[发明专利]薄膜电池正极的制造方法和薄膜电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜电池正极的制造方法和薄膜电池的制造方法。更具体而言，本发明涉及薄膜锂离子二次电池的正极的制造方法和薄膜锂离子二次电池的制造方法。

背景技术

由于近年来移动电子技术的令人瞩目的发展，移动电子设备如手机和笔记本型个人电脑已经逐渐被当作支撑高度信息化社会的基础技术。而且，人们在积极进行对这些设备的高性能化的研究和开发，与之相应的是，移动电子设备的功耗继续攀升。然而，这些电子设备需要长时间运行，由此需要提高作为工作电源的二次电池的能量密度。

考虑到移动电子设备中的电池的所占体积、重量等，电池能量密度越高越好。利用锂离子的掺杂和去掺杂作用的锂离子二次电池具有优异的能量密度，因此广泛用于移动电子设备。

在锂离子二次电池中，通过采用薄膜技术形成的薄膜锂离子二次电池能够实现尺寸和重量的进一步降低。因此，期望薄膜锂离子二次电池成为IC卡和小型电子设备的电源。

例如，在日本未审查专利申请公开第2006-216336号中描述的薄膜锂离子二次电池具有这样的构造：正极集电体层、正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体层堆叠在基板。作为形成这些层(薄膜)的方法，使用溅射法、CVD、真空沉积法、电子束沉积法、激光烧蚀、溶胶凝胶法等。

然而，通过传统制造方法获得的薄膜锂离子二次电池存在正极利用效率差的问题。

因此，本发明的目的是提供能够增强正极的利用效率的薄膜电池正极的制造方法和薄膜电池的制造方法。

发明内容

本发明的发明人从薄膜电池正极利用效率差的原因方面进行了如何解决上述问题的研究。结果，他们有以下发现(1)和(2)：(1)正极活性物质膜的结晶性差和(2)在制备溅射靶时和溅射期间锂的量降低。

因此，他们发现，通过克服(1)和(2)两个问题，就能够提供正极利用效率增强的薄膜电池正极的制造方法和薄膜电池的制造方法。

具体而言，为了克服上述问题，第一发明提供了薄膜电池正极的制造方法，包括：

形成正极材料的膜而形成正极活性物质膜的制膜步骤；

退火正极活性物质膜的退火步骤；和

退火步骤之后，向正极活性物质膜引入锂离子的锂离子引入步骤。

第二发明提供薄膜电池正极的制造方法，包括：

在加热基板的情况下形成正极材料的膜而形成正极活性物质膜的制膜步骤；和

在制膜步骤之后，向正极活性物质膜引入锂离子的锂离子引入步骤。

第三发明提供了薄膜电池正极的制造方法，包括：

在施加磁场的情况下形成正极材料的膜而形成正极活性物质膜的制膜步骤；和

在制膜步骤之后，向正极活性物质膜引入锂离子的锂离子引入步骤。

第四发明提供了一种制造包含正极活性物质膜、负极活性物质膜和电解质膜的薄膜电池的方法，包括：

形成正极材料的膜而形成正极活性物质膜的制膜步骤；

退火正极活性物质膜的退火步骤；和

在退火步骤之后，向正极活性物质膜引入锂离子的锂离子引入步骤。

第五发明提供了一种制造包含正极活性物质膜、负极活性物质膜和电解质膜的薄膜电池的方法，包括：

在加热基板的情况下形成正极材料的膜而形成正极活性物质膜的制膜步骤；和

在制膜步骤之后，向正极活性物质膜引入锂离子的锂离子引入步骤。

第六发明提供了一种制造包含正极活性物质膜、负极活性物质膜和电解质膜的薄膜电池的方法，包括：

在施加磁场的情况下形成正极材料的膜而形成正极活性物质膜的制膜步骤；和

在制膜步骤之后，向正极活性物质膜引入锂离子的锂离子引入步骤。

根据第一发明至第六发明，在正极活性物质膜中，结晶性提高并且已经下降的锂含量被补充供给，因此，能够增强正极利用效率。

附图说明

图1是示出了薄膜锂离子电池的结构的剖视图。

图2A和图2B示出了形成的将被退火的正极活性物质膜的截面的TEM图像和电子衍射图。

图3示出了原料粉末的X射线衍射图和形成的将被退火的正极活性物质膜的X射线衍射图。

图4A至图4C示出了形成的将被退火的正极活性物质膜的截面的TEM图像和电子衍射图。

图5示出了原料粉末的X-射线衍射图和溅射靶的X-射线衍射图。

图6示出了原料粉末的X-射线衍射图和溅射靶的X-射线衍射图。

图7A至图7E是用于说明根据本发明第一实施方式的制造薄膜锂离子电池的方法的图。