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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2025-02-12
(54)【発明の名称】極板および電池
(51)【国際特許分類】
H01M 4/13 20100101AFI20250204BHJP
H01M 4/48 20100101ALI20250204BHJP
H01M 4/587 20100101ALI20250204BHJP
H01M 4/36 20060101ALI20250204BHJP
H01M 4/38 20060101ALI20250204BHJP
H01M 50/531 20210101ALI20250204BHJP
H01M 10/058 20100101ALI20250204BHJP
【ＦＩ】
H01M4/13
H01M4/48
H01M4/587
H01M4/36 E
H01M4/38 Z
H01M50/531
H01M10/058
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024542394
(86)(22)【出願日】2023-03-29
(85)【翻訳文提出日】2024-07-17
(86)【国際出願番号】 CN2023084615
(87)【国際公開番号】W WO2023241165
(87)【国際公開日】2023-12-21
(31)【優先権主張番号】202210688699.X
(32)【優先日】2022-06-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】202221520256.1
(32)【優先日】2022-06-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521555605
【氏名又は名称】珠海冠宇電池股分有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｚｈｕｈａｉ ＣｏｓＭＸ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ２０９， Ｚｈｕｆｅｎｇ Ｒｏａｄ， Ｊｉｎｇ’ａｎ Ｔｏｗｎ， Ｄｏｕｍｅｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｚｈｕｈａｉ Ｃｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ，ｐ，ｒ，Ｃｈｉｎａ， （１ｓｔ Ｆｏｏｒ ，Ａ ｐｌａｎｔ ｓｏｕｔｈ ｓｅｃｔｉｏｎ）
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】陳 莎
(72)【発明者】
【氏名】周 喬
(72)【発明者】
【氏名】李 国梁
(72)【発明者】
【氏名】彭 寧
【テーマコード（参考）】
5H029
5H043
5H050
【Ｆターム（参考）】
5H029AJ02
5H029AL02
5H029AL07
5H029AL11
5H029AL18
5H029AM01
5H029AM07
5H029CJ22
5H029DJ05
5H029DJ14
5H029HJ00
5H029HJ01
5H029HJ03
5H029HJ12
5H043AA19
5H043BA19
5H043EA02
5H043EA60
5H043LA01E
5H043LA21E
5H050AA02
5H050BA17
5H050CB02
5H050CB07
5H050CB08
5H050CB11
5H050DA20
5H050FA05
5H050GA22
5H050GA25
5H050HA00
5H050HA01
5H050HA03
5H050HA12
(57)【要約】
本出願は、極板および電池を提供する。本出願に係る極板は、第１集電体と、前記第１集電体の少なくとも一面に設けられた第１機能層とを含み、前記第１機能層の表面には複数の第１領域と複数の第２領域が離隔して分布し、前記第１領域において、前記第１機能層における酸素元素とケイ素元素との含有量比は４：１より大きい。本出願に係る極板および電池は、少なくとも、リチウム電池の初回効率の課題を解決するために用いられ、電池容量を向上させることにより、電池エネルギ密度を向上させる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
極板であって、第１集電体（１０）と、前記第１集電体（１０）の少なくとも一面に設けられた第１機能層（２０）とを含み、
前記第１機能層（２０）の表面には複数の第１領域（３０）および複数の第２領域（４０）が離隔して分布し、
前記第１領域（３０）内において、前記第１機能層（２０）における酸素元素とケイ素元素との含有量比は４：１より大きい、
ことを特徴とする極板。
【請求項2】
前記第１領域（３０）内には、炭素元素、酸素元素、フッ素元素、リン元素およびケイ素元素が含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の極板。
【請求項3】
前記第１領域（３０）内において、前記第１機能層（２０）におけるフッ素元素とリン元素との含有量比は７：１より大きい、ことを特徴とする請求項２に記載の極板。
【請求項4】
前記第２領域（４０）内には、炭素元素、酸素元素、フッ素元素、リン元素およびケイ素元素が含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の極板。
【請求項5】
前記第２領域（４０）内において、前記第１機能層（２０）における酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は２：１≦Ｓ１：Ｓ２≦４：１を満たす、ことを特徴とする請求項４に記載の極板。
【請求項6】
前記第２領域（４０）内において、前記第１機能層（２０）におけるフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１≦Ｓ３：Ｓ４≦７：１を満たす、ことを特徴とする請求項５に記載の極板。
【請求項7】
前記第１領域（３０）に位置する前記第１機能層（２０）におけるフッ素元素の含有量は、前記第２領域（４０）に位置する前記第１機能層（２０）におけるフッ素元素の含有量より大きい、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の極板。
【請求項8】
前記第１領域（３０）に位置する前記第１機能層（２０）におけるリン元素の含有量は、前記第１領域（３０）に位置する前記第１機能層（２０）におけるリン元素の含有量より大きい、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の極板。
【請求項9】
前記第１領域（３０）に位置する前記第１機能層（２０）における酸素元素の含有量は、前記第２領域（４０）に位置する前記第１機能層（２０）における酸素元素の含有量より大きい、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の極板。
【請求項10】
前記第２領域（４０）の幅は０μｍ～４ｍｍであり、および／または、前記第１領域（３０）の幅は１００μｍ～４ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の極板。
【請求項11】
前記第１機能層（２０）は活物質粒子を含み、前記活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が前記活物質粒子の総質量の７％～５０％を占め、または、
前記活物質粒子は、炭素材料および黒鉛を含み、または
前記活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が前記活物質粒子の総質量の７％～５０％を占める、
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の極板。
【請求項12】
前記第１領域（３０）の延在方向は、前記第１機能層（２０）の幅方向と第１夾角を形成し、前記第１夾角の範囲が０°～４５°であり、および／または、複数の前記第１領域（３０）の総面積と前記第２領域（４０）の総面積との比は０．７：１～３：１であり、および／または、
前記第１集電体（１０）の表面を基準として、前記第１領域（３０）の前記第１集電体（１０）から最も離れた部位は前記第２領域（４０）より高く、前記第１領域（３０）の前記第１集電体（１０）から最も離れた部位と前記第２領域（４０）の前記第１集電体（１０）から最も離れた部位との高度差は０．１μｍ～８μｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の極板。
【請求項13】
前記極板は、第１タブ（９１）と、前記第１機能層（２０）の表面に形成された第１接着剤層（８１）とをさらに含み、前記第１機能層（２０）に第１凹溝（２１）が設けられ、少なくとも一部の前記第１タブ（９１）は前記第１凹溝（２１）内に位置して前記第１接着剤層（８１）によって覆われ、
前記第１接着剤層（８１）は少なくとも１つの前記第１領域（３０）を覆う、
ことを特徴とする請求項１２に記載の極板。
【請求項14】
前記第１凹溝（２１）は、第１側、第２側および第３側を有し、前記第１側から前記第２側への方向が前記第１機能層（２０）の長手方向に平行であり、前記第１接着剤層（８１）は、前記第１凹溝（２１）の第１側の前記第１機能層（２０）の表面に位置する部分が０～８個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第１接着剤層（８１）は、前記第１凹溝（２１）の第２側の前記第１機能層（２０）の表面に位置する部分が０～８個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第１接着剤層（８１）は、前記第１凹溝（２１）の第３側の前記第１機能層（２０）の表面に位置する部分が０～４０個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第１接着剤層（８１）は、前記第１凹溝（２１）の第１側の前記第１機能層（２０）の表面に位置する部分の、前記第１機能層（２０）の長手方向における幅が１ｍｍ～５ｍｍであり、および／または、
前記第１接着剤層（８１）は、前記第１凹溝（２１）の第２側の前記第１機能層（２０）の表面に位置する部分の、前記第１機能層（２０）の長手方向における幅が１ｍｍ～５ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１３に記載の極板。
【請求項15】
電池であって、密封ケースと、前記密封ケースの内部に位置するセルとを含み、
前記セルは、請求項１～１４のいずれか１項に記載の極板である第１極板、および前記第１極板と極性が逆の第２極板を含む、
ことを特徴とする電池。
【請求項16】
前記第２極板の一端は、前記第１極板によって覆われた領域に第２接着剤層（８２）が設けられ、前記第２接着剤層（８２）に対応する前記第１極板における前記第１領域（３０）の数は０～２０個であり、および／または、
前記第２極板は、第２集電体と、前記第２集電体の表面に設けられた第２機能層（９２）とを含み、前記第２極板の一端には前記第２機能層（９２）が設けられていない第２裸箔領域（９３）が存在し、前記第２接着剤層（８２）は少なくとも前記第２裸箔領域（９３）の一部を覆って前記第２裸箔領域（９３）から前記第２機能層（９２）の表面まで延在し、および／または、
前記第２接着剤層（８２）は、前記第２極板の長手方向における幅が３ｍｍ～５ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１５に記載の電池。
【請求項17】
前記第１機能層（２０）には第１凹溝（２１）が設けられ、前記第２極板の表面には前記第１凹溝（２１）の位置に対応する第３接着剤層が設けられ、および／または、前記第２極板は、第２集電体と、前記第２集電体の表面に設けられた第２機能層（９２）とを含み、前記第２機能層（９２）には第２凹溝（９２１）と、前記第２凹溝（９２１）を覆う第４接着剤層（８４）とが設けられ、前記第２極板に第２タブが設けられ、前記第２タブは少なくとも一部が前記第２凹溝（９２１）内に位置して前記第４接着剤層（８４）によって覆われる、
ことを特徴とする請求項１６に記載の電池。
【請求項18】
前記第１凹溝（２１）は第１側、第２側および第３側を有し、前記第３接着剤層は前記第１極板における第１投影が少なくとも１つの前記第１領域（３０）を覆い、前記第１投影は、前記第１凹溝（２１）の第１側に位置する部分が０～８個の前記第１領域（３０）を覆うことが満たし、および／または、前記第１投影は、前記第１凹溝（２１）の第２側に位置する部分が０～８個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第１投影は、前記第１凹溝（２１）の第３側に位置する部分が０～４０個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第２凹溝（９２１）は第４側、第５側および第６側を有し、前記第４接着剤層（８４）は、前記第１極板における投影が少なくとも１つの前記第１領域（３０）を覆い、前記第４接着剤層（８４）は、前記第２凹溝（９２１）の第４側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域（３０）を覆うことを満たし、および／または、
前記第４接着剤層（８４）は、前記第２凹溝（９２１）の第５側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第４接着剤層（８４）は、前記第２凹溝（９２１）の第６側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～４０個の前記第１領域（３０）を覆う、
ことを特徴とする請求項１７に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２２年０６月１７日に中国国家知識産権局に提出した、出願番号が２０２２１０６８８６９９．Ｘ、発明の名称が「極板および電池」である中国特許出願、および、２０２２年０６月１７日に中国国家知識産権局に提出した、出願番号が２０２２２１５２０２５６．１、発明の名称が「極板および電池」である中国特許出願の優先権を主張し、その内容はすべて引用により本出願に組み込まれる。
本出願は、リチウムイオン電池の技術分野に関し、特に極板および電池に関する。
本出願は、リチウムイオン電池の技術分野に関し、特に極板および電池に関する。
【背景技術】
【0002】
リチウムイオン電池は、エネルギ密度が高く、耐用年数が長いなどの利点を有するため、電気自動車、電動工具および消費電子分野に広く利用されている。リチウムイオン電池のエネルギ密度を高めるために、電池の負極板に対する研究は関連企業から注目されている。
【0003】
現在、商業化されたリチウムイオン電池負極板は、主に黒鉛質炭素系負極材料を利用する。黒鉛に比べて、ケイ素含有負極材料を用いる場合、エネルギ密度が著しく優れている。しかしながら、実際の充放電過程において、平均して１つのケイ素原子に４．４個のリチウム原子が結合され、正極から放出されたリチウムイオンがケイ素負極から戻れることはできず、初回効率が６９％と極めて低く、リチウムイオンの利用率が低下するため、電池容量が低下してしまう。
【0004】
したがって、リチウムイオン電池の初回効率が低いという課題を解決する必要はある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本出願は、少なくとも、リチウムイオン電池の初回効率が低いという課題を解決するための極板および電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本出願に係る極板は、第１集電体と、前記第１集電体の少なくとも一面に設けられた第１機能層とを含み、前記第１機能層の表面には複数の第１領域および複数の第２領域が離隔して分布し、前記第１領域内において、前記第１機能層における酸素元素とケイ素元素との含有量比は４：１より大きい。
【0007】
本出願に係る極板において、前記第１機能層の表面に複数の前記第１領域および複数の前記第２領域が離隔して分布し、前記第１領域がリチウム材料を補充するために用いられ、前記第１領域内において前記第１機能層における酸素元素とケイ素元素との含有量比は４：１より大きい。これにより、リチウムシリケートを容易に生成することを保証し、サイクル過程における電池膨張率を低下させることができる。本出願によれば、極板にリチウム材料を早めに補充することにより、本出願に係る極板で加工された電池は、初回充放電の過程で、補充された金属リチウムを十分に利用してＳＥＩ膜を形成し、正極のリチウム源の損失を抑制し、これによりリチウムイオンの利用率を向上させ、電池の初回サイクル効率を改善する効果を達成する。
【0008】
一実施形態において、前記第１領域内には、炭素元素、酸素元素、フッ素元素、リン元素およびケイ素元素が含まれる。
【0009】
一実施形態において、前記第１領域内において、前記第１機能層におけるフッ素元素とリン元素との含有量比は７：１より大きい。
【0010】
一実施形態において、前記第２領域内には、炭素元素、酸素元素、フッ素元素、リン元素およびケイ素元素が含まれる。
【0011】
