CN100539260C - 负极及使用该负极的电池 - Google Patents

负极及使用该负极的电池 Download PDF

Info

Publication number
CN100539260C
CN100539260C CNB2007100873883A CN200710087388A CN100539260C CN 100539260 C CN100539260 C CN 100539260C CN B2007100873883 A CNB2007100873883 A CN B2007100873883A CN 200710087388 A CN200710087388 A CN 200710087388A CN 100539260 C CN100539260 C CN 100539260C
Authority
CN
China
Prior art keywords
negative electrode
active material
material layer
electrode active
electrode collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2007100873883A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101051684A (zh
Inventor
广濑贵一
川濑贤一
小西池勇
岩间正之
松元浩一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN101051684A publication Critical patent/CN101051684A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100539260C publication Critical patent/CN100539260C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0419—Methods of deposition of the material involving spraying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0438—Processes of manufacture in general by electrochemical processing
    • H01M4/045—Electrochemical coating; Electrochemical impregnation
    • H01M4/0452—Electrochemical coating; Electrochemical impregnation from solutions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

本发明提供了一种能够缓和由于膨胀和收缩而产生的应力的负极以及一种使用该负极的电池。在该负极中，包含硅和锡中的至少一种作为元素的负极活性物质层设置在带状负极集电体的两个面上。在负极集电体和负极活性物质层中，形成有至少一个穿透部，该穿透部贯穿负极集电体和负极活性物质层而被切掉或切开，并且以包括所述负极集电体的纵向分量而延伸。

Description

负极及使用该负极的电池
相关申请交叉参考
本发明包括于2006年4月4日向日本专利局提交的与JP2006-102814号日本专利申请有关的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种包含硅(Si)和锡(Sn)中的至少一种作为元素的负极以及一种使用该负极的电池。
背景技术
近年来，由于移动装置已经高度发展并多功能化，要求作为这些移动装置的电源的二次电池(secondary battery蓄电池)具有较高容量。作为满足这种需求的二次电池，出现了锂离子二次电池。但是，由于在目前的实际应用中石墨被用作锂离子二次电池的负极，其电池容量处于饱和状态，因此难以达到其极高的容量。因此，考虑使用硅、锡等作为负极。近年来，已经报导了通过气相沉积法等在负极集电体上形成负极活性物质层(例如，参考日本未审查的专利申请文献第8-50922号和第11-135115号，以及日本专利文献第2948205号)。
但是，由于充电或放电，使得硅或锡膨胀和收缩较大。因此，具有如下缺点。即，例如，负极活性物质层脱落，并且循环特性降低。此外，负极集电体变形并且在负极中产生褶皱，进而电池肿胀。因此，考虑通过在负极活性物质层中形成沟槽或者在负极集电体中形成狭缝，缓和由膨胀和收缩产生的应力，并且提高了特性(例如，参考日本未审查专利申请文献第2003-17040号和第2003-17069号)。
发明内容
但是，在负极活性物质层中形成沟槽的方法中，如果尝试获得充分的效果则容量降低。在负极集电体中形成狭缝的方法中，难以获得均匀膜厚度的负极活性物质层，导致锂(Li)等沉淀，并且不能获得充分的循环特性。
考虑到上述问题，在本发明中，期望提供一种负极和使用该负极的电池，其中该负极能够缓和由于膨胀和收缩产生的应力。
根据本发明的实施例，提供了一种负极，在该负极中，包含硅和锡中的至少一种作为元素的负极活性物质层设置在带状负极集电体的两面上，其中，在负极集电体和负极活性物质层中，形成有至少一个穿透部，该穿透部贯穿负极集电体和负极活性物质层而被切掉或切开，并且以包括负极集电体的纵向分量(longitudinalcomposition)而延伸。
根据本发明的实施例，提供了一种包括正极、负极、以及电解质的电池，其中，负极具有带状负极集电体和负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在负极集电体的两面上并且包含硅和锡中的至少一种作为元素，并且在负极集电体和负极活性物质层中，形成有至少一个穿透部，该穿透部贯穿负极集电体和负极活性物质层而被切掉或切开，并且以包括负极集电体的纵向分量而延伸。
根据本发明实施例的负极，形成有穿透部，该穿透部贯穿负极集电体和负极活性物质层而被切掉或切开，并且以包括负极集电体的纵向分量而延伸。因此，由于负极活性物质层的膨胀和收缩而在负极集电体上产生的应力被缓和，并且能够避免产生褶皱。结果，能够防止负极活性物质层的分离以及负极厚度的增加。因此，根据使用这种负极的本发明实施例的电池，能够提高电池特性(诸如循环特性)，并且能够防止电池肿胀。
特别地，当穿透部的延伸方向平行于负极集电体的纵向方向时，当穿透部的延伸方向与负极集电体的纵向方向的夹角是60度或更小时，当沿穿透部纵向分量的一个长度是负极活性物质层的长度的25％或更多(优选地是50％或更多，且更优选地是70％或更多)时，当设置有多个穿透部时，或者当穿透部的宽度是0.1mm至5mm时，可以获得更好的效果。
本发明的其它和进一步的目的、特征和优点将从以下的描述中更全面地呈现。
附图说明
图1是示出了根据本发明第一实施例的二次电池的结构的横截面；
图2A至图2G是示出了图1所示的负极的展开状态的平面图；
图3A至图3C是示出了图1所示的正极的结构的横截面；
