裂。当为了增加由正极和负极在二次电池中占据的体积而使卷绕芯棒的外径更小时，这样的倾向显得尤为引人注目。

因此，为了在卷绕时抑制正极的断裂，已提出各种相应措施和相关技术。具体地，已提出，当通过卷绕正极板等产生由基本上直线部分和弯曲部分构成的扁平卷绕组时，会引起溶剂与对应于正极板的弯曲部分的部分接触并降低弯曲部分的正极板密度以低于基本上直线部分的正极板密度(例如，参照日本未审查专利申请公开第2005-310617号)。提出，当卷绕片状电极时，会引起施加于内侧的电极混合物(electrode compound)的施加厚度薄于施加于外侧的电极混合物的施加厚度(例如，参照日本未审查专利申请公开第08-130035号)。已提出，在正极活性物质层上包括预定量的偏氟乙烯、四氟乙烯、和六氟丙烯的共聚物作为粘结剂(例如，参照日本未审查专利申请公开第2006-059771号)。已提出，在提供在集电体的两侧的粘结剂层(内周层和外周层)之外，会引起外周层的厚度大于内周层的厚度并引起外周侧的活性物质量大于内周层的活性物质量(例如，参照日本专利第3131976号)。已提出，在正极集电体中在再充电一次或多次以后，会引起在卷绕方向上直到断裂的延伸系数等于或大于3％(例如，参照日本未审查专利申请公开第2006-134762号)。

另外，已提出，在提供在正极集电体的两侧的外表面正极活性物质层和内表面正极活性物质层之外，会引起内表面正极活性物质层的厚度小于外表面电极活性物质层的厚度并提供外表面活性物质区，其中仅外表面活性物质层提供在与正极的卷绕中心侧上的引线重叠的位置上(例如，参照日本未审查专利申请公开第2008-004531号)。已提出，在提供在正极体上的内侧正极活性物质层和外侧正极活性物质层之外，引起在外侧正极活性物质层的卷绕中心侧的端部和内侧正极活性物质层的卷绕中心侧的端部与卷绕中心的中心角等于或大于72°并提供正极引线，以便避免这样的区域，其中来自内侧正极活性物质层的卷绕中心侧的端部的中心角在卷绕方向上是在30°内以及在卷绕方向的相反方向上是在30°内(例如，参照日本未审查专利申请公开第2006-134763号)。已提出，提供外周侧相反区，其中负极活性物质层和正极活性物质层仅在外周表面侧相对，以在负极的卷绕中心侧上为等于或大于2周(转数，revolution)并且等于或小于3.25周的范围内(例如，参照日本未审查专利申请公开第2006-024464号)。

发明内容