非水二次电池、电池组件、电源系统及电动设备的制作方法

专利名称：非水二次电池、电池组件、电源系统及电动设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及非水二次电池、使用该非水二次电池的电池组件、对该非水二次电池进行 充电的电源系统以及使用该非水二次电池的电动设备。
背景技术：
近年来，为了便利性和减轻对环境的负担，对使用二次电池的电源系统及搭载该电源 系统的电动设备的需求正逐步增长。作为电源的二次电池有铅蓄电池和碱蓄电池等，而单 位体积(及单位重量)的能量密度较高的非水电解液二次电池(非水二次电池)最受瞩目
该非水电解液二次电池通过下述方式构成主要使用锂过渡金属复合氧化物作为正极 活性物质、主要使用石墨或硅化物之类能够吸留释放锂的材料作为负极活性物质、且在正
极与负极之间隔着隔膜(separator)来构成电极群，并将该电极群与非水电解液一同收纳 到壳体中。
作为正极活性物质的锂过渡金属复合氧化物其能量密度高，但另一方面过充电时的热 稳定性欠佳。因此，在电源系统中，除了非水电解液二次电池以外，还设置有控制该非水 电解液二次电池在上限电压Vu与下限电压VL之间充电和放电的控制部，以便使非水电解 液二次电池不会被过充电。作为一例，例如当正极活性物质为钴酸锂、负极活性物质为碳 质材料时，控制部的上限电压Vu被设定为每个电池3.8 V至4.2V，下限电压VL被设定 为每个电池2.5 V至3.5V。
进而，提出了如下一种技术方案使非水电解液二次电池中具备安全元件(PTC: Positive Temperature Coefficient,正温度系数)，强制性地不使电流流动，该安全元件 是为了防备万一控制部出现故障而导致即使达到上限电压Vu充电也不会终止的异常的发 生，利用了正极活性物质和其他构成材料在过充电时发热的现象(例如参照专利文献1)
另一方面，提出了如下一种技术方案在由微多孔性薄膜构成的隔膜上设置弯曲率 (porosity,相对于隔膜厚度的微孔路径长度)为1的部位，通过在过充电时选择性地使
6锂在该部位析出而使电池电压下降，来使非水电解液二次电池实质上不会被过充电(例如 参照专利文献2)。
图25是用于说明二次电池在充电时的一般的充电电压及电流的管理方法的图表。图 25是对3个二次电池例如锂离子电池被串联连接而成的组电池进行充电时的图表，其中参 照符号all、 a12、 a13表示各二次电池的电压的变化，参照符号811表示向二次电池提 供的充电电流的变化。另夕卜，Yll表示组电池的充电深度(SOC: State of Charge)。
首先，开始恒流(CC: Constant Current)充电。然后，提供预定的恒定电流值Il 的充电电流进行恒流(CC)充电，直到电池组件的充电端子的端子电压达到每个电池为 4.2V的预定充电终止电压Vf乘以组电池的串联电池数所得的电压(因此，例如在3个电 池串联的情况下为12.6V)。作为电流值II，例如使用1C的70%乘以并联电池数P所得 的电流值。1C是以恒流对二次电池的标称容量值NC进行放电，用l个小时使该二次电 池的剩余容量变为零的电流值。
由此，当所述充电端子的端子电压达到充电终止电压Vf乘以串联电池数所得的电压 时，切换到恒压(CV， Constant Voltage)充电区域，使充电电流值逐渐减少以维持该充 电终止电压Vf乘以串联电池数所得的电压，当所述充电电流值下降到根据温度设定的电 流值I2时判定为充满电，停止提供充电电流。如上所述的充电控制方法例如可从专利文献 3中获知。
然而，关于专利文献l中记载的安全元件，可通过改变其结构来改变工作温度(强制 性地不使电流流动的温度)。但是，如果该工作温度过低时， 一旦在夏季等周边温度变高 将会发生工作故障，而如果过高时，则有运行错后而发生伴随过充电的故障(过热等)的 危险。如上所述，专利文献l中记载的安全元件的工作原理是利用了正极活性物质和其他 构成^J料在过充电时发热的现象，当安全元件工作时，已经因过充电造成了温度上升。并 且，考虑到安全元件的工作温度的偏差，必须避免因正常范围内的温度上升造成的工作故 障，0f以安全元件的工作温度被设定为相当程度的高温,因而很难说其能够保证充分的安 全性。
而且，在专利文献2中记载的技术中，将树脂的微多孔性薄膜用作隔膜。作为微多孔 性薄膜的原材料的聚丙烯等树脂具有容易通过延伸加工等而薄膜化的优点，但另一方面存 在容易因热变形的问题。因此，在因过剩的充电电流造成的发热显著的情况下，存在下述 危险弯曲率为l的部位，即锂的析出部位会因热变形而在隔膜上形成孔，在电极间流动 的短路电流愈发增大而连锁发生发热和因隔膜的熔融造成的损伤。而且，二次电池在劣化时内部电阻会增大，所以如果将多个二次电池串联连接并在该 串联电路的两端施加充电电压，则内部电阻较大的二次电池，即已劣化的二次电池的端子 电压比未劣化的其他电池大。因此，充电电压将不再被均等地分压给各二次电池。因此， 如上所述，当进行充电以使电池组件的充电端子的端子电压，即多个二次电池被串联连接 而成的组电池的端子电压达到充电终止电压Vf乘以串联电池数所得的电压(3个电池串联 的情况下为12.6V)时，如图25所示，已劣化的二次电池的端子电压cill超过4.2V而被 过充电，而未劣化的二次电池的端子电压a12、 al3低于4.2V。
当构成此种组电池的二次电池产生非均衡状态(不均衡)时，存在已劣化的二次电池 因被施加超过4.2V的电压而被过充电从而进一步加剧劣化的问题。此种情况下，例如当 串联连接的二次电池是镍氢电池或镍镉电池时，已知可通过下述方式消除非均衡状态。
艮P，如果对产生了非均衡的组电池的两端施加比正常的充电终止电压高的电压而使其 成为过充电状态，则会从正极产生氧并向负极移动，在负极使氧还原(Neumann's method, 诺埃曼方式)。氧这样移动等同于充电电荷被放电，所以即使在过充电状态下继续充电， 镍氢电池或镍镉电池等的端子电压也不会继续上升而是变为恒定的电压。因此，如果在产 生了非均衡的组电池的两端施加比正常的充电终止电压高的电压进行充电以使所有二次 电池中从正极产生的氧在负极还原，则所有二次电池的端子电压将固定为相同电压，从而 非均衡状态得到消除。
然而，如果是锂离子二次电池时，并不会像镍氢电池或镍镉电池等那样即使在过充电 状态下继续充电端子电压也会止于恒定的电压，而是根据输入的电荷端子电压会继续上升 。因此，当在串联连接多个锂离子二次电池而构成的组电池中产生非均衡状态时，即便使 组电池成为过充电状态，各二次电池的端子电压仍会保持不同的电压继续上升，结果无法 消除非均衡状态。因此，如果对产生了非均衡状态的组电池施加通过将充电终止电压Vf 乘以串联电池数而得到的电压进行充电，则存在劣化严重的二次电池中会被过充电的问题
专利文献1:日本专利公开公报特开平第05—074493号 专利文献2:日本专利公开公报特开第2002—164032号 专利文献3:日本专利公开公报特开平第6—78471号

发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够降低达到过充电状态的危险的非水二次电池、使用该非水二次电池的电池组件、对该非水二次电池进行充电的电源系统以及使 用该非水二次电池的电动设备。
本发明所涉及的非水二次电池包括负极，包含作为负极活性物质的能够可逆地吸留 释放锂的材料和金属锂中的至少其中之一；正极，包含作为正极活性物质的锂；电解质； 以及耐热部件，设置于所述负极与所述正极之间，能够透过锂离子并具有耐热性，其中， 当设定电压被施加在所述负极与所述正极之间时，析出的金属根据所述设定电压被架设在 所述负极与所述正极之间，在此，所述的设定电压为预先被设定的低于所述电解质开始分 解的电压的电压。
此种结构的非水二次电池，当预先设定的设定电压被施加在负极与正极之间时，析出 的金属架设在负极与正极之间，使得负极与正极短路，因此负极与正极之间的电压不会超 过设定电压而被维持。于是，当上述结构的非水二次电池被充电而端子电压上升，负极与 正极之间的电压达到设定电压时，即使继续充电端子电压也被维持而不会超过设定电压， 因此能够降低达到过充电状态的危险。而且，当使用通过将多个此种结构的非水二次电池 串联连接而成的组电池时，如果对各非水二次电池施加设定电压以上的电压，则所有非水 二次电池的负极、正极间的电压大致均为设定电压，所以容易降低各非水二次电池间的不 均衡。
而且，本发明所涉及的电池组件包括由多个上述非水二次电池串联连接而成的组电池
根据此种结构的电池组件，如果对该组电池施加电压以使每个非水二次电池的施加电 压达到所述设定电压以上，则析出的金属架设在各非水二次电池的负极与正极之间，使得 负极与正极短路。于是，可维持负极与正极之间的电压不会超过设定电压，所有非水二次 电池的负极、正极间的电压大致均为设定电压，所以易降低各非水二次电池间的不均衡。
而且，本发明所涉及的电源系统包括组电池，由多个上述任一非水二次电池串联连 接而成；充电电压提供部，对所述组电池提供充电用电压来进行充电；电压检测部，分别 检测所述多个非水二次电池的端子电压；不均衡检测部，当由所述电压检测部检测出的所 述多个非水二次电池的端子电压满足预先设定的规定的判定条件时，判定为所述多个二次 电池的充电状态产生了不均衡；以及不均衡修正控制部，当由所述不均衡检测部判定为产 生了所述不均衡时，将所述设定电压与所述多个非水二次电池的个数相乘所得的电压通过 所述充电电压提供部提供给所述组电池。
