專利名稱：方形鋰二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方形鋰二次電池。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著環(huán)境技術(shù)的提高，對(duì)于其環(huán)境負(fù)擔(dān)比現(xiàn)有的發(fā)電方式小的發(fā)電裝置(例如，太陽(yáng)光發(fā)電)的研發(fā)非?；钴S。對(duì)發(fā)電技術(shù)進(jìn)行開發(fā)的同時(shí)，也對(duì)鋰二次電池、鋰離子電容器、空氣電池等蓄電裝置進(jìn)行開發(fā)。尤其是，混合動(dòng)力汽車(HEV)、電動(dòng)汽車(EV)或插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)等新一代清潔能源汽車或者手機(jī)、智能手機(jī)、筆記本電腦等便攜式信息終端、便攜式音樂(lè)播放機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等小型消費(fèi)類產(chǎn)品蓄電池等，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迅速擴(kuò)大鋰二次電池的需要，對(duì)于現(xiàn)代信息社會(huì)作為能夠充電的能源的供應(yīng)源的鋰二次電池是不可缺少的。尤其是當(dāng)用于電動(dòng)汽車或家電時(shí)，希望更高容量、高輸出的方形鋰二次電池。方形鋰二次電池由于包括多次卷繞重疊正極、隔離體、負(fù)極的長(zhǎng)薄片的卷繞體，所以在因卷繞產(chǎn)生的彎曲部具有脆弱性。也就是說(shuō)，彎角部的活性物質(zhì)混合劑層(activematerial mixture layer)產(chǎn)生裂縫、剝離、滑落等,分離的活性物質(zhì)穿過(guò)隔離體,有導(dǎo)致正極與負(fù)極之間的短路之虞。于是，在專利文獻(xiàn)I或?qū)＠墨I(xiàn)2中，以卷繞體中產(chǎn)生曲率半徑小的彎曲的部分不形成活性物質(zhì)混合劑層的方式預(yù)先去除或剝離，來(lái)形成卷繞體。用于卷繞型鋰二次電池的負(fù)極通過(guò)在薄片狀的集電體的雙面形成負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層來(lái)制造。作為現(xiàn)有的負(fù)極活性物質(zhì)，使用能夠吸留和釋放成為載流子的離子(以下，稱為載體離子)的材料的石墨(黑鉛)。就是說(shuō)，混煉作為負(fù)極活性物質(zhì)的石墨、作為導(dǎo)電助劑的碳黑及作為粘結(jié)劑的樹脂形成漿料，在集電體上涂布該漿料，然后干燥來(lái)制造負(fù)極。相對(duì)于此，當(dāng)作為負(fù)極活性物質(zhì)使用硅或摻雜有磷的硅時(shí)，與碳相比，可以吸留大約4倍的載體離子，相對(duì)于碳(黑鉛)負(fù)極的理論容量的372mAh/g，硅負(fù)極的理論容量則大得多，即為4200mAh/g。因此，從二次電池的大容量化的觀點(diǎn)來(lái)看是最適當(dāng)?shù)牟牧?，目前以高容量化為目的而?duì)作為負(fù)極活性物質(zhì)使用硅的鋰二次電池的研究開發(fā)盛行。但是，當(dāng)載體離子的吸留量增大時(shí)，產(chǎn)生如下問(wèn)題:充放電循環(huán)中的伴隨載體離子的吸留和釋放的體積變化大，使集電體與硅之間的密接性降低，從而充放電導(dǎo)致電池特性的劣化。再者，有時(shí)，有如下重大的問(wèn)題:因硅變壞而剝離或微粉化導(dǎo)致不能維持電池的功倉(cāng)泛。于是，例如，在專利文獻(xiàn)3中，在由表面粗糙的銅箔等構(gòu)成的集電體上作為負(fù)極活性物質(zhì)以柱狀或粉末狀形成由微晶或非晶硅構(gòu)成的層，在該由硅構(gòu)成的活性物質(zhì)層上設(shè)置由其導(dǎo)電性比硅低的黑鉛等的碳材料構(gòu)成的層。由此，由于即使由硅構(gòu)成的活性物質(zhì)層剝離也可以通過(guò)由黑鉛等碳材料構(gòu)成的層集電，所以可以降低電特性的劣化。[專利文獻(xiàn)I]日本專利申請(qǐng)公開平7-153490號(hào)公報(bào)；
[專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)公開平10-270068號(hào)公報(bào)；
[專利文獻(xiàn)3]日本專利申請(qǐng)公開2001-283834號(hào)公報(bào)。
但是，如專利文獻(xiàn)I或?qū)＠墨I(xiàn)2的記載，在方形鋰二次電池中，以僅在產(chǎn)生曲率半徑小的彎曲的部分不形成活性物質(zhì)混合劑層的方式形成卷繞體，在電極制造技術(shù)上實(shí)際上是很困難的。為了以僅在產(chǎn)生曲率半徑小的彎曲的部分不形成活性物質(zhì)混合劑層的方式形成卷繞體，需要預(yù)測(cè)成為彎曲部的只有幾mm的區(qū)域而去除或剝離活性物質(zhì)層。但是，從電極制作時(shí)的位置控制的精度的觀點(diǎn)來(lái)看，將去除或剝離了的區(qū)域準(zhǔn)確地配置在卷繞體的該部分是困難的。這是因?yàn)闃?gòu)成重疊正極、隔離體及負(fù)極的長(zhǎng)薄片的集電體或活性物質(zhì)混合劑層的厚度的制造偏差或手工進(jìn)行卷繞工序等的緣故。此外，專利文獻(xiàn)I或?qū)＠墨I(xiàn)2所公開的方形鋰二次電池由于在產(chǎn)生曲率半徑小的彎曲的部分不形成活性物質(zhì)混合劑層，所以這相應(yīng)地導(dǎo)致放電容量的降低。由此，不能充分利用卷繞體的電極表面的面積。另外，如專利文獻(xiàn)3的記載，當(dāng)為了實(shí)現(xiàn)二次電池的高容量化作為負(fù)極活性物質(zhì)使用硅時(shí)，因載體離子的嵌入而硅膨脹至4倍左右。由此，由于既定的應(yīng)力集中且一直施加到卷繞體的產(chǎn)生曲率半徑小的彎曲的部分，所以有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的活性物質(zhì)混合劑層的剝離。因此，難以防止負(fù)極活性物質(zhì)的變壞，維持電池的可靠性是很困難的。再者，當(dāng)剝離了的活性物質(zhì)穿過(guò)隔離體而使正極與負(fù)極之間產(chǎn)生短路時(shí)，因產(chǎn)生的熱而二次電池內(nèi)的電解液分解并汽化導(dǎo)致起火，從而顯著損害安全性。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種可靠性高而不降低充放電容量的方形鋰二次電池。為了解決上述問(wèn)題，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如下事實(shí):通過(guò)在用于方形鋰二次電池的卷繞體的電極片中，在活性物質(zhì)混合劑層的既定的部分形成多個(gè)開口部，可以緩和在卷繞體的產(chǎn)生曲率半徑小的彎曲的部分產(chǎn)生的應(yīng)力。于此同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)如下事實(shí):通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，可以抑制因方形鋰二次電池的充放電而導(dǎo)致的電極片的劣化。就是說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)方式是一種方形鋰二次電池，包括:卷繞體，在該卷繞體中集合片夾著第二隔離體而卷繞，該集合片包含夾著第一隔離體而重疊的正極片及負(fù)極片，正極片及負(fù)極片在各自的集電體的雙面具有活性物質(zhì)混合劑層，正極片和負(fù)極片中的至少一個(gè)的一面或雙面的上述活性物質(zhì)混合劑層包括具有多個(gè)開口部的區(qū)域及沒(méi)有開口部的區(qū)域，具有多個(gè)開口部的區(qū)域覆蓋集合片的至少?gòu)澢?。例如，將具有多個(gè)開口部的區(qū)域設(shè)置在電極片的活性物質(zhì)混合劑層，還在長(zhǎng)邊方向上左右延伸相當(dāng)于其長(zhǎng)度L的5%以上且20%以下的長(zhǎng)度的部分，這可以形成剩余部分。由此，可以允許分別在左側(cè)和右側(cè)的5%以上且20%以下的范圍內(nèi)的彎曲部位置偏離。除了上述范圍以外還可以設(shè)定剩余部分的范圍，以由具有多個(gè)開口部的區(qū)域覆蓋集合片的至少?gòu)澢康姆绞郊由鲜Ｓ嗖糠旨纯伞６鄠€(gè)開口部?jī)?yōu)選設(shè)置在與集合片的長(zhǎng)邊方向正交的方向的全長(zhǎng)。此外，優(yōu)選在具有多個(gè)開口部的區(qū)域中以相等的間隔配置有多個(gè)開口部?；蛘?，也可以是多個(gè)開口部越接近于集合片的至少?gòu)澢恐械那拾霃阶钚〉牟糠郑舜说拈g隔越短。此外，多個(gè)開口部也可以越接近于集合片的至少?gòu)澢恐械那拾霃阶钚〉牟糠?，越致密地配置。?fù)極片所具有的活性物質(zhì)混合劑層也可以為黑鉛，并優(yōu)選包含硅或具有賦予導(dǎo)電性的雜質(zhì)如磷的硅。此外，正極片或負(fù)極片各自具有的活性物質(zhì)混合劑層優(yōu)選也設(shè)置在正極片或負(fù)極片各自具有的集電體的上表面及底面。另外，優(yōu)選由石墨烯覆蓋負(fù)極活性物質(zhì)。石墨烯是指包括SP2鍵且其厚度為I原子層的碳分子片。石墨烯包括單層石墨烯及多層石墨烯。此外，石墨烯也可以包含2原子％以上且11原子％以下的氧，優(yōu)選包含3原子％以上且10原子％以下的氧。負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層可以采用包括共通部及從共通部突出的多個(gè)凸部的結(jié)構(gòu)。在負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層中能夠提高突起物的密度，而可以擴(kuò)大其表面積。從而，可以制造充放電容量大的方形鋰二次電池。如上所述，通過(guò)使用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，可以在維持高放電容量的同時(shí)制造可靠性高的方形鋰二次電池。另外，在鋰二次電池中，通過(guò)活性物質(zhì)表面與電解液接觸，電解液及活性物質(zhì)起反應(yīng)，而在活性物質(zhì)的表面形成膜。該膜被稱為SEI (Solid Electrolyte Interface:固體電解質(zhì)界面)，并被認(rèn)為在減輕活性物質(zhì)與電解液的反應(yīng)且進(jìn)行穩(wěn)定化上是需要的。但是，當(dāng)該膜的厚度厚時(shí)，載體離子不容易吸留在電極中，而導(dǎo)致活性物質(zhì)與電解液之間的載體離子的傳導(dǎo)性的下降以及電解液的消耗等的問(wèn)題。于是，通過(guò)使用石墨烯覆蓋負(fù)極活性物質(zhì)，可以抑制該膜的厚度的增加，可以抑制載體離子的傳導(dǎo)性的下降以及電解液的消耗。本發(fā)明的一個(gè)方式可以提供不發(fā)生電極間的短路且可靠性高的方形鋰二次電池。另外，可以提供高容量的方形鋰二次電池。


