蓄电装置用电极、蓄电装置以及蓄电装置用电极的制造方法_4

文档序号:8460876阅读:来源:国知局
叠包含正极集流体 401及正极活性物质层402的正极403、隔离物407、和包含负极集流体404及负极活性物 质层405的负极406,将其封入在外部体409中,然后将电解液408注入外部体409。尽管 图6中的层合型锂离子电池400具有一个片状正极403与一个片状负极406层叠的结构, 但是为了增加电池容量,优选卷绕上述叠层或层叠多个该层叠并进行层合。尤其是,在层合 型锂离子电池的情况下,由于电池具有柔性,所以适合于需要柔性的用途。
[0135] 在图6所示的层合型锂离子电池400中,正极集流体401及负极集流体404还用 作与外部电接触的端子。因此,正极集流体401及负极集流体404各自设置为部分露出到 外部体409的外侧。
[0136] 作为层合型锂离子电池400中的外部体409,例如可以使用如下具有三层结构的 层合膜:在由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、离聚物、聚酰胺等的材料形成的膜上设置铝、不锈 钢、铜或镍等的高柔性金属薄膜,在该金属薄膜上设置聚酰胺树脂、聚酯树脂等绝缘性合成 树脂膜作为外部体的外表面。通过采用上述三层结构,可以阻挡电解液及气体的透过,并可 获得绝缘性及耐电解液性。
[0137] 正极403、负极406及层合型锂离子电池400以与上述硬币型锂离子电池的正极、 负极及硬币型锂离子电池类似的方法制造。
[0138] (圆筒型二次电池) 接着,参照图7A和图7B说明圆筒型二次电池的一个例子。如图7A所示,圆筒型锂离 子电池500在顶面具有正极盖(电池盖)501,并在侧面及底面具有电池罐(外罐)502。正极 盖501与电池罐502通过垫片(绝缘垫片)510彼此绝缘。
[0139] 图7B是示意性图示圆筒型锂离子电池的截面的图。在中空圆筒形电池罐502的 内侧设置有电池元件,所述电池元件中,其间夹着带状隔离物505的带状正极504和带状负 极506被卷绕。虽然未图示,但是电池元件围绕中心销被卷绕。电池罐502的一端关闭且 另一端开着。对于电池罐502,可以使用对电解液具有抗蚀性的镍、铝或钛等金属、此类金属 的合金或者此类金属与其他金属的合金(不锈钢等)。此外,为了防止由电解液引起的腐蚀, 优选由镍或铝等覆盖金属等。在电池罐502的内侧,正极、负极及隔离物被卷绕而成的电池 元件夹在彼此相对的一对绝缘板508与509之间。另外,电解液(未图示)注入设置有电池 元件的电池罐502的内侧。作为电解液,可以使用与上述硬币型二次电池和上述层合型锂 离子电池中的电解液类似的电解液。
[0140] 尽管正极504及负极506可以与上述硬币型锂离子电池的正极及负极类似的方法 制造,不同在于,由于圆筒型锂离子电池的正极及负极被卷绕,所以在集流体的两面上形成 活性物质。正极端子(正极集流导线)503与正极504连接,负极端子(负极集流导线)507与 负极506连接。正极端子503及负极端子507都可以使用铝等金属材料形成。将正极端子 503电阻焊接到安全阀机构512,而将负极端子507电阻焊接到电池罐502的底部。安全阀 机构512通过PTC (Positive Temperature Coefficient :正温度系数)元件511与正极盖 501电连接。当电池的内压超过预定的阈值时,安全阀机构512切断正极盖501与正极504 之间的电连接。另外,PTC元件511起到电阻随着温度上升而增大的热敏感电阻元件的作 用,通过增加电阻限制电流量,来防止异常发热。PTC元件可以使用钛酸钡(BaTiO 3)类半导 体陶瓷等。
[0141] 在本实施方式中,虽然作为锂离子电池的例子示出硬币型锂离子电池、层合型锂 离子电池及圆筒型锂离子电池,但是,还可以使用密封型锂离子电池、方型锂离子电池等各 种形状的任意锂离子电池。此外,也可以采用层叠或卷绕多个正极、多个负极以及多个隔离 物的结构。
[0142] 作为本实施方式所示的锂离子电池300、锂离子电池400和锂离子电池500的负 极,使用本发明的一个方式的蓄电装置用负极。由此,可以使锂离子电池300、400、500的长 期循环特性优良。
[0143] 本实施方式可以与任何其他实施方式和实施例适当地组合而实施。
[0144] 实施方式4 在本实施方式中,作为蓄电装置说明锂离子电容器。
[0145] 锂离子电容器是包括双电层电容器(EDLC)的正极与使用碳材料形成的锂离子二 次电池的负极的组合的混合电容器,也是正极和负极的蓄电原理彼此不同的非对称电容 器。正极如"双电层电容器"中那样通过吸附及解吸跨双电层运送离子的电荷而允许充放 电,而负极如"锂离子电池"中那样通过氧化还原反应而允许充放电。通过使用其中碳材料 等负极活性物质接受锂的负极,与使用多孔活性炭形成负极的常规双电层电容器相比,能 量密度明显得到提高。
