蓄电装置及其制造方法以及电子设备的制造方法_3

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]作为石墨,可以举出中间相碳微球(MCMB)、焦炭基人造石墨(coke-basedartificial graphite)、沥青基人造石墨(pitch-based artificial graphite)等人造石墨或球状化天然石墨等天然石墨。
[0058]当锂离子嵌入在层间时(锂-石墨层间化合物的生成时)石墨示出与锂金属相同程度的低电位(大概0.1V至0.3V的范围vs.Li/Li+)。由此,锂离子电池可以示出高工作电压。再者,石墨具有如下优点:每单位体积的电容较高;体积膨胀小;较便宜;与锂金属相比安全性高等,所以是优选的。
[0059]作为负极活性物质,也可以使用能够利用与锂的合金化/脱合金化反应进行充放电反应的合金类材料或氧化物。在载体离子为锂离子的情况下,作为合金类材料例如可以举出包含Al、S1、Ge、Sn、Pb、Sb、B1、Ag、Zn、Cd、In、Ga等中的至少一种的材料。这种元素的电容比碳高,尤其是硅的理论容量显著地高,为4200mAh/g。由此,优选将硅用于负极活性物质。作为使用这种元素的合金类材料,例如可以举出Mg2S1、Mg2Ge、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、CoSn2> Ni3Sn2 > Cu6Sn5> Ag3Sru Ag3Sb > Ni2MnSb > CeSb3、LaSn3> La3Co2Sn7、CoSb3、InSb、SbSn 等。
[0060]此外,作为负极活性物质,可以使用氧化物诸如S1、SnO、SnO2、二氧化钛(Ti02)、锂钛氧化物(Li4Ti5012)、锂-石墨层间化合物(LixC6)、五氧化铌(Nb205)、氧化钨(WO2)、氧化钼(MoO2)等。
[0061]此外,作为负极活性物质,可以使用锂和过渡金属的双氮化物的具有Li3N型结构的 Li3-AN (M=Co、N1、Cu)。例如,Li2 6Cotl 4N3呈现大充放电容量(900mAh/g,1890mAh/cm 3),所以是优选的。
[0062]当使用锂和过渡金属的双氮化物时,在负极活性物质中包含锂离子,因此可以将其与用作正极活性物质的不包含锂离子的V205、Cr308等材料组合,所以是优选的。注意,当将含有锂离子的材料用作正极活性物质时,通过预先使包含在正极活性物质中的锂离子脱离,也可以作为负极活性物质使用锂和过渡金属的双氮化物。
[0063]此外,也可以将引起转化反应的材料用于负极活性物质。例如,将氧化钴(CoO)、氧化镍(N1)、氧化铁(FeO)等不赋予与锂的合金的过渡金属氧化物用作负极活性物质。作为引起转化反应的材料,还可以举出Fe203、CuO、Cu2O, RuO2, Cr2O3等氧化物、CoS Q 89、NiS, CuS等硫化物、Zn3N2> Cu3N> Ge3N4等氮化物、NiP 2、FeP2> CoP3等磷化物、FeF 3、BiF3等氟化物。注意,由于上述氟化物的电位高,所以也可以用作正极活性物质。
[0064]在通过涂敷法形成负极活性物质层102b的情况下,将负极活性物质、粘合剂混合而制造负极浆料(slurry),将其涂敷在负极集流体102a上进行焙烧即可。此外,也可以对负极浆料添加导电助剂。
[0065]另外,也可以在负极活性物质层102b的表面形成石墨烯。例如,当作为负极活性物质层102b采用硅时,在充放电循环中伴随载体离子的吸留及释放而负极活性物质层102b的体积发生很大的变化,由此负极集流体102a与负极活性物质层102b之间的密接性降低,充放电会导致电池特性的劣化。于是,通过在包含硅的负极活性物质层102b的表面形成石墨烯,即使在充放电循环中硅的体积发生变化,也可以抑制负极集流体102a与负极活性物质层102b之间的密接性的降低,从而减少电池特性的劣化,所以是优选的。
[0066][3.隔离体]
电解液能够经过隔离体103。隔离体103包括用来使电解液经过的空隙(或者也称为空孔)。作为用来形成隔离体103的材料,可以使用纤维素、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯、聚酰胺、聚醋、聚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯等多孔绝缘体。另外,也可以使用玻璃纤维等无纺布或玻璃纤维与高分子纤维复合的膜。
