CN102280611B - 电池、车辆、电子设备以及电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供小型、电化学特性良好的电池以及以高的生产率制造该电池的技术。形成在负极集电体层(11)与固体电解质层(13)之间的负极活性物质层，形成为相互分离地配置有多个沿Y方向延伸的线条状图案(121)的线与间距结构。在线条状图案(121)、负极集电体层(11)和固体电解质层(13)相互接触的接触点(P)，线条状图案表面的斜度(θ)小于90度。由此，能够构成在活性物质的使用量不变的情况下能够使容量更大且充放电特性也良好的电池。

Description

电池、车辆、电子设备以及电池的制造方法
技术领域
本发明涉及在正负两极的活性物质之间具有电解质层的电池、具有该电池的车辆、电子设备以及该电池的制造方法。
背景技术
作为如锂离子二次电池那样具有在正负两极的活性物质之间层叠电解质层而成的结构的电池，已知如下的结构，即，使各自附着有正极活性物质和负极活性物质的作为集电体的金属箔隔着隔膜(separator)重合，并使隔膜浸渍在电解液中。在这种电池的技术领域，要求电池进一步小型化和大输出化，而为了满足这样的要求，提出了各种技术。
例如在专利文献1中公开了如下的技术，即，使正极活性物质层与电解质层的接触面以及电解质层与负极活性物质层的接触面形成立体的凹凸结构，利用喷墨法(inkjet method)在成为集电体的金属箔上层叠形成各功能层。另外，在专利文献2中，作为二次电池用电极公开了如下的结构，即，利用隔着配置在集电体上方的丝网的真空蒸镀法或溅射法(sputteringmethod)，在集电体表面堆积柱状的活性物质薄膜。
专利文献1：JP特开2005-116248号公报(例如，第0029段)；
专利文献2：JP特开2002-279974号公报(例如，图1)。
但是，上述的专利文献1和2虽然公开了能够制造具有立体结构的电池的可能性，但是用于制造希望结构的电池的工序复杂。另外，未详细记载所制造的电池的特性(电化学特性)。这样，电化学特性良好且能够以高的生产率进行制造的电池的具体结构及其制造方法至今还未实用化。
发明内容
本发明是鉴于上述情况提出的，其目的在于提供小型且电化学特性良好的电池和以高生产率制造该电池的技术。
本发明的电池为了达到上述目的，其特征在于，具有将第一集电体层、第一活性物质层、电解质层、第二活性物质层和第二集电体层依次层叠而成的结构，所述第一活性物质层具有岛状结构，所述岛状结构是将含有活性物质的多个岛状部位相互分离地配置在所述第一集电体层的表面上而形成的，所述岛状部位具有沿着所述第一集电体层的表面延伸的线条状图案，所述第一活性物质层形成为在与所述线条状图案的延伸方向相垂直的方向上隔开恒定间隔地排列有多个所述线条状图案的线与间距结构，在所述线条状图案和所述第一集电体层之间的接触点处，所述第一集电体层与所述电解质层相接触，在与所述线条状图案的延伸方向垂直的截面上的所述线条状图案和所述第一集电体层之间的接触点处的所述第一活性物质层的切线与所述第一集电体层的表面所成的角度中的包括所述第一活性物质层的一侧的角度小于90度，在与所述线条状图案的延伸方向垂直的截面上的所述线条状图案的截面形状为：高度为10μm～300μm，与所述第一集电体层相接触的部分的宽度为20μm～300μm，所述高度与所述宽度之比为0.5以上。
此外，在本发明中，第一活性物质层不限于在第一集电体层的表面上多个岛状部位相互完全分离的结构，可以是多个岛状部位彼此通过连接部位部分地连接起来的结构。
详细后述，根据本申请的申请人的新的见解，具有上述结构的电池能够以比较少的制造工序来制造，并且小型且薄型，电化学特性也良好。具体地说，本发明的电池容量大并且具有良好的充放电特性。本发明不仅在具有含有电解液的电解质层的电池中，例如在具有聚合物电解质那样的固体电解质层的电池中也有效。
在此，例如可以构成为在岛状部位和第一集电体层的接触点处，第一集电体层与电解质层相接触。在这样的结构中，在接触点附近，第一集电体层和电解质层隔着非常薄的第一活性物质层相向，使得充放电特性特别好。
