CN101197437A - 电极和电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电极和电池。该电极包括：集电体，该集电体包括活性物质层形成区和平滑区，该平滑区的表面粗糙度小于该活性物质层形成区的表面粗糙度；以及活性物质层，其设置在集电体的活性物质层中。电极引线连接于该平滑区。

Description

电极和电池
相关申请的交叉引用
本发明包含于2006年12月6日向日本专利局提交的日本专利申请JP2006-329618涉及的主题，将其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种在集电体和活性物质层之间具有优异的接触特性的电极以及包括该电极的电池。
背景技术
近年来，诸如组合摄像机(磁带录像机)、移动电话、和便携式计算机的便携式电子装置已高度性能化且多功能化。因此，要求作为用于这些移动装置的电源的二次电池具有更高的容量。目前，使用石墨用于负极的锂离子二次电池是常用的。然而，由于这样的锂离子二次电池中的技术已经非常成熟，其电池容量已处于饱和状态，因此难以获得其极高的容量。因此，考虑到使用硅用于负极。近年来曾报道，通过气相沉积法等使负极活性物质层形成在负极集电体上。硅由于充电和放电而很大程度地膨胀和收缩，从而出现以下问题：循环特性由于粉碎(粉化，pulverization)而被降低。然而，通过使用气相沉积法可以防止粉碎，并且可以将负极集电体和负极活性物质层集成起来(一体化，integrate)。因此，负极中的电子传导性变得非常有利，并且期望容量和循环寿命两方面的高性能。
然而，即使在负极集电体和负极活性物质层如上所述集成在一起的负极中，仍然存在以下问题。即，当重复充电和放电时，负极活性物质层剧烈地膨胀和收缩，因此应力作用在负极集电体与负极活性物质层之间。因此，例如，负极活性物质层脱落(drop)，并且循环特性降低。因此，已经考虑通过使负极集电体表面粗糙来改善负极活性物质层与负极集电体之间的接触特性(例如，参考国际公开号WO01/031723和日本未审查专利申请公开号2002-313319)。
发明内容
然而，当负极集电体的表面粗糙度被过度增加以提高负极活性物质层与负极集电体之间的接触特性时，在与设置在负极集电体表面部分中的电极引线(接片，tab)的界面处阻抗增加。因此，循环特性可能变差。
考虑到上述，在本发明中，首先，希望提供一种能够降低集电体与电极引线之间的接触电阻同时又能增加集电体与活性物质层之间的接触特性的电极。在本发明中，其次，希望提供一种通过包括上述电极来实现优异循环特性的电池。
根据本发明的实施例，提供了一种电极，该电极包括：集电体，该集电体包括活性物质层形成区(active-material-layer-formationregion)以及平滑区(flat and smooth region)，该平滑区具有的表面粗糙度小于活性物质层形成区的表面粗糙度；以及活性物质层，设置在集电体的活性物质层形成区中，其中，电极引线连接至平滑区。
根据本发明的实施例，提供了一种电池，该电池包括正极、负极、和电解质，其中，正极和负极中的至少一个包括：集电体，该集电体包括活性物质层形成区和平滑区，该平滑区的表面粗糙度小于活性物质层形成区的表面粗糙度；以及活性物质层，设置在集电体的活性物质层形成区中，并且电极引线连接至平滑区。
根据本发明实施例的电极，电极引线设置在集电体的具有的表面粗糙度小于活性物质层形成区的表面粗糙度的平滑区中。因此，在通过增加活性物质层形成区中的表面粗糙度来改善集电体与活性物质层之间的接触特性的同时可以降低集电体与负极引线之间的接触电阻。因此，根据本发明实施例的电池，由于电池包括上述电极，因此可以改善诸如循环特性的电池特性。
通过以下描述，本发明的其它和另外目的、特性以及优点将被更充分地呈现。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的二次电池的结构的分解透视图；
图2是示出了沿图1所示的螺旋卷绕电极体的线II-II截取的结构的截面图；
图3A和图3B是图2所示的负极20的展开视图；
图4是示出了图3B所示的负极20的放大的主要部分的截面图；以及
图5是示出了图3B所示的负极20的放大的主要部分的另一截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施例。
图1示出了根据本发明实施例的二次电池的分解视图。该二次电池是所谓的层压膜型二次电池。在该二次电池中，其上粘附有正极引线11和负极引线21的螺旋卷绕电极体30容纳在膜包装件40内。从而，可以获得小、轻且薄的二次电池。
正极引线11和负极引线21分别从包装件40的内部沿基本相同的方向引到外部。正极引线11和负极引线21分别由，例如，诸如铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、和不锈钢的金属材料制成，并且分别处于薄板或网目(mesh)状态。
包装件40由矩形铝层压膜制成，其中，例如，尼龙膜、铝箔、和聚乙烯膜以该顺序粘结在一起。例如，包装件40被布置成使得聚乙烯膜侧与螺旋卷绕电极体30彼此面对，并且它们各自的外缘部(outer edge)通过熔合(熔融粘结，fusion bonding)或粘合剂而彼此接触。用来防止外部空气等进入的粘附膜(adhesive film)41插入到包装件40与正极引线11、负极引线21之间。粘附膜41由对正极引线11和负极引线21具有接触特性的材料制成，例如，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。
包装件40可由具有其它结构的层压膜、诸如聚丙烯的聚合物膜、或金属膜代替上述铝层压膜制成。
图2示出了沿图1所示的螺旋卷绕电极体30的线II-II截取的截面结构。在螺旋卷绕电极体30中，正极10和负极20与之间的隔膜31和电解质层32一起层叠并螺旋卷绕。其最外周部(outermostperiphery)通过保护带33保护。
在正极10中，例如，正极活性物质层13设置在具有一对相对面的正极集电体12的两面或单面上。正极集电体12由诸如铝、镍、和不锈钢的金属材料制成。正极引线11设置在露出区(exposedregion)的部分上，其中，该露出区的部分上没有设置正极集电体12中的正极活性物质层13。正极活性物质层13包含，例如，正极活性物质、导电剂、和诸如聚偏二氟乙烯的粘结剂。作为导电剂，例如，可以列举诸如石墨、碳黑以及科琴黑(Ketjen black)的碳材料。可以单独使用它们中的一种，或者可以通过混合使用它们中的两种或更多种。除碳材料之外，还可以使用金属材料、导电聚合物材料等，只要该材料具有导电性即可。作为粘结剂，例如，可以列举诸如丁苯橡胶、氟化橡胶、和三元乙丙橡胶的合成橡胶，或诸如聚偏二氟乙烯的聚合物材料。可以单独使用它们中的一种，或者可以通过混合使用它们中的两种或更多种。
