[发明专利]负极及使用该负极的电池

说明书

相关申请交叉参考

本发明包括于2006年4月4日向日本专利局提交的与JP2006-102814号日本专利申请有关的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种包含硅(Si)和锡(Sn)中的至少一种作为元素的负极以及一种使用该负极的电池。

背景技术

近年来，由于移动装置已经高度发展并多功能化，要求作为这些移动装置的电源的二次电池(secondary battery蓄电池)具有较高容量。作为满足这种需求的二次电池，出现了锂离子二次电池。但是，由于在目前的实际应用中石墨被用作锂离子二次电池的负极，其电池容量处于饱和状态，因此难以达到其极高的容量。因此，考虑使用硅、锡等作为负极。近年来，已经报导了通过气相沉积法等在负极集电体上形成负极活性物质层(例如，参考日本未审查的专利申请文献第8-50922号和第11-135115号，以及日本专利文献第2948205号)。

但是，由于充电或放电，使得硅或锡膨胀和收缩较大。因此，具有如下缺点。即，例如，负极活性物质层脱落，并且循环特性降低。此外，负极集电体变形并且在负极中产生褶皱，进而电池肿胀。因此，考虑通过在负极活性物质层中形成沟槽或者在负极集电体中形成狭缝，缓和由膨胀和收缩产生的应力，并且提高了特性(例如，参考日本未审查专利申请文献第2003-17040号和第2003-17069号)。

发明内容

但是，在负极活性物质层中形成沟槽的方法中，如果尝试获得充分的效果则容量降低。在负极集电体中形成狭缝的方法中，难以获得均匀膜厚度的负极活性物质层，导致锂(Li)等沉淀，并且不能获得充分的循环特性。

考虑到上述问题，在本发明中，期望提供一种负极和使用该负极的电池，其中该负极能够缓和由于膨胀和收缩产生的应力。

根据本发明的实施例，提供了一种负极，在该负极中，包含硅和锡中的至少一种作为元素的负极活性物质层设置在带状负极集电体的两面上，其中，在负极集电体和负极活性物质层中，形成有至少一个穿透部，该穿透部贯穿负极集电体和负极活性物质层而被切掉或切开，并且以包括负极集电体的纵向分量(longitudinalcomposition)而延伸。

根据本发明的实施例，提供了一种包括正极、负极、以及电解质的电池，其中，负极具有带状负极集电体和负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在负极集电体的两面上并且包含硅和锡中的至少一种作为元素，并且在负极集电体和负极活性物质层中，形成有至少一个穿透部，该穿透部贯穿负极集电体和负极活性物质层而被切掉或切开，并且以包括负极集电体的纵向分量而延伸。

根据本发明实施例的负极，形成有穿透部，该穿透部贯穿负极集电体和负极活性物质层而被切掉或切开，并且以包括负极集电体的纵向分量而延伸。因此，由于负极活性物质层的膨胀和收缩而在负极集电体上产生的应力被缓和，并且能够避免产生褶皱。结果，能够防止负极活性物质层的分离以及负极厚度的增加。因此，根据使用这种负极的本发明实施例的电池，能够提高电池特性(诸如循环特性)，并且能够防止电池肿胀。

特别地，当穿透部的延伸方向平行于负极集电体的纵向方向时，当穿透部的延伸方向与负极集电体的纵向方向的夹角是60度或更小时，当沿穿透部纵向分量的一个长度是负极活性物质层的长度的25％或更多(优选地是50％或更多，且更优选地是70％或更多)时，当设置有多个穿透部时，或者当穿透部的宽度是0.1mm至5mm时，可以获得更好的效果。

本发明的其它和进一步的目的、特征和优点将从以下的描述中更全面地呈现。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施例的二次电池的结构的横截面；

图2A至图2G是示出了图1所示的负极的展开状态的平面图；

图3A至图3C是示出了图1所示的正极的结构的横截面；

图4是示出了根据本发明第二实施例的二次电池的结构的分解透视图；

图5是示出了沿图4所示二次电池的线I-I截取的结构的横截面；以及

图6A和图6B是示出了本发明的改进的视图。

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明的实施例。

[第一实施例]