图4是示出了根据本发明第二实施例的二次电池的结构的分解透视图；
图5是示出了沿图4所示二次电池的线I-I截取的结构的横截面；以及
图6A和图6B是示出了本发明的改进的视图。
具体实施方式
以下，将参考附图详细描述本发明的实施例。
[第一实施例]
图1示出了根据本发明第一实施例的二次电池的结构。该二次电池是所谓的方型电池，并在近似中空圆柱形状的电池外壳11内部具有电池元件20。电池外壳11是金属容器，由例如铝(Al)、铝合金、镍(Ni)、镍合金、铁(Fe)、或铁合金制成。电池外壳11的表面可以被喷镀、或涂敷以树脂等。在电池外壳11内部，设置有一对绝缘板12和13，使得电池元件20夹在绝缘板12和13之间。电池外壳11的一端封闭，而另一端开口。电池外壳11的开口端用电池盖14密封。端子片16设置在电池盖14中，绝缘件15设置在端子片与电池盖之间。电池盖14和端子片16由例如类似于电池外壳11材料的金属材料制成。
电池元件20具有以下结构：例如，其中带状负极21和带状正极22层叠，其间设置有隔离片23，并且负极和正极沿纵向以椭圆形状或扁平形状螺旋地卷绕多次。由镍等制成的负极引线24连接至负极21，而由铝等制成的正极引线25连接至正极22。负极引线24电连接至电池外壳11，而正极引线25电连接至端子片16。
例如，负极21具有带状负极集电体21A和设置在负极集电体21A的两面上的带状负极活性物质层21B。负极活性物质层21B可以设置在负极集电体21A的整个区域或部分区域上。进一步，在负极集电体21A的一个面上的设置有负极活性物质层21B的区域与在负极集电体21A的另一个面上的设置有负极活性物质层21B的区域可以一致也可以不一致。更进一步，可以存在负极活性物质层21B只设置在负极集电体21A的一个面上的区域。
优选地，负极集电体21A由包含至少一种不与锂形成金属间化合物的金属元素的金属材料制成。当金属间化合物由锂形成时，负极会由于充电和放电而膨胀和收缩，出现结构断裂，并且集电性能降低。而且，支撑负极活性物质层21B的能力降低。在本说明书中，除了单质金属元素之外，金属材料还包括包含两种或更多金属元素的合金或者包含一种或更多金属元素以及一种或更多类金属元素的合金。作为不与锂形成金属间化合物的金属元素，可以列举例如铜(Cu)、镍(Ni)、钛(Ti)、铁、或铬(Cr)。
优选地，负极集电体21A包含可与负极活性物质层21B形成合金的金属元素。因此，能够改进负极活性物质层21B与负极集电体21A之间的接触特性。正如后面描述的，作为不与锂形成金属间化合物并与负极活性物质层21B形成合金的金属元素，在负极活性物质层21B包含硅或锡作为元素的情况下，可以列举例如铜、镍、或铁。在强度和导电性方面，这样的元素是优选的。
负极集电体21A可以形成为单层或多层。在后一种情形中，与负极活性物质层21B接触的层可以由与硅形成合金的金属材料制成，而其它层可以由其它金属材料制成。
优选地，负极集电体21A的表面是粗糙的。优选地，表面粗糙度Ra是0.1μm或更大，更优选地是0.2μm或更大。因此，可以进一步改进负极活性物质层21B与负极集电体21A之间的接触特性。优选地，负极集电体21A的表面粗糙度Ra是3.5μm或更小，更优选地是3.0μm或更小。当表面粗糙度Ra过高时，由于负极活性物质层21B的膨胀有可能导致负极集电体21A容易断裂。表面粗糙度Ra表示JIS B0601中指定的算术平均粗糙度Ra。在负极集电体21A的至少设置有负极活性物质层21B的区域中，表面粗糙度Ra在前述范围内是足够的。
负极活性物质层21B包含硅和锡中的一种作为元素。硅和锡具有较高的嵌入和脱出锂的能力，并且提供高能量密度。硅和锡可以以单质、合金、或化合物的形式被包含。
优选地，至少部分负极活性物质层21B通过例如选自气相沉积法、溅射法、焙烧法、和液相沉积法组成的组中的一种或多种方法形成。因此，可以防止由于充电和放电使得负极活性物质层21B膨胀和收缩而引起的断裂。此外，可以结合负极集电体21A和负极活性物质层21B，并且可以改进负极活性物质层21B中的电子传导率。“焙烧法”表示一种方法，其中，在非氧化环境下对通过包含活性材料的粉末和粘合剂进行混合而形成的层进行热处理，从而形成比热处理之前具有更高体积密度的密集层。
优选地，在负极活性物质层21B与负极集电体21A界面的至少一部分上，负极活性物质层与负极集电体进行合金化。如上所述，负极活性物质层21B与负极集电体21A之间的接触特性因此得以改进。具体地，优选地，在界面处，负极集电体21A的元素扩散到负极活性物质层21B中，或者负极活性物质层21B的元素扩散到负极集电体21A中，或者两元素相互扩散。在本说明书中，前述的元素扩散也被认为是合金化的一种形式。
进一步，在负极21中，形成有至少一个穿透部，该穿透部贯穿负极集电体21A和负极活性物质层21B而被切掉或切开，并且以包括负极集电体21A的纵向分量而延伸。因此，可以缓和由于负极活性物质层21B的膨胀和收缩而产生的应力，而且可以防止产生褶皱。
图2A至图2G示出了负极21的展开的平面结构。例如，如图2A至图2G所示，尽管可以设置一个或多个穿透部21C，但优选地是设置多个穿透部21C。因为当穿透部21C均匀地设置在整个负极21上时，可以获得较好的效果。尽管穿透部21C可以是没有宽度的狭缝或有宽度的切口，但优选地是有宽度的切口，因为由此可以获得较好的效果。然而，如果宽度过宽，那么容量降低。因此，穿透部21C的宽度优选地是0.1mm至5mm。
进一步，穿透部21C可以平行于纵向方向也可以不平行于纵向方向，只要穿透部21C的延伸方向包括负极集电体21A的纵向分量。但是，优选地，延伸方向和纵向方向的夹角θ是60度或更小，并且，更优选地，延伸方向和纵向方向相互平行。另外，优选地，沿穿透部21C的纵向分量的一个长度是负极活性物质层21B的长度的25％或更多，更优选地，是50％或更多，甚至更优选地，是70％或更多。进一步，优选地，沿穿透部21C的纵向分量的一个长度是10mm或更多，更优选地，是100mm或更多，甚至更优选地，是300mm或更多。沿纵向分量的长度越长，可以获得越好的效果。负极活性物质层21B的长度是指在负极集电体21A的两面上设置有负极活性物质层21B的区域中的长度。当设置有多个穿透部21C时，每个穿透部21C的延伸方向、长度、或宽度可以相同或不同。
例如，正极22具有带状正极集电体22A和设置在正极集电体22A的两面上的带状正极活性物质层22B。进行设置，使得正极活性物质层22B面向负极活性物质层21B。正极活性物质层22B可以设置在正极集电体22A的整个区域或部分区域上。进一步，在正极集电体22A的一个面上的设置有正极活性物质层22B的区域与在正极集电体22A的另一个面上的设置有正极活性物质层22B的区域可以一致也可以不一致。更进一步，可以存在正极活性物质层22B只设置在正极集电体22A的一个面上的区域。正极集电体22A由例如铝、镍、不锈钢等制成。