正极活性物质包含能够嵌入和脱嵌作为轻金属的锂的一种或多种正极材料。作为这样的正极材料，例如，可以列举由通式LipMn(1-p-q-r)NiqMIrO2-sFtO2表示的具有层状盐结构(bedded saltstructure)的氯化钠的锂复合氧化物。化学式中的MI代表，例如，钴(Co)、镁(Mg)、铝、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁、铜(Cu)、锌(Zn)、锆(Zr)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)、以及钨(W)中的一种或多种金属元素，p、q、r、s以及t为在0＜p≤0.2、0.1≤q≤0.8、0≤r≤0.5、-0.1≤s≤0.2、以及0≤t≤0.1范围内的数值。另外，可以使用由通式LiaMn(2-b)MIIbOcFd表示的尖晶石型锂复合氧化物作为正极材料。在该化学式中，MII代表钴、镍、镁、铝、硼、钛、钒、铬、铁、铜、锌、钼、锡、钙、锶、以及钨中的一种或多种金属元素。a、b、c、以及d是，例如，在a≥0.9、0≤b≤0.6、3.7≤c≤4.1、以及0≤d≤0.1范围内的数值。另外，可以使用由通式LixMIIIPO4表示的橄榄石型锂复合氧化物作为正极材料。x是，例如，满足x≥0.9的数值。
正极材料例如如下制备。将锂的碳酸盐、硝酸盐、氧化物、或氢氧化物与过渡金属的碳酸盐、硝酸盐、氧化物、或氢氧化物混合，以便获得所需的组成。将混合物粉碎，然后在氧气气氛下在600℃至1000℃范围内的温度下烧成。
图3A和图3B是图1和图2所示的负极20的展开视图。具体地，图3A是平面图，而图3B是沿图3A中的线IIIB-IIIB截取的截面图。如图3A和图3B所示，负极20具有如下的结构，其中，负极活性物质层23选择性地设置在带状负极集电体22的两面上。更具体地，负极集电体22具有覆盖区(covering region)22A，该覆盖区作为用于形成活性物质层的区域，其中负极活性物质层23存在于负极集电体22的两面上；以及露出区22S和22E，该露出区作为平滑区，其中负极活性物质层23于负极集电体22的两面上不存在，并且负极集电体22是露出的。露出区22S和22E分别位于螺旋卷绕电极体的中心侧的端部处以及螺旋卷绕电极体外周侧的端部处，以夹住覆盖区22A。负极引线21与螺旋卷绕电极体中心侧上的露出区22S相接合。
图4是示出了图3B所示的负极20的放大的主要部分的截面图。图4示出了负极活性物质层23仅设置在负极集电体22的单面上的状态。附图中没有示出设置在另一面上的负极活性物质层23。在覆盖区22A中，负极集电体22具有如下结构，其中，多个颗粒状突起部(particulate projection)222设置在基板221上。通过突起部222的锚定效果，可以改善负极集电体22与负极活性物质层23之间的接触特性。突起部222通过例如电解沉积法来形成。负极集电体22在设置有突起部222的覆盖区22A中的表面粗糙度期望为1.8μm至10.0μm(JIS B0601的附表1中规定的十点平均粗糙度Rz)。在这样的范围中，可以获得负极集电体22与负极活性物质层23之间的更有效的接触特性。同时，在露出区22S的所有面中(或至少结合负极21的面中)，不设置突起部222，并且基板221的平滑表面在其中露出。因此，负极集电体22在露出区22S中的表面粗糙度小于覆盖区22A的表面粗糙度。具体地，负极集电体22在露出区22S中的表面粗糙度期望为1.7μm或更小(JIS B0601的附表1中规定的十点平均粗糙度Rz)。从而，在负极引线21与基板221之间的界面21K处可以获得足够紧密的接合状态。
基板221优选由包含不与锂(Li)形成金属间化合物的金属元素的金属材料制成。当与锂形成金属间化合物时，负极由于充电和放电而膨胀和收缩，出现结构破坏，从而集电性(current collectivity)降低。另外，支撑负极活性物质层23的能力降低。除了金属元素的单质之外，这里的金属材料还包括含有两种或多种金属元素的合金或含有一种或多种金属元素和一种或多种类金属元素的合金。作为不与锂形成金属间化合物的金属元素，例如，可以列举铜(Cu)、镍(Ni)、钛(Ti)、铁(Fe)、或铬(Cr)。当使用包含这样的金属元素的金属箔时，可以获得良好的电化学稳定性、导电性、和机械强度。
而且，在一些情况下，基板221优选包含能够与负极活性物质层23形成合金的金属元素。从而，可以大大改善负极集电体22与负极活性物质层23之间的接触特性。不与锂形成金属间化合物且与负极活性物质层23合金化(形成合金，alloy)的金属元素(即，作为不与锂形成金属间化合物且与硅合金化的金属元素)包括铜、镍、和铁。具体地，就导电性和强度方面来说，铜是优选的。
基板221可以具有单层结构或包括多层的多层结构。在后一种情况下，与负极活性物质层23接触的层可以由易与负极活性物质层23合金化的金属材料制成，而其它层可由其它金属材料制成。
突起部222优选设置在覆盖区22A中的基板221表面上，并且优选包含能够与负极活性物质层23合金化的元素。这样的合金化可以进一步改善与负极活性物质层23的接触特性。易与硅合金化的元素包括，例如，铜、镍、铁、铝、铟(In)、钴(Co)、锰(Mn)、锌(Zn)、银(Ag)、锡(Sn)、锗(Ge)、以及铅(Pb)。突起部222的元素可以与基板221的元素相同或不同。
突起部222的形状可以为诸如球形和方形等的任何形状。突起部222的平均直径优选为50nm至5μm，并且更优选为100nm至4μm。当平均直径过小时，无法获得足够的锚定效果。同时，当平均直径过大时，负极集电体22与负极活性物质层23之间的接触特性倾向于被降低。
负极活性物质层23的至少一部分优选由例如选自由气相沉积法、液相沉积法、烧成法(firing method)、和溅射法中的至少一种或多种方法形成。可以使用这些方法中的两种或更多种。从而，可以防止充电和放电导致的由于负极活性物质层23的膨胀和收缩引起的解构(deconstruction)，可以使负极集电体22和负极活性物质层23一体化，并且可以改善负极活性物质层23中的电子传导性。在“烧成法”中，由包含活性物质的粉末和粘结剂的混合物制成的模制层(molded layer)在非氧化气氛等下被热处理，从而形成了比热处理之前的层具有更高体积密度的密集层(denser layer)。
负极活性物质层23优选在与负极集电体22的至少部分界面中与负极集电体22合金化。具体地，优选是在其界面处，负极集电体22的元素扩散到负极活性物质层23中，或者负极活性物质层23的元素扩散到负极集电体22中，或者两种元素扩散到彼此之中。从而，可以改善接触特性，并且可以防止由于膨胀和收缩造成的负极活性物质层23从负极集电体22上脱落。上述的元素扩散被认为是合金化的一种形式。
负极活性物质层23可以具有导电颗粒和粘结剂的混合物。从而，负极活性物质层23由于其膨胀和收缩可以松驰应力，并且在确保导电性的同时进一步改善与负极集电体22的接触特性。
作为导电颗粒，例如，可以列举，硅(Si)、金(Au)、银(Ag)、铜、锡(Sn)、铋(Bi)、锌(Zn)、镍、钯(Pd)、铬(Cr)、铟(In)、锑(Sb)、铝、锗(Ge)、钨(W)、钼(Mo)、锰(Mn)、钛(Ti)、和镁(Mg)的单质或其合金。尤其是，导电颗粒期望包含硅作为元素。硅具有高的嵌入和脱嵌锂的能力，并且可以提供高的能量密度。作为碳颗粒，例如，可以列举碳黑。导电颗粒的平均颗粒直径期望为0.5μm至5.0μm。当平均颗粒直径过小时，发生凝聚(cohesion)，这导致导电性波动。同时，当平均颗粒直径过大时，各导电颗粒之间的接触特性降低，导致导电性的降低。