另外，例如可以构成为岛状部位具有沿着第一集电体层的表面延伸的线条状图案。根据这样的结构，能够形成厚度和表面积大并且与第一集电体层接触的接触点附近区域的面积也大的第一活性物质层。另外，这样的图案例如能够通过在第一集电体层的表面呈线条状地涂敷含有第一活性物质层的材料的涂敷液来形成，从而能够将制造成本抑制得低。
另外，例如可以构成为在与线条状图案的延伸方向垂直的截面上的岛状部位的截面形状为：高度为10μm～300μm，与第一集电体层接触的部分的宽度为20μm～300μm，高度与宽度之比为0.5以上。根据本申请的发明人的实验，在将第一活性物质层形成为这样的尺寸时，作为电池的性能特别好。
另外，例如可以构成为，电解质层含有固体电解质，在各岛状部位，除了与第一集电体层接触的部分以外的表面为圆滑曲面。具有由固体电解质形成的电解质层的电池，因为不使用主要由有机溶媒构成的电解液，所以易于处理。在这种情况下，若第一活性物质层的岛状部位的表面是圆滑曲面，则固体电解质层与第一活性物质层的紧密接合性高，能够使电池的性能稳定。
具有上述的结构的电池能够应用于各个领域，例如能够作为电动汽车那样的各种车辆的电源使用，另外还能够应用在具有以该电池作为电源进行动作的电子电路部的各种电子设备。更具体地说，因为能够构成薄型且高性能的电源，所以尤其适用于例如IC卡那样的具有对电池和电子电路部进行保持的卡式的框体的电子设备。
另外，本发明的电池的制造方法为了达到上述目的，其特征在于，包括：第一工序，在成为第一集电体层的基材的表面上形成具有岛状结构的第一活性物质层，所述岛状结构由相互分离的多个岛状部位构成，第二工序，层叠电解质层、第二活性物质层和第二集电体层，所述电解质层同时覆盖所述基材的未被所述第一活性物质层覆盖的露出表面和所述第一活性物质层的表面；在所述第一工序中，使所述岛状部位具有沿着所述第一集电体层的表面延伸的线条状图案，所述岛状部位具有沿着所述第一集电体层的表面延伸的线条状图案，所述第一活性物质层形成为在与所述线条状图案的延伸方向相垂直的方向上隔开恒定间隔排列有多个所述线条状图案的线与间距结构，在与所述线条状图案的延伸方向垂直的截面上的所述线条状图案和所述第一集电体层之间的接触点处的所述第一活性物质层的切线与所述第一集电体层的表面所成的角度中的包括所述第一活性物质层的一侧的角度小于90度，在与所述线条状图案的延伸方向垂直的截面上的所述线条状图案的截面形状为：高度为10μm～300μm，与所述第一集电体层相接触的部分的宽度为20μm～300μm，所述高度与所述宽度之比为0.5以上，通过所述第二工序将所述电解质层、所述第二活性物质层和所述第二集电体层层叠于在所述第一工序中形成的具有多个岛状部位的所述第一活性物质层，在所述线条状图案和所述第一集电体层之间的接触点处，所述第一集电体层与所述电解质层相接触。
在这样构成的发明中，通过适当控制构成第一活性物质层的岛状部位的截面形状，能够以高的生产率制造具有上述结构的特性良好的电池。另外，如上所述，利用这样的制造方法制造的电池小型且薄型，并且电特性良好。
在上述的第一工序中，例如可以从喷嘴喷出含有活性物质的涂敷液来涂敷在基材的表面上，从而形成第一活性物质层。对这样的所谓喷嘴分配方式的涂敷技术进行研究，通过适当调整涂敷液的组成，能够高控制性地形成具有上述的岛状结构的第一活性物质层。而且，可以使喷嘴在规定方向上相对于基材表面移动，来呈线条状地在基材表面上涂敷涂敷液。根据这样的结构，能够形成线宽度和高度稳定的图案，从而能够稳定地制造性能良好的电池。
根据本发明，设置具有岛状结构的第一活性物质层，该岛状结构是将含有活性物质的多个岛状部位相互分离地配置在第一集电体层表面上而形成的，并且，第一活性物质层的岛状部位与第一集电体层之间的接触点处的第一活性物质层的切线与第一集电体层表面所成的角度小于90度。由此，能够提供小型、电化学特性良好且生产率高的电池以及具有该电池的各种设备。
附图说明
图1A是表示作为本发明的电池的一个实施方式的锂离子二次电池组件的截面结构的图。