一実施形態において、前記第２領域内において、前記第１機能層における酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は２：１≦Ｓ１：Ｓ２≦４：１を満たす。
【0012】
一実施形態において、前記第２領域内において、前記第１機能層におけるフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１≦Ｓ３：Ｓ４≦７：１を満たす。
【0013】
一実施形態において、前記第１領域に位置する前記第１機能層におけるフッ素元素の含有量は、前記第２領域に位置する前記第１機能層におけるフッ素元素の含有量より大きい。
【0014】
一実施形態において、前記第１領域に位置する前記第１機能層におけるリン元素の含有量は、前記第１領域に位置する前記第１機能層におけるリン元素の含有量より大きい。
【0015】
一実施形態において、前記第１領域に位置する前記第１機能層における酸素元素の含有量は、前記第２領域に位置する前記第１機能層における酸素元素の含有量より大きい。
【0016】
一実施形態において、前記第２領域の幅は０μｍ～４ｍｍであり、および／または、前記第１領域の幅は１００μｍ～４ｍｍである。
【0017】
一実施形態において、前記第１機能層は、活物質粒子を含み、
前記活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が前記活物質粒子の総質量の７％～５０％を占め、または、
前記活物質粒子は、炭素材料および黒鉛を含み、または
前記活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が前記活物質粒子の総質量の７％～５０％を占める。
前記活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が前記活物質粒子の総質量の７％～５０％を占め、または、
前記活物質粒子は、炭素材料および黒鉛を含み、または
前記活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が前記活物質粒子の総質量の７％～５０％を占める。
【0018】
一実施形態において、前記第１領域の延在方向は、前記第１機能層の幅方向と第１夾角を形成し、前記第１夾角の範囲が０°～４５°であり、および／または、
複数の前記第１領域の総面積と前記第２領域の総面積との比は０．７：１～３：１であり、および／または、
前記第１集電体の表面を基準として、前記第１領域の前記第１集電体から最も離れた部位は前記第２領域より高く、前記第１領域の前記第１集電体から最も離れた部位と前記第２領域の前記第１集電体から最も離れた部位との高度差は０．１μｍ～８μｍである。
複数の前記第１領域の総面積と前記第２領域の総面積との比は０．７：１～３：１であり、および／または、
前記第１集電体の表面を基準として、前記第１領域の前記第１集電体から最も離れた部位は前記第２領域より高く、前記第１領域の前記第１集電体から最も離れた部位と前記第２領域の前記第１集電体から最も離れた部位との高度差は０．１μｍ～８μｍである。
【0019】
一実施形態において、前記極板は、第１タブと、前記第１機能層の表面に形成された第１接着剤層とをさらに含み、前記第１機能層に第１凹溝が設けられ、少なくとも一部の前記第１タブは前記第１凹溝内に位置して前記第１接着剤層によって覆われ、前記第１接着剤層は少なくとも１つの前記第１領域を覆う。
【0020】
一実施形態において、前記第１凹溝は、第１側、第２側および第３側を有し、前記第１側から前記第２側への方向が前記第１機能層の長手方向に平行であり、
前記第１接着剤層は、前記第１凹溝の第１側の前記第１機能層の表面に位置する部分が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第１接着剤層は、前記第１凹溝の第２側の前記第１機能層の表面に位置する部分が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第１接着剤層は、前記第１凹溝の第３側の前記第１機能層の表面に位置する部分が０～４０個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第１接着剤層は、前記第１凹溝の第１側の前記第１機能層の表面に位置する部分の、前記第１機能層の長手方向における幅が１ｍｍ～５ｍｍであり、および／または、
前記第１接着剤層は、前記第１凹溝の第２側の前記第１機能層の表面に位置する部分の、前記第１機能層の長手方向における幅が１ｍｍ～５ｍｍである。
前記第１接着剤層は、前記第１凹溝の第１側の前記第１機能層の表面に位置する部分が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第１接着剤層は、前記第１凹溝の第２側の前記第１機能層の表面に位置する部分が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第１接着剤層は、前記第１凹溝の第３側の前記第１機能層の表面に位置する部分が０～４０個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第１接着剤層は、前記第１凹溝の第１側の前記第１機能層の表面に位置する部分の、前記第１機能層の長手方向における幅が１ｍｍ～５ｍｍであり、および／または、
前記第１接着剤層は、前記第１凹溝の第２側の前記第１機能層の表面に位置する部分の、前記第１機能層の長手方向における幅が１ｍｍ～５ｍｍである。
【0021】
本出願に係る電池は、密封ケースと、前記密封ケースの内部に位置するセルとを含み、前記セルは、上記した極板である第１極板、および前記第１極板と極性が逆の第２極板を含む。
【0022】
一実施形態において、前記第２極板の一端は、前記第１極板によって覆われた領域に第２接着剤層が設けられ、
前記第２接着剤層に対応する前記第１極板における前記第１領域の数は０～２０個であり、および／または、
前記第２極板は、第２集電体と、前記第２集電体の表面に設けられた第２機能層とを含み、前記第２極板の一端には前記第２機能層が設けられていない第２裸箔領域が存在し、前記第２接着剤層は少なくとも前記第２裸箔領域の一部を覆って前記第２裸箔領域から前記第２機能層の表面まで延在し、および／または、
前記第２接着剤層は、前記第２極板の長手方向における幅が３ｍｍ～５ｍｍである。
前記第２接着剤層に対応する前記第１極板における前記第１領域の数は０～２０個であり、および／または、
前記第２極板は、第２集電体と、前記第２集電体の表面に設けられた第２機能層とを含み、前記第２極板の一端には前記第２機能層が設けられていない第２裸箔領域が存在し、前記第２接着剤層は少なくとも前記第２裸箔領域の一部を覆って前記第２裸箔領域から前記第２機能層の表面まで延在し、および／または、
前記第２接着剤層は、前記第２極板の長手方向における幅が３ｍｍ～５ｍｍである。
【0023】
一実施形態において、前記第１機能層には第１凹溝が設けられ、前記第２極板の表面には前記第１凹溝の位置に対応する第３接着剤層が設けられ、および／または、
前記第２極板は、第２集電体と、前記第２集電体の表面に設けられた第２機能層とを含み、前記第２機能層には、第２凹溝と、前記第２凹溝を覆う第４接着剤層とが設けられ、前記第２極板に第２タブが設けられ、前記第２タブは少なくとも一部が前記第２凹溝内に位置して前記第４接着剤層によって覆われる。
前記第２極板は、第２集電体と、前記第２集電体の表面に設けられた第２機能層とを含み、前記第２機能層には、第２凹溝と、前記第２凹溝を覆う第４接着剤層とが設けられ、前記第２極板に第２タブが設けられ、前記第２タブは少なくとも一部が前記第２凹溝内に位置して前記第４接着剤層によって覆われる。
【0024】
一実施形態において、前記第１凹溝は第１側、第２側および第３側を有し、前記第３接着剤層は前記第１極板における第１投影が少なくとも１つの前記第１領域を覆い、前記第１投影は前記第１凹溝の第１側に位置する部分が０～８個の前記第１領域を覆うことを満たし、および／または、
前記第１投影は、前記第１凹溝の第２側に位置する部分が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第１投影は、前記第１凹溝の第３側に位置する部分が０～４０個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第２凹溝は第４側、第５側および第６側を有し、前記第４接着剤層は前記第１極板における投影が少なくとも１つの前記第１領域を覆い、前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第４側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域を覆うことを満たし、および／または、
前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第５側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第６側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～４０個の前記第１領域を覆う。
前記第１投影は、前記第１凹溝の第２側に位置する部分が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第１投影は、前記第１凹溝の第３側に位置する部分が０～４０個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第２凹溝は第４側、第５側および第６側を有し、前記第４接着剤層は前記第１極板における投影が少なくとも１つの前記第１領域を覆い、前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第４側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域を覆うことを満たし、および／または、
前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第５側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第６側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～４０個の前記第１領域を覆う。
【発明の効果】
【0025】
本出願に係る極板および電池によれば、前記第１領域におけるフッ素元素とリン元素との含有量比が７：１より大きく、余分のフッ素元素がリチウムイオンと化学反応してフッ化リチウムを生成し、すなわち不動態化層を生成する。ＬｉＦ不活性物質に富んだＳＥＩ膜は、ＳＥＩ膜の安定性を向上させることで、ケイ素負極材料のサイクル安定性を向上させる。ＳＥＩ膜は、形成過程で、正極部分におけるリチウムイオンを早めに消耗するため、電池の初回効率が低くなるが、補充された金属リチウムを十分に利用してＳＥＩ膜を形成して加工した電池は、正極板におけるリチウム源の損失を効果的に抑制し、これによりリチウムイオンの利用率を向上させ、電池の初回サイクル効率を改善する効果を達成する。
【0026】
本出願に係る極板および電池は、フッ素元素とリン元素の含有量比が７：１より大きい。これにより、ＬｉＦ不活性物質に富んだＳＥＩ膜を形成し、ＳＥＩ膜の安定性を向上させ、これによりケイ素負極材料のサイクル安定性を向上させる。
【0027】
本出願に係る極板および電池によれば、複数の第１領域が第２領域によって隔てられ、すなわち、隣り合う２つの第１領域ごとにリチウム補充が行われていない第２領域によって隔てられ、リチウム補充領域が第１機能層の表面全体を覆うのではない。第２領域によって、極板に電解液がより浸潤しやすく、金属リチウムと電解液との副反応が減少し、これによりリチウム金属の利用率を向上させ、極板および電池の性能を最適化し、電池の容量を著しく向上させるとともに、電池のサイクル性能も著しく向上させる。また、第１機能層の表面に第１接着剤層が設けられ、第１接着剤層が少なくとも１つの第１領域を覆う。これにより、該第１領域におけるリチウム析出の発生を防止し、極板および電池の安全性などの性能を向上させることができる。
【0028】
本出願に係る極板および電池によれば、電池の膨張を効果的に改善し、電池の充放電サイクル数を向上させることができ、電池の耐用年数を延ばすことに有利である。
【図面の簡単な説明】
【0029】
本出願の実施例または従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、実施例または従来技術の説明に使用する必要がある図面を簡単に紹介する。言うまでもないが、以下に説明する図面は本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労働をせずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
【図1】本出願の実施例に係る極板の構造模式図である。
【図2】本出願の実施例に係る極板の第１領域および第２領域のＳＥＭ図である。
【図3】本出願の実施例に係る極板の第２領域のＳＥＭ図である。
【図4】本出願の実施例に係る極板の第１領域のＳＥＭ図の面分析ＥＤＳ図である。
【図5】本出願の実施例に係る極板の第１領域および第２領域の線分析図である。
【図9】本出願の実施例に係る電池と従来の電池とのサイクル性能曲線の比較図である。
【図10】本出願の実施例に係る電池と従来の電池とのサイクル性能の膨張曲線の比較図である。
【図11】本出願の実施例に係る第１極板の、負極集電体の厚さ方向に垂直な断面の構造模式図である。
【図12】本出願の実施例に係る第１極板の、負極集電体の厚さ方向に垂直な断面の構造模式図である。
【図13】本出願の実施例に係る第２極板の、負極集電体の厚さ方向に垂直な断面構造の模式図である。
【図14】３Ｄ顕微鏡により測定された本出願の実施例に係る第１極板の表面形態図である。
【図15】本出願の実施例に係る第１極板の製造過程におけるリチウムリボンの配置構造の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本出願の目的、技術的解決手段および利点をより明確にするために、以下、本出願における図面に関連して、本出願における技術的解決手段を明確かつ完全に説明する。言うまでもないが、説明する実施例は、本出願の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。本出願における実施例に基づいて、当業者は、創造的な労働をせずに得られるすべての他の実施例は、いずれも本出願の保護範囲に該当する。
【0031】
ケイ素酸化物負極材料で加工された極板は理想的な比容量を有するが、正極から放出されたリチウムイオンがケイ素酸化物負極材料に吸蔵され、優先的にケイ素酸化物と反応してリチウムシリケートおよびリチウムケイ素合金のような不活性物質を生成し、ケイ素粒子が破裂する。このため、固体電解質界面（ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙ ｔｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＳＥＩと略称する）膜が成長－破裂－修復を繰り返して成長過程で大量に蓄積し、リチウム源が消耗され、容量が減衰し、初回効率が低く、サイクル性能が悪い。
【0032】
上記背景に鑑み、本出願に係る極板および電池は、第１機能層２０の表面に複数の第１領域３０および複数の第２領域４０が離隔して分布し、第１領域３０内において第１機能層２０における酸素元素とケイ素元素との含有量比は４：１より大きい。これにより、リチウムシリケートを容易に生成することを保証し、サイクル過程における電池膨張率を低下させることができる。ＳＥＩ膜は、形成過程で、正極部分におけるリチウムイオンを早めに消耗するため、電池の初回効率が低くなるが、補充された金属リチウムでＳＥＩ膜を形成し、正極のリチウムイオンの損失を抑制することにより、リチウムイオンの利用率を向上させ、電池の初回効率を改善する効果を達成する。
【0033】
以下、図面を参照して本出願に係る極板および電池を説明する。
【0034】
図１に示すように、本出願に係る極板は、第１集電体１０と、第１集電体１０の少なくとも一面に設けられた第１機能層２０とを含み、第１機能層２０の表面には複数の第１領域３０および複数の第２領域４０が離隔して分布し、第１領域３０内において、第１機能層２０における酸素元素とケイ素元素との含有量比は４：１より大きく、第１領域３０がリチウム元素を含む。
【0035】
本出願に係る極板において、第１機能層２０が活物質層であり、第１機能層２０の表面に複数の第１領域３０および複数の第２領域４０が離隔して分布し、第１領域３０がリチウム材料を補充するために用いられ、第１領域３０において第１機能層２０における酸素元素とケイ素元素との含有量比は４：１より大きい。これにより、リチウムシリケートを容易に生成することを保証し、サイクル過程における電池膨張率を低下させることができる。
【0036】
電解液の浸潤は、一般的に毛管作用により実現される。本出願に係る極板は第２領域４０と第１領域３０が離隔して分布する構造を利用し、電解液は第２領域４０を介して浸透することにより極板に浸潤することができ、極板の浸潤に対する障害を抑制し、極板の均一な浸潤に有利であり、電池の浸潤効果を向上させ、これにより電池のサイクル寿命を向上させる。