作为粘结剂，例如，可以列举热塑性树脂或热固性树脂。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。热塑性树脂优选具有氢键键合(氢键合，hydrogen bonding)的官能团，由于由此可以获得更高的效果。由于通过金属的氢键键合，因此这样的更高的效果可以导致改善的润湿性。作为具有氢键键合的官能团，例如，可以列举氢基、酰胺基团、脲基团、酰亚胺基团、酯基团、醚基团、硫醚基团、砜基团、或酮基团。作为具有氢键键合的热塑性树脂，例如，可以列举苯氧基树脂、热塑性聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚酰胺、热塑性聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚碳酸酯、聚亚苯基醚、聚乙烯醚、聚砜、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸(酯)树脂、或离子键树脂。
作为热固性树脂，例如，可以列举环氧树脂、苯酚树脂、聚酰亚胺、聚氨酯、三聚氰胺树脂、或尿素树脂。环氧树脂包括例如双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛清漆环氧树脂(novolac epoxyresin)、卤代双酚环氧树脂、间苯二酚环氧树脂、四羟基苯酚乙烷环氧树脂、聚醇聚二醇环氧树脂(polyalcohol polyglycol epoxyresin)、甘油三醚环氧树脂、聚烯烃环氧树脂、环氧化大豆油、环戊二烯二酮(cyclopentadiene dioxide)、乙烯基环己烯二酮。特别地，双酚A环氧树脂和酚醛清漆环氧树脂是优选的。
隔膜31将正极10与负极20分开，并且使锂离子通过，同时防止由于两个电极的接触而引起的电流短路。隔膜31由例如由合成树脂如聚四氟乙烯、聚丙烯、以及聚乙烯制成的多孔膜，或陶瓷多孔膜制成。隔膜31可以具有其中层叠有如上述多孔膜的两种或多种多孔膜的结构。特别地，聚烯烃多孔膜是优选的，因为聚烯烃多孔膜具有优异的用于防止短路的效果，并且可以通过断路效应(shutdown effect)有助于改善电池的安全性。尤其是，聚乙烯是优选作为构成隔膜31的材料，因为在100℃～160℃的范围内可以获得断路效应，并且它们的电化学稳定性是优异的。聚丙烯也是优选的。此外，只要树脂具有化学稳定性，该树脂就可以通过与聚乙烯或聚丙烯共聚合或混合而使用。
设置在隔膜31上的电解质层32包含电解液，其中，作为电解质盐的锂盐溶解在液体溶剂(例如，诸如有机溶剂的非水溶剂)中。
非水溶剂包含选自由链状碳酸酯和环状碳酸酯组成的组中的至少一种。例如，可以列举碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、1，3-间二氧杂环戊烯-2-酮、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、1，3-二噁烷、1，4-二噁烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、异丁酸甲酯、乙酸三甲基甲酯、乙酸三甲基乙酯、乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、N，N’-二甲基咪唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、二甲亚砜磷酸酯等。从而，在包含电解液的电化学装置中，可以获得优异的容量特性、优异的高温保存特性、以及优异的高温循环特性。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，溶剂优选包含高粘度(高介电常数)溶剂(例如，介电常数ε≥30)诸如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯与低粘度溶剂(例如，粘度≤1mPa·s)诸如碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、以及碳酸二乙酯的混合物。从而，可以改善电解质盐的离解性能和离子迁移率，并且可以获得更高的效果。
尤其是，链状碳酸酯和环状碳酸酯优选包括选自由化学式1所示的具有作为元素的卤素的链状碳酸酯和化学式2所示的具有作为元素的卤素的环状碳酸酯组成的组中的至少一种。从而，可以获得更高的效果。
化学式1
Figure S2007101949288D00111
在该式中，R1～R6代表氢基团、卤素基团、烷基基团、或烷基卤基团。R1～R6可以相同或不同。然而，R1～R6中的至少一个具有作为元素的卤素。
化学式2
Figure S2007101949288D00112
在该式中，R7～R10代表氢基团、卤素基团、烷基基团、或烷基卤基团。R7～R10可以相同或不同。然而，R7～R10中的至少一个具有作为元素的卤素。
化学式1所示的具有作为元素的卤素的链状碳酸酯是碳酸氟甲基甲基酯(fluoromethyl methyl carbonate)、碳酸二(氟甲基)酯、碳酸二氟甲基甲基酯(difluoromethyl methyl carbonate)等。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。
作为化学式2所示的具有作为元素的卤素的环状碳酸酯，其中当R5～R8是烷基基团或烷基卤基团时，碳数优选为约1或2。特别地，可以列举化学式3和化学式4所示的化合物。即，可以列举化学式3(1)中的4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(2)中的4-氯-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(3)中的4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(4)中的四氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(5)中的4-氟-5-氯-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(6)中的4，5-二氯-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(7)中的四氯-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(8)中的4，5-二三氟甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(9)中的4-三氟甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(10)中的4，5-二氟-4，5-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(11)中的4-甲基-5，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式3(12)中的4-乙基-5，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮等。