图1B是本实施方式的锂离子二次电池组件的概略立体图。
图2是表示图1A的电池的制造方法的一个例子的流程图。
图3A是从X方向观察利用喷嘴扫描法进行涂敷的状态的图，图3B和图3C是分别从Y方向、斜上方观察相同的状态的图。
图4是表示负极活性物质层的截面形状的剖视放大图。
图5A、图5B、图6A和图6B是表示本实施方式的电池的特性的实际测量数据的曲线图。
图7A、图7B和图7C是示意地表示本发明的电池的结构与现有的电池组件的结构的差异的图。
图8A和图8B是表示负极活性物质层的其他的图案的例子的图。
图9是示意地表示作为安装了本发明的电池的设备的一个例子的电动汽车的图。
图10是示意地表示作为安装了本发明的电池的设备的其他的例子的IC卡的图。
具体实施方式
图1A是表示作为本发明的电池的一个实施方式的锂离子二次电池组件的截面结构的图，图1B是其概略立体图。该锂离子二次电池组件1具有在负极集电体11的表面上依次层叠了负极活性物质层12、固体电解质层13、正极活性物质层14和正极集电体15的结构。在本说明书中，将X、Y以及Z坐标方向分别定义为如图1A所示的方向。
如图1B所示，负极活性物质层12形成为如下的线与间距结构(line andspace structure)，即，形成为在X方向隔开恒定间隔排列有多个由负极活性物质形成且沿Y方向延伸的线条状的图案121的结构。另外，固体电解质层13由固体电解质形成，其下表面形成为与负极活性物质层12的凹凸相配合的凹凸形状，另一方面，上表面大致平坦。
并且，在这样地形成为大致平坦的固体电解质层13上层叠正极活性物质层14和正极集电体15，从而形成锂离子二次电池组件1。在该锂离子二次电池组件1上适当设置突出电极(tab electrode)或者将多个组件进行层叠，从而构成锂离子二次电池。
在此，作为构成各层的材料，能够使用作为锂离子电池的构成材料公知的材料。负极集电体11、正极集电体15例如能够分别使用铜箔、铝箔。另外，正极活性物质例如能够使用以LiCoO2(LCO)为主体的材料，负极活性物质例如能够使用以Li4Ti5O12(LTO)为主体的材料。另外，固体电解质层13例如能够使用聚氧化乙烯和聚苯乙烯。此外，作为各功能层的材质不限于此。
具有这样的结构的锂离子二次电池组件1薄且容易弯折。另外，将负极活性物质层12形成为图示的具有凹凸的立体结构，从而在体积不变的情况下使其表面积增大，因而能够使负极活性物质层12的隔着薄的固体电解质层13与正极活性物质层14相向的面积大，从而效率高且输出大。这样，具有上述结构的锂离子二次电池小型且能够获得高性能。
接着，说明制造上述的锂离子二次电池组件1的方法。以往，这种组件是通过层叠与各功能层对应的薄膜材料形成的，但是在这样的制造方法中，组件的高密度化有限。另外，在上述的专利文献1中记载的制造方法中，工序多，制造上花费时间，另外，各功能层间难以分离。相对于此，在下面说明的制造方法中，能够以少的工序并且使用已有的处理装置制造上述结构的锂离子二次电池组件1。
图2是表示图1A的电池的制造方法的一个例子的流程图。在该制造方法中，首先准备成为负极集电体11的金属箔例如铜箔(步骤S101)。在使用薄的铜箔时，搬运和处理困难。因此，优选例如将一面粘贴在玻璃板和树脂薄板等载体上等，来提高搬运性。
接着，通过喷嘴分配法(nozzle dispense method)，例如其中的使喷出涂敷液的喷嘴相对于涂敷对象面移动的喷嘴扫描法，在铜箔的一个面上涂敷包括负极活性物质材料的涂敷液(步骤S102)。作为涂敷液，例如能够使用上述的包括负极活性物质的有机类LTO材料。在涂敷液中能够使用除了负极活性物质之外还混合作为导电辅助剂的乙炔炭黑或科琴炭黑、作为粘接剂的聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇树脂(PVA)或聚四氟乙烯(PTFE)、作为溶剂的N-甲基吡咯烷酮(NMP)等而形成的混合物。此外，作为负极活性物质材料，除了上述的LTO以外，还能够使用例如石墨、金属锂、SnO2、合金类等。