正极活性物质层22B包含例如一种或多种能够嵌入和脱出锂的正极材料作为正极活性材料。根据需要，正极活性物质层22B可以包含诸如碳材料的电导体以及诸如聚偏二氟乙烯的粘合剂。优选地，使用例如包含锂和过渡金属元素的锂过渡金属复合氧化物作为能够嵌入和脱出锂的正极材料。因此，可以产生高电压，并且可以获得高能量密度。可以列举诸如用通式LixMIO2表示的氧化物作为锂过渡金属复合氧化物。在通式中，M优选地包含一种或多种过渡金属元素，并且例如，优选地包含钴(Co)和镍中的至少一种。x根据电池的充电和放电状态而变化，并且通常在0.05≦x≦1.10的范围内。可以列举LiCoO2、LiNiO2等作为这种锂过渡金属复合氧化物的具体实例。
进一步，正极活性物质层22B可以在整个区域上具有相同的厚度。但是，例如，如图3A至图3C所示，沟槽22C可以形成在面向设置于负极21中的穿透部21C的部分中。因此，可以获得更好的效果。沟槽22C面向穿透部21C的至少一部分就足够了。沟槽22C可以设置在不面向穿透部21C的区域中。沟槽22C的形状可以是任意形状。例如，如图3A所示，沟槽22C可以延伸至正极集电体22A，或者如图3B和图3C所示，沟槽22C可以不完全穿过正极活性物质层22B而延伸。
隔离片23将负极21与正极22隔离，防止由于两极的接触而产生电流短路，并且使锂离子通过。隔离片23由例如聚乙烯或聚丙烯制成。
作为液态电解质的电解溶液注入到隔离片23中。电解溶液含有例如溶剂和电解质盐。根据需要电解溶液可以含有添加剂。可以列举例如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate)、1，3-二氧杂环戊烯-2-酮(1，3-dioxol-2-one)、4-乙烯基-1，3-二氧戊烷-2-酮、以及4-氟基-1，3-二氧戊烷-2-酮的非水溶剂作为溶剂。可以单独使用这些溶剂中的一种，或者可以使用两种或多种溶剂的混合物。例如，优选地使用高沸点溶剂(诸如碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯)与低沸点溶剂(诸如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、和碳酸甲乙酯)的混合物，由此可以获得高离子传导率。进一步，优选地使用具有不饱和粘合剂(诸如1，3-二氧杂环戊烯-2酮和4-乙烯基-1，3-二氧戊烷-2-酮)的碳酸环酯或者具有卤素原子(诸如4-氟基-1，3-二氧戊烷-2-酮)的碳酸酯衍生物，由此可以提高电解溶液的稳定性。
例如，可以列举诸如LiPF6、LiCF3SO3、和LiClO4的锂盐作为电解质盐。可以单独使用这些电解质盐中的一种，或者可以通过混合这些电解质盐中的两种或多种来使用。
例如，该二次电池可以如下制作。
首先，通过例如气相沉积法、溅射法、焙烧法、或液相沉积法在负极集电体21A上形成负极活性物质层21B，以形成负极21。可以结合这些方法中的两种或多种，或者可以将其它方法与这些方法结合，以形成负极活性物质层21B。可以列举例如物理沉积法或化学沉积法作为气相沉积法。具体地，可以列举真空气相沉积法、溅射法、离子电镀法、激光切除法、CVD(化学气相沉积)法等中的任何一种。例如，可以列举电镀法作为液相沉积法。在形成负极活性物质层21B之后，如果需要，在真空环境下或非氧化环境下实施热处理。在一些情况下，当形成负极活性物质层21B时，同时对负极活性物质层21B和负极集电体21A进行合金化。然而，通过实施热处理，可以进一步促进合金化。接着，在负极21中形成穿透部21C。
进一步，在正极集电体22A上形成正极活性物质层22B。例如，将正极活性材料和粘合剂混合，如果必要将电导体和粘合剂混合，对正极集电体22A涂覆以该组合混合物，并且将该组合混合物压缩模制，以形成正极。此时，根据需要，可以在正极活性物质层22B中形成沟槽22C。接着，将负极引线24连接至负极21，并将正极引线25连接至正极22。随后，将负极21和正极22层叠，其间设置有隔离片23，并将负极和正极螺旋地卷绕多次。之后，将负极引线24的端部焊接至电池外壳11，将正极引线25的端部电连接至端子片16，并将螺旋卷绕的负极21和正极22夹在一对绝缘板12和13之间，并将所得到的叠片插入电池外壳11中。之后，将电解溶液注入到电池外壳11中，并注入到隔离片23中。将电池外壳11的开口端用电池盖14密封。由此，得到图1所示的二次电池。
例如，在二次电池中，当充电时，锂离子从正极22脱出并通过电解溶液嵌入到负极21中。例如，当放电时，锂离子从负极21脱出并通过电解溶液嵌入到正极22中。此时，负极活性物质层21B膨胀和收缩较大。然而，由于穿透部21C设置在负极21中，因此缓和了应力，并且避免了产生褶皱。
如上所述，根据本实施例，形成贯穿负极集电体21A和负极活性物质层21B的穿透部21C，该穿透部以包括纵向分量而延伸。因此，可以缓和由于膨胀和收缩产生的应力，并且可以防止产生褶皱。结果，可以防止负极活性物质层21B的分离以及负极21厚度的增加。因此，可以提高电池特性(诸如循环特性)，并且可以防止电池肿胀。
具体地说，在穿透部21C的延伸方向平行于负极集电体21A的纵向方向的情况下，在穿透部21C的延伸方向和负极集电体21A的纵向方向的夹角是60度或更小的情况下，在沿穿透部21C的纵向分量的一个长度是负极活性物质层21B的长度的25％或更多，优选地是50％或更多，且更优选地是70％或更多的情况下，在设置有多个穿透部21C的情况下，或者在穿透部21C的宽度是0.1mm至5mm的情况下，可以获得更好的效果。
[第二实施例]
图4示出了根据本发明第二实施例的二次电池的结构。在该二次电池中，其上连接有引线31和32的电池元件30容纳在膜式封装件40中。例如，引线31和32分别由例如铝、铜、镍、和不锈钢的金属材料制成。例如，引线31和32分别从封装件40的内部引到外部，并且沿相同方向导出。
封装件40由矩形的铝层压膜制成，其中，例如，尼龙膜、铝膜、和聚乙烯膜以此顺序粘合在一起。例如，设置封装件40，使得聚乙烯膜侧和电池元件30相互面对，并且相应的外边缘通过熔合焊接或粘合剂相互接触。为了防止外部空气进入，粘性膜41插入封装件40与引线31和32之间。粘性膜41由对引线31和32具有接触特性的材料(诸如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、和改性聚丙烯的聚烯烃树脂)制成。封装件40可以由具有其它结构的层压膜、高分子膜(诸如聚丙烯)、或金属膜制成，而不是由前述的铝层压膜制成。
图5示出了沿图4所示的电池元件30的线I-I截取的横截面结构。在电池元件30中，带状负极33和带状正极34层叠，其间设置有隔离片35和电解质36，并且负极和正极以椭圆形状或扁平形状螺旋地卷绕多次。其最外侧的周缘由保护带37保护。负极33具有负极活性物质层33B设置在带状负极集电体33A的两个面上的结构。正极34具有正极活性物质层34B设置在带状正极集电体34A的两个面上的结构。负极集电体33A、负极活性物质层33B、正极集电体34A、正极活性物质层34B、和隔离片35的结构类似于第一实施例中所描述的负极集电体21A、负极活性物质层21B、正极集电体22A、正极活性物质层22B、和隔离片23的结构。即，虽然图5中未示出，但在负极33中也设置有穿透部，该穿透部贯穿负极集电体33A和负极活性物质层33B并以包括纵向分量而延伸。可以至少在正极活性物质层34B的面向负极33的穿透部的部分中设置沟槽。