【0037】
第１領域３０内には、炭素元素、酸素元素、フッ素元素、リン元素およびケイ素元素が含まれる。第２領域４０内には、炭素元素、酸素元素、フッ素元素、リン元素およびケイ素元素が含まれる。
【0038】
第１領域３０内において、第１機能層２０におけるフッ素元素とリン元素との含有量比は７：１より大きい。これにより、ＬｉＦ不活性物質に富んだＳＥＩ膜を形成し、ＳＥＩ膜の安定性を向上させ、電池の充放電サイクル安定性を向上させる。本出願によれば、極板にリチウム材料を早めに補充することにより、本出願に係る極板で加工された電池は、初回充放電過程で、補充された金属リチウムを十分に利用してＳＥＩ膜を形成し、正極のリチウム源の損失を抑制し、リチウムイオンの利用率を向上させ、電池の初回サイクル効率を改善する効果を達成する。
【0039】
一実施形態において、第１領域３０内において、酸素元素とケイ素元素との含有量比は、４：１であってもよく、５：１であってもよく、６：１であってもよく、７：１であってもよい。
【0040】
なお、第１領域３０内において、たとえば酸素元素とケイ素元素の含有量比が５：１である場合のような、酸素元素とケイ素元素との含有量比が４：１より大きい場合、余分の酸素元素と補充されたリチウムイオンは化学反応して酸化リチウムまたは炭酸リチウムを生成するため、リチウムイオンの利用率が低下する。
【0041】
一実施形態において、第１機能層２０の表面にリチウム材料層を設けることにより第１領域３０が形成され、リチウム材料層に含まれるリチウムの面密度が０．０９ｍｇ／ｃｍ２～０．５ｍｇ／ｃｍ２である。リチウム材料層は、圧延により第１機能層２０の表面に設けられて第１領域３０を形成してもよい。リチウム材料層は、リチウム箔であってもよく、金属リチウムの面密度が０．０９ｍｇ／ｃｍ２～０．５ｍｇ／ｃｍ２である。第１機能層２０は黒鉛とケイ素材料を含み、ケイ素材料の質量が活物質粒子の総質量の７％～５０％を占める。これにより、金属リチウムの量がケイ素材料の量に適合する。リチウム材料層は、複数のリチウムリボンであってもよい。
【0042】
第１機能層２０は、活物質粒子を含む。
【0043】
一実施形態において、活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が活物質粒子の総質量の７％～５０％を占め、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．０９ｍｇ／ｃｍ２～０．５ｍｇ／ｃｍ２である。これにより、金属リチウムの量がケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の量に適合する。
【0044】
一実施形態において、活物質粒子は、炭素材料および黒鉛を含む。
【0045】
一実施形態において、金属リチウムの面密度は０．０９ｍｇ／ｃｍ２～０．５ｍｇ／ｃｍ２である。活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が活物質粒子の総質量の７％～５０％を占める。
【0046】
一実施形態において、図１に示すように、本出願に係る極板は負極板であり、第１集電体１０は銅箔、チタン箔、ニッケルメッシュ、ステンレス鋼箔、リチウム銅合金フィルムまたはカーボンクロスを用いることができる。
【0047】
一実施形態において、第１集電体１０の両面には、いずれも第１機能層２０が設けられる。
【0048】
第１領域３０内において、第１機能層２０におけるフッ素元素とリン元素との含有量比は７：１より大きい。極板を加工する過程で、第１領域３０内の第１機能層２０をリチウムイオンと早めに接触させて不動態化反応を発生させ、ＬｉＦ不活性物質に富んだ不動態化層であるＳＥＩ膜を形成する。このように加工した電池は、化成時にＬｉＦ不活性物質に富んだＳＥＩ膜を形成し、ＳＥＩ膜の安定性を向上させることで、電池サイクルの安定性を向上させる。本出願によれば、極板にリチウム材料を早めに補充することにより、本出願に係る極板で加工した電池は、初回充放電の過程で、補充された金属リチウムを十分に利用してＳＥＩ膜を形成し、正極のリチウム源の損失を抑制し、リチウムイオンの利用率を向上させ、電池の初回サイクル効率を改善する効果を達成する。
【0049】
電解液がヘキサフルオロリン酸リチウムであることを考慮すると、第１領域３０におけるフッ素元素とリン元素との含有量比が７：１より大きく、余分のフッ素元素がリチウムイオンと化学反応してＬｉＦ不活性物質に富んだＳＥＩ膜を生成する。これにより、ＳＥＩ膜の安定性を向上させ、電池サイクルの安定性を向上させる。ＳＥＩ膜の形成過程で、早めに補充されたリチウムを消耗してＳＥＩ膜を形成し、正極リチウムの消耗を抑制することで、充放電効率を向上させる。
【0050】
図２を参照して説明する。図２は、走査型電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭと略称）で５０ｘ～５．０ｋｘ拡大して第１領域３０と第２領域４０を撮影して得られた図であり、第１領域３０および第２領域４０が見られる。第２領域４０は、隣り合う第１領域３０の間に両者を離隔する領域を存在させるために用いられ、第２領域４０は、極板に浸潤する通路であり、極板の浸潤効果の向上に有利である。
【0051】
非同期圧延技術で超薄型金属リチウムリボンを製造し、超薄型金属リチウムリボンの表面に、第１領域３０に対応する金属リチウム含有の領域と第２領域４０に対応する金属リチウム非含有の領域とを形成する。金属リチウムリボンにおけるリチウムイオンを第１領域３０に転送することにより、第１機能層２０の表面に第１領域３０を形成する。金属リチウム非含有の領域は、第２領域４０に対応する。
【0052】
一実施形態において、図２に示すように、リチウム補充面密度の要求および浸潤均一性の要求を満たすためには、第１領域３０の幅が１００μｍ～４ｍｍであり、すなわち、隣り合う２つの第２領域４０の間の間隔が１００μｍ～４ｍｍである。
【0053】
一実施形態において、隣り合う２つの第２領域４０の間の間隔は、１００μｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍまたは４ｍｍであってもよい。
【0054】
一実施形態において、リチウム補充面密度の要求および浸潤均一性の要求を満たすためには、第２領域４０の幅が０μｍ～４ｍｍであり、すなわち、隣り合う２つの第１領域３０の間の間隔が０μｍ～４ｍｍである。
【0055】
本出願に係る極板によれば、第２領域４０と第１領域３０とを離隔して分布させるとともに第２領域４０の幅および第１領域３０の幅を限定することにより、リチウム補充面密度の要求を達成すること、および極板に電解液が浸潤する均一性を向上することに有利である。
【0056】
一実施形態において、隣り合う２つの第１領域３０の間の間隔は、１０μｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍまたは４ｍｍであってもよい。
【0057】
リチウムイオンは、第１領域３０に位置するケイ素粒子に局所的に吸蔵された後、濃度差および電位差によってリチウムイオン未吸蔵の領域へ移動して、第１領域３０と第２領域４０との間に遷移領域６０を形成し、また第１領域３０の内部におけるリチウムイオンを均一分布させる。これにより、リチウム吸蔵状態が一致する効果を達成し、リチウムイオンが局所的に多すぎることによるリチウム析出やパープルスポットを回避し、全体のリチウム吸蔵の均一性を向上させる。
【0058】
サイクル過程における電池の膨張率を低下させるために、極板に対してリチウム補充プロセスを行う。これにより、第１領域３０においては、金属リチウムとケイ素が反応してリチウムシリケートを緩衝層として生成し、サイクル過程における電池の膨張を緩和する。第１領域３０において第１機能層２０における酸素元素とケイ素元素との含有量比は４：１より大きい。第２領域４０において第１機能層２０における酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は２：１≦Ｓ１：Ｓ２≦４：１を満たす。また、第１領域３０に位置する第１機能層２０における酸素元素の含有量は、第２領域４０に位置する第１機能層２０における酸素元素の含有量より大きい。
【0059】
ケイ素粒子がリチウム吸蔵過程で破裂し、ＳＥＩ膜が成長－破裂－修復を繰り返して成長過程で大量に蓄積し、リチウムイオンを消耗するため、電池容量が減衰し、初回効率が低く、サイクル性能が悪いことを防止するために、ＬｉＦ不活性物質に富んだＳＥＩ膜を製造し、ＳＥＩ膜の安定性を向上させることで、ケイ素負極材料のサイクル安定性を向上させる。第１領域３０において第１機能層２０におけるフッ素元素とリン元素との含有量比は７：１より大きい。第２領域４０において第１機能層２０におけるフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１≦Ｓ３：Ｓ４≦７：１を満たす。また、第１領域３０に位置する第１機能層２０におけるフッ素元素の含有量は、第２領域４０に位置する第１機能層２０におけるフッ素元素の含有量より大きい。第１領域３０に位置する第１機能層２０におけるリン元素の含有量は、第１領域３０に位置する第１機能層２０におけるリン元素の含有量より大きい。
【0060】
本出願に係る電池は、密封ケースと、密封ケースの内部に位置するセルとを含み、セルは、上記極板である第１極板と、第２極板とを含む。
【0061】
[実施例１]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の７％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．１２であってもよい。第１領域３０内において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は５：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の７％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．１２であってもよい。第１領域３０内において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は５：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【0062】
[実施例２]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の２０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．２２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は６：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の２０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．２２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は６：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【0063】
[実施例３]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の３０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．３２であってもよい。第１領域３０内において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は７：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の３０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．３２であってもよい。第１領域３０内において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は７：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【0064】
[実施例４]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の４０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．４２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は８：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の４０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．４２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は８：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【0065】
[実施例５]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の５０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．５であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は９：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は９：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の５０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．５であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は９：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は９：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【0066】
上述した実施例１～実施例５において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の７％～５０％であってもよく、黒鉛が人造黒鉛、天然黒鉛または変性黒鉛であってもよく、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．０９ｍｇ／ｃｍ２～０．５ｍｇ／ｃｍ２である。これにより、金属リチウムの量がケイ素粒子の量に適合する。金属リチウムの量が大きすぎると、リチウムイオンが電解液と反応して析出し、リチウムイオンの利用率が低下する。金属リチウムの量が小さすぎると、リチウム補充の効果が著しくなく、初回効率の向上が著しくない。
【0067】
[実施例６]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の７％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．１８であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は６：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の７％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．１８であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は６：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【0068】
[実施例７]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の３０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．２８であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は７．５：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の３０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．２８であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は７．５：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【0069】
