二次电池、电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具以及电子设备技术方案

一种二次电池、电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具以及电子设备。二次电池具备：正极；负极，包含碳材料和硅系材料；以及电解质层，包含电解液和高分子化合物，并且具有沿厚度方向延伸的一个或两个以上的贯通孔。

Two batteries, batteries, electric vehicles, power storage systems, power tools and electronic equipment.

A two battery, battery pack, electric vehicle, power storage system, power tools, and electronic equipment. The two battery has: positive electrode, negative electrode, containing carbon material and silicon material; and electrolyte layer, including electrolyte and polymer compound, and having one or more than two perforation holes extending along the thickness direction.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池、电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具以及电子设备
本技术涉及具备包含电解液和高分子化合物的电解质层的二次电池、以及使用了该二次电池的电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具及电子设备。
技术介绍
便携式电话机和便携式信息终端设备(PDA)等多种多样的电子设备正在广泛地普及，一直要求该电子设备的小型化、轻量化以及使用寿命延长。与其相伴，作为电源，正在推进电池尤其是小型且轻量、能获得高能量密度的二次电池的开发。二次电池不局限于应用在上述的电子设备中，也在研究对其它用途的应用。其它用途的一例是可装拆地搭载于电子设备等的电池组、电动汽车等电动车辆、家庭用电力服务器等电力储存系统、电钻等电动工具。该二次电池具备正极和负极并具备电解液，该电解液一般以浸渍于隔膜中的状态搭载于二次电池。除此以外，电解液也有时以被高分子化合物保持的状态搭载于二次电池。该二次电池具有作为所谓的凝胶状电解质的电解质层，在使用了该电解质层的二次电池中，防止了电解液的泄露。电解质层的结构会对二次电池的电池特性带来很大的影响，因此关于该电解质层的结构，已经进行了各种各样的研究。具体而言，为了使循环特性等提高，使用了具有彼此连结的多个开放型三维气孔的凝胶聚合物层(例如，参照专利文献1)。为了获得优异的电解液保持性，使用了独立气泡性聚合物发泡体(例如，参照专利文献2)。为了使负荷特性等提高，规定了设于保持体上的多个空孔的总面积的比例(例如，参照专利文献3)。为了使电池容量等提高，规定了通过电解质层的表面观察来观察的多个圆形区域的平均直径(例如，参照专利文献4)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2009-535784号公报专利文献2：国际公开第97/018596号刊专利文献3：日本特开2006-114254号公报专利文献4：日本特开2015-005481号公报
技术实现思路
上述的电子设备等正在越来越高性能化和多功能化。与此相伴，电子设备等的使用频率在不断增加，同时该电子设备等的使用环境在不断扩大。因此，关于二次电池的电池特性，尚有改善的余地。因此，希望提供一种能够获得优异的电池特性的二次电池、电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具以及电子设备。本技术的一实施方式的二次电池具备：正极；负极，包含碳材料和硅系材料；以及电解质层，包含电解液和高分子化合物，并且具有沿厚度方向延伸的一个或两个以上的贯通孔。本技术的一实施方式的电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具以及电子设备分别具备二次电池，该二次电池具有与上述的本技术的一实施方式的二次电池同样的结构。上述的“硅系材料”是包含硅(Si)作为构成元素的材料的总称。另外，“贯通孔”是指沿电解质层的厚度方向延伸并贯通该电解质层的孔。该贯通孔是从电解质层所具有的两个面(彼此相对的一对面)中的一个面延伸至另一个面的一条路径，因此在途中不分叉为一或二个以上，并与其它一个或两个以上的贯通孔不连结。即，在着眼于一个贯通孔的情况下，构成该贯通孔的开口(出口)的数量在一个面侧只有一个，并在另一个面侧也只有一个。因此，例如在电解质层为具有多个空隙(气泡)的海绵状的情况下，即使形成有经由该多个空隙的同时从一个面通往至另一个面的路径，该路径也不符合在此说明的贯通孔。这是因为，这种情况下的路径在途中已分叉成一或二个以上，因此不符合上述的一条路径。根据本技术的一实施方式的二次电池，负极包含碳材料和硅系材料，并且电解质层具有沿厚度方向延伸的一个或两个以上的贯通孔，因此能够获得优异的电池特性。另外，在本技术的一实施方式的电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具以及电子设备中，也能够获得同样的效果。需要说明的是，在此描述的效果未必受到限制，可以是在本技术中描述的任何效果。附图说明图1是示出本技术的一实施方式的二次电池(层压膜型)的结构的立体图。