根据此种结构的电源系统，通过充电电压提供部组电池被提供充电用电压，组电池中所含的多个非水二次电池被充电。并且，当多个非水二次电池的端子电压满足预先设定的 规定的判定条件时，由不均衡检测部判定为多个非水二次电池的充电状态产生了不均衡， 通过不均衡修正控制部将所述设定电压与非水二次电池的个数相乘所得的电压提供给组 电池，即对该组电池施加电压，以使每个非水二次电池的施加电压达到所述设定电压。于 是，析出的金属架设在各非水二次电池的负极与正极之间，使得负极与正极短路，结果可 维持负极与正极之间的电压不会超过设定电压，所有非水二次电池的负极、正极间的电压 大致均为设定电压，从而容易降低各非水二次电池间的不均衡。
而且，本发明所涉及的电动设备包括上述非水二次电池；以及通过从所述非水二次 电池提供的电力而被驱动的负载电路。
根据此种结构的电动设备，能够降低对电动设备的负载设备提供电力的非水二次电池 达到过充电状态的危险。


图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的充电系统的结构的一例的框图。
图2是表示图1所示的二次电池的结构的一例的概略剖视图。
图3是详细表示图2所示极板群的结构的一例的剖视图。
图4是表示图2所示的隔膜的一例的正视图。
图5是详细表示图2所示的极板群的结构的一例的剖视图。
图6是详细表示图2所示的极板群的结构的一例的剖视图。
图7是详细表示图2所示的极板群的结构的一例的剖视图。
图8是详细表示图2所示的极板群的结构的一例的剖视图。
图9是详细表示图2所示的极板群的结构的一例的剖视图。
图10是表示图9所示的多孔保护膜与负极板的一例的立体图。
图11是详细表示图2所示的极板群的结构的一例的剖视图。
图12是详细表示图2所示的极板群的结构的一例的剖视图。
图13是表示图l所示的充电系统的动作的一例的说明图。
图14是表示图l所示的充电系统的动作的一例的流程图。
图15是用于说明本发明的实施例所涉及的电池及背景技术所涉及的电池的结构的表 格形式的说明图。
图16是表示测定对图15所示的电池进行充电时的电池电压与电池的温度的实验结果的图表。
图17是实施例所涉及的电池的负极与多孔耐热层的剖面的电子显微镜照片。 图18是实施例所涉及的电池的负极与多孔耐热层的剖面的电子显微镜照片。
图19是实施例所涉及的电池的负极与多孔耐热层的剖面的电子显微镜照片。 图20是实施例所涉及的电池的多孔耐热层的表面的电子显微镜照片。 图21是实施例所涉及的电池的多孔耐热层的表面的电子显微镜照片。 图22是实施例所涉及的电池的多孔耐热层的表面的电子显微镜照片。 图23是实施例所涉及的电池在测试后的剖面的电子显微镜照片。 图24是比较例所涉及的电池在测试后的剖面的电子显微镜照片。 图25是用于说明背景技术所涉及的二次电池在充电时的一般的充电电压及电流的管 理方法的图表。
具体实施例方式
以下，基于

本发明所涉及的实施方式。另外，各图中标注了相同符号的结构 表示相同结构，省略其说明。图l是表示本发明的一实施方式所涉及的电源系统的结构的 一例的框图。电源系统1是在电池组件2设置对其充电的充电器3而构成，但也可进一步 包括从电池组件2进行供电的未图示的负载设备而构成电动设备。
此时，电池组件2在图1中是由充电器3进行充电，而该电池组件2也可被安装在所 述负载设备中，通过负载设备进行充电。电池组2及充电器3是由进行供电的直流高位侧 的端子Tll、 T21、通信信号的端子T12、 T22和用于供电及通信信号的接地端子(GND 端子)T13、 T23彼此连接。在设有所述负载设备的情况下也设置同样的端子。
在电池组件2内，在从所述端子Tll延伸出的直流高位侧的充电路径11中，设置有 充电用与放电用且导电形式彼此不同的FET (Field Effect Transistor,场效应晶体管) 12、 13。并且，该充电路径11连接于组电池14的高位侧端子。所述组电池14的低位侧 端子经由直流低位侧的充电路径15连接于所述GND端子T13。并且，在该充电路径15 中，设置有将充电电流及放电电流转换为电压值的电流检测电阻器16 (电流检测部)。
组电池14包括串联连接的多个二次电池141、 142、 143。并且，各二次电池的温度 是由温度传感器17 (温度检测部)检测，并输入至控制IC(Integrated Circuit,集成电 路)18内的模拟/数字转换器19。而且，多个二次电池141、 142、 143的各端子电压ctl、 a2、 a3由电压检测电路20 (电压检测部)分别读取，并输入至控制IC18内的模拟/数字转换器19。进一步，由电流检测电阻器16检测的电流值也被输入至控制IC18内的模拟/ 数字转换器19。模拟/数字转换器19将各输入值转换为数字值，再输出至控制部21。另 外，组电池14只要是包括串联连接的多个二次电池即可，并不局限于3个。
控制部21例如包括执行规定的运算处理的CPU (Central Processing Unit,中央处 理器)、存储有规定的控制程序的ROM (Read Only Memory,只读存储器)、暂时存储 数据的RAM (Random Access Memory,随机存取存储器)和它们的周边电路等，通过 执行存储在ROM中的控制程序，起到充放电控制部211、不均衡检测部212及不均衡修 正控制部213的功能。
充放电控制部211响应来自模拟/数字转换器19的各输入值，运算要求充电器3输出 的充电电流的电压值、电流值，并从通信部22经由端子T12、 T22、 T13、 T23发送至充 电器3。而且，充放电控制部211基于来自模拟/数字转换器19的各输入值，针对端子Tll 、T13间的短路或来自充电器3的异常电流等电池组件2外部的异常、以及组电池14的 异常温度上升等，进行阻断FET12、 13等保护动作。
具体而言，充放电控制部211在由电压检测电路20检测出的二次电池141、 142、 143 的端子电压低于预先设定的下限电压VL时，断开FET12、 13以禁止组电池14的放电。 将下限电压VL设定为例如每个二次电池为2.5V至3.5V。如果下限电压VL超过每电池 3.5V，则相对于正极的理论容量的利用率(实际容量/理论容量)下降，因而不理想。另一 方面，如果不足2.5V，则容易放电至过放电区域，因而不理想。
而且，充放电控制部211在由电压检测电路20检测出的二次电池141、 142、 143的 端子电压达到被设定为比预先设定的设定电压Vs更高的电压的充电强制停止电压以上时， 断开FET12、 13，或者从通信部22向充电器3发送充电停止请求等，以禁止组电池14 的充电。将设定电压Vs设为例如比二次电池141、 142、 143的电解质开始分解的电压(例 如4.6V)低的电压即4.35V。
如后面所述，在平时的充电中，通过二次电池141、 142、 143中的后述的析出的锂 (析出的金属)带来的电压抑制效果，二次电池141、 142、 143的端子电压不会超过设 定电压Vs。然而，为了提高当因后述的耐热性的多孔保护膜(多孔耐热层)的破损等造成 端子电压超过设定电压Vs时的安全性，在端子电压达到充电强制停止电压以上时最好禁 止充电。
充电强制停止电压被设定成，使其与设定电压Vs之差为例如，对每个二次电池141 、142、 143而言在0.1V至0.3V范围之内。如果充电强制停止电压与设定电压Vs之差对每个电池而言超过0.3V，则过充电时的安全性会下降。另一方面，如果充电强制停止电 压与设定电压Vs之差不足0.1V，因为与设定电压Vs的差的余量(margin)较小，因此尽管 是正常充电，出现强制性地停止充电的可能性也会有所增大，因而不理想。
而且，充放电控制部211，在由温度传感器17检测出的二次电池141、 142、 143的 温度超过规定的充电停止温度Ts时，禁止二次电池141、 142、 143的充电。充放电控制 部211将停止充电的充电停止温度Ts设定为例如比未图示的由温度传感器检测出的环境
温度高io。c至3crc的温度。
如后面所述，二次电池141、 142、 143中，在设定电压Vs附近因析出的锂造成的短 路部位有规定值的充电电流流过，因而会伴随着发热(焦耳热)。当该热过度产生时，会 不必要地对热稳定性欠佳的正极活性物质进行加热，因而不理想。因此，优选靠近二次电 池141、 142、 143配置温度传感器17，当该温度传感器17测出的温度超过充电停止温 度Ts时停止充电。
如果充电停止温度Ts超过环境温度加上3(TC所得的温度，则上述的忧虑将加重。另 一方面，如果充电停止温度Ts不足环境温度加上l(TC所得的温度，则即使在不是由二次 电池141、 142、 143的端子电压达到设定电压Vs附近引起而是由其他原因引起微弱发热 时充电也会停止，因而不理想。
不均衡检测部212在从模拟/数字转换器19输入的二次电池141、 142、 143的端子 电压al、 a2、 a3满足预先设定的规定的判定条件时，判定为二次电池141、 142、 143的 充电状态的不均衡产生。
不均衡修正控制部213在由不均衡检测部212判定为产生不均衡时，向充电器3请求 被预先设定为比恒压充电的充电终止电压Vf (例如4.2V)高、且比电解质开始分解的电 压(例如4.6V)低的电压为4.35V的设定电压Vs乘以串联电池数所得的电压(例如4.35 X3二13.05V)，由此以13.05V对组电池14进行充电。设定电压Vs例如优选为3.8V至 4.4V。