圖1A和圖1B是說(shuō)明卷繞體的 圖2A至圖2D是說(shuō)明現(xiàn)有的卷繞體的 圖3A至圖3C是說(shuō)明電極片的 圖4A和圖4B是說(shuō)明電極片的 圖5A至圖是說(shuō)明電極片的截面的 圖6A和圖6B是說(shuō)明電極片的截面的 圖7A至圖7C是說(shuō)明電極片的 圖8是說(shuō)明電極片的 圖9A至圖9C是說(shuō)明正極片的 圖1OA至圖1OD是說(shuō)明負(fù)極片的 圖11是說(shuō)明方形鋰二次電池的 圖12是說(shuō)明電器設(shè)備的 圖13A至圖13C是說(shuō)明電器設(shè)備的 圖14A和圖14B是說(shuō)明電器設(shè)備的圖。本發(fā)明的選擇圖為圖3A至圖3C。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。但是，實(shí)施方式可以以多個(gè)不同方式來(lái)實(shí)施，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)，就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式而不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。實(shí)施方式I
在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D1A、圖1B、圖3A至圖3C以及圖4A和圖4B對(duì)在卷繞體中相當(dāng)于集合片中彎曲部的活性物質(zhì)混合劑層的區(qū)域形成多個(gè)開口部的方形鋰二次電池的電極片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。在此，電極片是指正極片及負(fù)極片。鋰二次電池是指作為載體離子使用鋰離子的二次電池。另外，作為能夠代替鋰離子的載體離子，可以舉出鈉、鉀等堿金屬離子、鈣、鍶、鋇等堿土金屬離子、鈹離子或鎂離子
坐寸ο圖1A是示意性地示出內(nèi)置在方形鋰二次電池中的卷繞體100的圖。為了容易理解，抽出正極片等而圖示。卷繞體100采用使夾著隔離體102而重疊正極片101、隔離體102及負(fù)極片103而成的集合片104卷繞的結(jié)構(gòu)。當(dāng)卷繞集合片104時(shí),還夾著與隔離體102不同的隔離體105而卷繞集合片104。正極片101、隔離體102、隔離體105及負(fù)極片103為長(zhǎng)度長(zhǎng)且?guī)畹谋∑?。在圖1A中示出隔離體102及隔離體105為彼此不同的薄片，但是也可以作為隔離體102及隔離體105使用連續(xù)片。正極片101的一端與正極導(dǎo)線(positiveelectrode lead)106連接,而負(fù)極片103的一端與負(fù)極導(dǎo)線107連接。通過(guò)各導(dǎo)線分別與電池的正極端子及負(fù)極端子連接，可以從電池的外部充電及向電池的外部放電。圖1B是圖1A所示的卷繞體100的截面示意圖。圖1B示出與圖1A中的卷繞體100的各片所具有的面垂直的面的截面。正極片101、隔離體102、隔離體105及負(fù)極片103為長(zhǎng)度長(zhǎng)且?guī)畹谋∑謩e具有柔性。由此，如圖1B所示，可以?shī)A著與隔離體102不同的隔離體105將由夾著隔離體102的正極片101及負(fù)極片103構(gòu)成的集合片104卷繞。參照?qǐng)D2A至圖2D說(shuō)明現(xiàn)有的卷繞體的結(jié)構(gòu)。圖2A相當(dāng)于圖1A所示的正極片101，圖2B相當(dāng)于隔離體102，圖2C相當(dāng)于負(fù)極片103，圖2D相當(dāng)于隔離體105。圖2A所示的正極片101具有在帶狀的正極集電體110上設(shè)置正極活性物質(zhì)混合劑層111的結(jié)構(gòu)。在正極片101的左側(cè)端部不設(shè)置正極活性物質(zhì)混合劑層111，正極集電體110被露出。在該露出部分設(shè)置正極導(dǎo)線106，與正極集電體110電連接。由正極活性物質(zhì)混合劑層111覆蓋其他的正極集電體Iio的部分。此外，未圖示的正極片101的背面也是同樣的。注意，當(dāng)在正極片101表面設(shè)置正極導(dǎo)線時(shí)，也可以不在背面設(shè)置正極導(dǎo)線。此外，負(fù)極片103也具有與正極片101同樣的結(jié)構(gòu)。正極片101或負(fù)極片103如上所述那樣在集電體的幾乎整體上具有活性物質(zhì)混合劑層。因此，在因卷繞產(chǎn)生的彎曲部中發(fā)生活性物質(zhì)混合劑層的剝離、剝脫，從而因電極間的短路損害安全性。(電極片的結(jié)構(gòu))
圖2A至圖2D示出了現(xiàn)有的例子，而參照?qǐng)D3A至圖3C說(shuō)明本實(shí)施方式。在此，說(shuō)明正極片的例子，負(fù)極片也可以具有同樣的結(jié)構(gòu)。另外，正極片與負(fù)極片一起被稱為電極片。圖3A是本實(shí)施方式中的正極片101的示意圖。設(shè)置在正極集電體110上的正極活性物質(zhì)混合劑層111被分離成沒(méi)有開口部的區(qū)域Illa及具有多個(gè)開口部的區(qū)域111b。在正極片101的長(zhǎng)邊方向上交替地配置這些沒(méi)有開口部的區(qū)域Illa及具有多個(gè)開口部的區(qū)域111b。沒(méi)有開口部的區(qū)域Illa為在正極集電體110上以平面狀設(shè)置有薄膜狀的正極活性物質(zhì)混合劑層的區(qū)域。另一方面，如圖3B及圖3C所示，在具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb中在設(shè)置在正極集電體110上的正極活性物質(zhì)混合劑層中設(shè)置有多個(gè)開口部114。另外，在相鄰的開口部114之間設(shè)置有由正極活性物質(zhì)混合劑層構(gòu)成的島狀的圖案115。換言之，具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb為具有在正極集電體110上部分地不設(shè)置正極活性物質(zhì)混合劑層的部分的區(qū)域，且為在正極集電體110上部分地設(shè)置有正極活性物質(zhì)混合劑層的區(qū)域。此夕卜，具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb為包括正極集電體110被露出的部分的區(qū)域。多個(gè)開口部114在與正極片101的長(zhǎng)邊方向正交的方向上設(shè)置在正極片101的全長(zhǎng)。如圖3C所示，以開口部114的正極片101的長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度為m，將k個(gè)開口從左側(cè)依次定義為ml、m2、m3、...mk。另外，以設(shè)置有夾在某個(gè)開口部與相鄰的其他開口部之間的正極活性物質(zhì)混合劑層的區(qū)域(換言之，島狀的圖案115)的長(zhǎng)度為1，將k-Ι個(gè)島狀的圖案的長(zhǎng)度從左側(cè)依次定義為11、12、13、...I (k-l)0此時(shí)，ml至mk可以分別設(shè)計(jì)為任意的長(zhǎng)度。尤其是，ml至mk優(yōu)選全都是相同的長(zhǎng)度。后面詳細(xì)說(shuō)明下述內(nèi)容，而以將具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb精確地僅對(duì)應(yīng)于集合片中的因卷繞產(chǎn)生的彎曲部的方式形成具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb是極為困難的。因此，設(shè)置剩余部分以允許位置的稍微偏離是本實(shí)施方式的特征之一。從而，由于以嚴(yán)密地進(jìn)行位置的控制是很困難的情況為前提，所以通過(guò)使多個(gè)開口部114的長(zhǎng)度相等可以補(bǔ)充位置的稍微偏離。由于同樣的理由，可以將11至I (k-Ι)設(shè)定為任意的長(zhǎng)度，尤其是優(yōu)選為相等的長(zhǎng)度。此外，在具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb中開口部114的長(zhǎng)度m及正極活性物質(zhì)混合劑層的長(zhǎng)度I優(yōu)選為滿足m〈l的關(guān)系。這是因?yàn)楫?dāng)m大于I時(shí)難以具有充分的放電容量的緣故。另一方面，當(dāng)m〈〈l時(shí)，因卷繞集合片而在具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb中部分地設(shè)置的正極活性物質(zhì)混合劑層與相鄰的正極活性物質(zhì)混合劑層接觸，有可能發(fā)生劣化。因此，m的長(zhǎng)度優(yōu)選為相鄰的正極活性物質(zhì)混合劑層彼此不接觸的程度的長(zhǎng)度。另外，如圖3A所示，當(dāng)夾著具有多個(gè)開口部的區(qū)域11 Ib排列j個(gè)沒(méi)有開口部的區(qū)域Illa時(shí)，將正極片101的長(zhǎng)邊方向的沒(méi)有開口部的區(qū)域Illa的長(zhǎng)度從左側(cè)依次設(shè)定為L(zhǎng)1、L2、..*Lj。在卷繞體的卷繞中，當(dāng)卷繞一圈時(shí)，理論上增加卷繞體的厚度，該厚度等于集合片及隔離體的厚度。由此，沒(méi)有開口部的區(qū)域Illa的配置的間隔不是相等的間隔，而是需要擴(kuò)大間隔，該間隔等于卷繞體的厚度。同樣地，將具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb的長(zhǎng)度從左側(cè)依次設(shè)定為M1、M2、..-M (j-1)。此時(shí)，在卷繞體100中，以由Ml至M (j-1)各個(gè)長(zhǎng)度完全覆蓋因卷繞集合片產(chǎn)生彎曲部分的方式設(shè)定Ml至M(j-l)。由于越增加卷繞數(shù)越增加卷繞體的厚度，卷繞了的集合片的彎曲部分的曲率半徑大，所以優(yōu)選使具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb的長(zhǎng)度M按M1、M2...M (j-1)的順序延長(zhǎng)。由此，即使在每個(gè)集合片的卷繞數(shù)或每個(gè)電池的制造中因卷繞產(chǎn)生位置的偏差，也在集合片中的因卷繞產(chǎn)生的彎曲部設(shè)置有具有剩余的多個(gè)開口部的區(qū)域111b，所以可以補(bǔ)充該偏差。圖4A是說(shuō)明卷繞體100中的集合片104的剩余部分的圖，并對(duì)應(yīng)于圖1B。如圖4A所示，因卷繞集合片104而在集合片中形成不彎曲部120 (或大致平坦的部分)及彎曲部121。在本實(shí)施方式所示的具有開口部的活性物質(zhì)混合劑層的形成是為了防止因卷繞產(chǎn)生的彎曲部121中的活性物質(zhì)混合劑層的剝離、剝脫，所以在該部分設(shè)定具有多個(gè)區(qū)域111b。但是，如上所述，可以考慮在卷繞工序中具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb的位置偏離集合片中的彎曲部121的情況。例如，集電體或活性物質(zhì)混合劑層的厚度的制造偏差或因卷繞的強(qiáng)度不同產(chǎn)生各片之間的間隙的差異等相當(dāng)于上述情況。為了允許上述制造上的偏差，預(yù)先在具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb中設(shè)置剩余部分123。通過(guò)設(shè)置剩余部分123，可以使因卷繞集合片產(chǎn)生的彎曲部121容納在包括剩余部分123的具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb的范圍(覆蓋彎曲部的部分122)內(nèi)。