[実施例８]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の５０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．３４であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は８：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の５０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．３４であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は８：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【0070】
上記した実施例６～実施例８において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の７％～５０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．０９ｍｇ／ｃｍ２～０．５ｍｇ／ｃｍ２である。これにより、金属リチウムの量がケイ素粒子の量に適合し、金属リチウムが多すぎる場合にリチウムが電解液と反応して析出することによりリチウムイオンの利用率が低下することを回避するとともに、金属リチウムの量が小さすぎる場合にリチウム補充の効果が著しくなく、初回効率の向上が著しくないことを回避する。
【0071】
加工時、第１集電体１０の表面に第１機能層２０を塗布した後、温度９０℃の乾燥環境で２４時間ベークして水分を３００ｐｐｍ以下に制御し、半製品極板を得た。その後、非同期圧延技術で超薄型金属リチウムリボンを製造して、該半製品極板に被覆して極板を製造する。
【0072】
本出願に係る電池は、密封ケースと、密封ケースの内部に位置するセルとを含み、セルは、上記した極板である第１極板と、第２極板とを含む。
【0073】
一実施形態において、第２極板は正極板であり、第１極板は負極板である。
【0074】
加工時、第１極板、第２極板およびセパレータを順次積層し、セパレータが第１極板と第２極板との間に位置して第１極板と第２極板を隔てる作用を発揮する。その後、巻回してセルを得、セルを密封ケースに置き、密封ケース内に電解液を注入し、真空封止、静置、化成を行い、０．１Ｃで４％充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣと略称する）まで定電流充電し、さらに０．２Ｃで１０％ＳＯＣまで定電流充電し、整形、容量テストなどの工程を行い、パウチ型リチウムイオン電池を得る。
【0075】
一実施形態において、密封ケースは、アルミプラスチックフィルムであってもよく、電解液はヘキサフルオロリン酸リチウムであってもよい。
【0076】
一実施形態において、第１領域３０はリチウム補充領域であり、第２領域４０はリチウム未補充領域である。３Ｄ顕微鏡により測定したところ、第１領域３０が明るく、第２領域４０が暗い（図１４に示す）。
【0077】
一実施形態において、以下の過程に従ってリチウムを補充することができる。図１５に示すように、複数のリチウムリボン８０を第１機能層２０の表面に離隔して分布させ、該複数のリチウムリボン８０の間に第１機能層２０の表面を露出する隙間Ｃが存在し、電池の製造過程における化成などの反応を行った後、リチウムリボン８０が設けられた領域でリチウム補充領域である第１領域３０が形成され、複数のリチウムリボン８０の間に存在する隙間Ｃでリチウム未補充領域である第２領域４０が形成される。図１４に示すように、第１領域３０が非連続状態であり、第２領域４０は極板への電解液の浸潤性に有利であり、リチウムリボンの利用率を向上させ、極板および電池性能を最適化できる。
【0078】
リチウム補充過程で、乾燥環境で、第１機能層２０が形成された極板半製品を９０℃程度で約２４時間べークして水分を３００ｐｐｍ以下に制御し、その後、リチウムリボン８０をベークした極板の表面に置き、圧着などの処理を行った後、リチウムリボン８０を第１機能層２０に被覆することにより、リチウムを補充する。
【0079】
上記極板は、塗布法により製造することができ、その製造過程は、一般的に、材料準備（スラリー調製）、塗布（スラリーを集電体基材の表面に塗布して第１機能層２０を形成する）、ロールプレス、スリット（極板の所定大きさおよび形状などのパラメータに基づいてスリットする）、ベークなどのステップを含み、その後、さらにリチウム補充などの後続工程を行う。
【0080】
一実施形態において、使用するリチウムリボン８０は、長さが第１機能層２０の幅より小さい短尺リチウムリボン（短尺リチウムリボンの分布態様が図１５に示され、それにより形成された極板の表面形態が図１４に示される）を含んでもよい。複数の短尺リチウムリボンを第１機能層２０の幅方向（矢印Ｂで示す方向）に沿って順次に置きて一列を形成し、その後、もう一度該過程に従って第１機能層２０の長手方向（矢印Ａで示す方向）において前の一列と隣り合う他の一列を形成してもよく、それぞれの列の長さは極板の幅以下であってもよいが、これに限定されず、複数の短尺リチウムリボンを第１機能層２０の表面に不規則に分布させてもよく、或いは、長さが第１機能層２０の幅とほぼ同じである長尺リチウムリボンを第１機能層２０の表面に離隔して分布させてもよい（たとえば、任意２つの隣り合う長尺リチウムリボンの間に隙間が存在し、化成後、該隙間で第２領域４０を形成する）。
【0081】
一実施形態において、リチウムリボン８０の使用量は、第１機能層２０の表面に設けられたリチウムリボン８０の総質量と、第１機能層２０の表面（第１集電体１０に背向する面）の面積との比が０．０９～０．５ｍｇ：１ｍ２を満たすことができる。
【0082】
一実施形態において、リチウムリボン８０の厚さは１．９μｍ～９μｍであってもよい。純金属リチウムの理論比容量が極めて高いため、極板の表面全体にリチウムを補充する場合、通常、金属リチウムの厚さを１μｍ程度にする必要があり、製造の難易度が極めて高く、一致性が悪い。一方、本出願において、超薄型金属リチウムリボンで表面の一部を覆うようにリチウムを補充し、超薄型金属リチウムリボンは第１機能層２０の表面において縞／波紋などの非連続的被覆状態をなし、リチウムを効果的に補充し、リチウム金属の利用率を向上させるとともに、製造が簡単で、一致性が良いなどの利点を有する。
【0083】
一実施形態において、一般的に、リチウムインゴットをマイクロメートルレベルの厚さにプレスした後、得られたマイクロメートルレベルのリチウムリボンを第１機能層２０の表面に置いてリチウムを補充する。たとえば、いくつかの実施例において、２００μｍ～２ｍｍのリチウムインゴットを厚さが１．９μｍ～９μｍのリチウムリボン８０として圧延し、さらに第１機能層２０の表面に置いてリチウムを補充する。
【0084】
一実施形態において、リチウムが補充されたリチウム源は、第１領域３０内の活物質粒子に吸蔵されて無機塩層を形成してもよい。すなわち、無機塩層を構成する材料が無機塩であり、無機塩層は、第１領域３０に補充されたリチウム元素が第１領域３０の活物質粒子に吸蔵されることにより形成されたものであり、該無機塩層は、たとえばフッ化リチウムまたは炭酸リチウム、リチウムシリケートなどのうちの少なくとも１種を含む。
【0085】
一実施形態において、第１領域３０と第２領域４０は、交互に配置され／互いに離隔して分布する。すなわち、第１機能層２０の表面に複数の第１領域３０と複数の第２領域４０が分布し、複数の第２領域４０によって第１機能層２０の表面に複数の第１領域３０が離隔して形成される。
【0086】
ここで、複数の第１領域３０は第１機能層２０／極板の長手方向（矢印Ａで示す方向）に沿って分布してもよく、すなわち、複数の第１領域３０と複数の第２領域４０は第１機能層２０／極板の長手方向に沿って交互して分布してもよい。
【0087】
一実施形態において、図１１、図１２および図１４に示すように、第１領域３０の延在方向／長手方向は第１機能層２０の幅方向と第１夾角を形成してもよく、第１夾角が０°～６０°であってもよい。一実施形態において、第１夾角は、０°～４５°であってもよく、たとえば０°（すなわち、第１領域３０の長手方向が第１機能層２０の幅方向に平行である）、１０°、２０°、３０°、４０°または４５°などであってもよい。これにより、極板リチウム補充および電解液浸潤効果に有利であるとともに、極板の長手方向に沿う巻回に影響せず、電池の製造および性能に有利である。
【0088】
ここで、複数の第１領域３０の延在方向は同じでも異なってもよく、すなわち、第１機能層２０の幅方向となす第１夾角が同じでも異なってもよい。
【0089】
また、第１機能層２０／極板の幅方向において、第１機能層２０の外縁／エッジに最も近い第１領域３０と第１機能層２０の外縁との間の距離はＡであり、Ａは、０～２ｍｍであってもよく、たとえば０（すなわち、該第１領域３０と第１機能層２０の外縁が面一である）、０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍなどであってもよい。Ａと第１機能層２０の幅との比は０～０．０３であってもよく、たとえば０、０．０１、０．０２、０．０３などであってもよい。
【0090】
一実施形態において、第１機能層２０の幅方向において、少なくとも１つの第１領域３０が一列を形成し。該一列は、１つの第１領域３０で形成される（第２領域４０によって分断されていない）連続状態であってもよく、あるいは、複数の第１領域３０が第１機能層２０の幅方向に沿って順次に配列されることにより形成され、隣り合う両者が両者の間に存在する第２領域４０によって分断される非連続状態であってもよい。
【0091】
また、第１領域３０は、第１機能層２０の幅方向に沿って延在する。第１領域３０は、第１機能層２０の幅方向において、実質的に平直構造であってもよく、湾曲・屈曲などの構造を有してもよい。
【0092】
また、第１機能層２０／極板の長手方向において、第１機能層２０の外縁に最も近い第１領域３０と第１機能層２０の外縁との間の距離（すなわち、第１機能層２０の外縁に最も近い第２領域２２の第１機能層２０の長手方向における幅）は、０～４ｍｍであってもよく、たとえば１００μｍ～４ｍｍであってもよい。
【0093】
一実施形態において、第１機能層２０は、対向する第１端と第２端とを有し、第１端から第２端までの方向は、第１機能層２０の長手方向に平行である。第１端に最も近い第１領域３０と第１機能層２０の第１端のエッジ（第１機能層２０のエッジ）との間の距離ｗ１は１００μｍ～４ｍｍであり、たとえば１００μｍ、３００μｍ、５００μｍ、７００μｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍなどである。すなわち、第１機能層２０の長手方向において、第１端に最も近い第１領域３０と第１端のエッジとの間に存在する第２領域４０の幅はｗ１であり、第２端（第１機能層２０のエッジ）に最も近い第１領域３０と第１機能層２０の第２端のエッジとの間の距離ｗ２は０μｍ～４ｍｍであり、たとえば０、１００μｍ、３００μｍ、５００μｍ、７００μｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍなどである。
【0094】
ｗ２＝０である場合、第１機能層２０の第２端に最も近い第１領域３０と第１機能層２０の第２端のエッジとの間に第２領域がない（すなわち、第２端に最も近い第１領域３０と第２端のエッジとの間の第２領域４０の幅ｗ２が０である）。ｗ２が０でない場合（すなわち、０＜ｗ２≦４ｍｍ）、第１機能層２０の長手方向に沿って、第１機能層２０の第２端に最も近い第１領域３０と第２端のエッジとの間に第２領域４０が存在し、該第２領域４０の幅がｗ２である。
【0095】
一実施形態において、ｗ１とｗ２は、同じでも異なってもよい。
【0096】
リチウム補充効果および電解液浸潤性の向上をさらに両立させるために、いくつかの好ましい実施例において、複数の第１領域３０の総面積（すなわち、複数の第１領域３０の面積の合計）と、複数の第２領域４０の総面積（すなわち、複数の第２領域４０の面積の合計）との比は、０．７：１～３：１であり、たとえば０．７：１、１：１、１．５：１、２：１、２．５：１、または３：１などである。
【0097】
ここで、顕微鏡で第１領域３０および第２領域４０の輪郭を捉え、複数の第１領域３０の総面積と複数の第２領域４０の総面積との比を測定できる。
【0098】
一般的に、第１領域３０と第２領域４０との間に境界があり、第１集電体１０の表面を基準として、第１領域３０が第２領域４０より高く、すなわち、第１機能層２０の厚さ方向において、第１領域３０の第１集電体１０から最も離れた部位と第１集電体１０との間の距離ａが、第２領域４０の第１集電体１０から最も離れた部位と第１集電体１０との間の距離ｂより大きい（ａ＞ｂ）。
【0099】
いくつかの実施例において、第１領域３０の第１集電体１０から最も離れた部位と第２領域４０の第１集電体１０から最も離れた部位との高度差は、０．１μｍ～８μｍ（すなわち、ａ－ｂ＝０．１～８μｍ）であり、たとえば、０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍまたは８μｍなどである。
【0100】
一実施形態において、第１領域３０と第２領域４０との高度差の測定方式は、（１）イオンミリング（ＣＰ）デバイスでリチウム補充極板に対してスパッタリングを行い、断面を得た。さらに走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で所望の倍率まで拡大して撮影し、高度差を得る方式と、（２）３Ｄ顕微鏡を利用して所望の倍率まで拡大して撮影した後、プロファイラを利用して高度差を測定する方式とを含んでもよいが、これらに限定されない。
【0101】
いくつかの実施例において、第１機能層２０には、第１接着剤層８１によって覆われた第１凹溝２１が設けられる。ここで、第１凹溝２１はタブを設けるためのタブ溝としてもよい。いくつかの実施例において、極板は、第１タブ９１と、第１機能層２０の表面に形成された第１接着剤層８１とをさらに含み、少なくとも一部の該第１タブ９１は第１凹溝２１内に位置して第１接着剤層８１によって覆われる（すなわち、第１タブ９１は第１凹溝２１内に位置する部分が第１接着剤層８１によって覆われる）。これにより、タブ領域を保護し、極板および電池の安全性を向上させることができ、たとえば、第１タブ周囲のリチウム補充領域におけるリチウムは充放電過程で正極タブ領域（対応する正極タブが位置するタブ溝）へ移動すること、およびこれによる負極タブ領域のリチウム析出の問題を回避することができる。
【0102】
一実施形態において、第１接着剤層８１は、第１機能層２０の表面の一部の領域に設けられ、すなわち、第１機能層２０を部分的に覆う。第１接着剤層８１は少なくとも１つの第１領域３０を覆う。
【0103】
一実施形態において、第１凹溝２１は底面の少なくとも一部の領域が第１集電体１０の表面であり、すなわち、第１凹溝２１は底面の一部の領域が第１集電体１０を露出する。第１タブ９１は、第１凹溝２１の底面に露出する第１集電体１０に接続されてもよく、具体的には第１凹溝２１の底面に露出する第１集電体１０に溶接されてもよい。
【0104】
ここで、極板は、端部ではなく中部にタブが設けられるタブ中央設置構造（ＣＰＴ）であってもよい。
【0105】
一実施形態において、第１凹溝２１は少なくとも両側が第１機能層２０である。いくつかの実施例において、第１集電体１０の厚さ方向に垂直な平面において、第１凹溝２１は、一側が第１集電体１０の１つの長辺と面一であり、残りの側が第１機能層２０によって囲まれ、すなわち、第１凹溝２１は第１集電体１０の１つの長辺に向かう開口を有する。第１タブ９１を設けた後、第１タブ９１の一端は該開口を通って第１集電体１０の外縁から延出してもよい。具体的に、第１タブ９１は長手方向に沿って該開口を通って第１集電体１０の外縁から延出する。第１タブ９１は第１凹溝２１内に位置する部分（すなわち第１集電体１０の外縁から延出しない部分）が第１接着剤層８１によって覆われる（図１２に示す）。
【0106】
ここで、第１タブ９１の長手方向は第１領域３０／第２領域４０の長手方向に平行である（すなわち、第１タブ２００は第１領域３０／第２領域４０と延在方向が一致である）。
【0107】
図１１に示すように、第１凹溝２１は、第１集電体１０における投影が長方形であり、その１つの短辺が第１集電体１０の１つの長辺と面一であり、残りの３つの辺が第１機能層２０によって囲まれる。
【0108】
一実施形態において、第１凹溝２１は、対向する第１側と第２側、および、対向する第３側と第４側を有し、第３側／第４側は第１側と第２側との間に位置する（第３側／第４側は第１側と第２側を接続する）。第１側から第２側への方向は第１領域から第２領域への方向に平行である。
【0109】
例示的に、図１１および図１２において、第１側は左側であり、第２側は右側であり、第３側は下側であり、第４側は上側であり、第１凹溝２１の左側、右側、下側はいずれも第１機能層２０によって囲まれ、上側には第１機能層２０がない（すなわち、第１凹溝２１の上側が第１機能層２０のエッジと面一である）。第１側から第２側への方向は、第１機能層２０の長手方向に平行であり、第３側から第４側への方向は、第１機能層２０の幅方向に平行である。
【0110】
ここで、第１接着剤層８１は第１凹溝２１の周辺の第１機能層２０の表面まで延在する。第１接着剤層８１は第１凹溝２１の第１側の第１機能層２０の表面に位置する部分がａ１個の第１領域３０を覆い、ａ１は０～８であり、たとえば、０、１、２、３、４、５、６、７、８などである。すなわち、第１凹溝２１の第１側に位置して第１接着剤層８１に接触する第１領域の数は、ａ１個であり、言い換えれば、第１機能層２０の表面は、第１凹溝２１の第１側に位置して第１接着剤層８１によって覆われる第３領域８５を含み、第３領域８５内まで延在する第１領域３０の数がａ１個である。