[0146] 锂离子电容器中,使用能够可逆地具有锂离子和阴离子中的至少一种的材料代替 实施方式3所示的锂离子电池的正极活性物质层。作为这种材料,例如可以举出活性炭、导 电聚合物、多并苯有机半导体(PAS :polyacenic semiconductor)等。
[0147] 锂离子电容器的充放电效率高,所以能够进行快速充放电且即使反复利用也具有 长的寿命。
[0148] 作为上述锂离子电容器的负极使用上述实施方式所示的蓄电装置用电极。由此, 可以尽可能抑制作为充放电的副反应产生的电解液等的分解反应,从而可以制造具有长期 循环特性的蓄电装置。
[0149] 本实施方式可以与任何其他实施方式和实施例适当地组合而实施。
[0150] 实施方式5 本发明的一个方式的蓄电装置可以被用于以电力操作的各种电器设备的电源。
[0151] 作为各自使用本发明的一个方式的蓄电装置的电器设备的具体例子,可以举出电 视机和显示器等的显示装置、照明装置、台式个人计算机、笔记本个人计算机、文字处理机、 再现存储在DVD (Digital Versatile Disc:数字通用光盘)等记录媒体中的静态图像或动 态图像的图像再现装置、便携式CD播放器、便携式收音机、磁带录音机、头戴式耳机立体声 系统、立体声系统、台钟、挂钟、无绳电话听筒、收发机、便携无线设备、手机、车载电话、便携 式游戏机、计算器、便携式信息终端、电子笔记本、电子书阅读器、电子翻译器、声音输入器、 摄像机、玩具、数字静态照相机、电动剃须刀、高频加热装置如微波炉、电饭煲、洗衣机、电动 吸尘器、热水器、电扇、电吹风、空调系统诸如空调器、加湿器及除湿器、洗碗机、烘碗机、干 衣机、供被机、电冷臧箱、电冷冻箱、电冷臧冷冻箱、DNA保存用冷冻器、手电简、电动工具如 链锯、烟雾探测器、医疗设备如透析装置。再者,还可以举出工业设备诸如引导灯、交通信 号机、传送带、电梯、自动扶梯、工业机器人、蓄电系统、用于电力供应量均匀化和智能电网 的蓄电装置。另外,利用来自锂二次电池的电力通过电动机驱动的移动体也包括在电器设 备的范畴内。作为这种移动体,例如可以举出电动车辆(EV)、包括内燃机和电动机两者的 混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、使用履带代替这些车辆的车 轮的履带式车辆、包括电动辅助自行车的电动自行车、摩托车、电动轮椅、高尔夫球车、小型 船舶、大型船舶、潜水艇、直升机、飞机、火箭、人造卫星、太空探测器、行星探测器、宇宙飞船 等。
[0152] 在上述电器设备中,作为用来供应几乎全部耗电量的主电源,可以使用本发明的 一个方式的蓄电装置。或者,在上述电器设备中,作为当来自主电源或商业电源的电力供应 停止时能够对电器设备供应电力的不间断电源,可以使用本发明的一个方式的蓄电装置。 或者,在上述电器设备中,作为与来自该主电源或商业电源的电力供应的同时对电器设备 供应电力的辅助电源,可以使用本发明的一个方式的蓄电装置。
[0153] 图8示出上述电器设备的具体结构。在图8中,显示装置600是包括本发明的一个 方式的蓄电装置604的电器设备的一个例子。具体地说,显示装置600相当于电视广播接 收用显不装置,包括外壳601、显不部602、扬声器部603及蓄电装置604。本发明的一个方 式的蓄电装置604设置在外壳601中。显示装置600可以接受来自商业电源的电力供应。 或者,显示装置600可以使用蓄积在蓄电装置604中的电力。因此,即使当由于停电等不能 自商业电源供应电力时,通过将本发明的一个方式的蓄电装置604用作不间断电源,也可 以操作显示装置600。
[0154] 对于显示部602,可以使用半导体显示装置诸如液晶显示装置、在每个像素中 具备有机EL元件等发光元件的发光装置、电泳显示装置、数字微镜装置(DMD:Digital Micromirror Device)、等离子体显不面板(PDP:Plasma Display Panel)或场致发射显不 器(FED :Field Emission Display)。
[0155] 显示装置在其范畴内除了电视广播接收用信息显示装置以外还包括用于个人计 算机和广告显示等的所有的信息显示装置。
[0156] 在图8中,装配式照明装置610是包括本发明的一个方式的蓄电装置613的电器 设备的一个例子。具体地说,照明装置610包括外壳611、光源612及蓄电装置613。虽然 在图8中示出蓄电装置613设置在安装有外壳611及光源612的天花板614中的情况,但 是蓄电装置613也可以设置在外壳611中。照明装置610可以接受来自商业电源的电力供 应。或者,照明装置610可以使用蓄积在蓄电装置613中的电力。因此,即使当由于停电等 不能自商业电源供应电力时,通过将本发明的一个方式的蓄电装置613用作不间断电源, 也可以操作照明装置610。