图3A是从X方向观察利用喷嘴扫描法进行涂敷的状态的图，图3B和图3C是分别从Y方向、斜上方观察相同的状态的图。利用喷嘴扫描法将涂敷液涂敷在基材上的技术为公知技术，在本方法中也能够应用那样的公知技术，因此省略对装置结构的说明。
在喷嘴扫描法中，将喷嘴31配置在铜箔11的上方，在该喷嘴31上贯穿设置有一个或多个用于喷出作为涂敷液的上述有机类LTO材料的喷出口311。并且，一边从喷出口311喷出恒定量的涂敷液32，一边使喷嘴31沿箭头方向Dn以恒定速度相对于铜箔11进行扫描移动。这样，在铜箔11上沿Y方向呈线条状地涂敷涂敷液32。通过在喷嘴31上设置多个喷出口311，能够通过一次扫描移动形成多个条纹。按照需要反复进行扫描移动，从而能够在铜箔11的整个面上涂敷线条状的涂敷液。通过使涂敷液干燥固化，在铜箔11的上表面形成由负极活性物质构成的线条状图案121。另外，可以在涂敷后加热来促进干燥，或者在涂敷液中添加光固化性树脂，在涂敷后照射光使涂敷液固化。
在此刻，处于在大致平坦的铜箔11的表面上部分地突出有负极活性物质层12的状态。与以仅使上表面平坦的方式涂敷涂敷液的情况相比，在活性物质的使用量不变的情况下能够使其表面积更大。因此，能够使负极活性物质层12与之后形成的正极活性物质的相向面积增大，从而获得大输出。
继续说明图2的流程图。通过适当的涂敷方法例如刮刀涂敷法(knife coatmethod)或刮棒涂敷法(bar coat method)，在这样形成的在铜箔11上层叠负极活性物质层12而成的层叠体的上表面上，涂敷电解质涂敷液(步骤S103)。作为电解质涂敷液能够使用将上述的高分子电解质材料例如聚氧化乙烯、聚苯乙烯等树脂、作为支持电解质的例如LiPF6和作为溶剂的例如二乙烯碳酸酯(diethylene carbonate)等混合而成的混合物。此处的涂敷方法不限于上述的方法，优选能够将涂敷后的表面形成为大致平坦的方法。
接着，层叠正极活性物质层14和作为正极集电体的铝箔15。在此说明一个例子。首先，预先在作为正极集电体的铝箔15上涂敷含有正极活性物质的涂敷液，使大致均匀的正极活性物质层14形成在铝箔15的表面上。作为含有正极活性物质的涂敷液，例如能够使用上述的正极活性物质与作为导电辅助剂的例如乙炔炭黑、作为粘接剂的SBR、作为分散剂的羧甲基纤维素钠(CMC)以及作为溶剂的纯水等混合而成的氢类LCO材料。作为正极活性物质材料，除了上述的LCO以外，还能够使用LiNiO2或LiFePO4、LiMnPO4、LiMn2O4、另外以LiMeO2(Me＝MxMyMz；Me、M是过渡金属且x+y+z＝1)为代表的化合物，例如LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiNi0.8Co0.15O2等。另外，作为涂敷方法除了上述的刮刀涂敷法和刮棒涂敷法之外，还能够适当采用如旋涂法那样在平面上形成平坦的膜的公知的涂敷方法。
然后，在步骤S103中所涂敷的电解质涂敷液固化之前，将形成有正极活性物质层14的铝箔15粘贴，从而使正极活性物质层14与电解质涂敷液紧密接合(步骤S104)。此时，为了进一步提高紧密接合性，也可以在铝箔15表面的正极活性物质层14上预先涂敷电解质涂敷液。
这样，形成负极集电体11、负极活性物质层12、固体电解质层13、正极活性物质层14以及正极集电体15依次层叠而成的锂离子二次电池组件1。此外，除了上述方法以外，例如可以在涂敷了电解质涂敷液之后使电解质涂敷液固化而形成固体电解质层13之后，涂敷含有正极活性物质的涂敷液来进一步粘接正极集电体15。
接着，参照图4～图7C，更详细地说明锂离子二次电池组件1的负极活性物质层的结构。图4是表示负极活性物质层的截面形状的剖视放大图。另外，图5A、图5B、图6A和图6B是表示本实施方式的电池的特性的实际测量数据的曲线图。另外，图7A、图7B和图7C是示意地表示本发明的电池的结构与现有的电池组件的结构的差异的图。