电解质36由所谓的凝胶状电解质制成，其中电解溶液由聚合物保持。电解溶液的构成与第一实施例的电解溶液的构成类似。可以列举例如聚偏二氟乙烯或偏二氟乙烯的共聚物作为聚合物材料。例如，如图5所示，电解质36可以以在负极33/正极34与隔离片35之间的层的形式出现。另外，电解质36可以被注入隔离片35中。另外，如第一实施例，可以直接使用电解溶液，而不用由聚合物保持。
例如，该二次电池可以如下制造。
首先，如第一实施例中一样形成负极33和正极34。之后，在负极33和正极34上形成电解质36。接着，将引线31和32连接至负极33和正极34。接着，将分别形成有电解质36的负极33和正极34层叠，其间设置有隔离片35，并且将负极和正极螺旋地卷绕。将保护带37粘附至其最外侧的周缘，以形成电池元件30。之后，例如，将电池元件30夹在封装件40之间，并且将封装件40的外边缘通过热熔焊接等方法接触，以封闭电池元件30。由此，得到图4和图5所示的二次电池。
另外，该二次电池可以如下组装。首先，如第一实施例中一样形成负极33和正极34。之后，将引线31和32连接于负极和正极。接着，将负极33和正极34层叠，其间设置有隔离片35，并将负极和正极螺旋地卷绕。将保护带37粘附至其最外侧的周缘，并且形成螺旋卷绕体。接着，将螺旋卷绕体夹在封装件40之间，并且将除了一侧以外的最外侧的周缘热熔焊接，以获得袋状状态。之后，将包含电解溶液、作为聚合物原材料的单体、聚合引发剂、和其它材料(如果需要，诸如聚合抑制剂)的电解组合物注入到封装件40中。之后，将封装件40的开口在真空状态下热熔焊接并气密地密封。然后，将产品加热至使单体聚合，以获得聚合物。由此，形成了凝胶状电解质36。从而，获得图4和图5所示的二次电池。
该二次电池的运作与第一实施例中的二次电池类似，并且具有与第一实施例中的二次电池类似的效果。
变型
在以上描述的第一和第二实施例中，该描述给出了以下情况：二次电池具有电池元件20或30，所述电池元件具有通过层叠负极21、33和正极22、34并且螺旋卷绕该产品而获得的螺旋卷绕结构。但是，例如，如图6A所示，可以采用带状负极51和带状正极52被层叠并折叠的结构。进一步，如图6B所示，可以采用带状负极53被折叠且板状正极54插入其中的结构。负极51和53以及正极52和54的结构与前述实施例中的负极21和33以及正极22和34的结构相同。在正极52中，可以将正极活性物质层设置在正极集电体的两个面上。另外，正极活性物质层可以只设置在与负极51相对的面上。如同前述实施例，尽管图6中未示出，充满电解溶液的隔离片、或者隔离片和所谓的凝胶状电解质被插入负极51和53与正极52和54之间。
实例
进一步，下面将参照附图详细描述本发明的具体实例。
实例1-1至1-37
制造具有图4和图5中所示结构的二次电池。首先，通过真空气相沉积法在带状负极集电体33A的两个面上沉积硅，以形成大约5μm厚的负极活性物质层33B，其中带状负极集电体由铜箔制成，具有粗糙的表面并且厚12μm。接着，在低压环境下实施热处理。之后，通过形成狭缝或切口而形成穿透部，以贯穿负极集电体33A和负极活性物质层33B。该穿透部平行于负极集电体33A的纵向方向。如表1中所示，每个穿透部的长度和宽度以及穿透部的数量在每个实例中均变化。穿透部的长度以穿透部的长度与负极活性物质层33B的长度的比率来表示。在这些实例中，穿透部被形成为平行于负极集电体33A。因此，穿透部的纵向分量的长度与穿透部的长度相同。对于实例1-1至1-37形成的每个负极33，通过聚焦离子束(FIB)沿厚度方向切开横截面。之后，通过俄歇电子能谱(AES)对切开的横截面进行局部单元分析。结果，证实在所有的情况下，负极活性物质层33B和负极集电体33A至少部分地合金化。
进一步，将作为正极活性材料的平均粒子直径是5μm的92份重量的钴酸锂(LiCoO2)粉末、作为电导体的3份重量的炭黑、作为粘合剂的5份重量的聚偏二氟乙烯混合。将该组合混合物投入作为分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮内，以获得浆状液。接着，对由15μm厚的带状铝箔制成的正极集电体34A的两个面涂覆浆状液，对所述浆状液进行干燥和加压，以形成正极活性物质层34B。
接着，将37.5wt％的碳酸乙烯酯、37.5wt％的碳酸丙烯酯、10wt％的碳酸亚乙烯酯、以及15wt％的LiPF6混合，以制备电解溶液。将负极33和正极34的两个面分别涂覆30份重量的电解溶液与10份重量的偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物的混合物，以形成电解质36。之后，连接引线31和32，对其间设置有隔离片35的负极33和正极34层叠并螺旋地卷绕，并且将组合体封闭在由铝层压膜制成的封装件40中。由此，组装好二次电池。
对于相对于实例1-1至1-37的比较实例1-1，除了在负极中未形成穿透部之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。进一步，对于比较实例1-2和1-3，除了在比较实例1-2和1-3中负极活性物质层只形成在负极集电体的一个面上且在比较实例1-2中未形成穿透部之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。在比较实例1-3中，穿透部平行于纵向方向，并且其长度、宽度、和数量在表1中示出。
进一步，对于比较实例1-4至1-6，负极通过使用作为负极活性材料的中间相碳微颗粒而形成，并且二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。负极按照如下方式形成。将作为负极活性材料的87份重量的中间相碳微颗粒、作为电导体的3份重量的炭黑、以及作为粘合剂的5份重量的聚偏二氟乙烯加入到作为分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮中并混合。接着，如实例1-1至实例1-37中一样，对负极集电体的两个面涂覆以该组合混合物，对所述混合物干燥和加压，以形成负极活性物质层。此时，在比较实例1-4中，在负极中未形成穿透部。在比较实例1-5中，狭缝穿透部平行于纵向方向而形成。在比较实例1-6中，切口穿透部平行于纵向方向而形成。穿透部的长度、宽度、和数量在表1中示出。
此外，对于比较实例1-7，除了负极活性物质层形成在设置有平行于纵向方向的狭缝的负极集电体的两个面上且所述狭缝未设置在负极活性物质层中之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。负极集电体中的狭缝的长度和数量如表2所示。
进一步，对于比较实例1-8，除了在负极中未形成穿透部且通过切除负极活性物质层的一部分而形成沟槽之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。负极活性物质层中的沟槽的长度和数量在表2中示出。
更进一步，对于比较实例1-9，除了负极活性物质层形成在设置有多个突起的负极集电体的两个面上且未设置穿透部之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。负极集电体中的突起的长度和宽度在表2中示出。