具體而言，例如使具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb在長(zhǎng)邊方向上左右延伸相當(dāng)于其長(zhǎng)度L的5%以上且20%以下的長(zhǎng)度，而可以形成剩余部分123。由此，可以允許在左側(cè)和右側(cè)上在5%以上且20%以下的范圍內(nèi)的彎曲部121的位置偏離。還可以設(shè)定除了上述范圍以外的剩余部分123的范圍，可以根據(jù)卷繞體的形狀在彎曲部121加上剩余部分123。由此，如圖4B所示，以包括集合片中的彎曲部的方式配置具有多個(gè)開口部的區(qū)域111b。注意，太寬的剩余部分123導(dǎo)致放電容量的大的損失。由此，優(yōu)選考慮到卷繞工序中的位置偏離的程度來(lái)設(shè)定適當(dāng)?shù)姆秶ｊP(guān)于因卷繞而在集合片中產(chǎn)生的彎曲，越接近于卷繞體的中心部，即最內(nèi)周，其曲率半徑越小。從而，越接近于卷繞體的中心部，發(fā)生卷繞體的制造工序中的集電體上的活性物質(zhì)混合劑層的剝離、剝脫越變得明顯。由此，越接近于最內(nèi)周，越使圖3C所示的開口部的長(zhǎng)度m及活性物質(zhì)混合劑層的長(zhǎng)度I變小是有效的。另外，越接近于最外周越減少開口部的數(shù)量，而可以增加活性物質(zhì)混合劑層的長(zhǎng)度I。此外，越接近于最外周，越使圖3C所示的卷繞體的具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb的長(zhǎng)度M延長(zhǎng)。這是因?yàn)樵浇咏谧钔庵埽绞艿揭蚓砝@發(fā)生的位置偏離的影響。接著，參照?qǐng)D5A至圖及圖6A和圖6B說(shuō)明正極片的截面結(jié)構(gòu)。圖5A至圖示出正極片的具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb中的長(zhǎng)邊方向(就是說(shuō)，與開口的長(zhǎng)邊方向正交的方向)的截面結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。圖5A至圖所示的截面都在正極集電體110的雙面(在圖5A至圖中正極集電體110的上下)包括正極活性物質(zhì)混合劑層111。正極活性物質(zhì)混合劑層111被分成多個(gè)島狀的圖案115，在該島狀的圖案115之間存在有正極集電體110露出的開口部114。在圖5A至圖中，夾著開口部114以相等的間隔配置由正極活性物質(zhì)混合劑層111構(gòu)成的島狀的圖案115。但是，如上所述，島狀的圖案115及開口部114的配置不局限于相等的間隔。在圖5A中，島狀的圖案115的截面的側(cè)壁形成為大致垂直。針對(duì)于此，在圖5B中，島狀的圖案115的側(cè)壁具有傾斜角，所謂斜坡形狀。通過(guò)將島狀的圖案115的側(cè)壁形成為斜坡形狀，可以提高與作為基底的正極集電體的密接性。再者，如圖所示，島狀的圖案的上端部具有圓形，且下端部具有尾巴的形狀(下端部的內(nèi)側(cè)具有凸面)，可以緩和因卷繞集合片時(shí)及充放電時(shí)的活性物質(zhì)的膨脹收縮導(dǎo)致的對(duì)于彎角部的應(yīng)力集中。另一方面，在圖5C中示出島狀的圖案115的形狀為倒梯形。通過(guò)使島狀的圖案的形狀為倒梯形，可以擴(kuò)大開口部114的面積，并可以緩和因卷繞導(dǎo)致的對(duì)于島狀的圖案的應(yīng)力。注意，圖5A至圖所示的截面形狀只是一個(gè)例子而已，不局限于此。另外，在圖5A至圖中，形成在正極集電體的一個(gè)面上的島狀的圖案及形成在另一個(gè)面上的島狀的圖案的位置關(guān)系為隔著正極集電體彼此對(duì)置的關(guān)系，但是各個(gè)位置關(guān)系不局限于此。也可以部分地重疊正極集電體的一個(gè)面上的島狀的圖案與另一個(gè)面上的島狀的圖案或者彼此不重疊。圖6A和圖6B是說(shuō)明正極片101的長(zhǎng)度方向及垂直方向的截面的模式圖。在圖6A中，在正極片101中，在正極集電體110的雙面設(shè)置有正極活性物質(zhì)混合劑層111。在沒(méi)有開口部的區(qū)域Illa中，在正極集電體110的整個(gè)面上設(shè)置有正極活性物質(zhì)混合劑層111，在具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb中部分地設(shè)置有正極活性物質(zhì)混合劑層111，來(lái)形成島狀的圖案。針對(duì)于此，在圖6B中，除了正極集電體110的雙面之外，與其垂直的方向的雙面，即也在上表面及下表面設(shè)置有正極活性物質(zhì)混合劑層111。通過(guò)采用該結(jié)構(gòu)，有效地使用正極集電體110的上表面及下表面,可以增大正極活性物質(zhì)混合劑層111的表面積。在圖6A和圖6B所示的任一結(jié)構(gòu)中，在上表面及下表面也形成有開口部，由此可以緩和或抑制因卷繞產(chǎn)生的彎曲部中的應(yīng)力的集中或因充放電產(chǎn)生的活性物質(zhì)混合劑層的剝離或剝脫。如上所述，示出圖5A至圖及圖6A和圖6B示出正極片的截面結(jié)構(gòu)，但是不局限于正極片，負(fù)極片也可以采用同樣的結(jié)構(gòu)。尤其是，當(dāng)作為負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層使用因充放電產(chǎn)生較大的體積膨脹及收縮的硅等材料時(shí)，采用同樣的結(jié)構(gòu)是極為有效的。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式2
在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D7A至圖7C說(shuō)明與實(shí)施方式I所示的電極片的形狀或結(jié)構(gòu)不同的形狀或結(jié)構(gòu)的電極片的例子。圖7A是與圖3B同一的圖，示出實(shí)施方式I所示的電極片的形狀或結(jié)構(gòu)。在具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb中，在電極片的長(zhǎng)邊方向上以相等的間隔配置多個(gè)開口部114。針對(duì)于此，在圖7B中，在具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb中，不使多個(gè)開口部114的排列的間隔為相等的間隔，以越接近于該區(qū)域的中央越致密的方式排列，且以越接近于該區(qū)域的外側(cè)越粗疏的方式排列。通過(guò)上述那樣配置具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb內(nèi)的開口部，可以在與實(shí)施方式I相比進(jìn)一步擴(kuò)大用來(lái)補(bǔ)充卷繞工序中的位置偏離的剩余部分的同時(shí)，抑制活性物質(zhì)混合劑層的面積的減小，所以可以維持放電容量。在圖7C中，在電極片的端部并列配置的一些開口部114具有較短的長(zhǎng)度并配置在具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb的外側(cè)。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，與圖7A所示的電極片的形狀或結(jié)構(gòu)相比，可以附加補(bǔ)充卷繞工序中的位置偏離的剩余部分。此外，當(dāng)在卷繞時(shí)對(duì)電極片的卷繞面施加垂直方向以外的壓力時(shí)，也可以借助于附加的剩余部分的結(jié)構(gòu)緩和應(yīng)力，從而可以抑制從集電體的活性物質(zhì)混合劑層的剝離或剝脫。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式3
在本實(shí)施方式中，參照?qǐng)D8說(shuō)明與實(shí)施方式I或2所說(shuō)明的電極片不同的形狀或結(jié)構(gòu)的電極片的一個(gè)例子。圖8示出本實(shí)施方式中的電極片的長(zhǎng)邊方向上的截面結(jié)構(gòu)。在電極片的具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb中，在對(duì)應(yīng)于開口部114的露出的正極集電體110的部分設(shè)置有集電體的槽116。另一方面，不在與正極活性物質(zhì)混合劑層111接觸的正極集電體110中形成槽。由此，開口部114中的正極集電體110的表面比由正極活性物質(zhì)混合劑層111構(gòu)成的島狀的圖案115中的正極集電體110的表面更靠?jī)?nèi)側(cè)。像這樣，通過(guò)在活性物質(zhì)混合劑層的開口部114中設(shè)置集電體的槽，因卷繞工序及活性物質(zhì)混合劑層的膨脹收縮導(dǎo)致的應(yīng)力集中在槽116的底面端部，所以可以抑制正極活性物質(zhì)混合劑層111的從集電體的剝離或剝脫。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式4
在本實(shí)施方式中，說(shuō)明實(shí)施方式I或2所說(shuō)明的方形鋰二次電池的結(jié)構(gòu)及其制造方法。(正極片及其制造方法)
首先，說(shuō)明正極片及其制造方法。圖9A是正極片101的截面圖。在正極片101中在正極集電體110上形成正極活性物質(zhì)混合劑層111。正極活性物質(zhì)混合劑層111包括開口部114及島狀的圖案115。作為正極集電體110的材料可以使用不銹鋼、金、鉬、鋅、鐵、銅、鋁、鈦等的金屬及它們的合金等的導(dǎo)電性高的材料。另外，作為正極集電體110的材料，優(yōu)選使用添加有硅、鈦、釹、鈧、鑰等提高耐熱性的元素的鋁合金。另外，正極集電體110也可以使用與硅起反應(yīng)形成硅化物的金屬元素形成。作為與硅起反應(yīng)形成硅化物的金屬元素，可以舉出鋯、鈦、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鑰、鎢、鈷、鎳等。正極集電體110可以適當(dāng)?shù)厥褂貌瓲?、板?薄片狀)、網(wǎng)狀、沖孔網(wǎng)金屬(punching metal)狀、沖壓網(wǎng)金屬(expanded metal)狀等形狀。作為正極活性物質(zhì)混合劑層111的材料，可以使用LiFe02、LiCoO2, LiNiO2,LiMn2O4, V2O5, Cr2O5, MnO2 等的化合物?；蛘?，也可以使用橄欖石型結(jié)構(gòu)的含鋰復(fù)合氧化物(通式為L(zhǎng)iMPO4 (MSFe (II)、Mn (II)、Co (II) , Ni (II)中的一種以上))。作為材料可以使用通式LiMPO4的典型例子的鋰化合物，諸如 LiFePO4' LiNiPO4' LiCoPO4' LiMnPO4' LiFeaNibPO4, LiFeaCobPO4' LiFeaMnbPO4'LiNiaCobPO4' LiNiaMnbPO4 (a+b 為 I 以下，0〈a〈l，0〈b〈l)、LiFecNidCoePO4' LiFecNidMnePO4,LiNicCodMnePO4 (c+d+e 為 I 以下，0〈c〈l，0〈d〈l，(KeOaiFefNigCohMniPO4 (f+g+h+i 為 I 以下，0〈f〈l，0〈g〈l，0〈h〈l，0〈i〈l)等。或者，也可以使用通式為L(zhǎng)i (2_j)MSi04 (Μ 為 Fe (II),Mn (II),Co (II),Ni (II)中的一種以上，O ( j ( 2)等的含鋰復(fù)合氧化物。作為材料可以使用通式LiujMSiO4的典型例子的鋰化合物，諸如 Li (2_j)FeSi04、Li ^j0NiSiO4, Li ^j0CoSiO4, Li (2_」)MnSi04、Li (2_j0FekNi1SiO4^Li (^j0FekCo1SiO4,Li (^j0FekMn1SiO4,Li (2_j)NikCOlSi04、Li (^j0NikMn1SiO4(k+1 為I 以下，0〈k〈l，0〈l〈l)、Li (2-j)FemNinCoqSi04,Li (2-j)FemNinMnqSi04,Li (H)NiniConMnqSiO4(m+n+q為 I WT，0〈m〈l，0〈n〈l，0〈q〈l)、Li (^FerNisCotMnuSiO4 (r+s+t+u 為 I 以下，0〈r〈l，0〈s〈l，0〈t〈l,0〈u〈l)等。另外，當(dāng)載體離子是鋰離子以外的堿金屬離子、堿土金屬離子、鈹離子或者鎂離子時(shí)，正極活性物質(zhì)混合劑層111也可以含有堿金屬(例如，鈉、鉀等)、堿土金屬(例如，鈣、鍶、鋇等)、鈹或鎂代替上述鋰化合物及含鋰復(fù)合氧化物中的鋰。另外，正極活性物質(zhì)混合劑層111不局限于與在正極集電體110的雙面直接接觸地形成的情況。也可以在正極集電體110與正極活性物質(zhì)混合劑層111之間使用金屬等導(dǎo)電材料形成如下功能層:以提高正極集電體110與正極活性物質(zhì)混合劑層111的密接性為目的的密接層；用來(lái)緩和正極集電體Iio的表面的凹凸形狀的平坦化層；用來(lái)放熱的放熱層；以及用來(lái)緩和正極集電體110或正極活性物質(zhì)混合劑層111的應(yīng)力的緩和應(yīng)力層；等