而且，可以列举化学式4(1)中的4-三氟甲基-5-氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式4(2)中的4-三氟甲基-5-甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式4(3)中的4-氟-4，5-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式4(4)中的4，4-二氟-5-(1，1-二氟乙基)-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式4(5)中的4，5-二氯-4，5-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式4(6)中的4-乙基-5-氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式4(7)中的4-乙基-4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式4(8)中的4-乙基-4，5，5-三氟-1，3-二氧戊环-2-酮、化学式4(9)中的4-氟-4-甲基-1，3-二氧戊环-2-酮等。可以单独使用其中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。特别地，作为具有作为元素的卤素的环状碳酸酯，化学式3(1)中的4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮是优选的，并且化学式3(3)中的4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮是更优选的，由于这样的化合物可易于得到并且可以提供更高的效果。尤其是，作为4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮，反式异构体比顺式异构体更优选以获得更高的效果。
化学式3
化学式4
Figure S2007101949288D00141
作为锂盐，例如，可以列举的无机锂盐诸如六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟锑酸锂(LiSbF6)、高氯酸锂(LiClO4)、以及四氯铝酸锂(LiAlCl4)；或全氟烷基磺酸盐(全氟链烷磺酸盐)衍生物的锂盐诸如三氟甲烷磺酸锂(CF3SO3Li)、二(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂((CF3SO2)2N Li)、二(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺锂((C2F5SO2)2N Li)、以及三(三氟甲烷磺酰基)甲基锂((CF3SO2)3CLi)。可以单独使用这样的锂盐，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。当混合其中的两种或多种时，LiPF6期望被用作主要成分。LiPF6具有高的传导率和优异的氧化稳定性。
锂盐的含量(浓度)优选在0.5mol/kg～3.0mol/kg的范围内。如果含量超出上述范围，则离子传导性显著降低，从而不能获得充分的电池特性。
电解质层32可以由其中电解液通过高分子化合物保持的凝胶电解质构成。高分子化合物是例如包含偏二氟乙烯作为成分的共聚物。特别地，可以列举聚偏二氟乙烯、包含偏二氟乙烯作为成分的共聚物。作为共聚物的具体实例，可以列举偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯-三氟氯乙烯共聚物、或通过进一步使其它乙烯基不饱和单体与上述共聚物共聚合而获得的共聚物。当使用偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物时，电解液与共聚物的丰度比(重量比)期望为5至12。此外，作为高分子化合物，可以使用聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、以及它们的衍生物。可以单独使用这些高分子化合物中的一种，或者可以通过混合使用其中的两种或多种。
二次电池可以例如如下制造。
首先，混合正极活性物质、粘结剂、和导电剂以制备正极混合物。将该混合物分散到诸如N-甲基-2-吡咯烷酮的溶剂中，由此形成正极混合物浆料。接着，用该正极混合物浆料涂覆正极集电体12的两面或单面，对其进行干燥并压制成型以形成正极活性物质层13。随后，通过超声波焊接、点焊接等将正极引线11连接至正极集电体12，从而形成正极10。
负极20形成如下。
首先，制备作为基板221的金属箔。通过电解沉积法等在金属箔的整个区域(面积，area)上形成突起部222以形成负极集电体22。接着，优选使用电解铜箔作为基板221，这是因为负极集电体22可容易地形成。
接着，通过使用气相沉积法、液相沉积法、烧成法(firingmethod)、溅射法、或这些方法中的两种或更多种方法，在负极集电体22的覆盖区22A中形成负极活性物质层23。作为气相沉积法，例如，可以列举物理沉积法或化学沉积法。特别地，可以使用真空气相沉积法、溅射法、离子镀法、激光消融(ablation)法、CVD(化学气相沉积)法等。作为液相沉积法，例如，可以列举电镀(plating)。
在形成负极活性物质层23之后，通过辊压机(rolling pressmachine)等压制(塑性变形)和平坦化露出区22S中的突起部222以形成平滑区。接着，通过超声波焊接、点焊接等使负极引线21与负极集电体22中的平滑区接合，从而形成负极20。此时，所有的露出区22S可以都是平滑区。否则，在露出区22S中至少与负极引线21接合的区域可以是平滑区。另外，如果不在基板221的整个区域上形成突起部222的话，则可以仅在其上将形成负极活性物质层23的覆盖区22A上选择性地形成突起部222。在这种情况下，用于形成平滑区的压制处理(press processing)就不是必须的了。在其中形成有电极引线21的平滑区中，希望负极集电体22的表面是极好的平坦面(flat face)。然而，例如，如图5所示，即使当保留有变形的突起部222A时，也可以获得下文中提及的接触电阻的降低效果，只要突起部222A的高度h2低于覆盖区22A的突起部222的高度h1即可。
在一些情况下，在形成负极活性物质层23的同时来产生负极活性物质层23与负极集电体22的合金化(alloy)。否则，可以在形成负极活性物质层22之后，在真空气氛或非氧化气氛下进行热处理，从而将负极活性物质层23和负极集电体22合金化。因此，获得了图3A、图3B、图4等所示的负极20。