对于实例1-1至1-37以及比较实例1-1至1-9所制造的二次电池，在25℃进行充电和放电测试，并且获得在第31周期相对于第2周期的容量保持率。进行充电，直到在1mA/cm2的恒定电流密度下电池电压达到4.2V，然后继续充电，直到在4.2V的恒定电压下电流密度达到0.05mA/cm2。进行放电，直到在1mA/cm2的恒定电流密度下电池电压达到2.5V。进行充电，使得负极33的容量利用率变成85％，以防止金属锂沉淀在负极33上。以在第31周期的放电容量与在第2周期的放电容量的比率来计算容量保持率，即，(在第31周期的放电容量/在第2周期的放电容量)×100。
进一步，对于实例1-1至1-37以及比较实例1-1至1-9所制造二次电池，在进行充电和放电之前以及在进行第31周期的充电和放电之后，测量电池的厚度。然后，检查第31周期之后的厚度增加率。以第31周期之后的厚度增加量与充电和放电之前的厚度的比率来计算厚度增加率，即，[(第31周期之后的厚度-充电和放电之前的厚度)/充电和放电之前的厚度]×100。所获得的结果如表1和表2所示。
表1
Figure C200710087388D00211
Figure C200710087388D00221
表2
如表1所示，根据实例1-1至1-37，与比较实例1-1相比，容量保持率提高并且厚度增加率减小。相反，在负极活性物质层只形成在一个面上的比较实例1-2和1-3中，以及在碳材料用作负极活性材料的比较实例1-4至1-6中，不论穿透部存在与否，它们的特性没有不同。
进一步，如表2所示，在狭缝只设置在负极集电体中的比较实例1-7中，以及在突起设置在负极集电体中的比较实例1-9中，当厚度增加率减小时，容量保持率降低。更进一步，在沟槽形成在负极活性物质层中的比较实例1-8中，特性比实例1-34的特性低，并且容量降低(尽管表2中未示出)。
即，发现，当在包含作为元素的硅的负极活性物质层设置在负极集电体的两个面上的负极中，形成贯穿负极集电体33A和负极活性物质层33B的且以包括负极集电体33A的纵向分量而延伸的穿透部时，可以缓和应力集中，可以提高电池特性(诸如循环特性)，并且可以防止电池的肿胀。
进一步，从实例1-1至1-37的结果看，有一种趋势，即随着穿透部长度的增加，或者随着穿透部数量的增加，特性提高。即，发现，优选地设置多个穿透部，并且优选地，沿穿透部纵向分量的一个长度是负极活性物质层33B的长度的25％或更多，更优选地是50％或更多，并且甚至更优选地是70％或更多。
实例2-1至2-6
除了穿透部的宽度改变之外，二次电池以与实例1-18和1-34中相同的方式组装，如表3所示。对于实例2-1至2-6所制造的二次电池，以与实例1-18和1-34中相同的方式进行充电和放电，并检测容量保持率和厚度增加率。所获得的结果与实例1-18和1-34的结果一起示出在表3中。另外，将第2周期的放电容量示出，作为实例1-18的值是100时的相对值。
表3
Figure C200710087388D00241
如表3所示，发现，随着宽度增加，当容量保持率提高且厚度增加率减小时，容量降低。即，发现，穿透部的宽度优选地从0.1mm至5mm。
实例3-1至3-20
除了穿透部的长度的改变不是基于穿透部的长度与负极活性物质层33B的长度的比率，而是基于从10mm至500mm的具体数值之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。对于实例3-1至3-20所制造的二次电池，以与实例1-1至1-37中相同的方式进行充电和放电，并检查容量保持率和厚度增加率。所获得的结果与比较实例1-1的结果一起示出在表4中。
表4
Figure C200710087388D00242
Figure C200710087388D00251
如表4所示，如实例1-1至1-37中一样，有一种趋势，即随着穿透部长度的增长，或者随着穿透部数量的增多，特性得到提高。即，发现，沿穿透部纵向分量的一个长度优选地是10mm或更多，更优选地是100mm或更多，并且甚至更优选地是300mm或更多。
实例4-1至4-5和实例5-1至5-4
除了穿透部不平行于负极集电体33A，穿透部和负极集电体33A的纵向方向的夹角如表5和表6所示改变，并且穿透部的长度、宽度、和数量如表5和表6所示之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。进一步，对于相对于实例4-1至4-5以及5-1和5-4的比较实例4-1和5-1，除了穿透部垂直于负极集电体33A的纵向方向而形成，并且穿透部的长度、宽度、和数量如表5和表6所示之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。对于实例4-1至4-5和5-1至5-4以及比较实例4-1和5-1所制造的二次电池，以与实例1-1至1-37中相同的方式进行充电和放电，并检查容量保持率和厚度增加率。所获得的结果与比较实例1-1的结果一起在表5和表6中示出。
表5
Figure C200710087388D00261
表6
Figure C200710087388D00262
如表5和表6所示，当穿透部的延伸方向与负极集电体33A的纵向方向的夹角减小时，可以获得更高的特性。即，发现，当穿透部的延伸方向平行于负极集电体33A的纵向方向时，或者当穿透部的延伸方向与负极集电体33A的纵向方向的夹角是60度或更小时，可以获得更优的效果。
实例6-1至6-4
除了负极集电体33A的表面粗糙度Ra在0.1μm至0.5μm范围内变化之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。穿透部平行于负极集电体33A的纵向方向，其形状是狭缝，每个穿透部的长度是负极活性物质层33B的长度的70％，并且其数量是2。对于实例6-1至6-4所制造的二次电池，以与实例1-1至1-37中相同的方式进行充电和放电，并检查容量保持率和厚度增加率。所得结果在表7中示出。
表7
Figure C200710087388D00271
如表7所示，有一种趋势，即随着负极集电体33A的表面粗糙度Ra的增大，容量保持率提高。即，发现，负极集电体33A的表面粗糙度Ra优选地是0.1μm或更大，并且更优选地是0.2μm或更大。
实例7-1至7-7、8-1、8-2、9-1、9-2、10-1、10-2以及11-1至11-8
除了负极33的结构被改变之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。在实例7-7至7-7中，将90份重量的硅粉末和用作粘合剂的10份重量的聚偏二氟乙烯混合。将该组合混合物加入到作为分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮，以获得浆状液。接着，如实例1-1至1-37一样，对负极集电体的两个面涂覆以该浆状液，所述浆状液被干燥和加压，然后在220℃的真空环境下进行12小时热处理，以形成负极。穿透部平行于纵向方向而形成。穿透部的长度、宽度、和数量如表8所示变化。
在实例8-1和8-2中，除了由硅制成的负极活性物质层33B通过溅射法形成之外，负极33以与实例1-1至1-37中相同的方式形成。穿透部平行于纵向方向而形成。穿透部的长度、宽度、和数量如表9所示改变。