如图1B所示，本实施方式的负极活性物质层12具有沿Y方向延伸的多个线条状图案121在X方向上相互分离配置的岛状结构。图4示出了X-Z平面剖切出的线条状图案121的截面。如图4所示，线条状图案121的表面形成为向上(Z方向)凸的圆滑曲面。
本申请的发明人试做的电池组件1中的各部分的代表尺寸：线条状图案121的宽度Da约170μm，高度Ha约100μm。另外，相邻的线条状图案121、121间的距离S约160μm。另外，固体电解质层13的厚度Hd约200μm。
另外，在图4中附图标记θ表示的负极集电体11、作为负极活性物质的线条状图案121和固体电解质层13三者相互接触的“接触点”处的“接地角”小于90度。在本说明书中，所说的接触点P是指线条状图案121从负极集电体11立起的位置。另外，所说的接地角θ是指接触点P处的线条状图案121表面的斜度，换言之，是指接触点P上的线条状图案121的切线与负极集电体层11所成的角中的包括线条状图案121的一侧的角。
本申请的发明人，根据各种实验的结果发现：当由该接地角θ小于90度(在本例中约为60度)的线条状图案121构成负极活性物质层12时，能够获得电池的良好特性。具体地说，本申请的发明人，最先成功地制作在常温(30℃)时兼具良好的充放电特性和大容量的电池。下面公开的实际测量结果都是在常温(30℃)时测定的。
图5A和图5B示出了在试作的电池组件1中实际测量出的循环伏安图(cyclic voltammogram)。更详细地说，图5A示出了具有上述尺寸的本实施方式的电池组件1的实际测量结果(CV曲线)。另外，图5B是另外准备的比较例的实际测量结果。该比较例不是本实施方式那样的线与间距结构，而是在负极集电体层表面上形成有厚度大致均匀的负极活性物质膜的结构，膜厚约为43μm。
在本实施方式和比较例中，得到的电流密度大致相等。但是，负极活性物质(LTO)的使用量，在比较例中为10.26mg/cm2，而在采用了线与间距结构的本实施方式中，为4.08mg/cm2，约为比较例中的40％左右。因而，从负极活性物质的利用效率来看，可以说本实施方式与比较例相比约为其2.5倍。意思是，对于达到相等的理论电流密度所需的活性物质的使用量，本实施方式的结构的电池使用的更少。此外，在多次反复进行的测定中(各图中，将3次的测定结果分别表示为“第一次”、“第二次”“第三次”)，未发现明显的差别。
图6A和图6B示出了充放电特性，图6A示出了本实施方式的实际测量结果，图6B示出了与上述相同的比较例的实际测量结果。都在2.35V附近出现了电压的峰值，这从使用的活性物质的组合(LTO和LCO)来看是妥当的值。另外，就与每1g活性物质相对应的充放电的容量而言，在图6B所示的比较例中，在0.1C率的情况下为25～40mAh左右，而在图6A所示的本实施方式中，即使在0.3C率的更严格的情况下也为60～80mAh左右的大容量。
这样，确认本实施方式的锂离子电池组件1兼具大容量和良好的充放电特性。
此外，根据本申请的发明人的见解，作为电池能够获得良好的特性的各部分的尺寸的优选范围大致如下。即，优选线条状图案121的宽度Da为20μm～300μm，高度Ha约为10μm～300μm，并且截面的纵横尺寸比即高度Ha与宽度Da的比值为0.5以上。
关于本实施方式的电池表现出良好的特性的理由，本申请的发明人是如下那样考虑的。如图7A所示，考虑在本实施方式的锂离子二次电池组件1上连接外部直流电源Vc，对正极集电体15施加高于负极集电体11的电位的情况。该状态相当于通过外部直流电源Vc对锂离子二次电池组件1充电的情况。此时，正极活性物质14内的锂原子放出电子(图中用“e-”表示)而成为锂离子(图中用“Li+”表示)，锂离子在固体电解质层13内移动并到达负极活性物质层12(线条状图案121)。然后，再与经由负极集电体11供给至负极活性物质层12的电子结合。这样，在负极活性物质层12中储存锂原子，从外部来看，锂离子二次电池组件1被充电。