[0067][4.电解液]
作为用于蓄电装置100的电解液106的溶剂,优选使用非质子有机溶剂,例如,可以以任意组合及比率使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、碳酸氯苯基、碳酸亚乙烯酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、甲酸甲酯、醋酸甲酯、丁酸甲酯、1,3_ 二氧六环、1,4_ 二氧六环、二甲氧基乙烷(DME)、二甲亚砜、二乙醚、甲基二甘醇二甲醚(methyl diglyme)、乙腈、苯腈、四氢呋喃、环丁砜、磺内酯等中的一种或两种以上。
[0068]此外,通过作为电解液的溶剂使用凝胶化的高分子材料,对于漏液性等的安全性可以得到提高。并且,能够实现二次电池的薄型化及轻量化。作为凝胶化的高分子材料的典型例子,可以举出硅酮胶、丙烯酸树脂胶、丙烯腈胶、聚氧化乙烯类胶、聚氧化丙烯类胶、氟类聚合物的胶等。
[0069]另外,通过作为电解液的溶剂使用一种或多种具有阻燃性及难挥发性的离子液体(室温熔融盐),即使因蓄电装置的内部短路、过充电等而使内部温度上升也可以防止蓄电装置的破裂或起火等。离子液体由阳离子和阴离子构成,包含有机阳离子和阴离子。作为用于电解液的有机阳离子,可以举出季铵阳离子、叔锍阳离子及季鱗阳离子等脂肪族鑰阳离子或咪唑鑰阳离子及吡啶鑰阳离子等芳香族阳离子。另外,作为用于电解液的阴离子,可以举出一价酰胺基阴离子、一价甲基阴离子、氟磺酸阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸阴离子、全氟烷基硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子和全氟烷基磷酸阴离子等。
[0070]此外,作为溶解于上述溶剂的电解质,当将锂离子用作载流子时,例如可以以任意组合及任意比率使用 LiPF6, LiClO4' LiAsF6, LiBF4' LiAlCl4, LiSCN, LiBr, LiI, Li2SO4'Li2B10Cl10' Li2B12Cl12' LiCF3SO3' LiC4F9SO3' LiC (CF3SO2) 3、LiC (C2F5SO2) 3、LiN (CF3SO2) 2、LiN (C4F9SO2) (CF3SO2)、LiN (C2F5SO2) 2等锂盐中的一种或两种以上。
[0071]作为用于蓄电装置的电解液,优选使用粒状的尘埃或电解液的构成元素以外的元素(以下,简单地称为“杂质”)的含量少的高纯度化的电解液。具体而言,杂质相对于电解液的重量比为1%以下,优选为0.1%以下,更优选为0.01%以下。
[0072][5.外包装体]
二次电池的结构有各种种类,在本实施方式中使用膜形成外包装体107。此外,用于形成外包装体107的膜使用选自金属膜(铝、不锈钢、镍钢等)、由有机材料形成的塑料膜、包含有机材料(有机树脂或纤维等)及无机材料(陶瓷等)的混合材料膜、含碳无机膜(碳膜、石墨膜等)的单层膜或者层叠膜。另外,在使用金属膜的情况下,可以使用如下三层结构的膜:为了使表面绝缘化,例如使用聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、离聚物、聚酰胺等的材料覆盖外包装体107的内表面,并且在外包装体107的外表面例如设置聚酰胺类树脂、聚酯类树脂等的绝缘性合成树脂膜。外包装体107利用热等进行密封即可。
[0073]外包装体107也可以通过进行压制加工,例如压花(emboss)加工形成凹部或凸部。金属膜容易进行压花加工,在利用压花加工形成凹部或凸部的情况下,暴露于外部空气的外包装体107的表面积增大,所以散热效果优异。
[0074]在从外部施加力使蓄电装置100的形状改变时,对蓄电装置100的外包装体107有可能损坏。通过在外包装体107表面形成凹部或凸部,可以缓和因外力导致的应变。因此,可以提高蓄电装置100的可靠性。此外,应变是变形的尺度,其表示相对于物体的基准(初始状态)长度的物体内的物质点的位移。通过在外包装体107表面形成凹部或凸部,可以使应变的影响抑制在允许程度内。因此,可以提供可靠性良好的蓄电装置。
[0075]本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
[0076]实施方式2
在本实施方式中,参照【附图说明】蓄电装置100的制造方法的一个例子。
[0077][1.电极位置的决定]