在实例9-1和9-2中，除了由硅制成的负极活性物质层33B通过CVD法形成之外，负极33以与实例1-1至1-37中相同的方式形成。穿透部平行于纵向方向而形成。穿透部的长度、宽度、和数量如表10所示变化。
在实例10-1至10-2中，除了由硅制成的负极活性物质层33B通过喷镀法形成，负极33以与实例1-1至1-37中相同的方式形成。穿透部平行于纵向方向而形成。穿透部的长度、宽度、和数量如表11所示变化。
在实例11-1至11-8中，将钴和锡的原子比率是Co:Sn＝20:80的75份重量的钴-锡合金粉末、20份重量的鳞片状石墨、作为增稠剂的2份重量的羧甲基纤维素、以及作为粘合剂的3份重量的苯乙烯-丁二烯橡胶分散在作为分散介质的水中。接着，如实例1-1至1-37中一样，对负极集电体的两个面涂覆以该组合物，所述组合物被干燥并加压，以形成负极。穿透部平行于纵向方向而形成。穿透部的长度、宽度、和数量如表12所示变化。
进一步，对于相对于这些实例的比较实例7-1、8-1、9-1、10-1和11-1，除了不形成穿透部之外，以与这些实例中相同的方式形成负极并组装二次电池。
对于实例7-1至7-7、8-1、8-2、9-1、9-2、10-1、10-2和11-1至11-8以及比较实例7-1、8-1、9-1、10-1和11-1所制造的二次电池，以与实例1-1至1-37中相同的方式进行充电和放电，并检查容量保持率和厚度增加率。所得结果在表8至12中示出。
表8
Figure C200710087388D00291
表9
Figure C200710087388D00292
表10
表11
Figure C200710087388D00301
表12
Figure C200710087388D00302
如表8至表12所示，如同实例1-1至1-37，在这些实例中，容量保持率提高并且厚度增加率减小。即，发现，即使当形成负极33的方法改变时，或者即使当负极具有包含锡作为元素的负极活性物质层33B时，仍可以获得类似的效果。
实例12-1至12-4
除了沟槽依据负极33的穿透部而形成在正极活性物质层34B中之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。穿透部平行于负极集电体33A的纵向方向。穿透部的形状、长度、和数量如表13所示。对于实例12-1至12-4所制造的二次电池，以与实例1-1至1-37中相同的方式进行充电和放电，并检查容量保持率和厚度增加率。所得结果与实例1-17、1-18、1-27、和1-33的结果一起在表13中示出。
表13
Figure C200710087388D00311
如表13所示，根据实例12-1至12-4，与实例1-17、1-18、1-27/和1-33的特性相比特性可以提高更多。即，发现，当沟槽形成在面向穿透部的正极活性物质层34B的至少一部分中时，可以获得更好的效果。
实例13-1至13-8
如图1所示结构的二次电池通过使用由铝或镀镍铁制成的电池外壳11而组装。负极21和正极22以与实例1-6、1-18、1-33、和1-34中相同的方式形成。对于电解溶液，使用如下方法得到的溶液，将1mol/l的LiPF6溶解在混合溶剂(30份重量的碳酸乙烯酯、10份重量的碳酸亚乙烯酯、以及60份重量的碳酸二甲酯)中。进一步，对于相对于实例13-1至13-8的比较实例13-1和13-2，除了不设置穿透部之外，二次电池以与这些实例中相同的方式组装。
对于实例13-1至13-8以及比较实例13-1和13-2所制造的二次电池，以与实例1-6、1-18、1-33、和1-34中相同的方式进行充电和放电，并检查容量保持率和厚度增加率。所得结果与实例1-6、1-18、1-33、和1-34的结果一起在表14中示出。
表14
如表14所示，在这些实例中，与没有设置穿透部的比较实例13-1和13-2相比，特性能够提高。进一步，在使用由铝制成的电池外壳11的实例中，并且尤其是在使用由铁制成的电池外壳11的实例中，与使用由铝层压膜制成的封装件40的实例相比，容量保持率可以提高更多，并且厚度增加率可以改进更多。即，发现，对于封装，优选使用电池外壳11，并且更优选使用铁外壳。
实例14-1至14-24
除了电池元件的形状是图6A和图6B所示的折叠形状，并且由铝层压膜制成的封装件、由铝制成的电池外壳、和由镀镍铁制成的电池外壳用作封装之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。穿透部平行于纵向方向。穿透部的长度、宽度、和数量如表15所示变化。对于比较实例14-1和14-2，除了没有设置穿透部之外，二次电池以与这些实例中相同的方式组装。
对于实例14-1至14-24以及比较实例14-1和14-2所制造的二次电池，以与实例1-1至1-37中相同的方式进行充电和放电，并检查容量保持率和厚度增加率。所得结果在表15中示出。
表15
Figure C200710087388D00331
如表15所示，在实例14-1至14-24中，特性也可以提高。即，发现，当使用具有其它结构的电池元件时，也可以获得类似的效果。
实例15-1至15-4
除了电池外壳的形状是圆柱形且电池元件的螺旋卷绕形状是圆柱形之外，二次电池以与实例1-1至1-37中相同的方式组装。穿透部平行于纵向方向。穿透部的长度、宽度、和数量如表16所示变化。对于比较实例15-1，除了没有形成穿透部之外，二次电池以与这些实例中相同的方式组装。
对于实例15-1至15-4和比较实例15-1所制造的二次电池，以与实例1-1至1-37中相同的方式进行充电和放电，并检查容量保持率和厚度增加率。所得结果在表16中示出。
表16
Figure C200710087388D00341
如表16所示，在实例15-1至15-4中，特性也可以得到提高。即，发现，当使用具有其它形状的电池时，也可以获得类似的效果。
参照实施例和实例已经描述了本发明。但是本发明不限于前述实施例和前述实例，并且可做出各种变型。例如，在前述实施例和前述实例中，描述给出了将电解溶液用作液态电解质或所谓的凝胶状电解质。但是，也可以使用其它的电解质。可以列举具有离子传导率的固态电解质、固态电解质和电解溶液的混合物、或固态电解质和凝胶状电解质的混合物作为其它的电解质。
可以使用例如电解质盐分散在具有离子传导率的聚合物中的聚合物固态电解质，或者由离子导电玻璃、离子晶体等形成的无机固态电解质作为固态电解质。可以单独地、以混合方式、或者以共聚合方式使用例如醚聚合物(诸如聚环氧乙烷和包含聚环氧乙烷的交联体)、酯聚合物(诸如聚甲基丙烯酸酯)、或者丙烯酸酯聚合物作为聚合物固态电解质的聚合物。可以使用包含氮化锂、磷酸锂等的物质作为无机固态电解质。
本领域的技术人员应该理解，根据设计需求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合以及改变，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (22)

1.一种负极，在所述负极中，包含硅(Si)和锡(Sn)中的至少一种作为元素的负极活性物质层设置在带状负极集电体的两个面上，其中，