【0111】
たとえば、図１１に示すように、ａ１＝１である。
【0112】
また、第１接着剤層８１は第１凹溝２１の第２側の第１機能層２０の表面に位置する部分がａ２個の第１領域３０を覆い、ａ２は０～８である。すなわち、第１凹溝２１の第２側に位置して第１接着剤層８１に接触する第１領域３０の数は、ａ２個である。言い換えれば、第１機能層２０の表面は、第１凹溝２１の第２側に位置して第１接着剤層８１によって覆われる第４領域８６を含み、第４領域８６内まで延在する第１領域３０の数がａ２個である。
【0113】
例示的には、図１１に示すように、ａ２＝１である。
【0114】
また、第１接着剤層８１は、第１凹溝２１の第３側の第１機能層２０の表面に位置する部分はａ３個の第１領域３０に接触し、ａ３は０～４０であり、たとえば０、２、５、８、１０、１２、１５、１８、２０、２２、２５、２８、３０、３２、３５、３８、４０などである。すなわち、第１凹溝２１の第３側に位置して第１接着剤層８１に接触する第１領域３０の数はａ３個である。言い換えれば、第１機能層２０の表面は、第１凹溝２１の第３側に位置して第１接着剤層８１によって覆われる第５領域８７を含み、第５領域８７内まで延在する第１領域３０の数がａ３個である。
【0115】
【0116】
一実施形態において、第３領域８５内まで延在する第１領域３０（ａ１個）は、いずれも第５領域８７内まで延在する。第４領域８６内まで延在する第１領域３０（ａ２個）は、いずれも第５領域８７内まで延在する。第５領域８７内まで延在して第１凹溝２１に接する第１領域３０の数はａ４個である。この場合、ａ３＝ａ１＋ａ２＋ａ４である。
【0117】
例示的に、図１１に示すように、ａ３＝４であり、ここで、ａ１＝１、ａ２＝１、ａ４＝２である。
【0118】
一実施形態において、第１接着剤層８１は、第１凹溝２１の第１側の第１機能層２０の表面に位置する部分の、第１機能層２０の長手方向に沿う幅ｗ３１（第３領域８５の第１機能層２０の長手方向に沿う幅でもある）が１ｍｍ～５ｍｍであり、たとえば１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、５ｍｍなどである。
【0119】
また、第１接着剤層８１は、第１凹溝２１の第２側の第１機能層２０の表面に位置する部分の、第１機能層２０の長手方向に沿う幅ｗ３２（第４領域８６の第１機能層２０の長手方向に沿った幅でもある）が１ｍｍ～５ｍｍであり、たとえば、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、５ｍｍなどである。
【0120】
ｗ３１とｗ３２は同じでも異なってもよい。第１接着剤層８１は第１機能層２０の長手方向に沿う幅が、ｗ３１と、第１凹溝２１の第１機能層２０の長手方向に沿う幅と、ｗ３２との合計にほぼ等しい。
【0121】
一実施形態において、第１領域３０の対向する両端の端部エッジは、それぞれ第１機能層２０の対向する両側のエッジと面一である。図１１および図１２に示すように、いずれかの第１領域３０は、第１機能層２０の幅方向の長さがその所在する第１機能層２０の長さに等しく、たとえば、第１凹溝２１の対向する両側（第１側と第２側）に位置する第１領域３０の長さは、第１機能層２０のうち第１凹溝２１の対向する両側に位置する部分の幅に等しい。
【0122】
第１機能層２０の長手方向は第１集電体１０の長手方向でもあり、第１機能層２０の幅方向は第１集電体１０の幅方向でもある。第１集電体１０の幅は第１機能層２０の最大幅（すなわち、図１１および図１２における第１機能層２０のうち第１凹溝２１の対向する両側に位置する部分の幅）にほぼ等しい。
【0123】
一実施形態において、図１１に示すように、第１集電体１０の少なくとも一端部には、第１機能層２０が設けられていない第１裸箔領域１１がさらに設けられてもよい。
【0124】
本出願の実施例に係る電池は、順次積層して設けられた第１極板、セパレータおよび第２極板を含み、第１極板が上記した極板を含み、第２極板が第１極板と極性が逆である。
【0125】
一実施形態において、該電池はセルを含み、セルは順次積層して設けられた第１極板、セパレータおよび第２極板を含む。該セルは、具体的に、第１極板、セパレータおよび第２極板が順次積層して設けられてから巻回された巻回型セルであってもよく、ここで、第１極板／セパレータ／第２極板の長手方向に沿って巻回して巻回型セルを形成してもよい。巻回型セルにおいて、第１極板、セパレータおよび第２極板のそれぞれは、いずれも屈曲部と、それぞれの屈曲部の両端に接続されるストレート部とを有し、１つの屈曲部から他の１つの屈曲部への方向が巻回型セルの長手方向に平行であり、１つのストレート部から他の１つの直線部への方向が巻回型セルの幅方向に平行である。
【0126】
ここで、セパレータは隔離作用を果たし、第１極板と第２極板とを離隔させ、両者の接触短絡を防止するために用いられる。セパレータの厚さは、５～１６μｍであってもよく、たとえば５μｍ、８μｍ、１０μｍ、１３μｍ、１６μｍなどである。該セパレータは、当分野の通常のセパレータであってもよく、たとえば、基材または基材に塗布層が塗布された塗布セパレータを含む。
【0127】
一実施形態において、第２極板は、第２集電体と、第２集電体の表面に設けられた第２機能層９２とを含む。第２極板は対向する両端（それぞれ第５端および第６端と記す）を有し、その少なくとも一端には塗布層が設けられていない第２裸箔領域９３が存在する。該第２裸箔領域９３に加えて、第２極板の残りの部分には第２機能層９２が設けられる。第２機能層９２と第２裸箔領域９３が接する部分には、通常、凹凸のある構造が存在する。セパレータを損傷することを回避して電池の安全性能を向上させるためには、第２極板の少なくとも一端のうち第１極板によって覆われた部分に第２接着剤層８２を設けてもよい。ここで、第２極板のうち第１極板によって覆われた部分は、通常、第２極板のセパレータによって覆われた部分でもある。第２機能層９２は第２極板の活物質層である。
【0128】
図１３に示すように、第２極板の一端（第５端）のうち第１極板によって覆われた領域には第２接着剤層８２が設けられ、第２接着剤層８２に対応する第１極板の第１領域３０の数がｘ（０≦ｘ≦２０）個である。ｘは、たとえば０、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０である。
【0129】
一実施形態において、図１１および図１２に示すように、第１極板は、対向する両端（それぞれ第３端および第４端と記す）を有し、その一端（第３端）が第１端部被覆領域２２を有する。第１端部被覆領域２２は、第２極板の第２接着剤層８２の位置に対応し、すなわち、第１端部被覆領域２２と第２接着剤層８２は、互いに覆われ（第２接着剤層８２は第１極板における投影が第１端部被覆領域２２とほぼ一致する）、第１極板／第２極板の長手方向における第１端部被覆領域２２の幅Ｗ４が第１極板／第２極板の長手方向における第２接着剤層８２の幅Ｗ６に等しい。第１端部被覆領域２２内には、ｘ個の第１領域３０が存在する。
【0130】
いくつかの実施例において、第２極板の長手方向における第２接着剤層８２の幅ｗ６は３ｍｍ～５ｍｍであり、たとえば、ｗ６は３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍまたは５ｍｍなどである。
【0131】
ここで、図１３に示すように、第２接着剤層８２は、少なくとも第２裸箔領域９３の一部を覆い、第２裸箔領域９３から第２機能層９２の表面まで延在する。
【0132】
また、図１１～図１３に示すように、第１極板の他端（第４端）は、第２極板の他端（第６端）を覆う第２端部被覆領域２３を有する。すなわち、第２極板の第６端は、第１極板における投影が第２端部被覆領域２３に位置して第２端部被覆領域２３を超えず、第２極板の第６端に裸箔領域が存在せず（すなわち、第２機能層９２と第２集電体は外縁が面一である）、第２接着剤層８２を設けなくてもよい。
【0133】
いくつかの実施例において、第１極板の長手方向における第２端部被覆領域２３の幅ｗ５は、３～５ｍｍであり、たとえば、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、５ｍｍなどである。
【0134】
図１３に示すように、第２極板の表面には、第１極板の第１タブ９１／第１凹溝２１の位置に対応する第３接着剤層が設けられる。第３接着剤層は、第１極板における投影が第１凹溝２１を覆い、負極のリチウム析出をさらに防止することができる。
【0135】
ここで、第３接着剤層は、第１極板における第１投影が少なくとも１つの第１領域３０を覆う。第１投影は、第１凹溝２１の第１側に位置する部分が０～８個の第１領域３０を覆い、その数がたとえば０、１、２、３、４、５、６、７、８などであり、ａ１に等しくてもなくてもよい。第１投影は、第１凹溝２１の第２側に位置する部分が０～８個の第１領域３０を覆い、その数がたとえば０、１、２、３、４、５、６、７、８などであり、ａ２に等しくてもなくてもよい。第１投影は、第１凹溝２１の第３側に位置する部分が０～４０個の第１領域３０を覆い、その数がたとえば０、２、５、８、１０、１２、１５、１８、２０、２２、２５、２８、３０、３２、３５、３８、４０個などであり、ａ３に等しくてもなくてもよい。
【0136】
一実施形態において、第１投影は、第１凹溝２１の第１側に位置する部分の、第１機能層２０の長手方向に沿う幅が１ｍｍ～５ｍｍであってもよく、たとえば１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、５ｍｍなどであり、ｗ３１に等しくてもなくてもよい。第１投影は、第１凹溝２１の第２側に位置する部分の、第１機能層２０の長手方向に沿う幅が３ｍｍ～５ｍｍであってもよく、たとえば１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍ、５ｍｍなどであり、ｗ３２に等しくてもなくてもよい。
【0137】
一実施形態において、第３接着剤層は、第１極板における第１投影が第１接着剤層８１を覆うかまたは第１接着剤層８１によって覆われてもよく、両者はたとえば合致する。
【0138】
一実施形態において、第２極板に第２タブが設けられ、セルの幅方向において、第１タブ９１と第２タブが合致せず、すなわち、セルの幅方向に垂直な第１タブ９１の投影とセルの幅方向に垂直な第２タブの投影は合致しない。
【0139】
いくつかの実施例において、第２機能層９２には、第２凹溝９２１と、第２凹溝９２１を覆う第４接着剤層８４とが設けられる。第２タブは、少なくとも一部が第２凹溝９２１内に位置して第４接着剤層８４によって覆われる（すなわち、第２タブは、第２凹溝９２１内に位置する部分が第２接着剤層８２によって覆われる）。
【0140】
一実施形態において、第２凹溝９２１は、タブを設けるためのタブ溝として、その底面の少なくとも一部の領域が第２集電体の表面である（すなわち、その底面の一部の領域が第２集電体を露出する）。第２タブは第２凹溝９２１の底面に露出される第２集電体に接続されてもよく、具体的には第２凹溝９２１の底面に露出される第２集電体に溶接されてもよい。
【0141】
ここで、図１３に示すように、第２極板は、端部ではなく中部に第２タブが設けられるタブ中央設置構造であってもよい。
【0142】
一実施形態において、第２凹溝９２１は、少なくとも両側が第２機能層９２である。いくつかの実施例において、図１３に示すように、第２集電体の厚さ方向に垂直な平面において、第２凹溝９２１は、一側が第２集電体の１つの長辺と面一であり、残りの側が第２機能層９２によって囲まれ、すなわち、第２凹溝９２１は、第２集電体の１つの長辺に向かう開口を有する。第２タブを設けた後、第２タブの一端は該開口を通って第２集電体の外縁から延出してもよい。具体的に、第２タブは、その長手方向に沿って該開口を通って第２集電体の外縁から延出する。第２タブは、第２凹溝９２１内に位置する部分（すなわち、第１集電体１０の外縁から延出しない部分）が第２接着剤層８２によって覆われる。ここで、第２タブの長手方向は第２極板の幅方向に平行である。
【0143】
図１３に示すように、第２凹溝９２１は、第２集電体における投影が長方形であり、その１つの短辺が第２集電体の１つの長辺と面一であり、残り３つの辺が第２機能層によって囲まれる。
【0144】
一実施形態において、第４接着剤層８４は、第２凹溝９２１の周辺の第２機能層９２の表面まで延在し、第２凹溝９２１の周辺の第２機能層９２に接着される。
【0145】
一実施形態において、第２凹溝９２１は、第４側、第５側および第６側を有し、第４側から第５側への方向が第２極板の長手方向に平行である。第４接着剤層８４は、第１極板における投影が少なくとも１つの第１領域３０を覆う。第４接着剤層８４は、第２凹溝の第４側に位置する部分の第１極板における投影が０～８個の第１領域３０を覆い、その数がたとえば０、１、２、３、４、５、６、７または８などであり、ａ１に等しくてもなくてもよい。第４接着剤層８４は、第２凹溝の第５側に位置する部分の第１極板における投影が０～８個の第１領域３０を覆い、その数がたとえば０、１、２、３、４、５、６、７または８などであり、ａ２に等しくてもなくてもよい。第４接着剤層８４は、第２凹溝の第６側に位置する部分の第１極板における投影が０～４０個の第１領域３０を覆い、その数がたとえば０、２、５、８、１０、１２、１５、１８、２０、２２、２５、２８、３０、３２、３５、３８または４０などであり、ａ３に等しくもなくてもよい。
【0146】
一実施形態において、第４接着剤層８４は、第２凹溝の第４側に位置する部分の第２極板の長手方向に沿う幅が１ｍｍ～５ｍｍであってもよく、たとえば１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍまたは５ｍｍなどであってもよく、ｗ３１に等しくてもなくてもよい。第４接着剤層８４は、第２凹溝の第５側に位置する部分の第２極板の長手方向に沿う幅が３ｍｍ～５ｍｍであってもよく、たとえば１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、４．５ｍｍまたは５ｍｍなどであり、ｗ３２に等しくてもなくてもよい。
【0147】
一実施形態において、第２凹溝９２１は、形状、寸法などのパラメータが第１凹溝２１と同じでも異なってもよく、第４接着剤層８４は、形状、面積などのパラメータが第１接着剤層８１と同じでも異なってもよい。
【0148】
上記第１接着剤層８１、第２接着剤層８２、第３接着剤層、第４接着剤層８４の厚さは、それぞれ、１０μｍ～１６μｍであってもよく、たとえば１０μｍ、１１μｍ、１２μｍ、１３μｍ、１４μｍ、１５μｍ、１６μｍなどであってもよく、具体的には接着紙であってもよい。
【0149】
なお、上記したようなある接着剤層（またはその投影）が第１領域３０を覆うとは、第１機能層２０の長手方向において、該接着剤層によって覆われた第１領域３０の対向する両側がいずれも第１機能層２０の表面における該接着剤層の投影内に位置する（すなわち、該接着剤層によって覆われた第１領域３０が第１機能層２０の表面における該接着剤層の投影の外縁から延出しない）が、第１機能層２０の幅方向において、該接着剤層によって覆われた第１領域３０は、一部が第１機能層２０の表面における該接着剤層の投影内に位置して一部が第１機能層２０の表面における該接着剤層の投影外に位置するか、あるいは、すべてが第１機能層２０の表面における該接着剤層の投影内に位置してもよい。
【0150】
例示的に、図１１および図１２に示すように、第１接着剤層８１は、４つの第１領域３０を覆い、第１機能層２０の長手方向において、該４つの第１領域３０の対向する両側はいずれも第１機能層２０の表面における第１接着剤層８１の投影内に位置するが、第１機能層２０の幅方向において、該４つの第１領域３０は、一部が第１機能層２０の表面における第１接着剤層８１の投影内まで延在し、一部が第１機能層２０の表面における第１接着剤層８１の投影外に位置する。
【0151】
上記電池は、リチウムイオン電池を含んでもよく、当分野の通常方法で製造することができ、製造過程は、一般に、巻回、封止、注液、エージング、化成、二重封止、選別、包装などの工程を含む。たとえば、第１極板、セパレータ、第２極板を積層した後、巻回してベアセルを形成し、ベアセルを外装箔（たとえば、アルミプラスチックフィルム）に置き、その後、セルに電解液を注入し、さらに真空封入、静置、化成（たとえば０．１Ｃで４％ＳＯＣ（充電状態）まで定電流充電し、さらに０．２Ｃで１０％ＳＯＣまで定電流充電する）、整形などの工程を行い、パウチ型リチウムイオン電池を製造することができる。
【0152】
本出願に係る極板は改良により電池の初回効率を向上させるとともに、電池の膨張効果を改善できることを説明するために、生産された極板に対して以下のテストを行った。
【0153】
（テスト１）
＜第１領域３０および第２領域４０に対する表面形態テスト＞
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５００ｘ～１．０ｋｘ拡大して撮影し、図２に示す５０ｘ拡大したＳＥＭ図を参照し、スケールで第１領域３０および第２領域４０の幅を位置決めして測定する。
＜第１領域３０および第２領域４０に対する表面形態テスト＞
