[发明专利]集电体、阳极和电池

说明书

相关申请的互相参考

本发明包含于2007年5月23日向日本专利局递交的日本专利申请 JP2007-136815的主题，其全部内容引入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及含铜的集电体以及采用它的阳极和电池。

背景技术

近年来，已经广泛使用便携式电子设备如组合照相机(录像机)、移动电 话和笔记本式个人计算机，强烈需要减小它们的尺寸和重量并实现它们的长 寿命，因此，作为便携式电子设备的电源，已经开发了电池特别是轻型的能 提供高能量密度的二次电池。

具体地，一种利用锂的嵌入和脱出来进行充电和放电反应的二次电池 (所谓的锂离子二次电池)极有前景，因为这样的二次电池提供比铅蓄电池和 镍镉电池更高的能量密度。

锂离子二次电池具有阴极、阳极和电解质溶液。该阳极具有集电体上配 置活性物质层的结构，该活性物质层包含有助于电极反应的活性物质。碳材 料作为阳极的活性物质已经广泛使用。但是近年来，随着便携式电子设备的 高性能和多功能的发展，需要进一步提高电池容量。因此，考虑使用硅代替 碳材料，因为硅的理论容量(4199mAh/g)显著高于石墨的理论容量(372 mAh/g)，因此有望高度改善电池容量。

然而，当通过气相沉积法沉积作为活性物质的硅时，活性物质层往往难 于与集电体接触，因此，根据接触程度，当反复充电和放电时，该活性物质 层会脱离集电体。如果活性物质层脱离，则阳极的电极反应会因为集电特性 等的降低而受到抑制，结果，作为二次电池的重要特性的循环特性降低了。

因此，为了提高采用硅作为阳极活性物质时的循环特性，已经发明了各 种装置。具体地，已经提出采用伸长率为13％或更大的集电体的技术(例如 参见公开号为2005-135856的日本未审专利申请)，采用算术平均粗糙度Ra 为0.01～1μm的集电体的技术(例如参见日本专利3733066)，采用抗拉强度为 3.82N/mm或更大且算术平均粗糙度Ra为0.01～1μm的集电体的技术(例如 参见国际申请WO01/29912)等。

发明内容

新近的便携式电子设备日益变小，并且日益发展为高性能和多功能。因 此，存在对二次电池频繁进行充电和放电的趋势，从而使循环特性容易降低。 具体地，在使用硅作为阳极活性物质以获得大容量的锂离子二次电池中，由 于充放电期间活性物质的膨胀和收缩，活性物质层容易同集电体脱离，因而 使循环特性容易显著地降低。因此，期望进一步提高这种二次电池的循环特 性。

有鉴于此，本发明中打算提供能够提高循环特性的集电体、阳极和电池。

根据本发明的实施方案，提供一种包含铜的集电体。在该集电体中，通 过X-射线衍射获得的于铜的(200)晶面中产生的峰强度I(200)与在其(111)晶 面中产生的峰强度I(111)之间的比值I(200)/I(111)为0.5～1.5的范围内。

根据本发明的实施方案，提供一种阳极，该阳极包括集电体和布置于其 上的活性物质层。在该阳极中，集电体包含铜，且通过X-射线衍射获得的 铜的(200)晶面产生的峰强度I(200)与其(111)晶面产生的峰强度I(111)之间的 比值I(200)/I(111)为0.5～1.5的范围内。

根据本发明的实施方案，提供一种包括阴极、阳极和电解质溶液的电池。 所述阳极包括集电体和布置于其上的活性物质层。在该电池中，集电体包含 铜，且通过X-射线衍射获得的铜的(200)晶面产生的峰强度I(200)与其(111) 晶面产生的峰强度I(111)之间的比值I(200)/I(111)为0.5～1.5的范围内。

根据本发明实施方案的集电体和阳极，集电体包含铜，且通过X-射线 衍射获得的源于铜晶面的峰强度之间的比值I(200)/I(111)为0.5～1.5的范围 内。由此，提高了集电体和活性物质层之间的接触特性。因此，根据采用本 发明实施方案的集电体或阳极的电池，可提高循环特性。

在下述说明中，本发明的其它及更进一步的目的、特征和优点将更加完 全体现。

附图说明

图1是采用按照本发明实施方案的集电体的阳极结构的截面图；

图2是图1所示阳极集电体的局部放大的示意性截面图；

图3A和3B是图1所示阳极截面结构的SEM照片及其示意图；