在本实施方式中，接触点P处的接地角θ小于90度。因此，线条状图案121的厚度在接触点P处极小。尤其是，在本实施方式中，在接触点P，负极集电体11与固体电解质层13接触，线条状图案121的厚度为零，越远离接触点P线条状图案121的厚度越大。因而，在接触点P的附近，负极集电体11与固体电解质层13隔着非常薄的负极活性物质层12相向。因此，在负极活性物质层12内，锂离子和电子为了再结合而移动的距离极短。而在负极活性物质层12内的锂原子放出电子的放电时也相同。这样有利于提高充放电特性。另一方面，因为在离开接触点P的区域，负极活性物质层12具有足够的厚度，所以能够储存多的锂原子，从而能够获得大容量。这样，能够通过本实施方式的锂离子二次电池组件1得到良好的充放电特性和大容量。
在上述的现有技术的电池中，例如图7B所示(图中，附图标记“111”表示负极集电体，附图标记“112”表示负极活性物质层，附图标记“113”表示电解质层，附图标记“114”表示正极活性物质层，附图标记“115”表示正极集电体)，考虑通过将负极活性物质层形成得极薄来获得良好的充放电特性。但是，因为在这样的结构中使用的负极活性物质的量(体积)少，所以能够储存的锂原子的量被限制，从而难以大容量化。另外，如图7C所示(图中，附图标记“211”表示负极集电体，附图标记“212”表示负极活性物质层，附图标记“213”表示电解质层，附图标记“214”表示正极活性物质层，附图标记“215”表示正极集电体)，如果使负极活性物质层厚，则能够增大容量。但是，在接地角θ为90度或者90度以上时，负极活性物质层内的离子和电子的移动距离变长，因而充放电特性差。
如上所述，在本实施方式中，在将负极集电体11、负极活性物质层12、固体电解质层13、正极活性物质层14和正极集电体15依次层叠而成的锂离子二次电池组件1中，将负极活性物质层12形成为由多个线条状图案121构成的岛状结构。并且，使线条状图案121相对于负极集电体11的接地角θ小于90度。根据这样的结构，能够构成在常温下工作、大容量且充放电特性良好的电池。
在此，构成负极活性物质层12的线条状图案121是通过使喷出含有负极活性物质的涂敷液的喷嘴31在Y方向上相对于基材(负极集电体11)表面移动而形成的。通过这样的利用所谓喷嘴扫描法形成图案，能够在短时间内高控制性地形成相互平行的多个线条状图案，也能够形成微细的图案。因此，能够高生产率且低制造成本地制造电特性良好且稳定的电池。
另外，通过将线条状图案121的表面形成为没有尖锐的角的圆滑曲面，能够提高由负极集电体11以及负极活性物质层12构成的负极侧结构体与固体电解质层13的紧密接合度。由此，能够构成不易受到例如因电池组件弯曲而使它们的边界面剥离等的损伤的特性稳定的电池。由此能够构成能够弯折的电池，易于容置在各种形状的容器中。并且，对于形成具有这样的截面形状的线条状图案121，优选利用上述的喷嘴扫描法进行涂敷。此外，本实施方式的负极活性物质层12的结构，不仅在具有固体电解质层的电池中，而且在具有由隔膜和电解液构成的液体电解质层的电池中，在提高电池特性方面也是有效的。在这种情况下，上述的将线条状图案121的表面形成为圆滑曲面不是必须的。
另外，上述实施方式中的负极活性物质层12，具有在X方向上排列有多个沿Y方向延伸的线条状图案121的岛状结构，各线条状图案121相互独立地形成在负极集电体11的表面上。但是，本说明书中所说的“岛状结构”的概念为各图案的主要部分实质上独立地存在。因而，各图案不仅是完全独立的，也可以如下面例示的那样，其中的一部分相连。
图8A和图8B是表示负极活性物质层的其他图案的例子的图。在图8A例示的负极活性物质层122中，与图1B中的例子同样，在负极集电体11的表面上形成有多个线条状图案122a。并且，相邻的线条状图案122a彼此通过由相同的材料形成的连接部位122b相互连接起来。即使是这样的结构，各线条状图案122a也具有与图1B的例子中的线条状图案121同样的功能，这也能够说实质上形成为岛状结构。
另外，在图8B例示的负极活性物质层123中，在负极集电体11的表面上排列形成有多个具有大致圆形的平面形状的凸状图案123a。负极活性物质层也可以是这样的结构。而且，多个凸状图案123a可以通过由相同材料形成的连接部位123b相互相连。这样的形状能够如本案申请人以前公开的JP特开2006-138911号公报中记载的那样，通过应用喷嘴分配法的涂敷方法形成。