之后，将正极10和负极20与之间的隔膜31一起层叠并螺旋卷绕。将保护带33粘附至其最外周部(outermost periphery)，并且形成作为螺旋卷绕电极体30的前体(precursor)的螺旋卷绕体。接着，将螺旋卷绕体夹在包装件40之间，对除了一边外的外周缘部(peripheral edge)进行热熔合(热熔融粘结，thermal fusion bonding)以获得袋状(pouched state)，并将螺旋卷绕体容纳在包装件40内。将电解液注入到包装件40中。之后，通过热熔合密闭地密封包装件40的开口。此时，将粘附膜41插入到正极引线11、负极引线21和包装件40之间。从而，完成了图1和图2所示的二次电池。
当电解液由高分子化合物(polymer compound)保持时，可以如下制造二次电池。首先，将通过上述方法形成的螺旋卷绕电极体30的前体夹在包装件40之间，对除了一边外的外周缘部进行热熔合以获得袋状，并且将螺旋卷绕体容纳在包装件40内。接着，制备含有电解液、作为用于高分子化合物原料的单体、以及如聚合引发剂和聚合抑制剂的其它材料(如果有必要)的用于电解质的组成物质，并将其注入到包装件40中。之后，通过热熔合密闭地密封包装件40的开口。之后，如果需要的话，加热单体使其被聚合，以获得高分子化合物。从而，形成了凝胶电解质层32，并且组装图1和图2所示的二次电池。
另外，如果不在形成螺旋卷绕体之后注入用于电解质的组成物质，则例如可以将在正极10和负极20被涂覆有用于电解质的组成物质之后被螺旋卷绕的卷绕体封闭在包装件40的内部，并且如果需要的话，对所得到的物体(产物，resultant)加热以形成电解质层32。另外，可以用用于电解质的组成物质来涂覆正极10和负极20，如果需要的话，对所得到的物体加热以形成电解质层32，螺旋卷绕所得到的物体，并且将螺旋卷绕体封闭在包装件40的内部。然而，优选的是，在螺旋卷绕体被封闭在包装件40的内部之后形成电解质层32。因此，可以充分地改善电解质层32与隔膜31之间的界面接合，并且可以防止增加内部电阻。
在二次电池中，例如，当被充电时，锂离子从正极活性物质层13中被脱嵌并通过电解质层32被嵌入到负极活性物质层23中。当被放电时，锂离子从负极20中被脱嵌并通过电解质层32被嵌入到正极10中。在该实施例中，使用在覆盖区22A中包括突起部222的负极集电体22。因此，改善了负极集电体22与负极活性物质层23之间的接触特性。从而，即使当负极活性物质层23由于充电和放电而膨胀和收缩时，也可防止负极活性物质层23与负极集电体22分离或脱落。同时，负极引线21设置在具有平滑表面的露出区22S(平滑区)中，在该区域中没有设置突起部222。因此，可以获得负极引线21和基板221在界面21K处充分紧密接触的接合状态。
如上所述，根据本实施例，突起部222设置在基板221的表面上。因此，可以改善负极集电体22与负极活性物质层23之间的接触特性，并且可以防止负极活性物质层23的分离。同时，负极引线21设置在具有的表面粗糙度小于覆盖区22A的表面粗糙度的露出区22S(平滑区)中。因此，可以降低负极集电体22与负极引线21之间的接触电阻(阻抗)。因此，可以改善诸如循环特性的电池特性。
实例
而且，在下文中将详细地描述本发明的具体实例。
实例1-1至1-8
在这些实例中，制造对应于前述实施例的二次电池。
首先，制备12μm厚的电解铜箔作为基板221，通过电解沉积法形成突起部222，从而形成负极集电体22。接着，如表1所示改变负极集电体22的覆盖区22A中的表面粗糙度(十点平均粗糙度)Rz，并且将负极集电体22的两个面(粗糙面(mat face)和光泽面(shine face))中的每个面的表面粗糙度Rz如表1所示设置。在这些实例中，光泽面的表面粗糙度Rz均为5.8μm。在这些实例中，将金属电解辊筒(electrolytic drum)浸到其中溶解有铜离子的电解液中，在转动电解辊筒的同时施加电流，从而将电解铜箔沉积在电解辊筒的表面上。使用如此得到的电解铜箔。电解铜箔的面对电解液的一例上的面是粗糙面。与电解辊筒相接触的一侧上的面是光泽面。在通过利用电解处理沉积铜颗粒而使得表面粗糙的状态下，铜颗粒以随机顺序形成在粗糙面侧，而存在于电解辊筒表面上的条纹状凹陷和凸起被转印到光泽面侧，并且铜颗粒成行地沿特定方向布置在光泽面侧。
随后，制备平均颗粒直径为3μm的硅颗粒和导电碳颗粒作为导电颗粒，并且制备热塑性聚酰亚胺作为粘结剂。接着，通过使用N-甲基-2-吡咯烷酮作为溶剂，将70wt％的硅颗粒、10wt％的导电碳颗粒、以及20wt％的热塑性聚酰亚胺混合，从而形成负极混合物浆料。用该负极混合物浆料选择性地涂覆负极集电体22的两个面上的覆盖区22A，使其干燥并通过辊压机将其压制成型以形成负极活性物质层23。同时，通过辊压机对负极集电体22的露出区22S进行压制成型，从而形成表面粗糙度(十点平均粗糙度)Rz为1.7μm的平滑区。之后，通过超声波焊接使由镍制成的负极引线21与负极集电体22的平滑区接合，从而获得负极20。
同时，使92重量份的作为正极活性物质的平均颗粒直径为5μm的锂钴氧化物(LiCoO2)粉末、3重量份的作为导电剂的碳黑、和5重量份的作为粘结剂的聚偏二氟乙烯相混合。将所得的混合物放入作为分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮中以获得正极混合物浆料。接着，用该正极混合物浆料涂覆由15μm厚的铝箔制成的正极集电体12，对其进行干燥并压制成型以形成正极活性物质层13。通过超声波焊接接合(连接)由铝制成的正极引线11，从而获得了正极10。
在形成正极10和负极20之后，将正极10和负极20与之间的由12μm厚的微孔聚丙烯膜制成的隔膜31层叠在一起并螺旋卷绕以形成螺旋卷绕电极体30。
随后，以1mol/dm3的浓度将LiPF6溶解在碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯的混合溶剂中，碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯的重量比为3∶7，从而制备了电解液。
接着，将螺旋卷绕电极体30夹在由铝层压膜制成的包装件40之间。之后，将包装件40的除了一边之外的外缘部彼此结合(粘合)以获得袋状。将正极引线11和负极引线21引出到包装件40外部。
最后，从开口侧将电解液注入到包装件40中，通过热熔合粘合包装件40的开口侧，从而获得了实例1-1至1-8的二次电池。
作为相对于实例1-1至1-8的比较例1-1，以与实例1-5相同的方式制造二次电池，不同之处在于：不通过辊压机对露出区22S进行压制成型，保持其大的表面粗糙度，并将负极引线21焊接其上。作为比较例1-2，以与实例1-1至1-8的相同的方式制造二次电池，不同之处在于：在形成负极活性物质层23之前对负极集电体22的整个区域进行压制成型，并且覆盖区22A的粗糙面的表面粗糙度Rz也是1.7μm。
对于每个实例和每个比较例的所制造的二次电池，在25℃下进行充电和放电试验，并获得第50次循环对第2次循环的放电容量保持率。在0.5C的恒电流下进行充电直至电池电压达到4.2V，接着在4.2V的恒电压下进行充电直到充电总时间达到3小时。在1C的恒电流密度下进行放电直到电池电压达到2.5V。计算放电容量保持率作为第50次循环的放电容量与第2次循环的放电容量的比，即，作为(第50次循环的放电容量/第2次循环的放电容量)×100。而且，对于每个实例和每个比较例的二次电池，测量了正极引线11与负极引线21之间的电阻。结果示于表1中。
