[发明专利]可再充电电池、阳极和集电器

说明书

技术领域

本发明总地涉及集电器(current collector)、阳极和可再充电电池。更具体地，本发明提供了用于电化学装置中的集电器、每个都包括该集电器的阳极和可再充电电池。

背景技术

随着近来诸如摄像机、数字照相机、手机、笔记本电脑等的便携式电子装置普遍使用的趋势，迫切期望这些装置小型化、重量减轻以及寿命延长。为了满足电子应用的需求，已经积极开展对电池特别是可再充电电池的开发，以获得对于实现小型化、重量轻和较高能量密度可行的合适电源。

其中，可再充电锂离子电池(其在充放电反应期间利用锂离子的吸纳和放出)已经受到高度期待。这是由于它的能量密度高于由铅电池或镍镉电池所获得的密度。

可再充电锂离子电池通过包括阴极和阳极以及电解质而形成。阳极设置有活性阳极材料层，此活性阳极材料层形成为包括活性阳极材料，活性阳极材料能够参与充放电反应。

作为活性阳极材料，已经广泛使用含碳的材料。然而，由于近来响应于对便携式电子装置的更高性能和扩展功能的需要而期望进一步提高电池容量，所以已经研究了硅材料。这是因为硅的理论容量(4199mAh/g)显著高于石墨的理论容量(372mAh/g)，因此可以期望利用硅得到电池容量的大的提升。在这点上，除了单质硅元素之外，还研究了硅的几种化合物和合金。

然而，当硅用作活性阳极材料时，活性阳极材料层剧烈地膨胀或者收缩，导致集电器变形，并可能导致活性阳极材料层损坏或分离。因此，作为可再充电电池的一个重要特性的循环特性会相对易于恶化。

附带地，已经对可再充电锂离子电池开展大量的研究以改善各种性能。更具体的，例如，为了实现用低磁化率材料形成的密封型(sealed type)电池系统，通过具有由化学蚀刻工艺形成的屏形状(screen-shape)来利用阳极集电器(见，例如日本专利特开第2000-100475号)。作为另一示例，为了通过增加集电器和薄活性材料层的附着而改善充放电循环特性，采用金属箔(其用含铬层进行防腐蚀处理)作为阳极集电器(见，例如日本专利特开第2002-319407号)。在此情况下，在镀覆铜颗粒粉末之后，还采用铜箔作为阳极集电器，其上还设置有通过镀覆工艺形成的致密铜层以不损伤之前由颗粒粉末形成的不规则结构(见，例如日本专利特开第2002-319408号)。作为另一示例，为了改善循环特性而不增大阳极集电器的厚度，采用其上设置有凸起的阳极集电器(见，例如日本专利特开第2004-207112号、第2007-103197号和第2008-41307号)。

发明内容

随着近来对便携式电子装置的更高性能和扩展功能的需求不断增长，近年来功耗趋于增大，可再充电电池的充放电循环被更频繁地重复，其循环特性趋于更容易劣化。因此，非常期望进一步改善可再充电电池的循环特性。

考虑到上述和其它的困难，期望提供可用于改善电池的循环特性的可再充电电池、阳极和集电器。

根据本发明的实施例，集电器通过包括设置在集电器主体(currentcollector body)的表面上的多个导电颗粒而提供，多个导电颗粒包括球状颗粒和板状颗粒。根据本发明的实施例，阳极还通过包括阳极集电器和形成在该阳极集电器上的活性阳极材料层而提供，其中阳极集电器具有与根据本发明实施例的上述集电器相同的结构。可再充电电池还通过包括能够吸纳和放出电极反应材料的阴极、能够放出和吸纳电极反应材料的阳极以及电解质而提供，其中阳极具有与根据本发明实施例的上述阳极相同的结构。

对于根据本发明实施例的集电器，包括在集电器中的集电器主体在其表面上设置有多个导电颗粒，多个导电颗粒包括球状颗粒和板状颗粒。由于具有复杂形状(不规则)的三维结构形成在具有球状颗粒和板状颗粒的集电器主体的表面上，所以糙化效应(anchoring effect)被极大地增强。因而，在包括本发明集电器的阳极中，活性阳极材料层到阳极集电器的附着被显著地改善。因此，对于包括本发明的上述阳极的可再充电电池，由于阳极集电器的变形、损坏等被抑制，所以可以改善循环特性，

附图说明

图1是示意地示出采用根据本发明实施例的集电器的阳极的截面图；

图2是截面图，示出了图1的阳极集电器的结构的放大侧视图；

图3A示出了SEM照片，示出了根据本发明实施例的阳极集电器的表面结构；

图3B示出了SEM照片，以高的放大倍数示出了根据本发明实施例的阳极集电器的表面结构；

图4A示出了SEM照片，以超高的放大倍数示出了根据本发明实施例的阳极集电器的表面结构；