[发明专利]电池及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2005年11月25日、申请号为200510126886.5、题目为“电 池及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本发明包含涉及2004年11月25日向日本专利局提交的日本专利申请 JP 2004-341181和2004年11月25日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2004-341182的主题，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及包括负极活性材料层的电池，该负极活性材料层包括硅(Si) 作为元素，并涉及该电池的制造方法。

背景技术

近年来，由于移动装置已变得更复杂和多功能，已要求作为移动装置 用电源的二次电池的容量增加。作为满足这种要求的二次电池，列举锂二 次电池。然而，在目前典型的使用锂钴氧化物作为正极和石墨作为负极的 锂二次电池中，其电池容量已达到饱和点，因此显著增加其容量是非常困 难的。因此，长时间以来已考虑使用金属锂(Li)作为负极；然而，为了使该 负极实际使用，必须改善锂沉积/溶解效率并控制树状(dendritic)蒸发。

另一方面，最近，已积极的进行了使用硅、锡(Sn)等的具有高容量的负 极的研究。但是，当重复充电和放电时，由于活性材料严重的膨胀和收缩， 具有高容量的负极破碎成小片，由此集电性能下降，且由于表面积的增加， 加速电解质溶液的分解，因此循环特性非常差。因此，已研究通过气相法、 液相法、焙烧法(firing method)等在集电体上形成活性材料层而形成的负极 (例如，参考日本未审专利申请公开No.H8-50922、日本专利No.2948205 和日本未审专利申请公开No.H11-135115)。与现有技术中通过将包括粒状 活性材料、粘合剂等的浆料涂覆形成的涂覆型负极相比，该负极可防止破 碎成小片，且在该负极中，集电体和活性材料层可形成作为一个单元。因 此，负极中的电子电导率优异，且可期望在容量和循环寿命方面的更高性 能。此外，可减少或消除在现有技术的负极中存在的电导体、粘合剂和空 隙，所以该负极本质上可形成为薄膜。此外，已报道使负极集电体的表面 粗糙以在负极活性材料的表面上形成微观粗糙度，由此可获得优异的特性 (例如，参考日本未审专利申请公开No.2002-83594，S.Fujitani，H.Yagi， K.Sayama，T.Yoshida，H.Tarui，Sanyo Electric Co.，Ltd.，“The Electrochemical Society 203rd Meeting(Paris，France)Abstract 1152”，(New a-Si Alloy Thin Film Anode with Self Organized Micro Columnar Structure)， P.1152，和“Summary of Autumn Meeting of the Electrochemical Society of Japan”2002，p.107)。

发明内容

然而，在例如在S.Fujitani，H.Yagi，K.Sayama，T.Yoshida，H.Tarui， Sanyo Electric Co.，Ltd.，“The Electrochemical Society 203rd Meeting(Paris， France)Abstract 1152”，(New a-Si Alloy Thin Film Anode with Self Organized Micro Columnar Structure)，P.1152描述的这种负极中，在负极活性材料中， 在厚度方向上生长得长且薄的单独的初级粒子通过充电和放电重复膨胀和 收缩，因此在循环的初期阶段，可获得相对良好的特性；但是，当重复该 循环时，负极活性材料层可被破坏或脱离集电体，由此特性下降。

这种现象经常发生在其中初级粒子之间的粘附差的情况中；但是，当 初级粒子之间的粘附强，且由此二次粒子变得太大时，二次粒子可由于充 电和放电脱落，或集电体可被破坏，因为难以释放通过二次粒子的膨胀和 收缩而产生的应力。因此，难以获得充分的特性。

考虑到以上所述，期望提供能够防止负极活性材料层失去其形状且能 够改善电池特性如循环特性的电池，以及该电池的制造方法。