[发明专利]蓄电装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电装置及其制造方法。

这里，蓄电装置是指具有蓄电功能的元件及所有装置。

背景技术

近年来，对锂离子二次电池、锂离子电容器及空气电池等的蓄电装置进行了开发。

上述蓄电装置用电极是通过在集电体的一个表面上形成活性物质来制造的。作为活性物质，例如使用碳或硅等的能够贮藏并放出成为载流子的离子的材料。尤其是硅或掺杂了磷的硅比碳的理论容量大，通过将这些材料用作活性物质可以实现蓄电装置的大容量化，所以是优选的(例如专利文献1)。

[专利文献1]日本专利申请公开2001-210315号公报

发明内容

在蓄电装置中，当作为正极活性物质使用不含有锂的材料时，负极活性物质中必须含有锂。另外，即使作为正极活性物质使用含有锂的材料，从考虑到不可逆容量的蓄电装置的容量设计的角度来看，在制造蓄电装置之前使负极含有一定量的锂是很有效的。另外，通过使被充电到负极的锂不完全放出，由于在充放电时因施加过多的负荷而导致电极功能降低的危险性降低，从而可以提高蓄电装置的循环特性。但是，当使用硅作为负极活性物质时，需要在制造蓄电装置之前使硅中含有锂。另外，通过使硅中含有锂，硅的导电率得到提高，可以降低蓄电装置的内部电阻，从而可以提高能效。于是，本发明的一个方式的目的之一在于提供一种具有在硅层中引入有锂的电极的蓄电装置及其制造方法。

本发明的一个方式是一种蓄电装置的制造方法，包括如下步骤：在集电体上形成硅层；在硅层上涂敷含有锂的溶液；进行热处理来使硅层中至少被引入锂。

本发明的一个方式是一种蓄电装置的制造方法，包括如下步骤：在集电体上形成硅层；在硅层上涂敷分散有含有锂的粒子的液体；进行热处理来使硅层中至少被引入锂。

本发明的一个方式是一种蓄电装置的制造方法，包括如下步骤：在集电体上形成硅层；在硅层上喷散含有锂的粒子；进行热处理来使硅层中至少被引入锂。

本发明的一个方式是一种蓄电装置的制造方法，包括如下步骤：在集电体上形成硅层；在硅层上形成含有锂的膜；进行热处理来使硅层中至少被引入锂。

在上述制造方法中，硅层可以含有多个须状的晶体硅。

另外，在上述制造方法中，作为含有锂的溶液优选使用不腐蚀硅或基本不腐蚀硅的液体。具有轻度的腐蚀性的溶液可以使硅的表面具有凸凹而具有增大表面积的作用，但是当腐蚀性过高时，形成在集电体上的硅被完全溶解或剥离而失去作为活性物质的功能。优选使用被调整为具有如下腐蚀程度的溶液：热处理后的硅层的最薄的部分的厚度成为热处理前的最薄的部分的厚度的一半以上。

另外，在上述制造方法中，含有锂的粒子是指使用锂金属、含有锂的化合物、含有锂的合金等形成的粒子。

在上述制造方法中，作为含有锂的化合物优选使用氟化锂(LiF)以外的化合物。例如，可以使用氢氧化锂(LiOH)、氧化锂(Li₂O)、碳酸锂(Li₂CO₃)、氯化锂(LiCl)、偏硅酸锂(Li₂SiO₃)、正硅酸锂(Li₄SiO₄)、碘化锂(LiI)、醋酸锂(CH₃CO₂Li)、磷酸锂(Li₃PO₄)、硝酸锂(LiNO₃)等。另外，作为含有锂的合金，可以举出锂硅合金(Li_xSi_1-x(x大于0小于1))或锂铝合金(Li_xAl_1-x(x大于0小于1))等。

本发明的一个方式是一种蓄电装置，包括：在负极集电体上具有负极活性物质的负极；以及隔着电解质与负极对置的正极，其中负极活性 物质由含有硅与锂的合金形成，在进行形成蓄电装置之后的充放电之前，负极活性物质的第二部分的锂浓度比第一部分高，并且第二部分比第一部分更接近负极活性物质的外表面。

本发明的一个方式是一种蓄电装置，包括：在负极集电体上具有负极活性物质的负极；以及隔着电解质与负极对置的正极，其中负极活性物质为膜状且由含有硅与锂的合金形成，并且在进行形成蓄电装置之后的充放电之前，与负极活性物质的靠近负极集电体的一侧相比负极活性物质的表层部的锂浓度高。

在上述结构中，负极活性物质可以含有多个晶须状的区域。

在上述结构中，可以在负极活性物质的表层部上形成有具有导电性的层。