下面，说明上述那样构成的电池的用途。本实施方式的锂离子二次电池组件1是在常温下容量大且充放电特性良好的电池组件，因而公认能够如下面例示的那样应用在各种设备中。此外，下面例示了部分能够应用本实施方式的电池的设备，本发明的电池的适用范围不限于此。
图9是示意地表示安装有本发明的电池的设备的一个例子的车辆具体地说为电动汽车的图。该电动汽车70具有车轮71、驱动该车轮71的马达72、向该马达72供给电力的电池73。该电池73能够采用将多个上述的锂离子二次电池组件1串并联的结构。这样构成的电池73小型且具有高的电流供给能力，并且能够在短时间内充电，因而适用于电动汽车70那样的车辆的驱动用电源。
图10是示意地表示作为安装了本发明的电池的设备的其他例子的电子设备具体为IC卡(智能卡)的图。该IC卡80具有：一对框体81、82，通过相互重合构成卡式的外壳；电路组件83，容置在该框体内；电池84，为该电路组件83的电源。其中的电路组件83具有：环状的天线831，其用于与外部通信；电路块832，其包括集成电路(IC)，该集成电路(IC)经由该天线831与外部设备进行数据交换并执行各种运算、存储处理。另外，电池84能够具有一组或多组上述的锂离子二次电池组件1。
根据这样的结构，与本身没有电源的普通IC卡相比，能够扩大与外部设备间的可通信距离，另外能够进行更复杂的处理。本发明的电池84小型、薄型且容量大，因而适用于这样的卡式的设备。
除此之外，在电动助力自行车(electric power-assisted bicycles)、电动工具、机械手等机械类，或者个人电脑、便携式电话、便携式音乐播放器、数码相机、摄像机等可动设备，或者游戏机、便携式的测定设备、通信设备或玩具等各种电子设备中也能够采用本发明的电池。
如以上说明的那样，在上述实施方式中，负极集电体11、负极活性物质层12、固体电解质层13、正极活性物质层14和正极集电体15分别作为本发明的“第一集电体层”、“第一活性物质层”、“电解质层”、“第二活性物质层”和“第二集电体层”发挥功能。另外，构成负极活性物质层的线条状图案121、122a和凸状图案123a相当于本发明的“岛状部位”，连接部位122b、123b相当于本发明的“连接部位”。
另外，图2的流程图中的步骤S101和S102相当于本发明的“第一工序”，另一方面，步骤S103和S104相当于本发明的“第二工序”。并且，本实施方式的喷嘴31作为本发明的“喷嘴”发挥功能。
另外，上述实施方式中的电动汽车70相当于本发明的“车辆”。而且，上述实施方式中的IC卡80相当于本发明的“电子设备”。并且，其中的框体81、82作为本发明的“框体”发挥功能，电路组件83作为本发明的“电子电路部”发挥功能。
此外，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内，除了上述的方式以外，还能够进行各种变更。例如，在上述实施方式中，将负极活性物质层12形成为岛状结构，但可以代替此结构，或者在此结构的基础上，将正极活性物质层形成为岛状结构。
另外，在上述实施方式中，在负极集电体上依次层叠有负极活性物质层、固体电解质层、正极活性物质层和正极集电体，但是可以与此相反，可以在正极集电体上依次层叠正极活性物质层、固体电解质层、负极活性物质层和负极集电体。另外，不限于通过涂敷形成各层。
另外，上述实施方式具有固体电解质层13。但是，电解质层不限于这样的固体电解质层，对于使用了更普通的电解液的电池也能够应用本发明。
另外，上述实施方式所例示的集电体、活性物质、电解质等的材料是示出的一个例子，而不限于此，在使用用作锂离子电池的构成材料的其他材料制造锂离子电池时，也能够优选使用本发明的制造方法。另外，不限于锂离子电池，在使用其他材料的所有电池中也能够使用本发明。