表1
  覆盖区的表面粗糙度Rz   露出区的表面粗糙度Rz(μm)   电阻(mΩ) 放电容量保持率(％)
  粗糙面(μm)   光泽面(μm)
  实例1-1     1.8     5.8     1.7     78     69.8
  实例1-2     2.0     5.8     1.7     78     70.5
  实例1-3     3.2     5.8     1.7     78     72.6
  实例1-4     5.4     5.8     1.7     78     74.2
  实例1-5     7.4     5.8     1.7     78     76.2
  实例1-6     8.8     5.8     1.7     78     74.1
  实例1-7     9.9     5.8     1.7     78     72.1
  实例1-8     10.2     5.8     1.7     78     70.0
  比较例1-1     7.4     5.8     7.4     147     52.3
  比较例1-2     1.7     5.8     1.7     78     58.8
如表1所示，在实例1-1至1-8中可以获得相对有利的放电容量保持率，在这些实例中，其中设置有负极引线21的露出区22S的表面粗糙度Rz是1.7μm，而覆盖区22A的表面粗糙度Rz是1.8μm或更大。同时，在比较例1-1中，由于负极引线21设置在表面粗糙度Rz为11.3μm的露出区22S中，因此与实例1-1至1-8相比，电阻降低并且放电容量保持率下降了。在比较例1-2中，由于露出区22S的表面粗糙度Rz是1.7μm，所以可以像实例1-1至1-8一样获得低电阻。然而，在比较例1-2中，由于覆盖区22A的粗糙面的表面粗糙度Rz也是1.7μm，因此无法充分获得负极集电体22与负极活性物质层23之间的接触特性，并且与实例1-1至1-8相比，放电容量保持率降低了。而且，从实例1-1至1-8的结果中可以发现，存在一种这样的趋势：当覆盖区22A的粗糙面的表面粗糙度Rz从1.8μm变得更大时，放电容量保持率提高了；当覆盖区22A的粗糙面的表面粗糙度Rz是7.4μm时，放电容量保持率最大；接着，当覆盖区22A的粗糙面的表面粗糙度Rz变为大于7.4μm时，放电容量保持率逐渐下降。这种趋势的原因如下。当覆盖区22A的粗糙面的表面粗糙度Rz在1.8μm至约7.4μm的范围内时，由于突起部222的存在可以充分获得负极集电体22与负极活性物质层23之间的在接触特性方面的改进效果。然而，当突起部222过大时，突起部222本身易于与基板221分开。
实例2-1至2-6
以与实例1-5相同的方式制造实例2-1至2-6的二次电池，不同之处在于：覆盖区22A的光泽面的表面粗糙度Rz根据下面的表2而改变，而覆盖区22A的粗糙面的表面粗糙度Rz一直为7.4μm。作为相对于实例2-1至2-6的比较例2-1，以与实例2-1至2-6相同的方式制造二次电池，不同之处在于：在形成负极活性物质层23之前对负极集电体22的整个区域进行压制成型，并且覆盖区22A的光泽面的表面粗糙度Rz也是1.7μm。对于实例2-1至2-6和比较例2-1的二次电池，以与实例1-1至1-8相同的方式测量了放电容量保持率和电阻。结果与实例1-5和比较例1-1的结果一起示于表2中。
表2
覆盖区的表面粗糙度Rz 露出区的表面粗糙度Rz(μm)   电阻(mΩ) 放电容量保持率(％)
粗糙面(μm)   光泽面(μm)
  实例2-1     7.4     1.9     1.7     78     69.4
  实例2-2     7.4     2.0     1.7     78     70.8
  实例2-3     7.4     3.7     1.7     78     72.8
  实例1-5     7.4     5.8     1.7     78     76.2
  实例2-4     7.4     7.6     1.7     78     73.2
  实例2-5     7.4     9.8     1.7     78     72.1
  实例2-6     7.4     10.1     1.7     78     70.9
  比较例1-1     7.4     5.8     7.4     147     52.3
  比较例2-1     7.4     1.7     1.7     78     58.8
如表2所示，在实例2-1至2-6中可以获得较为有利的放电容量保持率，在这些实例中，其中设置有负极引线21的露出区22S的表面粗糙度Rz是1.7μm，并且覆盖区22A的表面粗糙度Rz是1.8μm或更大。同时，在表面粗糙度Rz为11.3μm的比较例1-1中，与实例1-1至1-8相比，电阻提高并且放电容量保持率下降。在比较例2-1中，由于露出区22S的表面粗糙度Rz是1.7μm，所以可以像实例2-1至2-6一样获得低电阻。然而，在比较例2-1中，由于覆盖区22A的光泽面的表面粗糙度Rz是1.7μm，因此无法充分获得负极集电体22与负极活性物质层23之间的接触特性，并且与实例2-1至2-6相比，放电容量保持率降低了。而且，与实例1-1至1-8中一样，可以发现存在一种这样的趋势：当覆盖区22A的光泽面的表面粗糙度Rz从1.8μm开始变得更大时，放电容量保持率提高了；并且当覆盖区22A的光泽面的表面粗糙度Rz是5.8μm时，放电容量保持率最大；并且接着，当覆盖区22A的光泽面的表面粗糙度Rz变为大于5.8μm时，放电容量保持率逐渐下降。
实例3-1至3-3
以与实例1-5相同的方式制造实例3-1至3-3的二次电池，不同之处在于：露出区22S的表面粗糙度Rz根据下面的表3所示的而改变。对于实例3-1至3-3，以与实例1-5相同的方式测量了放电容量保持率和电阻。结果与实例1-5的结果一起在表3中示出。
表3
覆盖区的表面粗糙度Rz   露出区的表面粗糙度Rz(μm)     电阻(mΩ) 放电容量保持率(％)
  粗糙面(μm) 光泽面(μm)
  实例3-1     7.4     5.8     0.8     59     80.2
  实例3-2     7.4     5.8     1.3     65     79.5
  实例1-5     7.4     5.8     1.7     78     76.2
  实例3-3     7.4     5.8     1.9     88     75.9
如表3所示，因为其中设置有负极引线21的露出区22S的表面粗糙度Rz变得较小，所以电阻降低，并且放电容量保持率提高。
实例4-1
以与实例1-5相同的方式制造实例4-1的二次电池，不同之处在于：当露出区22S被平坦化时，负极活性物质层23与露出区一起被压制成型。对于实例4-1，以与实例1-5相同的方式测量放电容量保持率和电阻。结果与实例1-5的结果一起示于表4中。
表4
覆盖区的表面粗糙度Rz 露出区的表面粗糙度Rz(μm)   电阻(mΩ) 负极活性物质层的压制成型 放电容量保持率(％)
粗糙面(μm) 光泽面(μm)