充电器3中，在控制IC30中由作为通信手段的通信部32接收所述请求，作为充电控 制手段的充电控制部31控制作为充电电流提供手段的充电电压提供电路33 (充电电压提 供部)，以所述的电压值、电流值及脉冲宽度提供充电电流。充电电压提供电路33是由交 流一直流(AC—DC)转换器或直流一直流(DC—DC)转换器等构成，将输入电压转换为由充 电控制部31指示的电压值、电流值及脉冲宽度，再经由端子T21、 T11和端子T23、 T13 提供给充电路径ll、 15。另外，并不局限于在电池组件2中设置控制部21的示例，也可在充电器3中设置控 制部21。
图2是表示二次电池141、 142、 143的结构的一例的概略剖视图。图2所示的二次 电池141、 142、 143是具有巻绕结构的极板群的圆筒形非水电解质二次电池，例如是锂 离子二次电池。极板群312具有包括正极导线集流体302的正极板301与包括负极导线 集流体304的负极板303隔着隔膜305巻绕成旋涡状的结构。而且，在负极板303与隔 膜305之间形成有未图示的多孔保护膜。
在极板群312的上部安装有未图示的上部绝缘板，在下部安装有下部绝缘板307。并 且，装入有极板群312及未图示的非水电解液(电解质)的壳体308由垫圈(gasket) 309 、封口板310和正极端子311封口。
并且，在封口板310的大致中央处形成有大致呈圆形的槽313，当壳体308内产生气 体而内部压力超过规定压力时，槽313将断裂并释放壳体308内的气体。而且，在正极端 子311的大致中央部设有用于外部连接的凸部，在该凸部上设有电极开口部314，以将槽 313断裂并释放的气体从电极开口部314释放到二次电池141、 142、 143的外部。
图3是详细表示极板群312的结构的剖视图。图3所示的极板群312是将负极集流体 323、负极活性物质324、多孔保护膜325 (耐热部件)、隔膜305、正极活性物质322及 正极集流体321依次层叠而形成。
图3所示的正极板301例如是在采用铝箔等金属箔形成的正极集流体321的表面大致 均匀地涂敷正极活性物质322而构成。正极活性物质322含有含锂的含过渡金属复合氧化 物，例如含有非水电解质二次电池中所使用的LiCo02、 LiNi02等含过渡金属复合氧化物 作为正极活性物质。这些含过渡金属复合氧化物中，优选将可使用较高的充电终止电压、 且可在高电压状态下使添加剂吸附于其表面或分解形成优质覆膜的Co的一部分以其他元 素取代所得的含过渡金属复合氧化物。作为此类含过渡金属复合氧化物，具体而言，例如 有以通式LiaMbNicCoaOe (M是选自由A1、 Mn、 Sn、 In、 Fe、 Cu、 Mg、 Ti、 Zn及Mo 组成的组中的至少一种金属，且为(Xa〈1.3、 0.02^b^0.5、 0.02Sd/c+d^0.9、 1.8< e<2.2，进而b+c+d=l， 0.34<c)表示的含过渡金属复合氧化物。尤其优选在上述通 式中，M是选自由Cu及Fe组成的组中的至少一种金属。
而且，图3所示的负极板303例如是在采用铝箔等金属箔形成的负极集流体323的表 面大致均匀地涂敷负极活性物质324而构成。
作为负极活性物质324，可使用碳素材料、含锂复合氧化物、可与锂合金化的材料等能够可逆地吸留释放锂的材料以及金属锂。作为碳素材料，例如有焦炭、热解碳类、天然 石墨、人造石墨、中间相碳微珠、石墨化中间相小球体、气相成长碳、玻璃状碳类、碳纤 维(聚丙烯腈(polyacrylonitrile)系、沥青系、纤维素系、气相成长碳系)、无定形碳、煅 烧有机物后获得的碳素材料等。这些材料也可单独或混合两种以上使用。这些材料中，优 选将中间相小球体石墨化所得的碳素材料或天然石墨、人造石墨等石墨材料。而且，作为 可与锂合金化的材料，例如有Si单体或Si与O的化合物(SiOx)等。这些材料可单独或 混合两种以上使用。通过使用如上所述的硅系的负极活性物质，能够获得更高容量的非水 电解质二次电池。
图3所示的隔膜305使用具有较大的离子透过率及规定的机械强度的绝缘性微多孔薄 膜。而且，隔膜305较理想的是以具有20(TC以下熔点(meltingpoint)的树脂材料作为基 材(base),尤其优选使用聚烯烃。其中，优选聚乙烯、聚丙烯、乙烯一丙烯共聚物、聚 乙烯与聚丙烯的复合物等。其原因在于由具有20(TC以下熔点的聚烯烃制成的隔膜在电 池因外部原因发生短路时可容易熔融。隔膜既可以是采用一种聚烯烃树脂制成的单层膜， 也可以是采用两种以上的聚烯烃树脂制成的多层膜。对于隔膜的厚度tl并无特别限定，但 从维持电池的设计容量的观点考虑优选8iim至30imi。
并且，在隔膜305上形成孔351而局部去除隔膜305，使得锂离子不经由隔膜305 而可移动。
图3所示的多孔保护膜325 (多孔耐热层)例如是通过调制包含无机氧化物填充物及 树脂粘结剂的涂料(以下，称作多孔膜涂料)，将其涂敷于负极板303的表面，并将该涂 膜干燥而获得。由此，多孔保护膜325紧贴着负极板303的表面而设置。
多孔膜涂料是通过将无机氧化物填充物及树脂粘结剂与填充物的分散介质混合而获 得。分散介质优选使用N—甲基一2—吡咯烷酮(NMP)、环己酮等有机溶剂或水，但并 不局限定于此。填充物、树脂粘结剂及分散介质的混合可使用行星式搅拌机等双臂式搅拌 机或珠磨机等湿式分散机来进行。作为将多孔膜涂料涂敷于电极表面的方法，例如有点辊 法(comma roll method)、凹版辊法(gravure roll method)、模涂法(die coating method) 等。
另外，就多孔保护膜325而言，只要是将包含树脂粘结剂和无机氧化物填充物的微粒 子浆料涂敷于负极或正极表面中的至少其中之一即可，并不局限于形成于负极板303表面 的示例，既可形成于正极板301的表面，也可相向地形成于正极板301及负极板303两 者的表面。而且，优选多孔保护膜325的厚度t2为O.lpm至200iim。
15从获得高耐热性的多孔保护膜325的观点考虑，较理想的是无机氧化物填充物具有 25(TC以上的耐热性(熔点)，且在非水电解液二次电池的电位窗口(potential window)内 电化学性稳定。多数无机氧化物填充物可满足这些条件，但在无机氧化物中优选氧化铝、 二氧化硅、氧化锆、二氧化钛等，尤其优选从粒径O.lpm至50!im的氧化铝粉末或Si02 粉末(二氧化硅)中选择。无机氧化物填充物既可单独使用一种，也可混合两种以上使用
从获得离子传导性良好的多孔保护膜325的观点考虑，较理想的是无机氧化物填充物 的容积密度(振实密度)为0.2g/cm3以上0.8g/cm3以下。如果容积密度不足0.2g/cm3， 则有时无机氧化物填充物容积会变得过大，造成多孔保护膜325的结构变得脆弱。另一方 面，如果容积密度超过0.8g/cm3，则有时将难以在填充物粒子间形成合适的空隙。无机氧 化物填充物的粒径并无特别限定，粒径小则容积密度易变低。对于无机氧化物填充物的粒 子形状并无特别限定，较理想的是多个(例如2个至10个左右，优选3个至5个) 一次 粒子连结粘着而成的无定形粒子。 一次粒子通常是由单一的结晶构成，所以无定形粒子必 然成为多晶(polycrystalline)粒子。
关于多孔保护膜325中所含的树脂粘结剂的量，较理想的是相对于100重量份的无机 氧化物填充物为1重量份以上20重量份以下，更理想的是1重量份以上5重量份以下。 如果树脂粘结剂的量超过20重量份，则多孔保护膜325的多数细孔可能将被树脂粘结剂 堵塞，造成放电特性下降。另一方面，如果树脂粘结剂的量不足l重量份，则多孔保护膜 325与电极表面的粘附性将下降，可能会造成多孔保护膜325剥离。
从即使内部短路的发生部位达到高温也能维持多孔保护膜325的热稳定性的观点考 虑，优选树脂粘结剂的熔点及热分解温度为25(TC以上。而且，当树脂粘结剂是由结晶性 高分子形成时，优选结晶性高分子的熔点为25(TC以上。然而，由于多孔保护膜325的主 成分是高耐热性的无机氧化物，所以多孔保护膜325的耐热性并不主要取决于树脂粘结剂 的耐热性。因此，多孔保护膜325的耐热性大致是由无机氧化物填充物的耐热性所决定， 因而即使树脂粘结剂的熔点或热分解温度不足250°C，多孔保护膜325整体实质上仍具有 250'C以上的耐热性(熔点)。
树脂粘结剂可使用苯丁苯橡胶(SBR)、含丙烯酸单位或丙烯酸酯单位的SBR的改性 体、聚乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、四氟乙烯一六氟丙烯共聚物 (FEP)、聚丙烯酸衍生物、聚丙烯腈衍生物等。
而且，作为树脂粘结剂，例如也可使用聚偏氟乙烯(PVDF)等可溶解于有机溶剂的树脂、诸如各种粘着性橡胶粒子(例如日本ZEON株式会社(Zeon Corporation)制造的 BM — 500B/商品名称)等可分散于有机溶剂或水的高分子等。
这些材料作为树脂粘结剂既可单独使用，也可组合两种以上使用。这些粘结剂中，尤 其优选聚丙烯酸衍生物或聚丙烯腈衍生物。优选这些衍生物除了包含丙烯酸单位或/及丙烯 腈单位以外，还包含选自由丙烯酸甲基单位(methylacrylateunit)、丙烯酸乙基单位、甲 基丙烯酸甲基单位及甲基丙烯酸乙基单位组成的组中的至少一种。
当将橡胶粒子(例如SBR或其改性体)用作树脂粘结剂时，较理想的是树脂粘结剂 还包含增粘剂。作为增粘剂， 一般选择对于多孔膜涂料的分散介质为可溶性的高分子。作 为此类增粘剂，可使用PVDF或羧甲基纤维素(CMC)。而且，也可使用能溶解于分散介 质的改性丙烯腈橡胶等。
从防止因多孔绝缘膜的膨润造成的放电性能下降的观点考虑，较理想的是在由压汞空 隙仪测定出的多孔绝缘膜的细孔径分布中，将累积体积为90%时的细孔径D90设为 0.15pm以上。细孔径分布表示例如细孔径与该细孔径的细孔所占体积(频率)的关系。 累积体积是从细孔径的小细孔开始依次累计体积而算出。