如图3B所示,正极101包括正极集流体1la以及设置在正极集流体1la中的至少一个表面上的正极活性物质层101b。图3A所示的正极101分别包括孔123a和孔123b这两个孔,该两个孔以大致沿着正极101的虚线A-B所示的中线的方式配置。在此,例如在孔123a及孔123b使用模具等对正极101进行成型时,也可以设置成与孔123a及孔123b的成型的同时对正极101进行凿孔。或者,也可以设置为在对正极101进行成型之后进行凿孔。孔123a与孔123b的尺寸及形状也可以彼此不同。另外,不局限于孔123a及孔123b,而在正极101中设置多个孔的情况下,孔123a及孔123b的形状及尺寸也可以彼此不同。通过使多个孔的尺寸不同,例如容易认定方向,并且容易机械化。另外,多个孔不一定需要具有相等的间隔,也不一定需要以向一个方向配置。另外,不同的正极101的孔的形状及尺寸也可以彼此不同。此外,虽然在此记载正极101,负极102具有孔的情况也是同样的。此外,正极101所具有的孔优选设置在正极的突片区域121中,负极102所具有的孔优选设置在负极的突片区域中。
[0078]在台133上设置有针131a及针131b。图3B示出图3A所示的多个正极101的截面,并是具有图3A所示的点划线A-B的截面。通过使用针131a及针131b决定孔123a和孔123b这两个孔的位置,可以减少在层叠多个正极101时的错位。对正极的层叠数量没有限制。例如,正极可以层叠两层以上且80层以下的数量。另外,虽然在此针131a及针131b设置在台133上,但是不一定需要使用台。在此,针131a及针131b可以具有各种形状。图32A至图32J示出透视图,示出针131a及针131b的形状的例子。针131a及针131b的形状可以为图32A所示的圆锥或图32B所示的圆柱。通过采用锥状形状,在其前端比孔充分小而容易插入到孔,在其下部与孔之间的间隙变小,从而可以减小错位。注意,锥状不局限于圆锥,也可以为多棱锥等。既可以如图32C所示具有空隙,又可以如图32D、图32E及图32F所示具有多棱柱的形状。另外,如图32G所示,在圆锥的顶部中也可以具有弧形。另外,如图32H所示也可以具有柱膨胀的形状,如图321所示也可以具有柱凹陷的形状。另外,如图32J所示,也可以具有侧面的角度相对于底面连续地变化的形状。通过使顶部的直径比下部的直径小,可以与锥状的情况同样减小错位。另外,针131a和针131b既可以具有相同的形状,又可以具有不同的形状。另外,尺寸、径、高度等也可以彼此不同。注意,针131a及针131b的形状不局限于图32A至图32J的形状。
[0079]接着,对多个正极101的突片区域121以及正极引线104施加压力的同时施加超声波,在接合部210中电连接(超声波焊接)。此时,通过在使用针固定位置的情况下进行焊接,可以在保持位置的状态下层叠。另外,虽然图3A至图3C示出正极101具有两个孔的例子,但是孔的数量不局限于2。例如,也可以沿着电极的中线方向配置一个或三个以上的孔。另外,如图12A所示,也可以以不配置多个孔的方式具有狭缝123。图12A示出正极101的透视图。狭缝123的形状例如可以为长方形或椭圆形等。另外,角部也可以带弧形。如此,在设置具有横长的形状的狭缝的情况下,如图12B所示,例如,也可以使用两个针决定一个狭缝的位置。或者,如图18A所示,用来对准的孔也可以具有十字形状。如图18B所示,也可以具有三角形状。另外,如图18C所示,也可以以突片区域的宽度方向配置多个狭缝123。既可以只使用多个狭缝123中的任一个进行对准,又可以使用多个狭缝进行对准。如此,通过设置多个狭缝,突片区域121容易弯曲,在从外部对蓄电装置施加力时容易缓和应力。此外,可以提高突片区域121的反复弯曲时的耐性。图27A示出正极101具有孔123a、孔123b、孔123c这三个孔的例子。孔的每一个不一定需要沿着正极101的中线方向配置,也可以为如图27A所示交错地设置。另外,如图27B所示,也可以以大致沿着大致垂直于中线C-C’的中线D-D’的方式设置孔123a及孔123b。注意,也可以以不沿着中线的方式设置多个孔。在此,图27A及图27B示出正极101的透视图。
[0080]另外,突片区域121以及突片区域与引线之间的接合部122由于外力而容易发生裂缝或切断。在此,图3C示出层叠的多个正极101在接合部210中接合于正极引线10
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