坐寸O
圖9B是正極活性物質(zhì)混合劑層111的截面圖，該正極活性物質(zhì)混合劑層111具有能夠吸留和釋放載體離子的粒子狀的正極活性物質(zhì)117以及覆蓋多個(gè)該正極活性物質(zhì)117且內(nèi)部填充有該正極活性物質(zhì)117的石墨烯118。不同的石墨烯118覆蓋多個(gè)正極活性物質(zhì)117的表面。另外,正極活性物質(zhì)117也可以部分露出。在此，石墨烯狹義地是指石墨的水平層，即由碳構(gòu)成的六元環(huán)在平面方向上連接而成的碳層，換言之是指具有SP2鍵的一原子層的碳分子的薄片。尤其是，該碳層的2層以上且100層以下的疊層被稱為多層石墨烯。但是，多層石墨烯也包括在石墨烯的范疇內(nèi)。包含在石墨烯中的氧為3原子％以上且10原子％以下。石墨烯具有化學(xué)穩(wěn)定性和良好的電特性。石墨烯具有高導(dǎo)電性是因?yàn)橛商紭?gòu)成的六元環(huán)在平面方向上連接。就是說(shuō)，石墨烯在平面方向上具有高導(dǎo)電性。此外，由于石墨烯是薄片狀，并在層疊的石墨烯中在平行于平面的方向上有間隔，因此在該區(qū)域中離子能夠移動(dòng)。但是，在垂直于石墨烯的平面的方向上離子難以移動(dòng)。正極活性物質(zhì)117的粒徑優(yōu)選為20nm以上且IOOnm以下。另外，由于電子在正極活性物質(zhì)117中移動(dòng)，所以正極活性物質(zhì)117的粒徑優(yōu)選小。另外，即使石墨層不覆蓋正極活性物質(zhì)117表面也能獲得充分的特性，但是通過(guò)一起使用被石墨層覆蓋的正極活性物質(zhì)及石墨烯，載流子在正極活性物質(zhì)之間跳動(dòng)而使電流流過(guò)，所以是優(yōu)選的。圖9C是圖9B的正極活性物質(zhì)混合劑層111的一部分的截面圖。正極活性物質(zhì)混合劑層111包括正極活性物質(zhì)117以及覆蓋該正極活性物質(zhì)117的石墨烯118。在截面圖中，觀察到線狀的石墨烯118。由一個(gè)石墨烯或多個(gè)石墨烯包裹多個(gè)正極活性物質(zhì)。換言之，多個(gè)正極活性物質(zhì)存在于一個(gè)石墨烯中或多個(gè)石墨烯之間。另外，有時(shí)石墨烯是袋狀，多個(gè)正極活性物質(zhì)被包裹在其內(nèi)部。另外，有時(shí)一部分正極活性物質(zhì)不被石墨烯覆蓋而露出。至于正極活性物質(zhì)混合劑層111的厚度，在20mm以上且IOOmm以下的范圍內(nèi)選擇所希望的厚度。另外，優(yōu)選的是，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整正極活性物質(zhì)混合劑層111的厚度，以避免裂紋和剝離的產(chǎn)生。另外，正極活性物質(zhì)混合劑層111還可以具有石墨烯的體積的0.1倍以上且10倍以下的乙炔黑粒子、一維地展寬的碳粒子如碳納米纖維等已知的粘合劑。在正極活性物質(zhì)117中，有的由于用作載流子的離子的吸留而發(fā)生體積的膨脹。因此，隨著充放電正極活性物質(zhì)層變脆，正極活性物質(zhì)層的一部分受到破壞，結(jié)果會(huì)使鋰二次電池的可靠性降低。但是，即使隨著充放電正極活性物質(zhì)的體積膨脹，因?yàn)槭└采w正極活性物質(zhì)的周圍，所以石墨烯也能夠防止正極活性物質(zhì)的分散或正極活性物質(zhì)層的破壞。就是說(shuō)，石墨烯具有即使隨著充放電正極活性物質(zhì)的體積增減也維持正極活性物質(zhì)之間的結(jié)合的功能。由此，通過(guò)組合石墨烯與所述實(shí)施方式I至3的電極片，可以制造可靠性高的方形鋰二次電池。另外，石墨烯118與多個(gè)正極活性物質(zhì)接觸，并用作導(dǎo)電助劑。此外，石墨烯118具有保持能夠吸留和釋放載體離子的正極活性物質(zhì)117的功能。因此，不需要將粘合劑混合到正極活性物質(zhì)層中，可以增加每正極活性物質(zhì)層中的正極活性物質(zhì)量，從而可以提高方形鋰二次電池的放電容量。
接著，說(shuō)明正極活性物質(zhì)混合劑層111的制造方法。首先，形成包含粒子狀的正極活性物質(zhì)以及氧化石墨烯的漿料。接著，在正極集電體110的雙面涂敷該漿料。此時(shí)，由于在具有多個(gè)開口部的區(qū)域Illb的開口部114不設(shè)置正極活性物質(zhì)混合劑層111，所以對(duì)開口部114選擇性地不涂敷漿料。此外，不對(duì)后面焊接正極導(dǎo)線的區(qū)域等進(jìn)行正極活性物質(zhì)混合劑層111的涂敷。然后，在通過(guò)在還原氣氛中的加熱進(jìn)行還原處理焙燒正極活性物質(zhì)的同時(shí)，使包含在氧化石墨烯中的氧脫離，在石墨烯中形成間隙。此外，氧化石墨烯所包含的氧不一定全部被還原，氧的一部分殘留在石墨烯中。通過(guò)上述步驟，可以在正極集電體110上形成任意的圖案形狀的正極活性物質(zhì)混合劑層111。其結(jié)果是，正極活性物質(zhì)混合劑層的導(dǎo)電性得到提高。由于氧化石墨烯包含氧，所以在極性溶劑中帶負(fù)電。因此，氧化石墨烯彼此分散。所以漿料所包含的正極活性物質(zhì)不容易凝集，由此可以降低由焙燒引起的正極活性物質(zhì)的粒徑的增大。因而，電子容易在正極活性物質(zhì)中遷移，而可以提高正極活性物質(zhì)混合劑層的導(dǎo)電性。在正極集電體110上形成正極活性物質(zhì)混合劑層111，然后使用輥壓機(jī)對(duì)其進(jìn)行滾壓，而制造正極片101。(負(fù)極片及其制造方法)
接著，參照?qǐng)D1OA說(shuō)明負(fù)極片及其制造方法。如圖1OA所示，負(fù)極片103包括負(fù)極集電體112、設(shè)置在負(fù)極集電體112的雙面上的負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113。負(fù)極集電體112例如由金屬等導(dǎo)電性高的材料構(gòu)成。作為導(dǎo)電性高的材料，例如可以使用不銹鋼、鐵、鋁、銅、鎳或鈦。另外，作為負(fù)極集電體112，可以適當(dāng)?shù)厥褂貌瓲睢鍫?薄片狀)、網(wǎng)狀、沖孔網(wǎng)金屬狀、沖壓網(wǎng)金屬狀等形狀。負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113設(shè)置在負(fù)極集電體112的雙面。作為負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113，使用能夠吸留和釋放作為載流子的離子的負(fù)極活性物質(zhì)。作為負(fù)極活性物質(zhì)，可以舉出鋰、鋁、黑鉛、硅、錫以及鍺等?；蛘?，也可以舉出含有選自鋰、鋁、黑鉛、硅、錫以及鍺中的一種以上的化合物。也可以對(duì)硅摻雜磷等的賦予導(dǎo)電性的元素。作為負(fù)極活性物質(zhì)，與黑鉛相比，鍺、硅、鋰、鋁的理論容量大。如果吸留容量大，則小面積也能夠充分進(jìn)行充放電，從而實(shí)現(xiàn)制造成本的縮減及以方形鋰二次電池的小型化。在本實(shí)施方式中，也可以使用對(duì)上述負(fù)極活性物質(zhì)添加導(dǎo)電助劑及粘合劑，而將其進(jìn)行粉碎、混合、焙燒來(lái)制造的負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113。另外，作為負(fù)極片103的制造方法的其他例子，在負(fù)極片103中，與正極片101同樣地，可以在負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113中引入石墨烯。由此，對(duì)于隨著充放電的負(fù)極活性物質(zhì)的膨脹收縮也具有維持負(fù)極活性物質(zhì)之間的結(jié)合的功能。此外，石墨烯也具有導(dǎo)電助劑的功能。當(dāng)作為負(fù)極活性物質(zhì)使用黑鉛時(shí)，對(duì)黑鉛的粉末混合溶解聚偏氟乙烯等偏氟乙烯類聚合物等的NMP (N-甲基吡咯烷酮)作為粘合劑，而形成漿料。接著，在負(fù)極集電體112的一個(gè)面或雙面涂敷該漿料使其干燥。與正極片的制造同樣，在該涂敷工序中，由于不在具有多個(gè)開口部的區(qū)域的開口部設(shè)置負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層，所以對(duì)開口部選擇性地不涂敷漿料。當(dāng)僅對(duì)負(fù)極集電體112的一個(gè)面進(jìn)行該涂敷工序時(shí)，通過(guò)再次使用同一方法來(lái)在另一個(gè)面形成負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層。然后，使用輥壓機(jī)對(duì)其進(jìn)行滾壓，而制造負(fù)極片103。另一方面，當(dāng)作為負(fù)極活性物質(zhì)使用硅時(shí)，由于因載體離子的吸留而硅膨脹至大約4倍，所以在負(fù)極集電體112上將硅僅形成為薄膜狀，這容易導(dǎo)致負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層的剝離。由此，作為硅的形狀，需要使用薄膜形狀以外的粒子狀、晶須狀、納米線狀等的形狀。以下，參照?qǐng)D1OA至圖1OD說(shuō)明作為負(fù)極活性物質(zhì)使用粒子狀及晶須狀的負(fù)極活性物質(zhì)的例子。圖1OA是負(fù)極片103的截面圖。在負(fù)極片中，在負(fù)極集電體112的雙面上形成負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113。另外，負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113至少包含負(fù)極活性物質(zhì)，此外還可以包含粘合劑、導(dǎo)電助劑及石墨烯。正極活性物質(zhì)混合劑層113包括開口部130及島狀的圖案131。圖1OB示出負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113的一部分的平面圖。