在所述负极集电体和所述负极活性物质层中，形成有至少一个穿透部，所述穿透部贯透所述负极集电体和所述负极活性物质层而被切掉或切开，并且以包括所述负极集电体的纵向分量而延伸。
2.根据权利要求1所述的负极，其中，所述穿透部的延伸方向平行于所述负极集电体的纵向方向，或者所述穿透部的延伸方向与所述负极集电体的纵向方向的夹角是60度或更小。
3.根据权利要求1所述的负极，其中，沿所述穿透部的纵向分量的一个长度是所述负极活性物质层的长度的25％或更多。
4.根据权利要求1所述的负极，其中，沿所述穿透部的纵向分量的一个长度是所述负极活性物质层的长度的50％或更多。
5.根据权利要求1所述的负极，其中，沿所述穿透部的纵向分量的一个长度是所述负极活性物质层的长度的70％或更多。
6.根据权利要求1所述的负极，其中，设置有多个所述穿透部。
7.根据权利要求1所述的负极，其中，所述穿透部的宽度是0.1mm至5mm。
8.根据权利要求1所述的负极，其中，所述负极集电体与所述负极活性物质层至少部分地合金化。
9.根据权利要求1所述的负极，其中，至少部分所述负极活性物质层通过选自由气相沉积法、溅射法、焙烧法、和液相沉积法组成的组中的一种或多种方法形成。
10.根据权利要求1所述的负极，其中，所述负极集电体的表面粗糙度Ra是0.1μm或更大。
11.一种电池，包括：
正极；
负极；以及
电解质；
其中，所述负极具有带状负极集电体和负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在所述负极集电体的两个面上且包含硅(Si)和锡(Sn)中的至少一种作为元素，并且
在所述负极集电体和所述负极活性物质层中，形成有至少一个穿透部，所述穿透部贯穿所述负极集电体和所述负极活性物质层而被切掉或切开，并且以包括所述负极集电体的纵向分量而延伸。
12.根据权利要求11所述的电池，其中，所述穿透部的延伸方向平行于所述负极集电体的纵向方向，或者所述穿透部的延伸方向与所述负极集电体的纵向方向的夹角是60度或更小。
13.根据权利要求11所述的电池，其中，沿所述穿透部的纵向分量的一个长度是所述负极活性物质层的长度的25％或更多。
14.根据权利要求11所述的电池，其中，沿所述穿透部的纵向分量的一个长度是所述负极活性物质层的长度的50％或更多。
15.根据权利要求11所述的电池，其中，沿所述穿透部的纵向分量的一个长度是所述负极活性物质层的长度的70％或更多。
16.根据权利要求11所述的电池，其中，设置有多个所述穿透部。
17.根据权利要求11所述的电池，其中，所述穿透部的宽度是0.1mm至5mm。
18.根据权利要求11所述的电池，其中，所述负极集电体与所述负极活性物质层至少部分地合金化。
19.根据权利要求11所述的电池，其中，至少部分所述负极活性物质层通过选自由气相沉积法、溅射法、焙烧法、和液相沉积法组成的组中的一种或多种方法形成。
20.根据权利要求11所述的电池，其中，所述负极集电体的表面粗糙度Ra是0.1μm或更大。
21.根据权利要求11所述的电池，其中，所述正极具有正极集电体和设置在所述正极集电体上的正极活性物质层，并且
所述正极活性物质层在面向所述穿透部的至少一部分中具有沟槽。
22.根据权利要求11所述的电池，其中，所述正极、所述负极、和所述电解质容纳在电池外壳内部。
CNB2007100873883A 2006-04-04 2007-04-03 负极及使用该负极的电池 Expired - Fee Related CN100539260C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006102814 2006-04-04
JP2006102814A JP5093439B2 (ja) 2006-04-04 2006-04-04 二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101051684A CN101051684A (zh) 2007-10-10
CN100539260C true CN100539260C (zh) 2009-09-09

Family

ID=38681910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2007100873883A Expired - Fee Related CN100539260C (zh) 2006-04-04 2007-04-03 负极及使用该负极的电池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8940441B2 (zh)
JP (1) JP5093439B2 (zh)
KR (1) KR20070099443A (zh)
CN (1) CN100539260C (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008277242A (ja) * 2007-03-30 2008-11-13 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池用電極及びリチウム二次電池
US8092936B2 (en) * 2007-12-25 2012-01-10 Byd Co. Ltd. Electrochemical cell having a coiled core
US20090317726A1 (en) 2008-04-08 2009-12-24 Sony Corporation Anode and secondary battery
JP5298609B2 (ja) * 2008-04-08 2013-09-25 ソニー株式会社 二次電池用負極および二次電池
JP4947386B2 (ja) * 2008-11-14 2012-06-06 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池用負極
WO2011135684A1 (ja) * 2010-04-28 2011-11-03 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池、車両及び電池使用機器
JP5527176B2 (ja) * 2010-11-25 2014-06-18 ソニー株式会社 非水電解質電池
JP5991316B2 (ja) * 2011-06-10 2016-09-14 日本電気株式会社 負極の製造方法及びリチウムイオン二次電池の製造方法
WO2013161051A1 (ja) * 2012-04-27 2013-10-31 株式会社日本マイクロニクス 二次電池
KR101656326B1 (ko) 2013-03-27 2016-09-09 주식회사 엘지화학 애노드 활물질 슬러리, 그 슬러리를 이용한 애노드 및 그를 포함하는 전기화학소자
US9941506B2 (en) * 2014-02-21 2018-04-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Current collector, secondary battery, electronic device, and manufacturing method thereof
