[发明专利]二次电池及二次电池的制造方法

说明书

本发明的一个方式的目的是提供一种负极及使用该负极的二次电池。为了达到上述目的，在本发明的一个方式中，在负极活性物质层和负极集电体中设置多个凹凸。通过利用设置在负极活性物质层中的多个凹凸，可以吸收负极活性物质的膨胀，由此抑制其变形。另外，通过利用设置在负极集电体中的多个凹凸，可以抑制由于负极活性物质的膨胀及收缩导致的负极集电体的变形。

本申请是申请日为2015年10月21日、发明名称为“二次电池及二次电池的制造方法”的申请号为201510685917.4专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及物体、方法或制造方法。另外，本发明涉及工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(composition of matter)。尤其是，本发明的一个方式涉及半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、摄像装置、它们的驱动方法及制造方法。尤其是，本发明的一个方式涉及二次电池用负极及二次电池。

背景技术

近年来，随着以智能手机或平板终端为代表的便携式信息终端、如笔记本电脑或便携式游戏机等移动设备的发展，对它们内置的小型、轻量、高能量密度电池的研究开发成为当务之急，已在开发其一部分。

为了提高二次电池的能量密度，重要的是提高负极的容量密度。但是，广泛被用作锂离子二次电池的负极活性物质的石墨的理论容量密度为372mAh/g，已达到与理论容量接近的360mAh/g以上的容量密度。

为了进一步提高二次电池的能量密度，已在研发其理论容量密度更高的负极活性物质，与锂成为合金的硅(Si)、锡(Sn)、锗(Ge)、镓(Ga)、它们的氧化物及合金等引人瞩目。

例如，专利文献1及专利文献2公开了将包含硅的材料用于负极活性物质的二次电池。

[专利文献1]国际专利申请公开WO2007/074654号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2012-38528号公报

但是，上述与锂成为合金的材料、它们的氧化物及合金等具有伴随充放电产生的体积变化大的特征。例如，硅因与锂成为合金而膨胀，使得其体积增加了大约三倍。

由此，发生如下问题：负极活性物质因反复膨胀及收缩而成为微粉并从集电体剥落；负极活性物质膨胀，使得负极集电体伸长，由此在负极集电体中发生起皱等。当负极活性物质剥落时，二次电池的容量下降。另外，当在负极集电体中发生起皱时，包括外包装体的二次电池的体积变大，使得二次电池的能量密度下降。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的是提供一种新颖的二次电池用负极及二次电池。具体而言，提供一种能够吸收由于负极活性物质成为合金导致的膨胀的负极及使用该负极的二次电池。

另外，本发明的一个方式的目的是提供一种新颖的蓄电装置、新颖的负极以及安装有使用该负极的二次电池的电子设备等。注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。另外，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，从说明书、附图以及权利要求书等的记载中可自然得知上述目的以外的目的，并可以从说明书、附图以及权利要求书等的记载中提出上述目的以外的目的。

为了达到上述目的，在本发明的一个方式中，在负极活性物质层及负极集电体中设置多个凹凸。通过利用设置在负极活性物质层中的多个凹凸，可以吸收负极活性物质的膨胀，由此抑制其变形。另外，通过利用设置在负极集电体中的多个凹凸，可以抑制由于负极活性物质的膨胀及收缩导致的负极集电体的变形。

本发明的一个方式是一种二次电池，包括负极、正极、电解液以及隔离体，其中负极包括负极集电体及负极活性物质层，负极活性物质层包括作为负极活性物质的含硅化合物，负极活性物质层包括第一凹凸及第二凹凸，负极集电体包括第三凹凸及第四凹凸，负极活性物质层的第一凹凸与负极集电体的第三凹凸重叠，并且负极活性物质层的第二凹凸与负极集电体的第四凹凸重叠。