負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113由粒子狀的負(fù)極活性物質(zhì)132以及覆蓋多個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)132且負(fù)極活性物質(zhì)132在其內(nèi)部的石墨烯133構(gòu)成。當(dāng)俯視負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113時(shí)，多個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113表面由不同的石墨烯133覆蓋。另外，也可以在一部分中露出有負(fù)極活性物質(zhì)132。圖1OC是示出圖1OB的負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113的一部分的截面圖。圖1OC示出負(fù)極活性物質(zhì)132以及在俯視負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113時(shí)覆蓋負(fù)極活性物質(zhì)132的石墨烯133。在截面圖中，觀察到線狀的石墨烯133。同一石墨烯或多個(gè)石墨烯與多個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)132重疊，或者多個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)132由同一石墨烯或多個(gè)石墨烯圍繞。另外，石墨烯133呈現(xiàn)袋狀，有時(shí)其內(nèi)部?jī)?nèi)包有多個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)。另外，石墨烯133具有局部開放部，有時(shí)在該區(qū)域中露出有負(fù)極活性物質(zhì)132。至于負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113的厚度，在20mm以上且IOOmm以下的范圍內(nèi)選擇
所希望的厚度。另外，負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113也可以包括體積為石墨烯的體積的0.1倍以上且10倍以下的乙炔黑粒子或以一維擴(kuò)散的碳粒子(碳納米纖維等)等已知的導(dǎo)電助劑以及聚偏氟乙烯等已知的粘合劑。另外，也可以對(duì)負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113進(jìn)行鋰的預(yù)摻雜。作為鋰的預(yù)摻雜的方法，也可以使用利用濺射法在負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113表面形成鋰層的方法?；蛘?，可以通過(guò)在負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113表面設(shè)置鋰箔，對(duì)負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113進(jìn)行鋰的預(yù)摻雜。尤其是在組裝鋰二次電池之后在正極片101的正極活性物質(zhì)混合劑層111中生成石墨烯118時(shí)，優(yōu)選對(duì)負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113進(jìn)行鋰的預(yù)摻雜。在負(fù)極活性物質(zhì)132中，有的由于載體離子的吸留而發(fā)生體積的膨脹。因此，由于充放電負(fù)極活性物質(zhì)層變脆弱，該負(fù)極活性物質(zhì)層的一部分損壞，而使鋰二次電池的可靠性(例如，循環(huán)特性等)降低。但是，由于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的鋰二次電池的負(fù)極的負(fù)極活性物質(zhì)132的周圍由石墨烯133覆蓋，因此即使負(fù)極活性物質(zhì)132因充放電而導(dǎo)致體積發(fā)生膨脹，也可以通過(guò)石墨烯133防止負(fù)極活性物質(zhì)132粉末化及負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113的損壞。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的鋰二次電池的負(fù)極中含有的石墨烯133具有如下功能:即使隨著充放電負(fù)極活性物質(zhì)132的體積發(fā)生膨脹收縮，也能夠保持負(fù)極活性物質(zhì)132之間的粘結(jié)。因此，通過(guò)使用負(fù)極片103可以提高鋰二次電池的耐久性。也就是說(shuō)，當(dāng)形成負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113時(shí)不需要使用粘合劑，因此可以增加固定重量(一定體積)的負(fù)極活性物質(zhì)層中的負(fù)極活性物質(zhì)量。因此，可以增大每單位電極重量(電極體積)的充放電容量。另外，由于石墨烯133具有導(dǎo)電性并且接觸于多個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)132，因此也能夠用作導(dǎo)電助劑。即，在形成負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113時(shí)不需要使用導(dǎo)電助劑，因此可以增加固定重量(一定體積)的負(fù)極活性物質(zhì)層中的負(fù)極活性物質(zhì)量。因此，可以增大每單位電極重量(電極體積)的充放電容量。另外，石墨烯133由于負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113中形成有高效且充分的傳導(dǎo)通路(載體離子的傳導(dǎo)通路)，因此負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113及負(fù)極片103具有良好的導(dǎo)電性。因此，具有負(fù)極片103的方形鋰二次電池可以與理論容量相當(dāng)?shù)母咝У乩秘?fù)極活性物質(zhì)132的容量，由此可以充分提高放電容量。另外，由于石墨烯133還具有能夠進(jìn)行載體離子的吸留及釋放的負(fù)極活性物質(zhì)的功能，因此可以提高負(fù)極片103的充電容量。下面，對(duì)圖1OB及圖1OC所示的負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，形成包含粒子狀的負(fù)極活性物質(zhì)132以及氧化石墨烯的漿料。具體而言，使用粒子狀的負(fù)極活性物質(zhì)132及包含氧化石墨烯的分散液(dispersion liquid)進(jìn)行混煉形成漿料。接著，在負(fù)極集電體112上涂敷上述漿料。與上述黑鉛的情況同樣，不對(duì)具有多個(gè)開口部的區(qū)域的開口部進(jìn)行漿料的涂敷。接著，進(jìn)行一定時(shí)間的真空干燥去除涂敷于負(fù)極集電體112上的漿料中的溶劑。然后，使用輥壓機(jī)進(jìn)行滾壓加工。然后，使用電能將氧化石墨烯電化學(xué)還原來(lái)生成石墨烯133。通過(guò)上述工序，可以在負(fù)極集電體112的雙面上形成負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113，由此可以制造負(fù)極片103。接著，說(shuō)明圖1OD所示的負(fù)極的結(jié)構(gòu)。圖1OD是示出在負(fù)極集電體112上形成有負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層134的負(fù)極片的截面圖。負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層134包括:包括凹凸?fàn)畹谋砻娴呢?fù)極活性物質(zhì)135 ;以及覆蓋該負(fù)極活性物質(zhì)135表面的石墨烯136。凹凸?fàn)畹呢?fù)極活性物質(zhì)135包括共同部135a以及從共同部135a突出的凸部135b。凸部135b適當(dāng)?shù)鼐哂袌A柱狀或角柱狀等柱狀、圓錐狀或角錐狀的針狀等的形狀。另夕卜，凸部的頂部可以彎曲。另外，負(fù)極活性物質(zhì)135使用能夠進(jìn)行載體離子(典型的是鋰離子)的吸留及釋放的負(fù)極活性物質(zhì)形成。另外，可以使用相同的材料構(gòu)成共同部135a及凸部135b?；蛘撸部梢允褂貌煌牟牧蠘?gòu)成共同部135a及凸部135b。當(dāng)圖1OD所示的負(fù)極使用硅作為負(fù)極活性物質(zhì)135時(shí)，由于負(fù)極活性物質(zhì)135的周圍由石墨烯136覆蓋，因此即使因充放電而導(dǎo)致負(fù)極活性物質(zhì)135的體積發(fā)生膨脹，也能夠防止負(fù)極活性物質(zhì)135粉末化及負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層134的損壞。另外，當(dāng)負(fù)極活性物質(zhì)層的表面與構(gòu)成鋰二次電池的電解液接觸時(shí)，電解液與負(fù)極活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，而在負(fù)極的表面上形成膜。該膜被稱為SEI (Solid ElectrolyteInterface:固體電解質(zhì)界面),其能夠緩和負(fù)極與電解液之間的反應(yīng)而保持穩(wěn)定。但是,當(dāng)該膜的厚度較厚時(shí)，載體離子不容易被負(fù)極吸留，而出現(xiàn)電極與電解液之間的載體離子的傳導(dǎo)性降低、消耗電解液等問(wèn)題。通過(guò)使用石墨烯136覆蓋負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層134表面，可以抑制該膜的厚度的增加，從而可以抑制充放電容量的下降。另外，作為凹凸?fàn)畹呢?fù)極活性物質(zhì)135的其他結(jié)構(gòu)，可以采用如下結(jié)構(gòu):在負(fù)極集電體112上以覆蓋作為負(fù)極集電體112的一部分形成的凸部的方式設(shè)置負(fù)極活性物質(zhì)，形成具有凹凸?fàn)畹谋砻娴呢?fù)極活性物質(zhì)。下面，說(shuō)明圖1OD所示的負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層134的制造方法。通過(guò)利用印刷法、噴墨法、CVD法等將凹凸?fàn)畹呢?fù)極活性物質(zhì)135設(shè)置在負(fù)極集電體112的雙面上?；蛘?，在利用涂敷法、濺射法、蒸鍍法等設(shè)置膜狀的負(fù)極活性物質(zhì)之后，選擇性地去除該膜狀的負(fù)極活性物質(zhì)，來(lái)在負(fù)極集電體112的雙面上設(shè)置凹凸?fàn)畹呢?fù)極活性物質(zhì)135。在此，不通過(guò)上述方法等對(duì)具有多個(gè)開口部的區(qū)域的開口部130進(jìn)行負(fù)極活性物質(zhì)135的形成?；蛘?，在整個(gè)面上暫時(shí)形成負(fù)極活性物質(zhì)135之后，通過(guò)蝕刻等的方法去除成為開口部130的部分的負(fù)極活性物質(zhì)135，可以形成開口部。接著，在凹凸?fàn)畹呢?fù)極活性物質(zhì)135上涂敷含有氧化石墨烯的分散液。作為涂敷含有氧化石墨烯的分散液的方法，可以適當(dāng)?shù)厥褂脤?shí)施方式I中說(shuō)明的方法。另外，也可以將氧化石墨烯涂敷在開口部130內(nèi)。此時(shí)，由于作為島狀的圖案131被分離的負(fù)極活性物質(zhì)135彼此粘結(jié)，所以可以提高凹凸?fàn)畹呢?fù)極活性物質(zhì)135的強(qiáng)度。接著，在去除含有氧化石墨烯的分散液中的溶劑之后，使用電能將氧化石墨烯電化學(xué)還原來(lái)生成石墨烯136。如此，通過(guò)使用含有氧化石墨烯的分散液生成石墨烯，可以在凹凸?fàn)畹呢?fù)極活性物質(zhì)135表面覆蓋厚度均勻的石墨烯136。另外，通過(guò)利用作為原料氣體使用硅烷、氯化硅烷、氟化硅烷等的LPCVD法，可以在負(fù)極集電體112上設(shè)置使用硅形成的凹凸?fàn)畹呢?fù)極活性物質(zhì)135 (以下稱為硅晶須)。硅晶須也可以具有非晶結(jié)構(gòu)。當(dāng)將具有非晶結(jié)構(gòu)的硅晶須用作負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層134時(shí)，因?yàn)槟軌蚰褪芤蜉d體離子的吸留及釋放而發(fā)生的體積變化(例如，緩和由于體積膨脹引起的應(yīng)力)，所以能夠防止因反復(fù)充放電導(dǎo)致硅晶須的粉末化及負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層134的損壞，因此能夠制造循環(huán)特性得到進(jìn)一步提高的鋰二次電池?；蛘?，硅晶須也可以具有晶體結(jié)構(gòu)。在此情況下，具有優(yōu)越的導(dǎo)電性及優(yōu)越的載體離子遷移率的晶性的結(jié)晶結(jié)構(gòu)廣泛接觸于集電體。因此，可以進(jìn)一步提高負(fù)極整體的導(dǎo)電性，并能夠進(jìn)行高速充放電，從而可以制造充放電容量進(jìn)一步提高的方形鋰二次電池?；蛘?，硅晶須也可以包括具有晶性的區(qū)域的芯及設(shè)置為覆蓋該芯的非晶區(qū)域的外殼。非晶質(zhì)構(gòu)造的外殼具有如下特征，即能夠耐受因載體離子的吸留及釋放而發(fā)生的體積變化(例如，緩和由于體積膨脹引起的應(yīng)力)。另外，晶性的芯具有優(yōu)越的導(dǎo)電性及優(yōu)越的載體離子遷移率，并且每單位質(zhì)量的載體離子的吸留速度及釋放速度很快。因此，通過(guò)將具有芯及外殼的硅晶須用作負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層113，能夠進(jìn)行高速的充放電，并且能夠制造提高充放電容量及循環(huán)特性的方形鋰二次電池。(卷繞體及其制造方法)
通過(guò)夾著隔離體102重疊如上所述那樣制造的正極片101及負(fù)極片103，形成集合片。然后，夾著與隔離體102不同的隔離體105卷繞集合片來(lái)制造卷繞體100。另外，隔離體102及隔離體105也可以為連續(xù)的薄片。作為隔離體102、隔離體105使用絕緣多孔體。作為隔離體102、隔離體105的典型例子，例如可以由如下物質(zhì)形成:紙、無(wú)紡布、玻璃纖維、陶瓷或者使用如尼龍(聚酰胺)、維尼綸(Vinylon)(聚乙烯醇類纖維)、聚酯、丙烯酸樹脂、聚烯烴、聚氨酯的合成纖維等。注意，需要選擇在電解液中不溶解的材料。在該卷繞工序中，以分別設(shè)置在正極片101及負(fù)極片103中的具有多個(gè)開口部的區(qū)域位于集合片的彎曲部的方式進(jìn)行卷繞。通過(guò)將集合片及隔離體卷在芯板上進(jìn)行卷繞工序，在卷繞結(jié)束之后，去除芯板形成扁平狀的卷繞體。在此，由于分別設(shè)置在正極片101及負(fù)極片103中的具有多個(gè)開口部的區(qū)域具有剩余部分，所以即使在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)因卷繞發(fā)生位置偏離，也由具有多個(gè)開口部的區(qū)域覆蓋彎曲部。因此，由于通過(guò)集合片所具有的開口部可以緩和因彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力，所以可以提供可靠性高的方形鋰二次電池。(方形鋰二次電池)
下面，參照?qǐng)D11說(shuō)明方形鋰二次電池的結(jié)構(gòu)的一個(gè)方式。在方形鋰二次電池300中，兼用作外裝罐的正極端子305及負(fù)極端子306被由聚丙烯等形成的墊片311絕緣密封。在外裝罐中封入上述卷繞體，而注入電解液。如上所述，卷繞體是夾著隔離體304重疊正極片302與負(fù)極片303形成集合片，并且夾著隔離體301卷繞該集合片而形成的，可以使用其他實(shí)施方式所示的電極片。雖然未圖示，但是焊接于正極片302的一端部的正極導(dǎo)線與正極端子305電連接，而焊接于負(fù)極片303的一端部的負(fù)極導(dǎo)線與負(fù)極端子306電連接。在外裝罐的內(nèi)部充滿有從注入液口 310注入的電解液，并且由絕緣板307或間隔物308密封。另外，也可以將外裝罐用作負(fù)極端子，而使正極和負(fù)極彼此調(diào)換。作為電解液的溶質(zhì)，使用具有載體離子的材料。作為電解液的溶質(zhì)的典型例子，可以舉出 LiClO4' LiAsF6, LiBF4' LiPF6, Li (C2F5SO2)2N 等鋰鹽。另外，當(dāng)載體離子是鋰離子以外的堿金屬離子、堿土金屬離子、鈹離子或者鎂離子時(shí)，作為電解液的溶質(zhì)也可以使用以堿金屬(例如，鈉、鉀等)、堿土金屬(例如，鈣、鍶、鋇等)、鈹或鎂代替上述鋰鹽中的鋰。此外，作為電解液的溶劑，使用能夠輸送載體離子的材料。作為電解液的溶劑，優(yōu)選使用非質(zhì)子有機(jī)溶劑。作為非質(zhì)子有機(jī)溶劑的典型例子，可以使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯(DEC)、g_ 丁內(nèi)酯、乙腈、乙二醇二甲醚、四氫呋喃等中的一種或多種。此外，當(dāng)作為電解液的溶劑使用凝膠化的高分子材料時(shí)，如防漏液性等的安全性得到提高。并且，能夠?qū)崿F(xiàn)方形鋰二次電池的薄型化及輕量化。作為凝膠化的高分子材料的典型例子，可以舉出硅膠、丙烯酸樹脂膠、丙烯腈膠、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、氟類聚合物等。另外，通過(guò)電解質(zhì)的溶劑使用一個(gè)或多個(gè)具有阻燃性及非揮發(fā)性的離子液體(室溫熔融鹽)，即使因鋰二次電池的內(nèi)部短路或過(guò)充電等而內(nèi)部溫度上升也可以防止鋰二次電池的破裂或發(fā)火等。另外，也可以使用具有硫化物類或氧化物類等無(wú)機(jī)材料的固態(tài)電解質(zhì)或者具有PEO(聚氧化乙烯)類等高分子材料的固態(tài)電解質(zhì)代替電解液。當(dāng)使用固態(tài)電解質(zhì)時(shí)，不需要設(shè)置隔離體。另外，由于可以使電池整體固態(tài)化，所以沒(méi)有漏液的擔(dān)憂而顯著提高安全性。外裝罐(正極端子)305或負(fù)極端子306可以使用具有抗腐蝕性的鎳、鋁、鈦等金屬、這些金屬的合金或這些金屬與其他金屬的合金(不銹鋼等)形成。尤其是為了防止因二次電池的充放電產(chǎn)生的由電解液導(dǎo)致的腐蝕，優(yōu)選將腐蝕性金屬鍍上鎳等。在墊片311中設(shè)置有排氣閥309。排氣閥309用來(lái)當(dāng)電池的內(nèi)壓上升而超過(guò)既定的閾值時(shí)，將電池內(nèi)部的氣體排出到電池外部。此外，雖然未圖示，但是設(shè)置作為隨著溫度升高其電阻增大的熱感電阻元件的PTC元件(Positive Temperature Coefficient:正溫度系數(shù))，由電阻的增大控制電流量而防止異常發(fā)熱也是有效的。作為PTC元件，可以使用鈦酸鋇(BaTiO3)類半導(dǎo)體陶瓷等。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式5
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池能夠用作利用電力驅(qū)動(dòng)的各種各樣的電器設(shè)備的電源。作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池的電器設(shè)備的具體例子，可以舉出電視機(jī)、顯示器等顯示裝置、照明裝置、臺(tái)式或筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)、文字處理機(jī)、再現(xiàn)存儲(chǔ)在DVD (Digital Versatile Disc:數(shù)字通用光盤)等記錄介質(zhì)中的靜態(tài)圖像或動(dòng)態(tài)圖像的圖像再現(xiàn)裝置、便攜式CD播放器、收音機(jī)、磁帶錄音機(jī)、音響、臺(tái)鐘、掛鐘、無(wú)繩電話子機(jī)、步話機(jī)、便攜無(wú)線設(shè)備、手機(jī)、車載電話、便攜式游戲機(jī)、計(jì)算器、便攜式信息終端、電子筆記本、電子書閱讀器、電子翻譯器、聲音輸入器、攝像機(jī)、數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)、電動(dòng)剃須刀、微波爐等高頻加熱裝置、電飯煲、洗衣機(jī)、吸塵器、熱水器、電扇、電吹風(fēng)、空調(diào)設(shè)備諸如空調(diào)器、加濕器及除濕器、洗碗機(jī)、烘碗機(jī)、干衣機(jī)、烘被機(jī)、電冰箱、電冷凍箱、電冷藏冷凍箱、DNA保存用冷凍器、手電筒、鏈鋸等工具、煙探測(cè)器、透析裝置等醫(yī)療設(shè)備等。再者，還可以舉出工業(yè)設(shè)備諸如引導(dǎo)燈、信號(hào)機(jī)、傳送帶、自動(dòng)扶梯、電梯、工業(yè)機(jī)器人、蓄電系統(tǒng)、用于使電力均勻化或智能電網(wǎng)的蓄電裝置。另外，利用來(lái)自鋰二次電池的電力通過(guò)電動(dòng)機(jī)推進(jìn)的移動(dòng)體等也包括在電器設(shè)備的范疇內(nèi)。作為上述移動(dòng)體，例如可以舉出電動(dòng)汽車(EV)、兼具內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力汽車(HEV )、插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV )、使用履帶代替這些的車輪的履帶式車輛、包括電動(dòng)輔助自行車的電動(dòng)自行車、摩托車、電動(dòng)輪椅、高爾夫球車、小型或大型船舶、潛水艇、直升機(jī)、飛機(jī)、火箭、人造衛(wèi)星、太空探測(cè)器、行星探測(cè)器、宇宙飛船等。另外，在上述電器設(shè)備中，作為用來(lái)供應(yīng)大部分的耗電量的主電源，可以使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池?；蛘撸谏鲜鲭娖髟O(shè)備中，作為當(dāng)來(lái)自上述主電源或商業(yè)電源的電力供應(yīng)停止時(shí)能夠進(jìn)行對(duì)電器設(shè)備的電力供應(yīng)的不間斷電源，可以使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池?；蛘撸谏鲜鲭娖髟O(shè)備中，作為與來(lái)自上述主電源或商業(yè)電源的電力供應(yīng)同時(shí)進(jìn)行的將電力供應(yīng)到電器設(shè)備的輔助電源，可以使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池。圖12示出上述電器設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)。在圖12中，顯示裝置8000是使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池8004的電器設(shè)備的一個(gè)例子。具體地說(shuō)，顯示裝置8000相當(dāng)于電視廣播接收用顯示裝置，包括殼體8001、顯示部8002、揚(yáng)聲器部8003及方形鋰二次電池8004等。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池8004設(shè)置在殼體8001的內(nèi)部。顯示裝置8000既可以接受來(lái)自商業(yè)電源的電力供應(yīng)，又可以使用蓄積在方形鋰二次電池8004中的電力。因此，即使當(dāng)由于停電等不能接受來(lái)自商業(yè)電源的電力供應(yīng)時(shí)，通過(guò)將根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池8004用作不間斷電源，也可以利用顯示裝置8000。
作為顯示部8002，可以使用半導(dǎo)體顯示裝置諸如液晶顯示裝置、在每個(gè)像素中具備有機(jī)EL元件等發(fā)光元件的發(fā)光裝置、電泳顯示裝置、DMD (數(shù)字微鏡裝置=DigitalMicromirror Device)> PDP (等離子體顯不面板:Plasma Display Panel)及 FED (場(chǎng)致發(fā)身寸顯不器:Field Emission Display)等。另外，除了電視廣播接收用以外，用于個(gè)人計(jì)算機(jī)或廣告顯示等的所有信息顯示的顯示裝置包括在顯示裝置中。在圖12中，安鑲型照明裝置8100是使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池8103的電器設(shè)備的一個(gè)例子。具體地說(shuō)，照明裝置8100包括殼體8101、光源8102及方形鋰二次電池8103等。雖然在圖12中例示方形鋰二次電池8103設(shè)置在鑲有殼體8101及光源8102的天花板8104的內(nèi)部的情況，但是方形鋰二次電池8103也可以設(shè)置在殼體8101的內(nèi)部。照明裝置8100既可以接受來(lái)自商業(yè)電源的電力供應(yīng)，又可以使用蓄積在方形鋰二次電池8103中的電力。因此，即使當(dāng)由于停電等不能接受來(lái)自商業(yè)電源的電力供應(yīng)時(shí)，通過(guò)將根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池8103用作不間斷電源，也可以利用照明裝置 8100。另外，雖然在圖12中例示設(shè)置在天花板8104的安鑲型照明裝置8100，但是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池既可以用于設(shè)置在天花板8104以外的例如側(cè)壁8105、地板8106或窗戶8107等的安鑲型照明裝置，又可以用于臺(tái)式照明裝置等。另外，作為光源8102，可以使用利用電力人工性地得到光的人工光源。具體地說(shuō)，作為上述人工光源的一個(gè)例子，可以舉出白熾燈泡、熒光燈等放電燈以及LED或有機(jī)EL元件等發(fā)光元件。在圖12中，具有室內(nèi)機(jī)8200及室外機(jī)8204的空調(diào)器是使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池8203的電器設(shè)備的一個(gè)例子。具體地說(shuō)，室內(nèi)機(jī)8200包括殼體8201、送風(fēng)口 8202及方形鋰二次電池8203等。雖然在圖12中例示方形鋰二次電池8203設(shè)置在室內(nèi)機(jī)8200中的情況，但是方形鋰二次電池8203也可以設(shè)置在室外機(jī)8204中?；蛘撸部梢栽谑覂?nèi)機(jī)8200和室外機(jī)8204的雙方中設(shè)置有方形鋰二次電池8203。空調(diào)器既可以接受來(lái)自商業(yè)電源的電力供應(yīng)，又可以使用蓄積在方形鋰二次電池8203中的電力。尤其是，當(dāng)在室內(nèi)機(jī)8200和室外機(jī)8204的雙方中設(shè)置有方形鋰二次電池8203時(shí)，即使當(dāng)由于停電等不能接受來(lái)自商業(yè)電源的電力供應(yīng)時(shí)，通過(guò)將根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池8203用作不間斷電源，也可以利用空調(diào)器。另外，雖然在圖12中例示由室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)構(gòu)成的分體式空調(diào)器，但是也可以將根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池用于在一個(gè)殼體中具有室內(nèi)機(jī)的功能和室外機(jī)的功能的一體式空調(diào)器。在圖12中，電冷藏冷凍箱8300是使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池8304的電器設(shè)備的一個(gè)例子。具體地說(shuō)，電冷藏冷凍箱8300包括殼體8301、冷藏室門8302、冷凍室門8303及方形鋰二次電池8304等。在圖12中，方形鋰二次電池8304設(shè)置在殼體8301的內(nèi)部。電冷藏冷凍箱8300既可以接受來(lái)自商業(yè)電源的電力供應(yīng)，又可以使用蓄積在方形鋰二次電池8304中的電力。因此，即使當(dāng)由于停電等不能接受來(lái)自商業(yè)電源的電力供應(yīng)時(shí)，通過(guò)將根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池8304用作不間斷電源，也可以利用電冷藏冷凍箱8300。
另外，在上述電器設(shè)備中，微波爐等高頻加熱裝置和電飯煲等電器設(shè)備在短時(shí)間內(nèi)需要高功率。因此，通過(guò)將根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池用作用來(lái)輔助商業(yè)電源不能充分供應(yīng)的電力的輔助電源，當(dāng)使用電器設(shè)備時(shí)可以防止商業(yè)電源的總開關(guān)跳閘。另外，在不使用電器設(shè)備的時(shí)間段，尤其是在商業(yè)電源的供應(yīng)源能夠供應(yīng)的總電量中的實(shí)際使用的電量的比率(稱為功率使用率)低的時(shí)間段中，將電力蓄積在方形鋰二次電池中，由此可以抑制在上述時(shí)間段以外的時(shí)間段中電力使用率增高。例如，至于電冷藏冷凍箱8300，在氣溫低且不進(jìn)行冷藏室門8302或冷凍室門8303的開關(guān)的夜間，將電力蓄積在方形鋰二次電池8304中。并且，在氣溫高且進(jìn)行冷藏室門8302或冷凍室門8303的開關(guān)的白天，將方形鋰二次電池8304用作輔助電源，由此可以抑制白天的電力使用率。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式6
接著，參照?qǐng)D13A至圖13C對(duì)作為電器設(shè)備的一個(gè)例子的便攜式信息終端進(jìn)行說(shuō)明。圖13A和圖13B是能夠進(jìn)行對(duì)折的平板終端。圖13A是打開狀態(tài)，并且平板終端包括殼體9630、顯示部9631a、顯示部9631b、顯示模式切換開關(guān)9034、電源開關(guān)9035、省電模式切換開關(guān)9036、卡子9033以及操作開關(guān)9038。在顯示部9631a中，能夠?qū)⑵湟徊糠钟米饔|摸屏的區(qū)域9632a，并且能夠通過(guò)觸摸所顯示的操作鍵9638來(lái)輸入數(shù)據(jù)。此外，在顯示部9631a中，作為一個(gè)例子示出一半的區(qū)域只有顯示功能且另一半的區(qū)域具有觸摸屏的功能的結(jié)構(gòu)，但是不局限于該結(jié)構(gòu)。也可以采用顯示部9631a的整個(gè)區(qū)域具有觸摸屏的功能的結(jié)構(gòu)。例如，能夠使顯示部9631a的整個(gè)面顯示鍵盤按鈕來(lái)將其用作觸摸屏，并且將顯示部9631b用作顯示屏面。此外，在顯示部9631b中也與顯示部9631a同樣，能夠?qū)@示部9631b的一部分用作觸摸屏的區(qū)域9632b。此外，通過(guò)使用手指、觸屏筆等觸摸觸摸屏上的顯示有鍵盤顯示切換按鈕9639的位置，能夠在顯示部9631b上顯示鍵盤按鈕。此外，也可以對(duì)觸摸屏的區(qū)域9632a和觸摸屏的區(qū)域9632b同時(shí)進(jìn)行觸摸輸入。另外，顯示模式切換開關(guān)9034能夠選擇切換豎屏顯示和橫屏顯示等顯示方向并能夠切換黑白顯示、彩色顯示。省電模式切換開關(guān)9036能夠根據(jù)由平板終端所內(nèi)置有的光傳感器檢測(cè)出的使用時(shí)的外光的光量而將顯示亮度設(shè)定為最適合的亮度。平板終端除了光傳感器以外還可以內(nèi)置有陀螺儀、加速度傳感器等檢測(cè)傾斜度的傳感器等其他檢測(cè)裝置。此外，雖然圖13A示出顯示部9631b與顯示部9631a的顯示面積相同的例子，但是不局限于此，一個(gè)的尺寸可以與另一個(gè)的尺寸不同，并且它們的顯示質(zhì)量也可以有差異。例如可以采用一個(gè)與另一個(gè)相比能夠進(jìn)行高精細(xì)的顯示的顯示面板。圖13B是蓋合狀態(tài)，平板終端包括殼體9630、太陽(yáng)能電池9633、充放電控制電路9634、電池9635以及ECDC轉(zhuǎn)換器9636。此外，在圖13B中，示出作為充放電控制電路9634的一個(gè)例子具有電池9635、D⑶C轉(zhuǎn)換器9636的結(jié)構(gòu)，并且電池9635具有在上述實(shí)施方式中所說(shuō)明的方形鋰二次電池。此外，平板終端能夠?qū)φ郏虼瞬皇褂脮r(shí)能夠合上殼體9630。因此，能夠保護(hù)顯示部9631a、顯示部9631b，所以能夠提供一種耐久性良好且可靠性從長(zhǎng)期使用的觀點(diǎn)來(lái)看也良好的平板終端。