当细孔径D90为0.15iim以上时，认为即使多孔绝缘膜中的树脂粘结剂在非水电解液 中膨润，也能使多孔绝缘膜中残留确保离子传导性所需的细孔。如果细孔径D90不足 0.15imi，小细孔在多孔绝缘膜的所有细孔中所占的比例过大，多孔绝缘膜容易受到树脂粘 结剂的膨润造成的影响。从进一步降低树脂粘结剂的膨润造成的影响的观点考虑，较理想 的是细孔径D90为0.2!mi以上。然而，如果细孔径D90变得过大，则多孔绝缘膜中细孔 所占的体积比例将变得过大而导致多孔绝缘膜的结构变脆。因此，较理想的是细孔径D90 为2pm以下。
从实现如上所述的细孔径分布的观点考虑，较理想的是多孔绝缘膜中所含的树脂粘结 剂的量在每100重量份无机氧化物填充物中为4重量份以下，更优选为3重量份以下。如 果无机氧化物填充物的间隙中配置的树脂粘结剂并非少量，将难以使细孔径D90为 0.15pm以上。而且，通过将无机氧化物填充物的间隙中配置的树脂粘结剂抑制为少量， 也能够有效抑制多孔绝缘膜的膨润。另一方面，从避免多孔绝缘膜从电极表面剥离或脱落 的观点考虑，优选树脂粘结剂的量在每100重量份无机氧化物填充物中为1重量份以上。
从实现如上所述的细孔径分布的观点考虑，优选无机氧化物填充物包含具有树枝状、 珊瑚状、穗状等形状的多晶粒子。此类多晶粒子难以在多孔绝缘膜内形成过度致密的填充 结构，所以适合于形成适度的空隙。多晶粒子包括例如2个至IO个左右的一次粒子通过熔融连结而成的粒子，或2个至10个左右的结晶生长中的粒子在中途接触而合为一体的 粒子等。
较理想的是构成多晶粒子的一次粒子的平均粒径为3imi以下，更理想的是lpm以下 。如果一次粒子的平均粒径超过3iim，随着填充物的表面积下降，树脂粘结剂可能将变得 过剩，从而容易发生由非水电解液造成的多孔绝缘膜的膨润。另外，当在多晶粒子中无 去 明确辨别一次粒子时，由多晶粒子的节部(knot)最粗的部分来定义一次粒子的粒径。
例如可通过在多晶粒子的SEM像或TEM像中测定至少10个一次粒子的粒径，进而 求出平均值来作为一次粒子的平均粒径。而且，当通过对一次粒子进行加热处理使其扩散 结合而获得多晶粒子时，可将原料的一次粒子的平均粒径(体积基准的中值粒径D50) 作为构成多晶粒子的一次粒子的平均粒径来处理。此类促进扩散结合的加热处理中， 一次 粒子的平均粒径几乎不发生变化。
较理想的是多晶粒子的平均粒径为一次粒子的平均粒径的2倍以上且为10nm以下， 更理想的是3imi以下。另夕卜，多结晶粒子的平均粒径(体积基准的中值径D50)例如可 利用Microtrack公司(Micro Track Co., Ltd.)制造的湿式激光粒度分布测定装置等来测定 。多晶粒子的平均粒径如果不足一次粒子的平均粒径的2倍，则多孔绝缘膜可能将形成过 度致密的填充结构；若超过10iim，则多孔绝缘膜的多孔度(porosity)可能会变得过大而导 致多孔绝缘膜的结构变脆。
对于获得多晶粒子的方法并无特别限定，例如只要将无机氧化物烧结成块状物，再将 块状物适度粉碎便可获得。而且，不经过粉碎工序而使结晶生长中的粒子接触，由此也可 直接获得多晶粒子。 —
例如在将a—氧化铝烧结成块状物，再将块状物适度粉碎而获得多晶粒子时，优选烧 结温度为80(TC至1300"，优选烧结时间为3分钟至30分钟。而且，在粉碎块状物时， 可使用球磨机等湿式设备或喷射磨机颚式破碎机等干式设备进行粉碎。此时，只要是本领 域技术人员就可通过适当调整粉碎条件，而将多晶粒子控制为任意的平均粒径。
并且，在多孔保护膜325中的与孔351相对的位置上形成凹部352，凹部352底部的 多孔保护膜325的厚度被设定为比t2小的厚度t4。凹部352例如可通过在负极板303表 面涂敷多孔膜涂料之后，在多孔膜涂料干燥之前用例如设有凸状突起的模具进行模压而形 成。
而且，通过适当设定隔膜305的厚度tl与多孔保护膜325的厚度t2，进而如后所述 地将规定的设定电压Vs例如4.35V施加在负极板303与正极板301之间，从而将负极活性物质324与正极活性物质322之间的距离即负极板303与正极板301的间隔t3设定为 析出的锂形成并架设在负极板303与正极板301之间。此时，通过隔膜305及多孔保护 膜325来设定负极板303与正极板301的间隔t3。
当对以此方式构成的二次电池141、 142、 143进行充电而达到过充电状态时，从正 极板301向负极板303移动的锂离子在负极板303表面析出为金属锂。然后，在负极板 303表面析出的金属锂朝向正极板301生长。
此时，析出的金属锂即析出的锂的生长依赖于负极板303与正极板301的间隔t3以 及多孔保护膜325的厚度t4、多孔度P、弯曲率K及使该耐热部件形成多孔材质的细孔 径D。即，间隔t3越小，析出的锂越容易生长，厚度t4越小，析出的锂越容易生长，多 孔度P越大，析出的锂越容易生长，弯曲率越小，析出的锂越容易生长，使多孔保护膜325 形成多孔材质的细孔径D越大，析出的锂越容易生长。于是，由于厚度t4因凹部352而 比厚度t2小，所以析出的锂在凹部352容易生长。
而且，通过将多孔保护膜325紧贴负极板303的表面(或正极板301的表面)而设 置，可使像例如隔膜305等以往用作隔膜的微多孔性薄膜那样不具备面方向的结构强度的 多孔保护膜325 (多孔耐热层)以负极(或正极)作为基底而稳定地存在。尤其，通过将 多孔保护膜325设在负极表面而与负极紧贴，当充电电量过剩时，树枝状锂结晶能以接近 最短路径的形态，不与过剩的电解液接触而经由多孔保护膜325从负极表面到达正极表面 。因此，能够降低具有化学活性的树枝状锂结晶与过剩的电解液接触，发生化学变化变为 氧化锂或碳酸锂而失去活性的可能性。
而且，以往用作锂离子二次电池的隔膜的树脂微多孔薄膜上并无具有能使析出的锂生 长的大小的孔，隔膜会妨碍到析出的锂的生长，所以只要不会因例如制造不良或异物混入 电极间而在隔膜上开出针孔，析出的锂便不会贯穿隔膜而使正负电极间短路。
另一方面，二次电池141、 142、 143中，在隔膜305上设有孔351，所以在凹部352 生长的析出的锂可贯穿孔351而到达正极板301。
而且，在过充电状态下被施加在负极板303与正极板301之间的电压越高，析出的锂 越容易生长，越低则越难生长。因此，通过适当设定间隔t3以及多孔保护膜325的厚度 t4、多孔度P、弯曲率K及使该耐热部件形成多孔材质的细孔径D, 二次电池141、 142 、143在被施加在负极板303与正极板301之间的电压达到设定电压Vs例如4.35V时， 可使析出的锂架设在负极板303与正极板301之间而短路。此时，多孔保护膜325相当 于权利要求书中的耐热部件的一例。另外，耐热部件的耐热温度(熔点)未必局限于25(TC以上，耐热部件只要不会因为
析出的锂造成的短路所产生的热而熔融即可。
多孔保护膜的多孔度p可利用下述方法求出。首先，调制含无机氧化物填充物、树脂 粘结剂以及使填充物分散的分散介质的涂料(以下，称作多孔膜涂料)。将多孔膜涂料涂 敷于金属箔上并将其干燥。将干燥后的涂膜与金属箔一起切取任意面积，去除金属箔，以
获得多孔保护膜的试料。基于获得的试料的厚度与面积，求出多孔保护膜的表观体积Va， 再测定试料的重量。接下来，使用试料的重量与无机物填充物及树脂粘结剂的真比重，求 出多孔保护膜的真体积Vt。多孔度P可基于表观体积Va及真体积Vt，通过以下的式(l) 而求出。
多孔度<formula>formula see original document page 20</formula>
能够通过适当地设定无机氧化物填充物的大小例如平均粒径和形状，而将多孔度P设 定为所需的值。如上所述，能通过使无机氧化物填充物作为多晶粒子，来使无机氧化物填 充物形成树枝状、珊瑚状、穗状等形状，通过适当地设定此类形状，能够将多^^度P设定 为所需的值。
无机氧化物填充物的大小例如平均粒径越大，弯曲率K越大。对于细孔径D，多孔保 护膜由压汞仪测定出的细孔径分布的峰值越大，析出的锂越容易生长。
作为间隔t3，例如约为2.0nm至30iim时较为合适。作为多孔保护膜325的凹部352 的厚度t4,例如约为2.0pm至30imi时较为合适。作为多孔度P，例如约为40%至65% 时较为合适。作为弯曲率K，例如约为1.0至1.5时较为合适。作为细孔径D的分布的峰 值为0.05iim至3.0imi较为合适。-
图4是表示隔膜305的一例的正视图。隔膜305既可例如图4 (a)所示的隔膜305a 那样通过使孔351a分散地形成而去除一部分，也可代替开孔而如图4(b)所示的隔膜305b 那样通过设置切口(notch)351b而去除一部分。
而且，多孔保护膜325例如也可如图5所示的极板群312a那样通过将多孔保护膜 325a自身的厚度设为t4而不再设置凹部352。
而且，例如也可如图6所示的极板群312b那样，通过使隔膜305c的厚度tl减小， 或者适当设定隔膜305c的多孔度、弯曲率及使隔膜305c形成多孔材质的细孔径等，从而 使析出的锂可贯穿隔膜305c而生长。
而且，也可如图7所示的极板群312c那样不具备隔膜305。此时，负极板303与正 极板301的间隔t3可通过多孔保护膜325a的厚度t4来设定。而且，也可采用在图3中不设置隔膜305的结构。此时，负极板303与正极板301 的间隔t3可通过多孔保护膜325a的厚度t2来设定。或者，也可如图8所示的极板群312d 那样，通过在正极活性物质322a的层上设置凸部353，在负极活性物质324a的层上设置 凸部354，使凸部353与凸部354相对，从而减小凸部353与凸部354的间隔t5。此时， 间隔t5相当于用于控制析出的锂的生长的电极的间隔t3以及多孔保护膜325b的厚度t4， 通过凸部354、 353来设定负极板303与正极板301的间隔t3。