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５００ｘ～１．０ｋｘ拡大して撮影し、図２に示す５０ｘ拡大したＳＥＭ図を参照し、スケールで第１領域３０および第２領域４０の幅を位置決めして測定する。
【0154】
ここで、隣り合う第２領域４０の間の距離、すなわち、第１領域３０の幅としては、図示したＨ１、Ｈ２、およびＨ３における測定値を挙げる。ここで、Ｈ１＝５３７μｍ、Ｈ２＝３７２μｍ、Ｈ３＝４１６μｍである。
【0155】
ここで、隣り合う第１領域３０の間の距離、すなわち、第２領域４０の幅としては、図示したＨ４およびＨ５における測定値を挙げる。Ｈ４＝２６７μｍ、Ｈ５＝２７９μｍである。
【0156】
（テスト２）
＜第１領域３０および第２領域４０の元素に対するテスト＞
ここで、本出願の実施例に係る極板を選出し、ＳＥＭが画像を収集する位置に対して、エネルギ分散型Ｘ線分析装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、ＥＤＳと略称する）でテストして分析する。図３には、５００倍の電子顕微鏡図のＥＤＳ面分析図が示される。図４には、図３における点線枠内の点線位置における５００倍の電子顕微鏡図の面分析ＥＤＳ図が示される。
＜第１領域３０および第２領域４０の元素に対するテスト＞
ここで、本出願の実施例に係る極板を選出し、ＳＥＭが画像を収集する位置に対して、エネルギ分散型Ｘ線分析装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、ＥＤＳと略称する）でテストして分析する。図３には、５００倍の電子顕微鏡図のＥＤＳ面分析図が示される。図４には、図３における点線枠内の点線位置における５００倍の電子顕微鏡図の面分析ＥＤＳ図が示される。
【0157】
図５に示す横線ＡＢは、第１領域３０から第２領域４０までの直線経路位置を示し、エネルギ分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）で図５における横線ＡＢ位置の元素分布をテストする。測定したＳＥＭ元素含有量線分析図を図６、図７および図８に示す。
【0158】
【0159】
【0160】
【0161】
（テスト３）
＜サイクルテストおよび膨張テスト＞
以下、２つの比較例および２つの実験例の電池に対してそれぞれサイクルテストおよび膨張テストを行う。該２つの比較例で使用した電池と該２つの実験例で使用した電池とは、該２つの実験例で使用した電池は本出願に係る極板を負極板として用いたが、比較例で使用した電池は金属リチウムを含まない従来の負極板を用いる点のみで相違する。
＜サイクルテストおよび膨張テスト＞
以下、２つの比較例および２つの実験例の電池に対してそれぞれサイクルテストおよび膨張テストを行う。該２つの比較例で使用した電池と該２つの実験例で使用した電池とは、該２つの実験例で使用した電池は本出願に係る極板を負極板として用いたが、比較例で使用した電池は金属リチウムを含まない従来の負極板を用いる点のみで相違する。
【0162】
テストプロセスは、以下のステップを含む。
ステップ１において、電池を５℃±２℃の温度環境で１０ｍｉｎ静置する。
ステップ２において、０．２Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ３において、０．７Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ４において、０．２Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、さらに初期容量テストを行う。
ステップ５において、電池を１０ｍｉｎ静置する。
ステップ６において、３Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、電池の厚さをテストする。
ステップ７において、電池を２５℃±２℃の温度環境で１０ｍｉｎ静置する。
ステップ８において、１Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ９において、３Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ９において、ステップ８およびステップ９を１０００サイクル行い、ここで、０～２００サイクルにおいては５０サイクルごとに満充電状態で電池の厚さをテストし、２００～１０００サイクルにおいては１００サイクルごとに満充電状態で電池の厚さをテストし、さらに２５℃の温度環境でステップ３およびステップ４を繰り返して容量テストを行い、１０００サイクルが完了した後、満充電状態で電池の厚さを検出する。
ステップ１において、電池を５℃±２℃の温度環境で１０ｍｉｎ静置する。
ステップ２において、０．２Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ３において、０．７Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ４において、０．２Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、さらに初期容量テストを行う。
ステップ５において、電池を１０ｍｉｎ静置する。
ステップ６において、３Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、電池の厚さをテストする。
ステップ７において、電池を２５℃±２℃の温度環境で１０ｍｉｎ静置する。
ステップ８において、１Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ９において、３Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ９において、ステップ８およびステップ９を１０００サイクル行い、ここで、０～２００サイクルにおいては５０サイクルごとに満充電状態で電池の厚さをテストし、２００～１０００サイクルにおいては１００サイクルごとに満充電状態で電池の厚さをテストし、さらに２５℃の温度環境でステップ３およびステップ４を繰り返して容量テストを行い、１０００サイクルが完了した後、満充電状態で電池の厚さを検出する。
【0163】
（テスト４）
＜容量試験＞
同じ目標容量の電池を用い、異なるリチウム補充面密度になるように、目標容量が異なる４つの実験例に係る電池および１つの比較例に係る電池をそれぞれ加工し、これらの電池を２５℃の恒温環境に置き、１Ｃの電池充電レートで４．４８Ｖまで定電流・定電圧充電した後、０．０５Ｃで停止するように定電圧充電し、５ｍｉｎ静置し、その後、０．２Ｃの電池放電レートで３Ｖまで放電し、３Ｖの容量データを比較した。その結果を下記表１～４に示す。
＜容量試験＞
同じ目標容量の電池を用い、異なるリチウム補充面密度になるように、目標容量が異なる４つの実験例に係る電池および１つの比較例に係る電池をそれぞれ加工し、これらの電池を２５℃の恒温環境に置き、１Ｃの電池充電レートで４．４８Ｖまで定電流・定電圧充電した後、０．０５Ｃで停止するように定電圧充電し、５ｍｉｎ静置し、その後、０．２Ｃの電池放電レートで３Ｖまで放電し、３Ｖの容量データを比較した。その結果を下記表１～４に示す。
【0164】
【表1】
【0165】
【表2】
【0166】
【表3】
【0167】
【表4】
【0168】
表１～表４のいずれからも直観的に分かるに、実験例に係る電池の初回効率は、いずれも対応する比較例に係る電池の初回効率を上回り、本出願はリチウムイオン電池の初回効率が低いという課題を著しく改善できることを証明した。
【0169】
実験例１～実験例４は、比較例１に比べて、３Ｖの容量が著しく向上し、目標容量が異なるそれぞれの電池は、極板の第１領域３０に異なる面密度の金属リチウムを用い、いずれも電池容量が向上し、目標容量値に達する。
【0170】
ステップ９の検出結果は図１０に示され、横軸が充放電サイクル回数を表し、縦軸が膨張率を表す。図１０に示すように、本出願に係る電池は、満充電状態における膨張率が従来の電池よりも低く、電池の膨張に対する改善効果が著しい。
【0171】
図９は、本出願に係る電池と従来の電池のサイクル性能曲線の比較図であり、横軸が充放電サイクルの数を表し、縦軸が電池の容量維持率を表す。図９に示すように、本出願に係る電池は、４５０充放電サイクルを完了した後に電池の容量が８０％に低下したが、従来の電池は、３５０充放電サイクルを完了した後に電池の容量が８０％に低下する。したがって、本出願に係る電池は、電池のサイクル性能が約１００充放電サイクル向上し、その分、電池の容量維持率が約５％～１５％向上する。これにより、本出願は改良により電池の容量およびサイクル性能も著しく向上させることを証明した。
【0172】
なお、本出願の説明において、「中心」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「頂端」、「底端」、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「鉛直」、「水平」、「内」、「外」、「軸方向」、「周方向」などの用語で指示した方位または位置関係は、図面に基づいて示されたものであり、本出願を便利かつ簡素化に説明するためのものに過ぎず、係る位置または素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構成および操作されることを指示または暗示するものではないため、本出願に対する制限として理解すべきではない。
【0173】
また、「第１」、「第２」などの用語は、説明するためのものに過ぎず、相対的な重要性を指示または暗示するかまたは係る技術的構成の数を暗黙的に示すものとして理解すべきではない。よって、「第１」、「第２」で限定された構成は、１つまたはそれ以上の該構成を明示的または暗黙的に含むことができる。本出願の説明において、「複数」は、特に明記しない限り、少なくとも２つであり、たとえば２つ、３つなどである。
【符号の説明】
【0174】
１０ 第１集電体
１１ 第１裸箔領域
２０ 第１機能層
２１ 第１凹溝
２２ 第１端部被覆領域
２３ 第２端部被覆領域
３０ 第１領域
４０ 第２領域
６０ 遷移領域
８０ リチウムリボン
８１ 第１接着剤層
８２ 第２接着剤層
８４ 第４接着剤層
８５ 第３領域
８６ 第４領域
８７ 第５領域
９１ 第１タブ
９２ 第２機能層
９２１ 第２凹溝
９３ 第２裸箔領域
１１ 第１裸箔領域
２０ 第１機能層
２１ 第１凹溝
２２ 第１端部被覆領域
２３ 第２端部被覆領域
３０ 第１領域
４０ 第２領域
６０ 遷移領域
８０ リチウムリボン
８１ 第１接着剤層
８２ 第２接着剤層
８４ 第４接着剤層
８５ 第３領域
８６ 第４領域
８７ 第５領域
９１ 第１タブ
９２ 第２機能層
９２１ 第２凹溝
９３ 第２裸箔領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-17
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
極板であって、第１集電体（１０）と、前記第１集電体（１０）の少なくとも一面に設けられた第１機能層（２０）とを含み、
前記第１機能層（２０）の表面には複数の第１領域（３０）および複数の第２領域（４０）が離隔して分布し、
前記第１領域（３０）内において、前記第１機能層（２０）における酸素元素とケイ素元素との含有量比は４：１より大きい、
ことを特徴とする極板。
【請求項2】
前記第１領域（３０）内には、炭素元素、酸素元素、フッ素元素、リン元素およびケイ素元素が含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の極板。
【請求項3】
前記第１領域（３０）内において、前記第１機能層（２０）におけるフッ素元素とリン元素との含有量比は７：１より大きい、ことを特徴とする請求項２に記載の極板。
【請求項4】
前記第２領域（４０）内には、炭素元素、酸素元素、フッ素元素、リン元素およびケイ素元素が含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の極板。
【請求項5】
前記第２領域（４０）内において、前記第１機能層（２０）における酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は２：１≦Ｓ１：Ｓ２≦４：１を満たす、ことを特徴とする請求項４に記載の極板。
【請求項6】
前記第２領域（４０）内において、前記第１機能層（２０）におけるフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１≦Ｓ３：Ｓ４≦７：１を満たす、ことを特徴とする請求項５に記載の極板。
【請求項7】
前記第１領域（３０）に位置する前記第１機能層（２０）におけるフッ素元素の含有量は、前記第２領域（４０）に位置する前記第１機能層（２０）におけるフッ素元素の含有量より大きい、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の極板。
【請求項8】
前記第１領域（３０）に位置する前記第１機能層（２０）におけるリン元素の含有量は、前記第２領域（４０）に位置する前記第１機能層（２０）におけるリン元素の含有量より大きい、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の極板。
【請求項9】
前記第１領域（３０）に位置する前記第１機能層（２０）における酸素元素の含有量は、前記第２領域（４０）に位置する前記第１機能層（２０）における酸素元素の含有量より大きい、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の極板。
【請求項10】
前記第２領域（４０）の幅は０μｍ～４ｍｍであり、および／または、前記第１領域（３０）の幅は１００μｍ～４ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の極板。
【請求項11】
前記第１機能層（２０）は活物質粒子を含み、前記活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が前記活物質粒子の総質量の７％～５０％を占め、または、
前記活物質粒子は、炭素材料および黒鉛を含む、
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の極板。
【請求項12】
前記第１領域（３０）の延在方向は、前記第１機能層（２０）の幅方向と第１夾角を形成し、前記第１夾角の範囲が０°～４５°であり、および／または、前記第１領域（３０）の総面積と前記第２領域（４０）の総面積との比は０．７：１～３：１であり、および／または、
前記第１集電体（１０）の表面を基準として、前記第１領域（３０）の前記第１集電体（１０）から最も離れた部位は前記第２領域（４０）より高く、前記第１領域（３０）の前記第１集電体（１０）から最も離れた部位と前記第２領域（４０）の前記第１集電体（１０）から最も離れた部位との高度差は０．１μｍ～８μｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の極板。
【請求項13】
前記極板は、第１タブ（９１）と、前記第１機能層（２０）の表面に形成された第１接着剤層（８１）とをさらに含み、前記第１機能層（２０）に第１凹溝（２１）が設けられ、少なくとも一部の前記第１タブ（９１）は前記第１凹溝（２１）内に位置して前記第１接着剤層（８１）によって覆われ、
前記第１接着剤層（８１）は少なくとも１つの前記第１領域（３０）を覆う、
ことを特徴とする請求項１２に記載の極板。
【請求項14】
前記第１凹溝（２１）は、第１側、第２側および第３側を有し、前記第１側から前記第２側への方向が前記第１機能層（２０）の長手方向に平行であり、前記第１接着剤層（８１）は、前記第１凹溝（２１）の第１側の前記第１機能層（２０）の表面に位置する部分が０～８個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第１接着剤層（８１）は、前記第１凹溝（２１）の第２側の前記第１機能層（２０）の表面に位置する部分が０～８個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第１接着剤層（８１）は、前記第１凹溝（２１）の第３側の前記第１機能層（２０）の表面に位置する部分が０～４０個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第１接着剤層（８１）は、前記第１凹溝（２１）の第１側の前記第１機能層（２０）の表面に位置する部分の、前記第１機能層（２０）の長手方向における幅が１ｍｍ～５ｍｍであり、および／または、
前記第１接着剤層（８１）は、前記第１凹溝（２１）の第２側の前記第１機能層（２０）の表面に位置する部分の、前記第１機能層（２０）の長手方向における幅が１ｍｍ～５ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１３に記載の極板。
【請求項15】
電池であって、密封ケースと、前記密封ケースの内部に位置するセルとを含み、
前記セルは、請求項１～６のいずれか１項に記載の極板である第１極板、および前記第１極板と極性が逆の第２極板を含む、
ことを特徴とする電池。
【請求項16】
前記第２極板の一端は、前記第１極板によって覆われた領域に第２接着剤層（８２）が設けられ、前記第２接着剤層（８２）に対応する前記第１極板における前記第１領域（３０）の数は０～２０個であり、および／または、