此外，圖13A和圖13B所示的平板終端還能夠具有如下功能:顯示各種各樣的信息(靜態(tài)圖像、動(dòng)態(tài)圖像、文字圖像等)；將日歷、日期或時(shí)刻等顯示在顯示部上；對(duì)顯示在顯示部上的信息進(jìn)行觸摸操作或編輯的觸摸輸入；通過(guò)各種各樣的軟件(程序)控制處理等。通過(guò)利用安裝在平板終端的表面的太陽(yáng)能電池9633，能夠?qū)㈦娏?yīng)到觸摸屏、顯示部或圖像信號(hào)處理部等。另外，可以將太陽(yáng)能電池9633設(shè)置在殼體9630的單面或雙面，由此可以高效地對(duì)電池9635進(jìn)行充電。另外，當(dāng)作為電池9635使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池時(shí)，有可以實(shí)現(xiàn)小型化等的優(yōu)點(diǎn)。另外，參照?qǐng)D13C所示的框圖對(duì)圖13B所示的充放電控制電路9634的結(jié)構(gòu)和工作進(jìn)行說(shuō)明。圖13C示出太陽(yáng)能電池9633、電池9635、D⑶C轉(zhuǎn)換器9636、轉(zhuǎn)換器9637、開關(guān)Sffl至SW3以及顯示部9631，電池9635、DCDC轉(zhuǎn)換器9636、轉(zhuǎn)換器9637以及開關(guān)SWl至SW3對(duì)應(yīng)圖13B所示的充放電控制電路9634。首先，說(shuō)明利用外光使太陽(yáng)能電池9633發(fā)電時(shí)的工作的例子。使用DCDC轉(zhuǎn)換器9636對(duì)太陽(yáng)能電池所產(chǎn)生的電力進(jìn)行升壓或降壓以使它成為用來(lái)給電池9635充電的電壓。并且，當(dāng)利用來(lái)自太陽(yáng)能電池9633的電力使顯示部9631工作時(shí)使開關(guān)SWl成為導(dǎo)通，并且，利用轉(zhuǎn)換器9637將其升壓或降壓為顯示部9631所需要的電壓。另外，當(dāng)不在顯示部9631進(jìn)行顯示時(shí)，可以使SWl成為截止且使SW2成為導(dǎo)通而給電池9635充電。此外，雖然作為發(fā)電單元的一個(gè)例子示出了太陽(yáng)能電池9633，但是不局限于此，也可以使用壓電元件(piezoelectric element)或熱電轉(zhuǎn)換元件(拍爾帖元件(peltierelement))等其他發(fā)電單元給電池9635充電。例如，也可以采用:以無(wú)線(非接觸)的方式收發(fā)電力來(lái)進(jìn)行充電的非接觸電力傳輸模塊；或組合其他充電單元進(jìn)行充電的結(jié)構(gòu)。另外，只要具備上述實(shí)施方式所說(shuō)明的方形鋰二次電池，則當(dāng)然不局限于圖13A至圖13C所示的電器設(shè)備。本實(shí)施方式能夠與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。實(shí)施方式7
再者，參照?qǐng)D14A和圖14B說(shuō)明電器設(shè)備的一個(gè)例子的移動(dòng)體?？梢詫?shí)施方式I至3所說(shuō)明的方形鋰二次電池用于控制電池。通過(guò)利用插件技術(shù)或非接觸供電從外部供應(yīng)電力來(lái)可以給控制電池充電。另外，當(dāng)移動(dòng)體為鐵路用電動(dòng)車輛時(shí)，可以從架空電纜或?qū)щ娷壒?yīng)電力來(lái)進(jìn)行充電。圖14A和圖14B示出電動(dòng)汽車的一個(gè)例子。電動(dòng)汽車9700安裝有方形鋰二次電池9701。方形鋰二次電池9701的電力由控制電路9702調(diào)整輸出而供應(yīng)到驅(qū)動(dòng)裝置9703?？刂齐娐?702由具有未圖示的ROM、RAM、CPU等的處理裝置9704控制。驅(qū)動(dòng)裝置9703是由單個(gè)直流電動(dòng)機(jī)、單個(gè)交流電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的組合而構(gòu)成的。處理裝置9704根據(jù)電動(dòng)汽車9700的駕駛員的操作信息(加速、減速、停止等)、行車信息(爬坡、下坡等，或者行車中的車輪受到的負(fù)荷等)等的輸入信息，向控制電路9702輸出控制信號(hào)?？刂齐娐?702利用處理裝置9704的控制信號(hào)調(diào)整從方形鋰二次電池9701供應(yīng)的電能控制驅(qū)動(dòng)裝置9703的輸出。當(dāng)安裝交流電動(dòng)機(jī)時(shí)，雖然未圖示，但是還安裝有將直流轉(zhuǎn)換為交流的逆變器。通過(guò)利用插件技術(shù)從外部供應(yīng)電力來(lái)可以給方形鋰二次電池9701充電。例如，從商業(yè)電源通過(guò)電源插座給方形鋰二次電池9701進(jìn)行充電。通過(guò)AC/DC轉(zhuǎn)換器等轉(zhuǎn)換裝置將來(lái)自外部的電力轉(zhuǎn)換為具有恒定電壓值的直流定電壓來(lái)進(jìn)行充電。通過(guò)安裝根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的方形鋰二次電池作為方形鋰二次電池9701，可以有助于縮短充電時(shí)間等并改進(jìn)便利性。此外，通過(guò)充放電速度的提高，可以有助于電動(dòng)汽車9700的加速力的提高，而且還可以有助于電動(dòng)汽車9700的性能的提高。另外，當(dāng)通過(guò)提高方形鋰二次電池9701的特性來(lái)能夠進(jìn)行方形鋰二次電池9701本身的小型輕量化時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)車輛的輕量化，也可以減少耗油量。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式適當(dāng)?shù)亟M合而實(shí)施。附圖標(biāo)記說(shuō)明
100卷繞體；101正極片；102隔離體；103負(fù)極片；104集合片；105隔離體；106正極導(dǎo)線；107負(fù)極導(dǎo)線；110正極集電體；111正極活性物質(zhì)混合劑層；Illa沒(méi)有開口部的區(qū)域；Illb具有多個(gè)開口部的區(qū)域；112負(fù)極集電體；113負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層；114開口部；115島狀的圖案；116槽；117正極活性物質(zhì)；118石墨烯；120不彎曲部；121彎曲部；122覆蓋彎曲部的部分；123剩余部分；130開口部；131島狀的圖案；132負(fù)極活性物質(zhì)；133石墨烯；134負(fù)極活性物質(zhì)混合劑層；135負(fù)極活性物質(zhì)；135a共同部；135b凸部；136石墨烯；300方形鋰二次電池；301隔離體；302正極片；303負(fù)極片；304隔離體；305正極端子；306負(fù)極端子；307絕緣板；308間隔物；309排氣閥；310注入液口 ；311墊片；8000顯示裝置；8001殼體；8002顯示部；8003揚(yáng)聲器部；8004方形鋰二次電池；8100照明裝置；8101殼體；8102顯示部；8103光源；8104天花板；8105側(cè)壁；8106地板；8107窗戶；8200室內(nèi)機(jī)；8201殼體；8202送風(fēng)口；8203方形鋰二次電池；8204室外機(jī)；8300電冷藏冷凍箱；8301殼體；8302冷藏室門；8303冷凍室門；8304方形鋰二次電池；9033卡子；9034開關(guān)；9035電源開關(guān)；9036開關(guān)；9038操作開關(guān)；9630殼體；9631顯示部；9631a顯示部；9631b顯示部；9632a區(qū)域；9632b區(qū)域；9633太陽(yáng)能電池；9634充放電控制電路；9635電池；9636 D⑶C轉(zhuǎn)換器；9637轉(zhuǎn)換器；9638操作鍵；9639按鈕；9700電動(dòng)汽車；9701方形鋰二次電池；9702控制電路；9703驅(qū)動(dòng)裝置；9704處理裝置。
權(quán)利要求
1.一種電池，包括: 正極片； 負(fù)極片；以及 置于所述正極片與所述負(fù)極片之間的隔離體， 其中，卷繞所述正極片、所述負(fù)極片及所述隔離體，以致所述正極片、所述負(fù)極片及所述隔離體的每一個(gè)包括彎曲部，并且 所述正極片和所述負(fù)極片中的一個(gè)的所述彎曲部包括開口部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述正極片和所述負(fù)極片中的所述一個(gè)包括具有活性物質(zhì)的層，并且所述開口部設(shè)置在該層中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述正極片和所述負(fù)極片中的另一個(gè)的所述彎曲部包括開口部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述正極片和所述負(fù)極片中的所述一個(gè)包括具有第二開口部的第二彎曲部，并且具有所述開口部的所述彎曲部及具有所述第二開口部的所述第二彎曲部彼此重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池為方形電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池為方形鋰二次電池。
7.一種包括卷繞體的方形電池，在該卷繞體中，集合片以在其內(nèi)側(cè)設(shè)置有第二隔離體的方式卷繞，該集合片中正極片及負(fù)極片以?shī)A著第一隔離體的方式彼此重疊， 其中，在所述正極片 及所述負(fù)極片的每一個(gè)中，活性物質(zhì)混合劑層設(shè)置在集電體的雙面上， 所述正極片和所述負(fù)極片中的至少一個(gè)的一面或雙面上的所述活性物質(zhì)混合劑層包括具有多個(gè)開口部的區(qū)域及沒(méi)有開口部的區(qū)域，并且， 所述具有多個(gè)開口部的區(qū)域覆蓋所述集合片的至少?gòu)澢俊?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方形電池，其中所述多個(gè)開口部沿著與所述集合片的長(zhǎng)邊方向垂直的方向的所述集合片的全長(zhǎng)設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方形電池，其中在所述具有多個(gè)開口部的區(qū)域中以相等的間隔配置所述多個(gè)開口部。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方形電池，其中所述多個(gè)開口部之間的間隔越接近于所述彎曲部中的曲率半徑最小的部分越短。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方形電池，其中所述多個(gè)開口部越接近于所述彎曲部中的曲率半徑最小的部分越致密地配置。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方形電池，其中所述負(fù)極片中的所述活性物質(zhì)混合劑層包含娃。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方形電池，其中所述正極片和所述負(fù)極片的每一個(gè)中的所述活性物質(zhì)混合劑層設(shè)置在所述正極片和所述負(fù)極片的每一個(gè)中所包含的所述集電體的上表面及底面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方形電池，其中所述第一隔離體及所述第二隔離體為連續(xù)片。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方形電池為方形鋰二次電池。
16.—種包括根據(jù)權(quán)利要求7所述的方形電池的電器設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種不降低充放電容量且可靠性高的方形鋰二次電池。本發(fā)明的一個(gè)方式是一種方形鋰二次電池，包括卷繞體，在該卷繞體中集合片夾著第二隔離體而卷繞，該集合片包含夾著第一隔離體而重疊的正極片及負(fù)極片，正極片及負(fù)極片在各自的集電體的雙面具有活性物質(zhì)混合劑層，正極片和負(fù)極片中的至少一個(gè)的一面或雙面的活性物質(zhì)混合劑層包括具有多個(gè)開口部的區(qū)域及沒(méi)有開口部的區(qū)域，具有多個(gè)開口部的區(qū)域覆蓋集合片的至少?gòu)澢俊?br> 文檔編號(hào)H01M4/13GK103151553SQ20121051876
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者細(xì)谷邦雄, 木村邦夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所