而且，也可如图9所示的极板群312e那样，代替凹部352而贯穿多孔保护膜325c 的一部分来设置使多孔度P、弯曲率K及细孔径D的组合与其他部分不同的生成控制部 357。对于生成控制部357，可将多孔度P、弯曲率K及细孔径D的组合设定为析出的锂 比其他部分更容易形成，使得当被施加在负极板303与正极板301之间的电压达到设定电 压Vs例如4.35V时析出的锂被架设在负极板303与正极板301之间而引起短路。
此时，作为生成控制部357的多孔度P，例如约为40%至65%时较为合适。作为生 成控制部357的弯曲率K，例如约为1.0至1.5时较为合适。作为生成控制部357的细孔 径D的分布的峰值为0.05nm至3.0iim较为合适。并且，对于多孔保护膜325c的除生成 控制部357以外的部分，多孔度P例如约为35%至45%，弯曲率K例如约为1.5至2.5， 细孔径D的分布的峰值为O.Olpm至0.05pm较为合适。
生成控制部357例如既可为圆柱状，也可为例如图10所示呈带状延伸以横切多孔保 护膜325c的形状，也可为其他各种形状。而且，生成控制部357既可分散地设置多个， 也可只设置在一处。
而且，例如也可如图ll所示，残留正极板301的表面的一部分而形成厚度为t9的多 孔保护膜325d，以覆盖负极板303的整个表面的方式形成厚度为t4的多孔保护膜325e， 并将多孔保护膜325d与多孔保护膜325e贴合，由此构成极板群312f。
此时，负极板303与正极板301的间隔t3可作为厚度t4与厚度t9的和而获得。 而且，也可代替设置多孔保护膜325，而例如图12所示的极板群312g那样使用耐热 性的隔膜。图12所示的耐热性隔膜305d例如是在聚乙烯基板355的表面上设置作为熔 点为25(TC以上的耐热材料的芳族聚酰胺树脂层356而形成。聚乙烯基板355的厚度t6 例如为14imi左右，芳族聚酰胺树脂层356的厚度t7例如约为3pm至4pm。由此，耐 热性隔膜305d的耐热性实质上达到25(TC以上，即使发生因析出的锂造成的短路，耐热 性隔膜305d整体也不会因该发热而熔融。而且，芳族聚酰胺树脂层356其自身也相当于 一个隔膜。而且，在聚乙烯基板355上设有凹部358，凹部358底部的厚度t8比t6小，使得析 出的锂容易生长。厚度t8例如为10!im以下。凹部358例如能够通过将未开孔的聚乙烯 片材与开有孔的片材贴合起来构成基板355而形成。
对于以此方式构成的极板群312g，通过适当地设定负极板303与正极板301的间隔 t3以及隔膜305d的厚度t8、多孔度P、弯曲率K及使隔膜305d形成多孔材质的孔径D， 从而当被施加在负极板303与正极板301之间的电压达到设定电压Vs例如4.35V时使负 极板303与正极板301之间通过析出的锂而短路。此时，隔膜305d相当于权利要求书中 的耐热部件的一例。
另夕卜，隔膜305d并不局限于设有凹部358的示例，也可取代凹部358而设置例如具 有25mn^以下的开口面积的孔。凹部358或孔既可在隔膜305d上分散地设置多个，也 可只设置在一处。
接下来，对以上述方式构成的电源系统1的动作进行说明。图13是表示本发明的一 个实施方式所涉及的电源系统1的动作的一例的说明图。而且，图14是本发明的一实施 方式所涉及的电源系统1的动作的一例的流程图。首先，在时刻Tl，当开始充电时，在 步骤S1中，由充放电控制部211向充电器3请求输出作为恒流充电用电流被预先设定为 电流值为I1的电流，根据来自充电控制部31的控制信号，从充电电压提供电路33向组 电池14提供电流值为II的电流Bl，开始恒流充电(时刻Tl)。
于是，以电流值I1对组电池14进行充电，组电池14的充电深度Yl逐渐增大。此时， 如果设二次电池141、 142、 143的劣化程度不同，例如二次电池141的劣化最严重，接 下来按照二次电池142、 143的顺序劣化依次加重，则二次电池141的端子电压ctl变得 最高，接下来按照端子电压a2、 a3的顺序端子电压依次变高。并且，随着充电的进行， 端子电压al、 ct2、 a3之差逐渐增大。
接下来，通过不均衡检测部212将由模拟/数字转换器19获得的组电池14的端子电 压a (=al+a2+a3)与每一个二次电池的充电终止电压Vf乘以二次电池的个数所得的 电压即VfX3进行比较(步骤S2)。充电终止电压Vf例如被设定为4.2V。
然后，如果不均衡检测部212的比较结果是组电池14的端子电压a小于充电终止电 压VfX3 (步骤S2中为"否")，则返回步骤Sl继续进行恒流充电。另一方面，如果端子 电压a达到充电终止电压VfX3以上(步骤S2中为"是")，则终止恒流充电并进入步骤 S3。
接下来，在步骤S3中，由充放电控制部211向充电器3请求输出充电终止电压Vf
22乘以二次电池的个数所得的电压即充电终止电压VfX3的电压，根据来自充电控制部31 的控制信号，从充电电压提供电路33输出充电终止电压VfX3的电压，开始恒压充电(时 刻T2)。
于是，向组电池14的两端施加充电终止电压VfX3的电压，充电电流B1逐渐下降的 同时组电池14的充电深度Yl逐渐增大。然后，随着充电深度Yl的增大，端子电压al、 a2、 a3之差逐渐增大。
接下来，通过充放电控制部211将由模拟/数字转换器19所得的电流61与电流值12 进行比较(步骤S4)，如果电流B1超过电流值I2 (步骤S4中为"否")，则返回步骤S3继 续进行恒压充电。另一方面，如果电流B1为电流值I2以下(步骤S4中为"是")，则终止 恒压充电，并进入步骤S5以检查二次电池141、 142、 143的充电状态是否不均衡。
接下来，在步骤S5中，通过不均衡检测部212确认由模拟/数字转换器19所获得的 端子电压al、 a2、 a3的最大值是否超过被预先设定为比Vf高的电压例如4.25V的不均 衡判定电压VI的判定条件(步骤S5)。然后，如果端子电压al、 a2、 a3的最大值为不 均衡判定电压VI以下(步骤S5中为"否")，则进入步骤S8以由不均衡检测部212判定 为未产生不均衡并终止充电。另一方面，如果端子电压al、 a2、 a3的最大值超过不均衡 判定电压VI (步骤S5中为"是")，则进入步骤S6以由不均衡检测部212判定为产生不均 衡并修正不均衡。
另夕卜，并不限于不均衡检测部212使用在端子电压al、 a2、 a3的最大值超过不均衡 判定电压VI时判定为产生不均衡的条件来作为判定条件的示例，例如也可使用在端子电 压al、 ct2、 a3的最大与*小之差超过预先设定的电压例如O.IV时判定为产生不均衡的条 件来作为判定条件。而且，示出的是不均衡检测部212在恒压充电终止后检查二次电池141 、142、 143的充电状态是否产生不均衡的示例，但也可在恒压充电的执行期间中并行地 检査是否产生不均衡。
接下来，在步骤S6中，不均衡修正控制部213向充电器3请求通过将设定电压Vs 乘以串联电池数所得的电压(例如4.35X3=13.05V)，由此以13.05V对组电池14进行 充电(时刻T3)。设定电压Vs被预先设定为比充电终止电压Vf (例如4.2V)高、且比电 解质开始分解的电压(例如4.6V)低的电压即4.35V。
于是，首先，当端子电压最高的二次电池141的端子电压al上升而达到设定电压Vs 时，在二次电池141的负极板303上锂析出并生长而到达正极板301。然后，析出的锂被 架设在负极板303与正极板301之间而引起 路，电流流过析出的锂而二次电池141的端子电压al瞬间降低。进而，在流过的电流的作用下析出的锂发热、熔融而断线(break) 。于是，二次电池141的端子电压al再次达到设定电压Vs且锂析出，而析出的锂被架设 在负极板303与正极板301之间，使得负极板303与正极板301短路。这样，当端子电 压al达到设定电压Vs时，反复进行析出的锂的形成与断线，由此端子电压al被维持在 设定电压Vs。
当负极板303与正极板301因析出的锂而短路时，析出的锂在该短路电流的作用下发 热。于是，在未设置多孔保护膜325、 325a、 325b且隔膜也并非耐热性的以往的锂离子 二次电池中，隔膜会因析出的锂的短路所产生的反应热而发生熔融、热变形，从而使短路 部扩大。结果，电池有可能会达到异常过热的状态。
然而，根据设置有极板群312、 312a、 312b、 312c、 312d、 312e、 312f的二次电池
141、 142、 143，通过高耐热性的多孔保护膜325、 325a、 325b、 325c、 325d、 325e， 可抑制隔膜的熔融、热变形扩大。因而，通过将设定电压Vs施加在负极板303与正极板 301之间而使析出的锂造成的短路发生，从而既可将端子电压al维持在设定电压Vs，又 可抑制短路部的扩大。
而且，根据设置有极板群312g的二次电池141、 142、 143，通过高耐热性的隔膜305d， 可抑制隔膜的熔融、热变形扩大。因而，通过将设定电压Vs施加在负极板303与正极板 301之间而使析出的锂造成的短路发生，从而既可将端子电压al维持在设定电压Vs，又 可抑制短路部的扩大。
而且，根据设置有极板群312、 312a、 312d、 312e、 312f、 312g的二次电池141、
142、 143，孑L 351、凹部352、凸部353、— 354、生成控制部357、生成控制部359、凹 部358被设置在作为耐热部件的多孔保护膜325、 325b、 325c或隔膜305、 305d或者正 极板301或负极板303的一部分上，因此可限定析出的锂的生成部位，析出的锂造成的短 路部位不会无限制地增大。
并且，由于设置有极板群312、 312a、 312b的二次电池141、 142、 143具有熔点比 多孔保护膜325、 325a低的隔膜305、 305c，因此，例如当二次电池141、 142、 143受 到来自外部的加热等而达到高温状态时，构成隔膜305、 305c的树脂会软化而堵塞细孔结 构，从而获得抑制离子移动的所谓的遮断(shutdown)效果。由此能够提高异常高温环 境下的安全性。
这样，当以设定电压Vs乘以串联电池数所得的电压对组电池14进行充电时，二次电 池141、 142、 143的端子电压al、 a2、 a3分别达到设定电压Vs， 二次电池141、 142、143的不均衡得到消除。
然后，当端子电压al、 a2、 a3大致一致时(步骤S7中为"是")，由不均衡修正控制 部213判断为二次电池141、 142、 143的不均衡已消除，进入步骤S8以终止充电。
接下来，在步骤S8中，由充放电控制部211向充电器3输出使充电电流为零的请求， 由充电控制部31使充电电压提供电路33的输出电流为零而终止充电(时刻T4)。
以上，根据图l所示的电源系统l，当二次电池141、 142、 143产生不均衡时，能够 通过将设定电压Vs乘以二次电池串联数所得的电压以上的电压施加于组电池14而消除不 均衡。而且，图1所示的组电池14即使在产生了不均衡的情况下，只要施加设定电压Vs 乘以二次电池串联数所得的电压以上的电压便可消除不均衡。并且，图l所示的二次电池 141、 142、 143即使被串联连接使用时产生了不均衡的情况下，只要对各二次电池施加设 定电压Vs以上的电压便可消除不均衡。
另外，电池组件2并不周限于设置有控制IC18等的示例，例如也可将组电池14用作 电池组件2。而且，示出的是设定电压Vs被设定为比充电终止电压Vf高的电压的示例， 但例如也可将设定电压Vs设定为与充电终止电压Vf相等的电压。如果将多个设定电压 Vs被设定为与充电终止电压Vf相等的电压的二次电池串联连接并使用，则通过以充电终 止电压Vf进行恒压充电从而各二次电池的不均衡得到降低，因此无需检测二次电池的不 均衡。
而且，所述的电流检测电阻器、温度传感器、模拟/数字转换器、电压检测电路、控制 部、充电控制部、充电电压提供电路、不均衡检测部、不均衡修正控制部可被设置于电池 组件端或电动设备端，只要整体上能发挥作为电源系统的功能即可。优选电池组件与电动 设备端机构之间的信息传达通过读取电子信息来进行，由此实施充电控制。
另外，本发明的实施方式所涉及的非水二次电池、电池组件、电源系统对于电动设备 有效，尤其在无需充电至理论容量且使用多个电池构成组电池的混合动力汽车(HEV: Hybrid Electric Vehicle)用途中，其效果显著。
艮P，本发明所涉及的非水二次电池包括负极，包含作为负极活性物质的能够可逆地 吸留释放锂的材料和金属锂中的至少其中之一；正极，包含作为正极活性物质的锂；电解 质；以及耐热部件，设置于所述负极与所述正极之间，能够透过锂离子并具有耐热性，其 中，当设定电压被施加在所述负极与所述正极之间时，析出的金属根据所述设定电压被架 设在所述负极与所述正极之间，在此，所述的设定电压为预先被设定的低于所述电解质开 始分解的电压的电压。根据此种结构的非水二次电池，当预先设定的设定电压被施加在负极与正极之间时， 析出的金属架设在负极与正极之间，使得负极与正极短路，因此可维持负极与正极之间的 电压不会超过设定电压。于是，当此种非水二次电池被充电而端子电压上升，负极与正极 之间的电压达到设定电压时，即使继续充电也可维持端子电压不会超过设定电压，因此能 够降低达到过充电状态的危险。而且，当使用通过串联连接多个此种非水二次电池而成的 组电池时，如果对各非水二次电池施加设定电压以上的电压，则所有非水二次电池的负丰及 、正极间的电压大致均为设定电压，所以容易降低各非水二次电池间的不均衡。
而且，优选所述设定电压被设定成与通过施加一定的电压从而进行充电的恒压充电的 充电终止电压相等。如果设定电压被设定为与恒压充电的充电终止电压相等，则通过进1亍 恒压充电，能够使各非水二次电池的负极、正极间的电压大致均为充电终止电压，从而容 易降低各非水二次电池间的不均衡。
而且，优选所述耐热部件是包含树脂和无机氧化物填充物的多孔保护膜。根据此结构， 由于多孔保护膜具有耐热性，所以即使所述设定电压被施加在负极与正极之间并因析出的 金属导致负极与正极短路并发热的情况下，多孔保护膜也不会熔融、变形，所以短路部扩 大而非水二次电池达到异常过热状态的危险得到降低。
而且，优选在所述负极与所述正极之间，进一步设置有熔点比所述耐热部件低且让锂 离子透过的多孔隔膜，所述隔膜被局部去除，以便使所述锂离子不经由该隔膜而移动。
根据此结构，当预先设定的设定电压被施加在负极与正极之间时，在隔膜被局部去除 的部位形成析出的金属，而使负极与正极短路，因此在负极与正极之间不会到处无限制:fc也 发生由析出的金属造成的短路。因此，可降低由析出的金属造成的短路部位无限制地增加 的危险。而且，当此种非水二次电池例如从外部受到加热等而超过隔膜熔点时，隔膜会熔 融而堵塞细孔结构，从而具有抑制离子移动的所谓的遮断效果，因此能够提高异常高温环 境下的安全性。
而且，优选所述耐热部件与所述负极和所述正极中的至少其中之一紧贴设置。通过使 耐热部件与所述负极和所述正极中的至少其中之一紧贴设置，电极与耐热部件将紧贴而难 以在整个电极表面析出金属，所以在过充电时析出的金属容易在与电极表面垂直的方向上 生长。
而且，所述耐热部件也可为隔膜。根据此结构，因为隔膜具有耐热性，所以所述设定 电压被施加在负极与正极之间时会因析出的金属而使负极与正极短路。因此，即使在产生 热的情况下，也可降低因隔膜的熔融、变形导致短路部扩大而使非水二次电池达到异常过热状态的危险。
而且，优选所述耐热部件为多孔材质，该耐热部件的厚度、多孔度、弯曲率、使该耐 热部件成为多孔材质的孔径以及所述负极与所述正极的间隔中的至少其中之一被如此设 定，当所述设定电压被施加在所述负极与所述正极之间时，析出的金属根据该设定电压架 设在所述负极与所述正极之间。
根据此结构，当设定电压被施加在负极与正极之间时，能够使负极与正极之间发生由 析出的金属造成的短路。
而且，优选所述耐热部件的厚度、多孔度、弯曲率及使该耐热部件成为多孔材质的孔 径中的至少其中之一被设定的部位，位于所述耐热部件的一部分，在所述耐热部件的除所 述一部分以外的其他部分，所述耐热部件的厚度、多孔度、弯曲率及使该耐热部件形成多 孔材质的孔径中的至少其中之一被如此设定，使析出的金属架设在所述负极与所述正极之 间的电压比所述设定电压高。
根据此结构，当所述设定电压被施加在负极与正极之间时，在耐热部件的一部分中， 析出的金属被架设在负极与正极之间而发生短路，而在其他部分不会发生由析出的金属造 成的短路。因此，在负极与正极之间不会到处无限制地发生由析出的金属造成的短路，可 降低由析出的金属造成的短路部位无限制地增加的危险。
而且，优选以使析出的金属根据所述设定电压架设在所述负极与所述正极之间的方式 而被设定的所述负极与所述正极的间隔，是所述负极的一部分与所述正极的一部分之间的 间隔。
根据此结构，当所述设定龟压被施加在负极与正极之间时，在负极及正极各自的一部 分中，析出的金属架设在负极与正极之间而发生短路，而在其他部分不会发生由析出的金 属造成的短路。因此，在负极与正极之间不会到处无限制地发生由析出的金属造成的短路， 可降低由析出的金属造成的短路部位无限制地增加的危险。
而且，优选以使析出的金属根据所述设定电压架设在所述负极与所述正极之间的方式 而被设定的所述耐热部件的厚度在2.0pm至30iim的范围内。优选以使析出的金属根据 所述设定电压架设在所述负极与所述正极之间的方式而被设定的所述耐热部件的多孔度 在40%至65%的范围内。优选被设定为使得根据所述设定电压形成的析出的金属被架设在 所述负极与所述正极之间的所述耐热部件的弯曲率处于1.0至1.5的范围内。优选以使析 出的金属根据所述设定电压架设在所述负极与所述正极之间的方式而被设定的所述耐热 部件的孔径在0.05iim至3.0nm的范围内。优选以使析出的金属根据所述设定电压架设在
27所述负极与所述正极的方式而被设计的所述负极与所述正极的间隔在2.0nm至30nm的 范围内。
通过将所述耐热部件的厚度、多孔度、弯曲率、使该耐热部件形成多孔的孔径以及所 述负极与所述正极的间隔中的至少其中之一被设定为这样的值，当所述设定电压被施加在 负极与正极之间时，使得析出的金属架设在负极与正极之间。
而且，优选设所述正极的理论容量为A，所述负极的理论容量为B时，理论容量比 B/A处于0.8至l.O的范围内。
根据此结构，当理论容量比B/A为1以下时，会成为正极容量受限制的电池，所以能 够高精度地实现不使热稳定性欠佳的正极活性物质过充电的目的。然而，如果理论容量比 B/A不足0.8，则正极的相对于理论容量的利用率(实际容量/理论容量)会下降，因而不 理想。
而且，优选所述设定电压在3.8V至4.4V的范围内。如果设定电压在每个电池中超过 4.4V,则容易充电至正极活性物质缺乏热稳定性的区域。另一方面，如果设定电压在每个 电池中不足3.8V，则正极的相对于理论容量的利用率(实际容量/理论容量)会下降，因 而不理想。
而且，本发明所涉及的电池组件包括由多个上述任一方案所记载的非水二次电池串联 连接而成的组电池。根据此结构，如果对该组电池施加电压以使每个非水二次电池的施加 电压达到所述设定电压以上，则析出的金属架设在各非水二次电池的负极与正极之间，使 得负极与正极短路，所以可维持负极与正极之间的电压不会超过设定电压，所有非水二次 电池的负极、正极间的电压大致均为设定电压，所以容易降低各非水二次电池间的不均衡
而且，优选所述电池组件还包括连接端子，接收用于对所述组电池进行充电的电压； 充电电压提供部，通过将由所述连接端子接收的电压提供给所述组电池来进行充电；电压 检测部，分别检测所述多个非水二次电池的端子电压；不均衡检测部，当由所述电压检测
部检测出的所述多个非水二次电池的端子电压满足预先设定的规定的判定条件时，判定为
所述多个非水二次电池的充电状态产生了不均衡；以及不均衡修正控制部，当由所述不均 衡检测部判定为产生了所述不均衡时，将所述设定电压与所述多个非水二次电池的个数相 乘所得的电压提供给所述组电池。
根据此结构，当从外部向电池组件的连接端子提供用于对组电池进行充电的电压时， 通过该电压组电池中所含的多个非水二次电池被充电。并且，当多个非水二次电池的端子电压满足预先设定的规定的判定条件时，由不均衡检测部判定为多个非水二次电池的充电 状态产生了不均衡。然后，通过不均衡修正控制部，所述设定电压与非水二次电池的个数 相乘所得的电压被提供给组电池，即对该组电池施加电压，以使每个非水二次电池的施加 电压达到所述设定电压。于是，析出的金属架设在各非水二次电池的负极与正极之间，寸吏 得负极与正极短路，结果可维持负极与正极之间的电压不会超过设定电压，所有非水二次 电池的负极、正极间的电压大致均为设定电压。因而，容易降低各非水二次电池间的不均 衡。
而且，本发明所涉及的电源系统包括组电池，由多个上述任一技术方案的非水二次 电池串联连接而成；充电电压提供部，对所述组电池提供充电用电压来进行充电；电压检 测部，分别检测所述多个非水二次电池的端子电压；不均衡检测部，当由所述电压检测部 检测出的所述多个非水二次电池的端子电压满足预先设定的规定的判定条件时，判定为所 述多个二次电池的充电状态产生了不均衡；以及不均衡修正控制部，当由所述不均衡检测 部判定为产生了所述不均衡时，将所述设定电压与所述多个非水二次电池的个数相乘所得 的电压通过所述充电电压提供部提供给所述组电池。
根据此结构，由充电电压提供部对组电池提供充电用电压，由此组电池中所含的多个 非水二次电池被充电。并且，当多个非水二次电池的端子电压满足预先设定的规定的判定 条件时，由不均衡检测部判定为多个非水二次电池的充电状态产生了不均衡。然后，通过 不均衡修正控制部将所述设定电压与非水二次电池的个数相乘所得的电压提供给组电池， 即对该组电池施加电压，以使每个非水二次电池的施加电压达到所述设定电压。于是，析 出的金属架设在各非水二次电池的负极与正极之间，使得负极与正极短路，结果可维持负 极与正极之间的电压不会超过设定电压，所有非水二次电池的负极、正极间的电压大致均 为设定电压。因而，容易降低各非水二次电池间的不均衡。
而且，本发明所涉及的电源系统还包括上述任一方案所记载的非水二次电池；充电 电压提供部，对所述非水二次电池提供充电用电压来进行充电；电压检测部，检测所述非 水二次电池的端子电压；以及充电控制部，当由所述电压检测部检测出的所述非水二次电 池的端子电压达到被设定为比所述设定电压还高的充电强制停止电压以上时，禁止所述非 水二次电池的充电。
根据此结构，由充电电压提供部对上述任一方案所记载的非水二次电池进行充电。而 且，当该非水二次电池的端子电压达到被设定为比设定电压高的电压的充电强制停止龟压 以上时，禁止非水二次电池的充电。因此，产生任何异常而非水二次电池的端子电压达到充电强制停止电压以上时的安全性得到提高。
而且，优选所述充电强制停止电压被设定为其与所述设定电压之差对每个所述非水二次电池而言在0.1V至0.3V的范围内。
根据此结构，当非水二次电池的端子电压比设定电压高0.3V以上时，由充电控制部禁止非水二次电池的充电，所以安全性得到提高。另一方面，在虽然非水二次电池的端子电压比设定电压高，但电压之差不足0.1V的情况下，充电控制部不会禁止非水二次电池的充电，所以因错禁止充电的可能性降低。
而且，本发明所涉及的电动设备包括上述非水二次电池；以及通过从所述非水二次电池提供的电力而被驱动的负载电路。根据此结构，能够降低对电动设备的负载设备提供电力的非水二次电池达到过充电状态的危险。
实施例
本申请的发明人制作了具有图7所示的极板群312c的结构的电池A、 B。而且，作为比较例，准备了将不具有耐热性的树脂微多孔性薄膜用作隔膜的电池C。图15是表示电池A、 B、 C的结构的表格形式的说明图。如图15所示，对于电池A、 B的正极，使用厚度为20iim的铝箔作为正极集流体321，使用LiCo02、乙炔黑、聚偏氟乙烯(其比例为
LiCo02:乙炔黑聚偏氟乙烯=100 : 3 : 4 (重量比))作为正极活性物质322。并且，将
电池A、 B的正极的理论容量都设为90mAh。
而且，对于电池A、 B的负极，使用厚度为15nm的铜箔作为负极集流体323，使用人造石墨、苯乙烯一丁二烯共聚物、羧甲基纤维素(其比例为人造石墨苯乙烯一丁二祸共
聚物羧甲基纤维素=100(重量比))作为负极活性物质324。并且，将电池A的
负极的理论容量设为106mAh，将电池B的负极的理论容量设为129mAh。
将电池A的多孔保护膜325a设为Al20s :聚醚砜聚乙烯吡咯烷酮=100 : 1.4 : 1.4(重量比)。而且，电池A的多孔保护膜325a在负极板303的表面形成的厚度t4达到20nm。并且，将电池A的多孔保护膜325a的多孔度P设为45。/Q、弯曲率K为1.4、平均孔径D为0.l!im。此处，弯曲率K是将"实际孔长度的平均值"除以厚度t4的平均值而求出。
电池B的多孔保护膜325a设为A1203 :聚丙烯衍生物=100 : 3.3 (重量比)。而且，电池B的多孔保护膜325a在负极板303的表面形成的厚度t4达到20pm。并且，将电池B的多孔保护膜325a的多孔度P设为47。/Q、弯曲率K为1.4、平均孔径D为O.limi。而且，比较例的电池C的正极及负极与电池A同样地构成。将电池C的隔膜设为微多孔性薄膜#2730 (Celgard株式会社(Celgard Co.， Ltd.)制造/商品名称)，厚度为20ym。并且，将电池C的隔膜的多孔度设为44%、弯曲率为1.9、平均孔径为0.03pm。
电池A、 B、 C的电解液设为LiPF6—lM + EC/EMC/DEC = 3/5/2 (体积比)。然后封入厚度为50pm的层压袋中构成电池A、 B、 C。
接下来，对于本发明所用的非水电解液二次电池的过充电时的行为，基于使用测试用电池证实的结果进行详细叙述。图16是表示测定对图15所示的电池A、 B、 C进行充电时的电池电压与电池的温度的实验结果的图表。充电是通过90mA的恒流充电而进行。而且，电池的温度是在环境温度2(TC下使用贴附在各电池的层压袋侧面上的热电偶而测定。
使用微多孔性薄膜作为隔膜的电池C从充电时间超过40分钟(相当于70%SOC(State Of Charge))附近开始电池电压显著上升，从充电时间超过100分钟(相当于170%SOC)附近开始电池电压与侧面温度一起急剧上升。可考虑若本次的电池结构较为合适的充电终止电压(与上限电压VU同义)为4.2V附近，而电池C在该合适范围内无法终止充电，而会陷入超过4.8V的极度过充电(伴随着正极活性物质的结晶结构的破坏)，从而发生显著的发热。
另一方面，使用多孔保护膜325a (多孔耐热层)代替隔膜的电池A及B从充电时间超过50分钟(相当于80Q/。SOC)附近开始随着侧面温度的上升而电池电压暂时下降，之后逐渐上升。随着侧面温度的上升而电池电压暂时下降的现象可认为是电池的内部发生内部短路的证据。因此，在继续充电120分钟后，将该电池A拆解并取出正极，仔细观察其剖面和表面。
图17至图19是表示图16所^^的测试后的电池A中的负极与多孔耐热层的剖面的电子显微镜照片(SEM)观察像的图。另外，图20至图22是表示该测试后的电池A中的多孔耐热层的表面的电子显微镜照片(SEM)观察像的图。
对于图17至图22，电子显微镜的测定所用的电压被设为5.0kV。图17的倍率为500，右下部的一个刻度为60.0pun。图18的倍率为3000，右下部的一个刻度为lOiim。图19的倍率为2000，右下部的一个刻度为15pm。图20的倍率为200，右下部的一个刻度为150iim。图21、图22的倍率为2000，右下部的一个刻度为15.0nm。
图17表示负极与多孔耐热层的整个剖面，图18、图19表示图17中的虚线A所围成的部分的放大照片。而且，图20表示多孔耐热层的整个表面，图21、图22表示图20的放大照片。
根据图17至图22可确认树枝状锂结晶从负极的表面沿着多孔耐热层的细孔生长，其中一部分突破多孔耐热层的情况。由此可推断，通过对这些电池进行过充电，树枝状锂结晶逐渐生长，其中一部分到达正极而引起内部短路，抑制电池电压的进一步上升，另一方面，由于内部短路，在正极与负极之间流过短路电流而发热，短路部位自身消失，通过反复进行此种现象，避免了实质性的过充电(电池电压的过剩上升)。
由图17至图22可确认，树枝状锂结晶突破多孔耐热层的部位均止于点状的狭窄区域，即使产生因树枝状锂结晶造成的短路，短路部位也不会扩大。
图23是表示电池A在图16所示的过充电测试后的剖面的电子显微镜照片(SEM)观察像的图。而且，图24是表示比较例所涉及的电池C在图16所示的过充电测试后的剖面的电子显微镜照片(SEM)观察像的图。图24所示的电池C是在去除树脂微多孔性薄膜(隔膜)的状态下进行照片拍摄。
将图23所示的电池A与图24所示的电池C相比可确认电池A中，在多孔耐热层与负极之间几乎没有锂析出，与此相对，图24所示的电池C中，遍及负极表面的较宽范围锂均匀地析出。
认为可能是当如上所述地使用树脂微多孔性薄膜作为隔膜时，如果发生因树枝状锂结晶造成的短路，锂的析出将扩展至较宽范围。因此，认为可能是在电池C中，随着锂的析出，伴随过充电的正极活性物质的崩溃(ruin)大范围发生，结果如图16所示，温度急剧上升。
如上所述，与电池C不同，电池A、 B中并不会发生锂的大范围析出，因而认为如图16所示，在电池A、 B中，不会像电池C那样随着锂的析出而产生急剧的温度上升。
析出的锂(例如树枝状锂结晶、苔状的锂、树枝状的锂、扁平状的锂、粒状的锂)像这样不选择其生长部位的理由并不明确，但考虑其原因可能在于多孔耐热层的细孔的弯曲率与微多孔性薄膜相比明显较小。
另夕卜，负极容量比电池B小的电池A，因内部短路引起的发热时刻比电池B早。由此可推断，使用多孔耐热层代替隔膜的非水电解液二次电池的充电终止电压，相对于构成多孔耐热层的材料而言，更取决于负极容量相对于正极容量的比率。
而且，电池A、 B进行拆解观察的结果可确认，极板表面的人造石墨处于金色的充电状态，但铜箔附近的人造石墨仍为黑色处于充电率较低的状态。考虑这可能是因为极板厚度较大，只有表面的人造石墨被充电。在所述过充电测试中，之所以在SOC为100%以下时确认到由析出的锂造成的短路，推断是可能是因为极板的厚度较大，所以在SOC为100%以下的状态时锂便开始析出到表面。接下来，除了使用粒径不同的Al203以外，以与电池A同样的配置方法制作电池D至G各10个。在任一个电池的负极板的表面均形成为厚度t4达到20imi的多孔保护膜。关于多孔度，电池D为35%，电池E为40%,电池F为65%，电池G为70%。
充电是通过90mA的恒流而进行。而且，电池的温度是在环境温度为20'C时使用贴附在各电池的层压袋侧面上的热电偶而测定。
多孔度为35%的电池D从充电时间超过55分钟附近开始电池电压显著上升，从充电时间超过120分钟附近开始电池电压与侧面温度一起急剧上升。
另一方面，关于多孔度为70^的电池G，确认到在10个电池中有3个在充电前发生电池的短路。也确认到了剩余的电池在充电时间为30分钟以内随着侧面温度的上升而电池电压暂时下降的现象。这表示绝缘膜的多孔度过大，缺乏作为绝缘膜的功能。
确认到了多孔度为40%的电池E与多孔度为65%的电池-F均在50分钟以后随着侧面温度的上升而电池电压暂时下降的现象，未确认到电池的温度急剧上升。
根据以上所述可知，多孔耐热层的多孔度为40%至65%时较为合适。
产业上的可利用性
本发明适合用作便携式个人电脑或数码相机、手机、电动汽车或混合动力车等车辆等的电动设备的电源的电池组件、以及对此种电池组件进行充电的电源系统等。
3权利要求
1.一种非水二次电池，其特征在于包括负极，包含作为负极活性物质的能够可逆地吸留释放锂的材料和金属锂中的至少其中之一；正极，包含作为正极活性物质的锂；电解质；以及耐热部件，设置于所述负极与所述正极之间，能够透过锂离子并具有耐热性，其中，当设定电压被施加在所述负极与所述正极之间时，析出的金属，根据所述设定电压被架设在所述负极与所述正极之间，在此，所述的设定电压为预先被设定的低于所述电解质开始分解的电压的电压。
2. 根据权利要求l所述的非水二次电池，其特征在于所述设定电压被设定成与通过施加一定的电压从而进行充电的恒压充电的充电终止电压相等。
3. 根据权利要求1或2所述的非水二次电池，其特征在于所述耐热部件是包含树脂和无机氧化物填充物的多孔保护膜。
4. 根据权利要求3所述的非水二次电池，其特征在于在所述负极与所述正极之间，进一步设置有熔点比所述耐热部件低且让锂离子透过的多孔隔膜，所述隔膜被局部去除，以便使所述锂离子不经由该隔膜而移动。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的非水二次电池，其特征在于所述耐热部件，与所述负极和所述正极中的至少其中之一紧贴设置。
6. 根据权利要求1或2所述的非水二次电池，其特征在于所述耐热部件是隔膜。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的非水二次电池，其特征在于所述耐热部件为多孔材质，该耐热部件的厚度、多孔度、弯曲率、使该耐热部件成为多孔材质的孔径以及所述负极与所述正极的间隔中的至少其中之一被如此设定，当所述设定电压被施加在所述负极与所述正极之间时，析出的金属根据该设定电压架设在所述负极与所述正极之间。
8. 根据权利要求7所述的非水二次电池，其特征在于所述耐热部件的厚度、多孔度、弯曲率及使该耐热部件成为多孔材质的孔径中的至少其中之一被设定的部位，位于所述耐热部件的一部分，在所述耐热部件的除所述一部分以外的其他部分，所述耐热部件的厚度、多孔度、弯曲率及使该耐热部件形成多孔材质的孔径中的至少其中之一被如此设定，使析出的金属架设在所述负极与所述正极之间的电压比所述设定电压高。
9. 根据权利要求7或8所述的非水二次电池，其特征在于以使析出的金属根据所述设定电压架设在所述负极与所述正极之间的方式而被设定的所述负极与所述正极的间隔，是指所述负极的一部分与所述正极的一部分之间的间隔。
10. 根据权利要求7至9中任一项所述的非水二次电池，其特征在于以使析出的金属根据所述设定电压架设在所述负极与所述正极之间的方式而被设定的所述耐热部件的厚度在2.0pm至30]am的范围内。
11. 根据权利要求7至10中任一项所述的非水二次电池，其特征在于以使析出的金属根据所述设定电压架设在所述负极与所述正极之间的方式而被设定的所述耐热部件的多孔度在40%至65%的范围内。
12. 根据权利要求7至11中任一项所述的非水二次电池，其特征在于以使析出的金属根据所述设定电压架设在所述负极与所述正极之间的方式而被设定的所述耐热部件的弯曲率在1.0至1.5的范围内。
13. 根据权利要求7至12中任一项所述的非水二次电池，其特征在于以使析出的金属根据所述设定电压架设在所述负极与所述正极之间的方式而被设定的所述耐热部件的孔径在0.05imi至3.0nm的范围内。
14. 根据权利要求7至13中任一项所述的非水二次电池，其特征在于以使析出的 金属根据所述设定电压架设在所述负极与所述正极的方式而被设计的所述负极与所述正极的间隔在2.Onm至30pm的范围内。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的非水二次电池，其特征在于当设所述正极的理论容量为A、所述负极的理论容量为B时，理论容量比B/A在0.8至1.0的范围内
16. 根据权利要求1至15中任一项所述的非水二次电池，其特征在于所述设定电 压在3.8V至4.4V的范围内。
17. —种电池组件，其特征在于包括由多个如权利要求1至16中任一项所述的非 水二次电池串联连接而成的组电池。
18. 根据权利要求17所述的电池组件，其特征在于还包括 连接端子，接收用于对所述组电池进行充电的电压；充电电压提供部，通过将由所述连接端子接收的电压提供给所述组电池来进行充电； 电压检测部，分别检测所述多个非水二次电池的端子电压；不均衡检测部，当由所述电压检测部检测出的所述多个非水二次电池的端子电压满足 预先设定的规定的判定条件时，判定为所述多个非水二次电池的充电状态产生了不均衡； 以及不均衡修正控制部，当由所述不均衡检测部判定为产生了所述不均衡时，将所述设定 电压与所述多个非水二次电池的个数相乘所得的电压提供给所述组电池。
19. 一种电源系统，其特征在于包括组电池，由多个如权利要求1至16中任一项所述的非水二次电池串联连接而成； 充电电压提供部，对所述组电池提供充电用电压来进行充电； 电压检测部，分别检测所述多个非水二次电池的端子电压；不均衡检测部，当由所述电压检测部检测出的所述多个非水二次电池的端子电压满足 预先设定的规定的判定条件时，判定为所述多个二次电池的充电状态产生了不均衡；以及不均衡修正控制部，当由所述不均衡检测部判定为产生了所述不均衡时，将所述设定 电压与所述多个非水二次电池的个数相乘所得的电压通过所述充电电压提供部提供给所 述组电池。
20. —种电源系统，其特征在于包括 如权利要求1至16中任一项所述的非水二次电池；充电电压提供部，对所述非水二次电池提供充电用电压来进行充电； 电压检测部，检测所述非水二次电池的端子电压；以及充电控制部，当由所述电压检测部检测出的所述非水二次电池的端子电压达到被设定 为比所述设定电压还高的充电强制停止电压以上时，禁止所述非水二次电池的充电。
21. 根据权利要求20所述的电源系统，其特征在于所述充电强制停止电压被设定 为其与所述设定电压之差对每个所述非水二次电池而言在0.1V至0.3V的范围内。
22. —种电动设备，其特征在于包括:如权利要求1至16中任一项所述的非水二次电池；以及通过从所述非水二次电池提供的电力而被驱动的负载电路。
全文摘要
本发明涉及一种非水二次电池，其包括包含能够可逆地吸留释放锂的负极活性物质(324)的负极板(303)；包含作为正极活性物质(322)的锂的正极板(301)；电解质；设置在负极板(303)与正极板(301)之间，具有耐热性并能够透过锂离子的多孔保护膜(325)；以及当设定电压Vs被施加在负极板(303)与正极板(301)之间时，控制金属的析出，使得根据设定电压Vs析出的金属架设在负极板(303)与正极板(301)之间的凹部(352)。
文档编号H01M10/46GK101689677SQ20088002131
公开日2010年3月31日 申请日期2008年5月21日 优先权日2007年6月22日
发明者生田茂雄, 藤野明子, 西野肇, 铃木刚平 申请人:松下电器产业株式会社