US10122010B2 (en) * 2014-07-11 2018-11-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Secondary battery and electronic device including the same
CN105047943B (zh) * 2015-07-04 2018-03-30 广东烛光新能源科技有限公司 一种柔性器件及其制备方法
JP6776530B2 (ja) * 2015-12-14 2020-10-28 株式会社村田製作所 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム
KR102207904B1 (ko) * 2016-07-27 2021-01-25 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US10319978B2 (en) 2017-05-25 2019-06-11 GM Global Technology Operations LLC Multi-tabbed electrodes having high aspect ratios and batteries incorporating the same
JP7370728B2 (ja) * 2018-05-08 2023-10-30 日立造船株式会社 全固体電池およびその製造方法
DE102021115798A1 (de) * 2021-06-18 2022-12-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batteriezelle und Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0690517B1 (en) * 1994-05-30 2003-10-01 Canon Kabushiki Kaisha Rechargeable lithium battery
JP3495814B2 (ja) 1994-05-30 2004-02-09 キヤノン株式会社 電池用電極及び該電極を有するリチウム二次電池
JP3253632B2 (ja) * 1995-08-28 2002-02-04 旭化成株式会社 新規な電池およびその製造方法
JP4453111B2 (ja) 1997-10-27 2010-04-21 三菱化学株式会社 負極材料とその製造方法、負極活物質、および非水系二次電池
JP2948205B1 (ja) 1998-05-25 1999-09-13 花王株式会社 二次電池用負極の製造方法
US6413672B1 (en) * 1998-12-03 2002-07-02 Kao Corporation Lithium secondary cell and method for manufacturing the same
JP2001006749A (ja) * 1999-06-25 2001-01-12 Toyota Central Res & Dev Lab Inc リチウム二次電池
JP2001266894A (ja) * 2000-03-22 2001-09-28 Sony Corp 電池用電極及びこれを用いた非水電解質電池
JP4183401B2 (ja) 2001-06-28 2008-11-19 三洋電機株式会社 リチウム二次電池用電極の製造方法及びリチウム二次電池
JP2003017069A (ja) 2001-06-28 2003-01-17 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池用電極及びリチウム二次電池
JP4436667B2 (ja) * 2003-12-25 2010-03-24 三洋電機株式会社 リチウム二次電池
JP2006202680A (ja) * 2005-01-24 2006-08-03 Nissan Motor Co Ltd ポリマー電池

Also Published As

Publication number Publication date
CN101051684A (zh) 2007-10-10
JP5093439B2 (ja) 2012-12-12
US20080176133A1 (en) 2008-07-24
KR20070099443A (ko) 2007-10-09
US8940441B2 (en) 2015-01-27
JP2007280665A (ja) 2007-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100539260C (zh) 负极及使用该负极的电池
CN101207191B (zh) 负极和电池
EP2262037B1 (en) Lithium secondary battery using ionic liquid
JP4038699B2 (ja) リチウムイオン電池
US6051343A (en) Polymeric solid electrolyte and lithium secondary cell using the same
JP3831939B2 (ja) 電池
JP2004171877A (ja) 電池
JPH09213338A (ja) 電池及びリチウムイオン二次電池
CN102931376A (zh) 负极和电池
JP5005935B2 (ja) 非水電解質二次電池
CN101098000B (zh) 电池
JP2004164897A (ja) バイポーラ電池
JP2006302877A (ja) 非水電解質電池およびその製造方法
JP2004164896A (ja) 全固体高分子電池用電極とその製造方法
CN108232108A (zh) 一种锂电池正极结构及其制备方法、锂电池结构
JP4288592B2 (ja) 電池
JP3140977B2 (ja) リチウム二次電池
JP2010086813A (ja) 非水電解質二次電池
JPH10241699A (ja) 電 池
CN115411227A (zh) 锂离子二次电池
JP5560869B2 (ja) 電極の製造方法、電極、及び電気化学素子
JP2004164898A (ja) バイポーラ電池の製造方法、およびバイポーラ電池
JP2004171876A (ja) 電池
JP3566681B2 (ja) リチウムバッテリの製造方法及びリチウムバッテリ
WO2003100901A1 (en) Lithium secondary battery and its fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090909

Termination date: 20150403

EXPY Termination of patent right or utility model