图2是沿着图1中示出的II－II线的卷绕电极体的剖面图。图3是将图2中示出的正极和电解质层(正极侧电解质层)的各自的结构放大来示出的剖面图。图4是将图2中示出的负极和电解质层(负极侧电解质层)的各自的结构放大来示出的剖面图。图5是示出二次电池的应用例(电池组：单电池)的结构的立体图。图6是示出图5中示出的电池组的结构的框图。图7是示出二次电池的应用例(电池组：组合电池)的结构的框图。图8是示出二次电池的应用例(电动车辆)的结构的框图。图9是示出二次电池的应用例(电力储存系统)的结构的框图。图10是示出二次电池的应用例(电动工具)的结构的框图。具体实施方式下面，参照附图对本技术的一实施方式进行详细说明。需要说明的是，说明的顺序如下。1.二次电池1-1.二次电池的结构1-1-1.整体结构1-1-2.正极1-1-3.负极1-1-4.隔膜1-1-5.电解质层1-2.二次电池的工作1-3.二次电池的制造方法1-4.二次电池的作用和效果2.二次电池的用途2-1.电池组(单电池)2-2.电池组(组合电池)2-3.电动车辆2-4.电力储存系统2-5.电动工具＜1.二次电池＞首先，对本技术的一实施方式的二次电池进行说明。＜1-1.二次电池的结构＞图1示出了二次电池的立体结构。图2示出了沿着图1所示的II-II线的卷绕电极体10的剖面结构。图3将图2中示出的正极13和电解质层16的各自的剖面结构进行了放大。图4将图2中示出的负极14和电解质层16的各自的剖面结构进行了放大。在此说明的二次电池是通过嵌入和脱嵌电极反应物质来获得负极14的容量的二次电池，具有所谓的层压膜(laminatefilm)型的电池结构。所谓“电极反应物质”是与电极反应有关的物质，例如在通过嵌入和脱嵌锂(Li)来获得电池容量的锂离子二次电池中是锂(或者锂离子)。下面列举本技术的二次电池为锂离子二次电池的情况为例。＜1-1-1.整体结构＞例如如图1所示，在该二次电池中，在薄膜状的外包装部件20的内部收纳有作为电池元件的卷绕电极体10。在卷绕电极体10中，例如正极13和负极14隔着隔膜15和电解质层16而层叠，并且该隔着隔膜15和电解质层16而层叠的正极13和负极14被卷绕。在正极13上附接有正极引线11，并在负极14上附接有负极引线12。卷绕电极体10的最外周部通过保护带17被保护。正极引线11例如从外包装部件20的内部朝外部被引出。该正极引线11含有例如铝(Al)等导电性材料中的任一种或两种以上。该导电性材料例如为薄板状或网眼状等。负极引线12例如从外包装部件20的内部朝外部而向与正极引线11同样的方向被引出。该负极引线12含有例如铜(Cu)、镍(Ni)以及不锈钢等导电性材料中的任一种或两种以上。该导电性材料例如为薄板状或网眼状等。外包装部件20例如是能够沿图1所示的箭头R的方向折叠的一片薄膜，在该外包装部件20的一部分上设有用于收纳卷绕电极体10的凹陷部。该外包装部件20例如是将熔合层、金属层、表面保护层依次层叠而成的层压膜。在二次电池的制造工序中，以熔合层彼此隔着卷绕电极体10而对置的方式折叠外包装部件20，并将该熔合层的外周边缘部彼此熔合。但是，外包装部件20也可以是经由粘合剂等而贴合的两片层压膜。熔合层包含例如聚乙烯和聚丙烯等薄膜中的任一种或两种以上。金属层包含例如铝箔等中的任一种或两种以上。表面保护层包含例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池，具备：正极；负极，包含碳材料和硅系材料；以及电解质层，包含电解液和高分子化合物，并且具有沿厚度方向延伸的一个或两个以上的贯通孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.03 JP 2015-2366631.一种二次电池，具备：正极；负极，包含碳材料和硅系材料；以及电解质层，包含电解液和高分子化合物，并且具有沿厚度方向延伸的一个或两个以上的贯通孔。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述硅系材料存在于所述负极的与所述贯通孔重叠的一部分。3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解质层的每单位面积中的所述一个或两个以上的贯通孔的数量为1个/cm2～100个/cm2。4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述一个或两个以上的贯通孔的平均直径为0.02mm～2mm。5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述硅系材料的重量W2对所述碳材料的重量W1与所述硅系材料的重量W2之和的比例[W2/(W1+W2)]×100为5重量％～20重量％。6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述硅系材料包含硅单质、硅化合物以及硅合金中的至少一种。7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解质层包括：正极侧电解质层，设于所述正极上；以及负极侧电解质层，设于所述负极上，所述正极侧电解质层和所述负极侧电解质层中的至少一方具有所述一个或两个以上的贯通孔。8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解质层还包含多个无机颗粒，所述多个无机颗粒包括氧化铝、氧化锆、氧化钛以及氧化镁中的至少一种。9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解液包含不饱和环状碳酸酯和卤代碳酸酯中的至少一方。10.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩间正之，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP