用于制造电力存储设备的方法
【专利说明】用于制造电力存储设备的方法
[0001]本申请是申请日为“2011年5月19日”、申请号为“201180026274.2”、题为“电力存储设备、电极和电气设备”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及电力存储设备(存储电池或二次电池)、电气设备等。
[0003]注意，电力存储设备是至少具有存储电力的功能的设备。
[0004]另外，电气设备是至少具有通过电能驱动的功能的设备。
【背景技术】
[0005]专利文献I公开了使用包括膜形活性材料层的电极的电力存储设备。
[0006][参考文献]
[0007][专利文献]
[0008][专利文献I]日本公开专利申请N0.2001-210315
【发明内容】
[0009]在专利文献I中，根本不设计活性材料层的形状。
[0010]鉴于以上内容，第一目的在于提供用于提供设计活性材料层的形状来改进电力存储设备的特性的手段。
[0011]第二目的在于提供新颖的电气设备。
[0012]注意，在下文中公开的本发明至少实现第一目的或第二目的。
[0013]优选使用包括多个凸部的活性材料层，这些凸部包含活性材料。
[0014]另外，优选使用包括包含活性材料的多个凸部以及包含活性材料的多个颗粒的活性材料层，这些颗粒排列在多个凸部上或者多个凸部之间的空隙中。
[0015]即，有可能提供包括第一电极、第二电极、以及设置在第一电极和第二电极之间的电解质的电力存储设备，其中第二电极包括活性材料层，该活性材料层包括包含活性材料的多个凸部。
[0016]在以上电力存储设备中，优选活性材料层包括包含活性材料的多个颗粒，这些颗粒排列在多个凸部上或者多个凸部之间的空隙中。
[0017]在以上电力存储设备中，优选多个颗粒中的一些颗粒是通过断裂多个凸部中的一些凸部而形成的颗粒。
[0018]在以上电力存储设备中，优选多个凸部和多个颗粒用包含活性材料或金属材料的保护膜覆盖。
[0019]在以上电力存储设备中，优选多个凸部的形状不一致。
[0020]在以上电力存储设备中，优选多个凸部中的一些凸部局部地断裂。
[0021]以上电力存储设备优选包括在多个凸部之间的空隙中包含活性材料的表面。
[0022]另外，电力存储设备优选被包括在电气设备中。
[0023]另外，有可能提供在电力存储设备中使用且包括活性材料层的电极，该活性材料层包括包含活性材料的多个凸部。
[0024]在以上电极中，优选活性材料层包括包含活性材料的多个颗粒，这些颗粒排列在多个凸部上或者多个凸部之间的空隙中。
[0025]在以上电极中，优选多个颗粒中的一些颗粒是通过断裂多个凸部中的一些凸部而形成的颗粒。
[0026]在以上电极中，优选多个凸部和多个颗粒用包含活性材料或金属材料的保护膜覆至
ΠΠ O
[0027]在以上电极中，优选多个凸部的形状是不一致的。
[0028]在以上电极中，优选多个凸部中的一些凸部局部地断裂。
[0029]以上电极优选包括在多个凸部之间的空隙中包含活性材料的表面。
[0030]通过使用包括包含活性材料的多个凸部的活性材料层，可改进电力存储设备的特性。
[0031]通过使用包括包含活性材料的多个凸部以及排列在多个凸部上或者多个凸部之间的空隙中的包含活性材料的多个颗粒的活性材料层，可改进电力存储设备的特性。
【附图说明】
[0032]图1A和IB示出电极的示例。
[0033]图2A至2C示出用于制造电极的方法的示例。
[0034]图3A和3B示出电极的示例。
[0035]图4A至4C示出用于制造电极的方法的示例。
[0036]图5A和5B示出用于制造电极的方法的示例。
[0037]图6A和6B示出用于制造电极的方法的示例。
[0038]图7A和7B示出电极的示例。
[0039]图8A和8B示出电极的示例。
[0040]图9A和9B示出电极的示例。
[0041]图1OA和1B示出电极的示例。
[0042]图1lA和IlB示出电极的示例。
[0043]图12示出用于制造电极的方法的示例。
[0044]图13A和13B各自示出用于制造电极的方法的示例。
[0045]图14A和14B各自示出用于制造电极的方法的示例。
[0046]图15A至15C示出用于制造电极的方法的示例。
[0047]图16A和16B示出电力存储设备的示例。
[0048]图17示出电极(电子显微图像)的示例。
[0049]图18A和18B各自示出电气设备的示例。
[0050]图19示出电力存储设备的示例。
[0051]图20A和20B各自示出电推进车辆的示例。
【具体实施方式】
[0052]将参考附图详细地描述各个实施例和示例。
[0053]本领域技术人员容易理解，各个实施例和示例的模式和细节可以各种方式修改，而不背离本发明的精神和范围。
[0054]因此，本发明不应被解释为限于以下实施例中所描述的内容。
[0055]在以下给出的结构中，在不同的附图中，相同的部分或者具有类似功能的部分由相同的附图标记表示，并且将不再重复其解释。
[0056]以下实施例可适当地彼此组合。
[0057][实施例1]
[0058]图1A是电极的立体图，而图1B是图1A的截面图。
[0059]在图1A和IB中，在集电器301上形成包含硅作为主要成分的层302，该层302由多个凸部构成。在此，在图1A和IB中，包含硅作为主要成分的层302是活性材料层。
[0060]通过形成由多个凸部构成的包含硅作为主要成分的层，在一个凸部和另一凸部之间形成空隙(在多个凸部之间形成空隙)，从而可改进循环特性。另外，该空隙具有活性材料层容易地吸收电解质溶液从而使电池反应容易地发生的优点。
[0061]碱金属或碱土金属的夹附导致活性材料层的体积膨胀，并且碱金属或碱土金属的释出导致活性材料层的体积收缩。
[0062]在此，由反复的体积膨胀和收缩引起的电极的劣化程度被称为循环特性。
[0063]在一个凸部和另一凸部之间形成的空隙(在多个凸部之间形成的空隙)可减少体积膨胀和收缩的影响，从而改进循环特性。
[0064]接着，参考图2A至2C来描述用于制造图1A和IB所示的电极的方法的示例。
[0065]首先，在集电器301上形成具有膜形的包含硅作为主要成分的层302，然后，在包含硅作为主要成分的层302上形成掩模9000 (图2A)。
[0066]然后，通过使用掩模9000的蚀刻来处理包含硅作为主要成分的膜形层302的一部分，从而形成由多个凸部构成的包含硅作为主要成分的层302 (图2B)。
[0067]接着，去除掩模9000 (图2C)。
[0068]按照以上方式，通过使用由多个凸部构成的包含硅作为主要成分的层，可改进电力存储设备的特性。
[0069]虽然本实施例中的凸部的形状是圆柱形，但是凸部的形状不限于此。
[0070]该形状的示例包括但不限于针形、圆锥形、角锥形、以及柱形(圆柱形或棱柱形)。
[0071]多个凸部不必具有相同的长度。
[0072]多个凸部不必具有相同的体积。
[0073]多个凸部不必具有相同的形状。
[0074]多个凸部不必具有相同的倾斜度。
[0075]可与任一其他实施例和示例适当组合来实现本实施例。
[0076][实施例2]
[0077]将描述用于与实施例1中的表面积相比增加活性材料层的表面积的手段。
[0078]“增加活性材料层的表面积”意味着增加其中碱金属或碱土金属可进出的面积。
[0079]通过增加其中碱金属或碱土金属可进出的面积，增大夹附和释出碱金属或碱土金属的速率(夹附速率和释出速率)。
[0080]具体地，图3A和3B所示的结构是优选的。
[0081]图3A是电极的立体图，而图3B是图3A的截面图。
[0082]在图3A和3B中，在集电器301上形成包含硅作为主要成分的层302。
[0083]在图3A和3B中，包含硅作为主要成分的层302是活性材料层。
[0084]在图3A和3B中示出的包含硅作为主要成分的层302包括多个凸部，并且具有在多个凸部之间的空隙中包含硅作为主要成分的表面(包含活性材料的表面)。
[0085]换句话说，包含硅作为主要成分的层302在下部中具有片状并且在上部中具有多个凸部。
[0086]换句话说，包含硅作为主要成分的层302包括膜形层以及从膜形层的表面凸起的多个凸部。
[0087]接着，参考图4A至4C来描述用于制造图3A和3B所示的电极的方法的示例。
[0088]首先，在集电器301上形成具有膜形的包含硅作为主要成分的层302，然后在包含硅作为主要成分的层302上形成掩模9000 (图4A)。
[0089]然后，通过使用掩模9000的蚀刻来处理包含硅作为主要成分的膜形层302的一部分，从而形成包括多个凸部的包含硅作为主要成分的层302 (图4B)。
[0090]虽然图2B示出其中蚀刻包含硅作为主要成分的膜形层302直至露出集电器的表面的示例，但是图4B示出其中停止蚀刻以使包含硅作为主要成分的层保留在多个凸部之间的空隙中的示例。
[0091]接着，去除掩模9000 (图4C)。
[0092]按照以上方式，通过使包含硅作