前記第２極板は、第２集電体と、前記第２集電体の表面に設けられた第２機能層（９２）とを含み、前記第２極板の一端には前記第２機能層（９２）が設けられていない第２裸箔領域（９３）が存在し、前記第２接着剤層（８２）は少なくとも前記第２裸箔領域（９３）の一部を覆って前記第２裸箔領域（９３）から前記第２機能層（９２）の表面まで延在し、および／または、
前記第２接着剤層（８２）は、前記第２極板の長手方向における幅が３ｍｍ～５ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１５に記載の電池。
【請求項17】
前記第１機能層（２０）には第１凹溝（２１）が設けられ、前記第２極板の表面には前記第１凹溝（２１）の位置に対応する第３接着剤層が設けられ、および／または、前記第２極板は、第２集電体と、前記第２集電体の表面に設けられた第２機能層（９２）とを含み、前記第２機能層（９２）には第２凹溝（９２１）と、前記第２凹溝（９２１）を覆う第４接着剤層（８４）とが設けられ、前記第２極板に第２タブが設けられ、前記第２タブは少なくとも一部が前記第２凹溝（９２１）内に位置して前記第４接着剤層（８４）によって覆われる、
ことを特徴とする請求項１５に記載の電池。
【請求項18】
前記第１凹溝（２１）は第１側、第２側および第３側を有し、前記第３接着剤層は前記第１極板における投影は第１投影であり、前記第１投影が少なくとも１つの前記第１領域（３０）を覆い、前記第１投影は、前記第１凹溝（２１）の第１側に位置する部分が０～８個の前記第１領域（３０）を覆うことが満たし、および／または、前記第１投影は、前記第１凹溝（２１）の第２側に位置する部分が０～８個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第１投影は、前記第１凹溝（２１）の第３側に位置する部分が０～４０個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第２凹溝（９２１）は第４側、第５側および第６側を有し、前記第４接着剤層（８４）は、前記第１極板における投影が少なくとも１つの前記第１領域（３０）を覆い、前記第４接着剤層（８４）は、前記第２凹溝（９２１）の第４側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域（３０）を覆うことを満たし、および／または、
前記第４接着剤層（８４）は、前記第２凹溝（９２１）の第５側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域（３０）を覆い、および／または、
前記第４接着剤層（８４）は、前記第２凹溝（９２１）の第６側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～４０個の前記第１領域（３０）を覆う、
ことを特徴とする請求項１７に記載の電池。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0014】
一実施形態において、前記第１領域に位置する前記第１機能層におけるリン元素の含有量は、前記第２領域に位置する前記第１機能層におけるリン元素の含有量より大きい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0017】
一実施形態において、前記第１機能層は、活物質粒子を含み、
前記活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が前記活物質粒子の総質量の７％～５０％を占め、または、
前記活物質粒子は、炭素材料および黒鉛を含む。
前記活物質粒子は、ケイ素材料およびケイ素酸化物材料のうちの少なくとも１種と、炭素材料とを含み、ケイ素材料および／またはケイ素酸化物材料の質量が前記活物質粒子の総質量の７％～５０％を占め、または、
前記活物質粒子は、炭素材料および黒鉛を含む。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0018】
一実施形態において、前記第１領域の延在方向は、前記第１機能層の幅方向と第１夾角を形成し、前記第１夾角の範囲が０°～４５°であり、および／または、
前記第１領域の総面積と前記第２領域の総面積との比は０．７：１～３：１であり、および／または、
前記第１集電体の表面を基準として、前記第１領域の前記第１集電体から最も離れた部位は前記第２領域より高く、前記第１領域の前記第１集電体から最も離れた部位と前記第２領域の前記第１集電体から最も離れた部位との高度差は０．１μｍ～８μｍである。
前記第１領域の総面積と前記第２領域の総面積との比は０．７：１～３：１であり、および／または、
前記第１集電体の表面を基準として、前記第１領域の前記第１集電体から最も離れた部位は前記第２領域より高く、前記第１領域の前記第１集電体から最も離れた部位と前記第２領域の前記第１集電体から最も離れた部位との高度差は０．１μｍ～８μｍである。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0024】
一実施形態において、前記第１凹溝は第１側、第２側および第３側を有し、前記第３接着剤層の前記第１極板における投影は第１投影であり、前記第１投影が少なくとも１つの前記第１領域を覆い、前記第１投影は前記第１凹溝の第１側に位置する部分が０～８個の前記第１領域を覆うことを満たし、および／または、
前記第１投影は、前記第１凹溝の第２側に位置する部分が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第１投影は、前記第１凹溝の第３側に位置する部分が０～４０個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第２凹溝は第４側、第５側および第６側を有し、前記第４接着剤層は前記第１極板における投影が少なくとも１つの前記第１領域を覆い、前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第４側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域を覆うことを満たし、および／または、
前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第５側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第６側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～４０個の前記第１領域を覆う。
前記第１投影は、前記第１凹溝の第２側に位置する部分が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第１投影は、前記第１凹溝の第３側に位置する部分が０～４０個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第２凹溝は第４側、第５側および第６側を有し、前記第４接着剤層は前記第１極板における投影が少なくとも１つの前記第１領域を覆い、前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第４側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域を覆うことを満たし、および／または、
前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第５側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～８個の前記第１領域を覆い、および／または、
前記第４接着剤層は、前記第２凹溝の第６側に位置する部分の、前記第１極板における投影が０～４０個の前記第１領域を覆う。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0029】
本出願の実施例または従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、実施例または従来技術の説明に使用する必要がある図面を簡単に紹介する。言うまでもないが、以下に説明する図面は本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労働をせずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
【図1】本出願の実施例に係る極板の構造模式図である。
【図2】本出願の実施例に係る極板の第１領域および第２領域のＳＥＭ図である。
【図3】本出願の実施例に係る極板の第２領域のＳＥＭ図である。
【図4】本出願の実施例に係る極板の第１領域のＳＥＭ図の面分析ＥＤＳ図である。
【図5】本出願の実施例に係る極板の第１領域および第２領域の線分析図である。
【図9】本出願の実施例に係る電池と従来の電池とのサイクル性能曲線の比較図である。
【図10】本出願の実施例に係る電池と従来の電池とのサイクル性能の膨張曲線の比較図である。
【図11】本出願の実施例に係る第１極板の、負極集電体の厚さ方向に垂直な断面の構造模式図である。
【図12】本出願の実施例に係る第１極板の、負極集電体の厚さ方向に垂直な断面の構造模式図である。
【図13】本出願の実施例に係る第２極板の、負極集電体の厚さ方向に垂直な断面構造の模式図である。
【図14】
本出願の実施例に係る第１極板の製造過程におけるリチウムリボンの配置構造の模式図である。
【図15】
３Ｄ顕微鏡により測定された本出願の実施例に係る第１極板の表面形態図である。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0031】
ケイ素酸化物（ＳｉＯｘ）負極材料で加工された極板は理想的な比容量を有するが、正極から放出されたリチウムイオンがケイ素酸化物負極材料に吸蔵され、優先的にケイ素酸化物と反応してリチウムシリケートおよびリチウムケイ素合金のような不活性物質を生成し、ケイ素粒子が破裂する。このため、固体電解質界面（ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙ ｔｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＳＥＩと略称する）膜が成長－破裂－修復を繰り返して成長過程で大量に蓄積し、リチウム源が消耗され、容量が減衰し、初回効率が低く、サイクル性能が悪い。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0040】
なお、第１領域３０内において、たとえば酸素元素とケイ素元素の含有量比が５：１である場合のような、酸素元素とケイ素元素との含有量比が４：１より大きい場合、より大量のリチウムイオンが第１領域３０に吸蔵されてより大量のリチウムシリケートが生成され、サイクル過程における電池膨張率を低下させるとともに、第１領域３０に吸蔵されたリチウムイオンがサイクル過程で放出され、電池容量を向上させる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0051】
非同期圧延技術で超薄型金属リチウムリボンを製造し、第１機能層２０の表面に、第１領域３０に対応する金属リチウム含有の領域と第２領域４０に対応する金属リチウム非含有の領域とを形成する。金属リチウムリボンにおけるリチウムイオンを第１領域３０に転送することにより、第１機能層２０の表面に第１領域３０を形成する。金属リチウム非含有の領域は、第２領域４０に対応する。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0059】
ケイ素粒子がリチウム吸蔵過程で破裂し、ＳＥＩ膜が成長－破裂－修復を繰り返して成長過程で大量に蓄積し、リチウムイオンを消耗するため、電池容量が減衰し、初回効率が低く、サイクル性能が悪いことを防止するために、ＬｉＦ不活性物質に富んだＳＥＩ膜を製造し、ＳＥＩ膜の安定性を向上させることで、ケイ素負極材料のサイクル安定性を向上させる。第１領域３０において第１機能層２０におけるフッ素元素とリン元素との含有量比は７：１より大きい。第２領域４０において第１機能層２０におけるフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１≦Ｓ３：Ｓ４≦７：１を満たす。また、第１領域３０に位置する第１機能層２０におけるフッ素元素の含有量は、第２領域４０に位置する第１機能層２０におけるフッ素元素の含有量より大きい。第１領域３０に位置する第１機能層２０におけるリン元素の含有量は、第２領域４０に位置する第１機能層２０におけるリン元素の含有量より大きい。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0061】
[実施例１]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の７％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．１２ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０内において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は５：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の７％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．１２ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０内において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は５：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0062】
[実施例２]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の２０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．２２ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は６：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の２０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．２２ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は６：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0063】
[実施例３]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の３０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．３２ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０内において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は７：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の３０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．３２ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０内において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は７：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0064】
[実施例４]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の４０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．４２ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は８：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の４０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．４２ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は８：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【手続補正15】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0065】
[実施例５]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の５０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．５ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は９：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は９：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の５０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．５ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は９：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は９：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【手続補正16】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0067】
[実施例６]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の７％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．１８ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は６：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の７％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．１８ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は６：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は７：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【手続補正17】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0068】
[実施例７]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の３０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．２８ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は７．５：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の３０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．２８ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は７．５：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【手続補正18】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0069】
[実施例８]
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の５０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．３４ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は８：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
本実施例において、第１機能層２０の活物質粒子は黒鉛およびケイ素酸化物材料を含み、ケイ素酸化物材料の質量割合が活物質粒子の総質量の５０％であってもよく、その分、第１領域３０に含まれる金属リチウムの面密度が０．３４ｍｇ／ｃｍ ２であってもよい。第１領域３０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は８：１であり、第１領域３０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は８．５：１である。第２領域４０において酸素元素とケイ素元素との含有量比Ｓ１：Ｓ２は４：１であり、第２領域４０においてフッ素元素とリン元素との含有量比Ｓ３：Ｓ４は６：１である。
【手続補正19】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0073】
一実施形態において、第２極板の極性と第１極板の極性は逆であり、たとえば、第２極板は正極板であり、第１極板は負極板である。
【手続補正20】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0076】
一実施形態において、第１領域３０はリチウム補充領域であり、第２領域４０はリチウム未補充領域である。３Ｄ顕微鏡により測定したところ、第１領域３０が明るく、第２領域４０が暗い（図１５に示す）。
【手続補正21】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0077】
一実施形態において、以下の過程に従ってリチウムを補充することができる。図１４に示すように、複数のリチウムリボン８０を第１機能層２０の表面に離隔して分布させ、該複数のリチウムリボン８０の間に第１機能層２０の表面を露出する隙間Ｃが存在し、電池の製造過程における化成などの反応を行った後、リチウムリボン８０が設けられた領域でリチウム補充領域である第１領域３０が形成され、複数のリチウムリボン８０の間に存在する隙間Ｃでリチウム未補充領域である第２領域４０が形成される。図１４に示すように、第１領域３０が非連続状態であり、第２領域４０は極板への電解液の浸潤性に有利であり、リチウムリボンの利用率を向上させ、極板および電池性能を最適化できる。
【手続補正22】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0080】
一実施形態において、使用するリチウムリボン８０は、長さが第１機能層２０の幅より小さい短尺リチウムリボン（短尺リチウムリボンの分布態様が図１４に示され、それにより形成された極板の表面形態が図１５に示される）を含んでもよい。複数の短尺リチウムリボンを第１機能層２０の幅方向（矢印Ｙで示す方向）に沿って順次に置きて一列を形成し、その後、もう一度該過程に従って第１機能層２０の長手方向（矢印Ｘで示す方向）において前の一列と隣り合う他の一列を形成してもよく、それぞれの列の長さは極板の幅以下であってもよいが、これに限定されず、複数の短尺リチウムリボンを第１機能層２０の表面に不規則に分布させてもよく、或いは、長さが第１機能層２０の幅とほぼ同じである長尺リチウムリボンを第１機能層２０の表面に離隔して分布させてもよい（たとえば、任意２つの隣り合う長尺リチウムリボンの間に隙間が存在し、化成後、該隙間で第２領域４０を形成する）。
【手続補正23】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0086】
ここで、複数の第１領域３０は第１機能層２０／極板の長手方向（矢印Ｘで示す方向）に沿って分布してもよく、すなわち、複数の第１領域３０と複数の第２領域４０は第１機能層２０／極板の長手方向に沿って交互して分布してもよい。
【手続補正24】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0089】
また、第１機能層２０／極板の幅方向において、第１機能層２０の外縁／エッジに最も近い第１領域３０と第１機能層２０の外縁との間の距離はｄであり、ｄは、０～２ｍｍであってもよく、たとえば０（すなわち、該第１領域３０と第１機能層２０の外縁が面一である）、０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍなどであってもよい。ｄと第１機能層２０の幅との比は０～０．０３であってもよく、たとえば０、０．０１、０．０２、０．０３などであってもよい。
【手続補正25】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0107】
図１１に示すように、第１凹溝２１は、第１集電体１０における投影が長方形であり、その１つの辺が第１集電体１０の１つの長辺と面一であり、残りの３つの辺が第１機能層２０によって囲まれる。
【手続補正26】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0121】
一実施形態において、第１領域３０の対向する両端の端部エッジは、それぞれ第１機能層２０の対向する両側のエッジと面一である。図１１および図１２に示すように、いずれかの第１領域３０は、第１機能層２０の幅方向の長さがその所在する第１機能層２０の幅に等しく、たとえば、第１凹溝２１の対向する両側（第１側と第２側）に位置する第１領域３０の長さは、第１機能層２０のうち第１凹溝２１の対向する両側に位置する部分の幅に等しい。
【手続補正27】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0135】
ここで、第３接着剤層の第１極板における投影は第１投影であり、第１投影が少なくとも１つの第１領域３０を覆う。第１投影は、第１凹溝２１の第１側に位置する部分が０～８個の第１領域３０を覆い、その数がたとえば０、１、２、３、４、５、６、７、８などであり、ａ１に等しくてもなくてもよい。第１投影は、第１凹溝２１の第２側に位置する部分が０～８個の第１領域３０を覆い、その数がたとえば０、１、２、３、４、５、６、７、８などであり、ａ２に等しくてもなくてもよい。第１投影は、第１凹溝２１の第３側に位置する部分が０～４０個の第１領域３０を覆い、その数がたとえば０、２、５、８、１０、１２、１５、１８、２０、２２、２５、２８、３０、３２、３５、３８、４０個などであり、ａ３に等しくてもなくてもよい。
【手続補正28】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0156】
（テスト２）
＜第１領域３０および第２領域４０の元素に対するテスト＞
ここで、本出願の実施例に係る極板を選出し、ＳＥＭが画像を収集する位置に対して、エネルギ分散型Ｘ線分析装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、ＥＤＳと略称する）でテストして分析する。図３には、５００倍の電子顕微鏡図が示される。図４には、図３における点線枠内の点線位置における５００倍の電子顕微鏡図の面分析ＥＤＳ図が示される。
＜第１領域３０および第２領域４０の元素に対するテスト＞
ここで、本出願の実施例に係る極板を選出し、ＳＥＭが画像を収集する位置に対して、エネルギ分散型Ｘ線分析装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、ＥＤＳと略称する）でテストして分析する。図３には、５００倍の電子顕微鏡図が示される。図４には、図３における点線枠内の点線位置における５００倍の電子顕微鏡図の面分析ＥＤＳ図が示される。
【手続補正29】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0161】
（テスト３）
＜サイクルテストおよび膨張テスト＞
以下、比較例および実験例の電池に対してそれぞれサイクルテストおよび膨張テストを行う。該比較例で使用した電池と該実験例で使用した電池とは、該実験例で使用した電池は本出願に係る極板を負極板として用いたが、比較例で使用した電池は金属リチウムを含まない従来の負極板を用いる点のみで相違する。
＜サイクルテストおよび膨張テスト＞
以下、比較例および実験例の電池に対してそれぞれサイクルテストおよび膨張テストを行う。該比較例で使用した電池と該実験例で使用した電池とは、該実験例で使用した電池は本出願に係る極板を負極板として用いたが、比較例で使用した電池は金属リチウムを含まない従来の負極板を用いる点のみで相違する。
【手続補正30】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0162】
テストプロセスは、以下のステップを含む。
ステップ１において、電池を５℃±２℃の温度環境で１０ｍｉｎ静置する。
ステップ２において、０．２Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ３において、０．７Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ４において、０．２Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、さらに初期容量テストを行う。
ステップ５において、電池を１０ｍｉｎ静置する。
ステップ６において、３Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、電池の厚さをテストする。
ステップ７において、電池を２５℃±２℃の温度環境で１０ｍｉｎ静置する。
ステップ８において、１Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ９において、３Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ１０において、ステップ８およびステップ９を１０００サイクル行い、ここで、０～２００サイクルにおいては５０サイクルごとに満充電状態で電池の厚さをテストし、２００～１０００サイクルにおいては１００サイクルごとに満充電状態で電池の厚さをテストし、さらに２５℃の温度環境でステップ３およびステップ４を繰り返して容量テストを行い、１０００サイクルが完了した後、満充電状態で電池の厚さを検出する。
ステップ１において、電池を５℃±２℃の温度環境で１０ｍｉｎ静置する。
ステップ２において、０．２Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ３において、０．７Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ４において、０．２Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、さらに初期容量テストを行う。
ステップ５において、電池を１０ｍｉｎ静置する。
ステップ６において、３Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、電池の厚さをテストする。
ステップ７において、電池を２５℃±２℃の温度環境で１０ｍｉｎ静置する。
ステップ８において、１Ｃの電池放電レートで下限電圧まで放電し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ９において、３Ｃの電池充電レートで上限電圧まで充電し、０．０５Ｃで停止し、１０ｍｉｎ静置する。
ステップ１０において、ステップ８およびステップ９を１０００サイクル行い、ここで、０～２００サイクルにおいては５０サイクルごとに満充電状態で電池の厚さをテストし、２００～１０００サイクルにおいては１００サイクルごとに満充電状態で電池の厚さをテストし、さらに２５℃の温度環境でステップ３およびステップ４を繰り返して容量テストを行い、１０００サイクルが完了した後、満充電状態で電池の厚さを検出する。
【手続補正31】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0170】
図１０は、本出願に係る電池（表１による実験例１によって製造された２つの電池）と従来の電池（表１による比較例によって製造された２つの電池）のサイクル性能の膨張曲線の比較図である。ステップ９の検出結果は図１０に示され、横軸が充放電サイクル回数を表し、縦軸が膨張率を表す。図１０に示すように、本出願に係る電池は、満充電状態における膨張率が従来の電池よりも低く、電池の膨張に対する改善効果が著しい。
【手続補正32】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0171】
図９は、本出願に係る電池（表１による実験例１によって製造された２つの電池）と従来の電池（表１による比較例によって製造された２つの電池）のサイクル性能曲線の比較図であり、横軸が充放電サイクルの数を表し、縦軸が電池の容量維持率を表す。図９に示すように、本出願に係る電池は、４５０充放電サイクルを完了した後に電池の容量が８０％に低下したが、従来の電池は、３５０充放電サイクルを完了した後に電池の容量が８０％に低下する。したがって、本出願に係る電池は、電池のサイクル性能が約１００充放電サイクル向上し、その分、電池の容量維持率が約５％～１５％向上する。これにより、本出願は改良により電池の容量およびサイクル性能も著しく向上させることを証明した。
【手続補正33】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図11】
【手続補正34】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図12】
【手続補正35】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図14】
【国際調査報告】