本发明的电池小型、薄型，并且容量大、充放电特性良好，生产率也高，因而适用于安装电池的车辆和各种电子设备中。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，具有将第一集电体层、第一活性物质层、电解质层、第二活性物质层和第二集电体层依次层叠而成的结构，
所述第一活性物质层具有岛状结构，所述岛状结构是将含有活性物质的多个岛状部位相互分离地配置在所述第一集电体层的表面上而形成的，
所述岛状部位具有沿着所述第一集电体层的表面延伸的线条状图案，所述第一活性物质层形成为在与所述线条状图案的延伸方向相垂直的方向上隔开恒定间隔地排列有多个所述线条状图案的线与间距结构，
在所述线条状图案和所述第一集电体层之间的接触点处，所述第一集电体层与所述电解质层相接触，
在与所述线条状图案的延伸方向垂直的截面上的所述线条状图案和所述第一集电体层之间的接触点处的所述第一活性物质层的切线与所述第一集电体层的表面所成的角度中的包括所述第一活性物质层的一侧的角度小于90度，
在与所述线条状图案的延伸方向垂直的截面上的所述线条状图案的截面形状为：高度为10μm～300μm，与所述第一集电体层相接触的部分的宽度为20μm～300μm，所述高度与所述宽度之比为0.5以上。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电解质层含有固体电解质材料，所述线条状图案的除了与所述第一集电体层相接触的部分以外的表面为圆滑曲面。
3.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一活性物质层具有将多个所述线条状图案相互连接起来的连接部位。
4.一种车辆，其特征在于，安装有权利要求1～3中任一项所述的电池。
5.一种电子设备，其特征在于，具有：
权利要求1～3中任一项所述的电池，
将所述电池作为电源进行动作的电子电路部。
6.如权利要求5所述的电子设备，其特征在于，具有对所述电池和所述电子电路部进行保持的卡式的框体。
7.一种电池的制造方法，其特征在于，包括：
第一工序，在成为第一集电体层的基材的表面上形成具有岛状结构的第一活性物质层，所述岛状结构由相互分离的多个岛状部位构成，
第二工序，层叠电解质层、第二活性物质层和第二集电体层，所述电解质层同时覆盖所述基材的未被所述第一活性物质层覆盖的露出表面和所述第一活性物质层的表面；
在所述第一工序中，使所述岛状部位具有沿着所述第一集电体层的表面延伸的线条状图案，所述岛状部位具有沿着所述第一集电体层的表面延伸的线条状图案，所述第一活性物质层形成为在与所述线条状图案的延伸方向相垂直的方向上隔开恒定间隔排列有多个所述线条状图案的线与间距结构，在与所述线条状图案的延伸方向垂直的截面上的所述线条状图案和所述第一集电体层之间的接触点处的所述第一活性物质层的切线与所述第一集电体层的表面所成的角度中的包括所述第一活性物质层的一侧的角度小于90度，在与所述线条状图案的延伸方向垂直的截面上的所述线条状图案的截面形状为：高度为10μm～300μm，与所述第一集电体层相接触的部分的宽度为20μm～300μm，所述高度与所述宽度之比为0.5以上，
通过所述第二工序将所述电解质层、所述第二活性物质层和所述第二集电体层层叠于在所述第一工序中形成的具有多个岛状部位的所述第一活性物质层，在所述线条状图案和所述第一集电体层之间的接触点处，所述第一集电体层与所述电解质层相接触。
8.如权利要求7所述的电池的制造方法，其特征在于，在所述第一工序中，从喷嘴喷出含有活性物质的涂敷液来涂敷在所述基材的表面上，从而形成所述第一活性物质层。
9.如权利要求8所述的电池的制造方法，其特征在于，在所述第一工序中，使所述喷嘴在规定方向上相对于所述基材的表面移动，在所述基材的表面上以线条状涂敷所述涂敷液。
10.一种电池，其特征在于，具有通过权利要求7～9中任一项所述的制造方法来分别制造的将所述第一集电体层、所述第一活性物质层、所述电解质层、所述第二活性物质层和所述第二集电体层层叠而成的结构。
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