  实例1-5     7.4     5.8     1.7     78   不适用   76.2
  实例4-1     7.4     5.8     1.7     78   可适用   78.3
如表4所示，与实例1-5相比，在其中负极活性物质层23在露出区22S被平坦化时被压制成型的实例4-1中，获得了更高的放电容量保持率。其主要的促进因素可能如下。即，通过实施压制成型，增加了负极集电体22和负极活性物质层23之间的接触面积，并且改善了接触特性。
实例5-1至5-5
以与实例1-5相同的方式制造实例5-1至5-5的二次电池，不同之处在于：作为包含在负极活性物质层23中的导电颗粒的硅颗粒的平均颗粒直径根据下面的表5所示的而改变。对于实例5-1至5-5，以与实例1-5相同的方式测量放电容量保持率和电阻。结果与实例1-5的结果一起示于表5中。
表5
硅颗粒的平均颗粒直径(μm) 放电容量保持率(％)
  实例5-1     0.4     73.2
  实例5-2     0.5     76.1
  实例5-3     1.0     78.8
  实例1-5     3.0     76.2
  实例5-4     5.0     76.4
  实例5-5     5.2     73.9
如表5所示，可以发现，尤其是当平均颗粒直径为0.5μm至5.0μm时，可以获得更有利的放电容量保持率。
实例6-1和6-2
以与实例1-5相同的方式制造实例6-1和6-2的二次电池，不同之处在于：包含在负极活性物质层23中的粘结剂的类型是聚酰胺-酰亚胺(实例6-1)以及聚偏二氟乙烯(实例6-2)。在实例1-5中，如上所述，使用了热塑性聚酰亚胺。以与实例6-1、实例6-2、和实例1-5相同的方式制造比较例6-1至6-3的二次电池，不同之处在于：使用在整个区域上的表面粗糙度Rz为1.7μm的电解铜箔(12μm厚)作为负极集电体。对于实例6-1和6-2以及比较例6-1至6-3，以与实例1-5相同的方式测量放电容量保持率。结果与实例1-5的结果一起示于表6中。
表6
平滑区的表面粗糙度Rz＝1.7μm
覆盖区的表面粗糙度Rz  负极活性物质层的粘结剂 放电容量保持率(％)
    粗糙面(μm)   光泽面(μm)
实例6-1     7.4     5.8   聚酰胺-酰亚胺     79.7
实例6-2     7.4     5.8   聚偏二氟乙烯     73.2
实例1-5     7.4     5.8   聚酰亚胺     76.2
比较例6-1     1.7     1.7   聚酰胺-酰亚胺     59.3
比较例6-2     1.7     1.7   聚偏二氟乙烯     52.1
比较例6-3     1.7     1.7   聚酰亚胺     57.3
如表6所示，根据实例6-1与比较例6-1之间、实例6-2与比较例6-2之间、以及实例1-5与比较例6-3之间的比较，可以发现，不考虑使用的粘结剂类型，当在覆盖区22A中设置突起部222以增加表面粗糙度Rz时，就可以提高放电容量保持率。
实例7-1至7-5
以与实例1-5相同的方式制造实例7-1至7-5的二次电池，不同之处在于：在形成螺旋卷绕电极体30之前在减压气氛下为负极20提供热处理。热处理条件，即，加热温度(℃)和加热时间(h)如下面的表7所示。对于所制备的负极20，切出横截面，并且通过AES(俄歇电子光谱(Auger Electron Spectroscopy))分析负极集电体22与负极活性物质层23之间的界面。因此，可以证实，负极集电体22的铜组分扩散到负极活性物质层23中。即，可以证实，负极集电体22和负极活性物质层23合金化了。对于实例7-1至7-5，以与实例1-5相同的方式测量放电容量保持率和电阻。结果与实例1-5的结果一起示于表7中。
表7
    热处理条件 放电容量保持率(％)
  加热温度(℃)     加热时间(h)
  实例1-5     -     -     76.2
  实例7-1     300     10     77.7
  实例7-2     400     10     78.9
  实例7-3     500     10     80.6
  实例7-4     600     10     80.2
  实例7-5     700     10     67.2
如表7所示，存在一种这样的趋势：随着加热温度的增加，放电容量保持率增加。其原因可能如下。即，通过在较高加热温度下提供热处理，促进了负极集电体22与负极活性物质层23之间的元素扩散并且改善了它们的接触特性。因此，防止了由于负极活性物质层23的膨胀和收缩造成的负极集电体22与负极活性物质层23之间的分离和脱落。在其中加热温度为700℃的实例7-5中，放电容量保持率低于没有提供加热温度的实例1-5中的放电容量保持率。其原因可能在于以下事实，即，具有较低强度的Cu3Si由于过度扩散的原因形成在界面上，因此降低了接触特性。
实例8-1和8-2
以与实例1-5相同的方式制造实例8-1和8-2的二次电池，不同之处在于：作为用于电解质的溶剂，使用碳酸氟代亚乙酯(氟代碳酸乙烯酯，fluoroethylene carbonate)(FEC)或碳酸二氟代亚乙酯(DFEC)来代替碳酸亚乙酯。以与实例8-1、实例8-2和实例1-5相同的方式制造比较例8-1至8-3的二次电池，不同之处在于：使用整个面上具有1.7μm的表面粗糙度Rz的电解铜箔(12μm厚)作为负极集电体。对于实例8-1和8-2以及比较例8-1至8-3，以与实例1-5相同的方式测量放电容量保持率。结果与实例1-5的结果一起示于表8中。
表8
平滑区的表面粗糙度Rz＝1.7μm
覆盖区的表面粗糙度Rz     电解质组成 放电容量保持率(％)
粗糙面(μm) 光泽面(μm)     材料     Wt％
实例8-1 7.4 5.8 FEC     30 85.3
碳酸二乙酯     70
实例8-2 7.4 5.8 DFEC     30 88.7
碳酸二乙酯     70
实例1-5 7.4 5.8 碳酸亚乙酯     30 76.2
碳酸二乙酯     70
比较例8-1     1.7     1.7 FEC     30 53.9
碳酸二乙酯     70
比较例8-2     1.7     1.7 DFEC     30 58.6
碳酸二乙酯     70
比较例8-3     1.7     1.7 碳酸亚乙酯     30     51.1
碳酸二乙酯     70
如表8所示，根据实例8-1与比较例8-1之间、实例8-2与比较例8-2之间、以及实例1-5与比较例8-3之间的比较，可以发现无论使用的溶剂类型是什么，当在覆盖区22A中设置突起部222以增加表面粗糙度Rz时，可以提高放电容量保持率。
实例9-1
以与实例1-5相同的方式制造实例9-1的二次电池，不同之处在于：通过气相沉积法形成负极活性物质层23。作为相对于实例9-1的比较例9-1，以与实例9-1相同的方式制造二次电池，不同之处在于：不通过辊压机对露出区22S进行压制成型，保持高的表面粗糙度，并且将负极引线21与露出区22S焊接在一起。作为比较例9-2，与实例9-1相同的方式制造二次电池，不同之处在于：在形成负极活性物质层23之前对负极集电体22的整个区域进行压制成型，并且覆盖区22A的两个面的表面粗糙度Rz也是1.7μm。对于实例9-1以及比较例9-1和9-2的二次电池，以与实例1-5相同的方式测量放电容量保持率和电阻。结果示于表9中。