[0157] 虽然在图8中例示出装配式照明装置610被设置在天花板614中,但是本发明的 一个方式的蓄电装置可以用于设置在天花板614以外(例如,壁615、地板616或窗户617 等)的装配式照明装置中。此外,该蓄电装置也可以用于台式照明装置等。
[0158] 作为光源612,可以使用利用电力人工性地发射光的人工光源。具体地说,作为上 述人工光源的例子,可以举出白炽灯、放电灯如荧光灯、发光元件如LED和有机EL元件。
[0159] 在图8中,具备室内机620及室外机624的空调器是包括本发明的一个方式的蓄 电装置623的电器设备的一个例子。具体地说,室内机620包括外壳621、送风口 622及蓄 电装置623。虽然在图8中示出蓄电装置623设置在室内机620中的情况,但是蓄电装置 623也可以设置在室外机624中。或者,也可以在室内机620和室外机624两者中设置二次 电池623。空调器可以接受来自商业电源的电力供应。或者,空调器可以使用蓄积在蓄电装 置623中的电力。尤其是,当在室内机620和室外机624两者中设置有二次电池623时,即 使当由于停电等不能自商业电源供应电力时,通过将本发明的一个方式的蓄电装置623用 作不间断电源,也可以操作空调器。
[0160] 虽然在图8中例示出包括室内机和室外机的分体式空调器,但是也可以将本发明 的一个方式的蓄电装置用于在一个外壳中集成了室内机及室外机的功能的空调器。
[0161] 在图8中,电冷藏冷冻箱630是包括本发明的一个方式的蓄电装置634的电器设 备的一个例子。具体地说,电冷藏冷冻箱630包括外壳631、冷藏室门632、冷冻室门633及 蓄电装置634。在图8中,蓄电装置634设置在外壳631中。电冷藏冷冻箱630可以接受 来自商业电源的电力供应。或者,电冷藏冷冻箱630可以使用蓄积在蓄电装置634中的电 力。因此,即使当由于停电等不能自商业电源供应电力时,通过将本发明的一个方式的蓄电 装置634用作不间断电源,也可以操作电冷藏冷冻箱630。
[0162] 在上述电器设备中,微波炉等高频加热装置和电饭煲等电器设备在短时间内需要 高电力。通过将本发明的一个方式的蓄电装置用作用来供应商业电源所不能充分供应的电 力的辅助电源,可以防止在电器设备的使用中商业电源的断路器跳闸。
[0163] 另外,在不使用电器设备的时间段,尤其是相对于可从商业电源供应的总电量,实 际使用的电量所占的比率(此种比率称为电力使用率)低时,可以将电力蓄积在蓄电装置 中,由此可以降低使用电器设备的时间段中的电力使用率。例如,在电冷藏冷冻箱630的情 况下,可以在温度低且不频繁地开关冷藏室门632和冷冻室门633的夜间,将电力蓄积在蓄 电装置634中。另一方面,在温度高且频繁地开关冷藏室门632和冷冻室门633的白天,将 蓄电装置634用作辅助电源,由此可以抑制白天的电力使用率。
[0164] 本实施方式可以与任何其他实施方式适当地组合而实施。
[0165] 实施方式6 接着,参考图9A至图9C说明为电器设备的一个例子的便携式信息终端。
[0166] 图9A及图9B示出可折叠平板终端650。图9A示出打开状态下的平板终端650。 该平板终端包括外壳651、显示部652a、显示部652b、显示模式切换按钮653、电源按钮654、 省电模式切换按钮655以及操作按钮656。
[0167] 可以将触摸面板区域657a设置在显示部652a的一部分,在该区域中可以通过触 摸所显示的操作键658来输入数据。显示部652a的一半只具有显示功能而另一半具有触 摸面板功能。但是显示部652a的结构不局限于此,也可以使显示部652a的整个区域具有 触摸面板功能。例如,可以使整个显示部652a上显示键盘来用作触摸面板,并且可将显示 部652b用作显示屏。
[0168] 与显示部652a同样,可以将触摸面板区域657b设置在显示部652b的一部分。使 用手指或触屏笔等触摸触摸面板上显示的键盘显示切换按钮659时,可以在显示部652b上 显TK键盘。
[0169] 也可以同时进行触摸输入来控制触摸面板区域657a和触摸面板区域657b。
[0170] 显示模式切换按钮653能够切换竖屏模式和横屏模式、黑白显示和彩色显示等。 省电模式切换按钮655可以根据由安装在平板终端中光传感器检测到的外光量使显示亮 度最优化。平板终端中除了光传感器以外还可以安装有陀螺仪或加速度传感器等确定倾斜
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