表9
覆盖区的表面粗糙度Rz 露出区的表面粗糙度Rz(μm)     电阻(mΩ) 放电容量保持率(％)
  粗糙面(μm)   光泽面(μm)
  实例9-1     7.4     5.8     1.7     56.8     83.2
  比较例9-1     7.4     5.8     7.4     130.6     76.8
  比较例9-2     1.7     1.7     1.7     56.8     20.3
如表9所示，在其中设置有负极引线21的露出区22S的表面粗糙度Rz是1.7μm并且覆盖区22A的表面粗糙度Rz是1.8μm或更大的实例9-1中，与比较例9-1相比，电阻降低，并且获得了比比较例9-1和比较例9-2更有利的放电容量保持率。
如上所述，根据这些实例，通过在基板221的表面上设置突起部222，改善了负极集电体22与负极活性物质层23之间的接触特性，并且可以防止负极活性物质层23的分离。另外，通过在表面粗糙度小于覆盖区22A的表面粗糙度的露出区22S中设置负极引线21，可以降低负极集电体22与负极引线21之间的接触电阻，因此可以改善放电容量保持率。
已经参照实施例和实例对本发明进行了描述。然而，本发明并不限于上述实施例和上述实例，并且可以作出各种变形。例如，在上述实施例和上述实例中，已经描述了利用层压膜作为包装件的二次电池。然而，本发明可以类似地应用于具有其它形状的二次电池，诸如使用金属壳作为包装件的圆柱型二次电池和方型二次电池。而且，已经描述了负极、正极、以及隔膜构造螺旋卷绕电极体的情况。然而，本发明并不限于此，而是例如，可以构造层压型电极体。而且，本发明的电极不但可适用于负极，而且还可适用于正极。另外，除了适用于二次电池之外，本发明还适用于一次电池。
在上述实施例和上述实例中，通过利用电解沉积法等在诸如电解铜箔的基板表面上设置突起部来改变表面粗糙度。方法并不限于此，并且可以通过例如蚀刻来改变表面粗糙度。
在上述实施例和上述实例中，已经描述了使用锂作为电极反应物的电池。但是，本发明还可适用于使用诸如钠和钾的其它碱金属、诸如镁和钙的碱土金属、或诸如铝的其它轻金属的情况。在这种情况下，例如，可以使用类似于上述实施例的负极活性物质。
另外，在上述实施例和上述实例中，对于诸如集电体的表面粗糙度和活性物质层中导电颗粒的平均颗粒直径的参数，已经描述了从实例结果中推导出的适当范围。这样的描述并不完全排除其中每一参数可超出上述范围的可能性。即，上述适当的范围是用于获得本发明效果的特别优选的范围。只要可以获得本发明的效果，每一参数可以稍微超出上述范围。
本领域的普通技术人员应当理解，可以根据设计要求和其它因素进行各种变更、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 (26)

1.一种电极，包括：
集电体，所述集电体包括活性物质层形成区和平滑区，所述平滑区的表面粗糙度小于所述活性物质层形成区的表面粗糙度；以及
活性物质层，设置在所述集电体的所述活性物质层形成区中，
其中，电极引线连接于所述平滑区。
2.根据权利要求1所述的电极，其中，所述集电体的所述活性物质层形成区具有颗粒状突起部。
3.根据权利要求2所述的电极，其中，所述颗粒状突起部通过电解沉积法形成。
4.根据权利要求1所述的电极，其中，所述集电体的所述活性物质层形成区中的十点平均粗糙度Rz为1.8μm至10.0μm，并且所述集电体的所述平滑区中的十点平均粗糙度Rz为1.7μm或更小。
5.根据权利要求1所述的电极，其中，所述电极引线由包含镍(Ni)的金属材料制成。
6.根据权利要求1所述的电极，其中，所述集电体包含铜(Cu)或铜合金，而所述活性物质层包含硅(Si)。
7.根据权利要求1所述的电极，其中，所述活性物质层形成在所述集电体的两个面上。
8.根据权利要求1所述的电极，其中，所述集电体和所述活性物质层至少在其界面部分中被合金化。
9.根据权利要求1所述的电极，其中，所述活性物质层包含含有硅的导电颗粒和粘结剂的混合物。
10.根据权利要求9所述的电极，其中，所述活性物质层中的所述导电颗粒的平均颗粒直径为0.5μm至5.0μm。
11.根据权利要求9所述的电极，其中，所述活性物质层包含热塑性树脂和热固性树脂中的至少一种作为所述粘结剂。
12.根据权利要求9所述的电极，其中，所述活性物质层包含具有氢键键合的热塑性树脂以及选自由环氧树脂、苯酚树脂、聚酰亚胺、聚氨酯、三聚氰胺树脂、和尿素树脂组成的组中的至少一种热固性树脂作为所述粘结剂。
13.一种电池，包括正极、负极、以及电解质，
其中，所述正极和所述负极中的至少一个包括：
集电体，所述集电体包括活性物质层形成区和平滑区，所述平滑区的表面粗糙度小于所述活性物质层形成区的表面粗糙度；以及
活性物质层，设置在所述集电体的所述活性物质层形成区中，并且
电极引线连接于所述平滑区。
14.根据权利要求13所述的电池，其中，所述集电体的所述活性物质层形成区具有颗粒状突起部。
15.根据权利要求14所述的电池，其中，所述颗粒状突起部通过电解沉积法形成。
16.根据权利要求13所述的电池，其中，所述集电体的所述活性物质层形成区的十点平均粗糙度Rz为1.8μm至10.0μm，并且所述集电体的所述平滑区的十点平均粗糙度Rz为1.7μm或更小。
17.根据权利要求13所述的电池，其中，所述电极引线由包含镍(Ni)的金属材料制成。
18.根据权利要求13所述的电池，其中，所述集电体包含铜(Cu)或铜合金，而所述活性物质层包含硅(Si)。
19.根据权利要求13所述的电池，其中，所述活性物质层形成在所述集电体的两个面上。
20.根据权利要求13所述的电池，其中，所述集电体和所述活性物质层至少在其界面部分中被合金化。
21.根据权利要求13所述的电池，其中，所述活性物质层包含含有硅的导电颗粒和粘结剂的混合物。
22.根据权利要求21所述的电池，其中，所述活性物质层中的所述导电颗粒的平均颗粒直径为0.5μm至5.0μm。
23.根据权利要求21所述的电池，其中，所述活性物质层包含热塑性树脂和热固性树脂中的至少一种作为所述粘结剂。
24.根据权利要求21所述的电池，其中，所述活性物质层包含具有氢键键合的热塑性树脂以及选自由环氧树脂、苯酚树脂、聚酰亚胺、聚氨酯、三聚氰胺树脂、和尿素树脂组成的组中的至少一种热固性树脂作为所述粘结剂。
25.根据权利要求13所述的电池，其中，所述电解质包含溶剂，所述溶剂包含链状碳酸酯和环状碳酸酯中的至少一种。
26.根据权利要求25所述的电池，其中，所述链状碳酸酯包含碳酸氟甲基甲基酯、碳酸二(氟甲基)酯和碳酸二氟甲基甲基酯中的至少一种，而所述环状碳酸酯包含4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮和4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮中的至少一种。
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