CN1523690A - 阳极和采用此阳极的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够改善循环特性的电池。该电池包括阳极集流体和包含Si或含硅合金的阳极活性材料层。阳极集流体具有在形成阳极活性材料层的基底表面上的呈粒状凸起。阳极活性材料层由气相淀积法、液相淀积法或烧结方法形成，并在与阳极集流体的至少一部分界面处与阳极集流体合金化。通过利用凸起优异的固定作用，可以改善在阳极集流体和阳极活性材料层之间的粘接性，可以防止在充放电时由于阳极活性材料层的膨胀和收缩引起的阳极活性材料层脱落、剥离或分裂成小片，由此可防止电解质的分解。

Description

阳极和采用此阳极的电池
技术领域
本发明涉及包括阳极集流体(anode current collector)和阳极活性材料层的阳极、以及利用此阳极的电池。
背景技术
近年来，由于可移动设备具有更高的性能和更多的功能，因此人们需要用作可移动设备的电源的二次电池具有更高的容量。满足此要求的二次电池有锂二次电池。然而，在采用锂钴氧化物作阴极、石墨作阳极的现有类型的锂二次电池中，其电池容量处于饱和状态，因此很难再显著提高容量。因此，已经考虑到由于很早以前让锂(Li)金属用于阳极，但为了使阳极应用于实践，需要提高锂的沉淀/溶解效率并控制枝晶(dentrite)沉积。
另一方面，人们已经积极地研究了采用硅(Si)、锡(Sn)等的具有更高容量的阳极。然而，由于当反复充放电时出现了阳极活性材料的膨胀和收缩，阳极活性材料分裂成小片，因此阳极具有极差的循环特性例如集流性能的下降，并且由于增加的表面积促进了电解液的分解。因此，人们已经研究了包括通过气相淀积法、液相淀积法或烧结方法在阳极集流体上形成的阳极活性材料层的阳极(例如，参见JP特开平8-50922、日本专利No.2948205和JP特开平11-135115)。根据此阳极，与由含有粒子形状的阳极活性材料、粘合剂等的浆料涂覆而成的常规涂覆型阳极相比，能够防止阳极破裂成小片，阳极集流体和阳极活性材料层可以作为整体形成，这样阳极中的电子导电性变得非常好，并且在容量和循环寿命方面有希望使阳极具有更高的性能。此外，可以减少或消除通常含在阳极中的导电材料、粘合剂和缝隙等，这样可以使阳极大体上形成为薄膜。
然而，即使在包括通过气相淀积法、液相淀积法或烧结方法在阳极集流体上形成的阳极活性材料层的阳极中，由于在充电、放电时阳极活性材料的膨胀和收缩，致使阳极活性材料层从阳极集流体上脱落或剥离下来，使得循环特性不足。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种能够改善循环特性的阳极和利用该阳极的电池。
根据本发明的第一种阳极包括：具有凸起的阳极集流体；阳极活性材料层，此阳极活性材料层设置在阳极集流体上、在与阳极集流体的至少一部分界面处与阳极集流体合金化、并包括从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种。
根据本发明的第二种阳极包括：具有凸起的阳极集流体；阳极活性材料层，此阳极活性材料层通过从气相淀积法、液相淀积法和烧结方法构成的组中选出的至少一种方法形成在阳极集流体上，并且包括从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种。
根据本发明的第一种电池，包括阴极、阳极和电解质，其中阳极包括：具有凸起的阳极集流体；阳极活性材料层，此阳极活性材料层设置在阳极集流体上、在与阳极集流体的至少一部分界面处与阳极集流体合金化、并包括从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种。
根据本发明的第二种电池，包括阴极、阳极和电解质，其中阳极包括：具有凸起的阳极集流体；阳极活性材料层，此阳极活性材料层通过从气相淀积法、液相淀积法和烧结方法构成的组中选出的至少一种方法形成在阳极集流体上，并且包括从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种。
在根据本发明的第一种和第二种阳极中，通过凸起而产生的优异的锚固效果，可以改善在阳极集流体和阳极活性材料层之间的粘接性能，防止由于充放电时阳极活性材料层的膨胀和收缩导致的阳极活性材料层的脱落、剥离并破裂成小片。
在根据本发明的第一种和第二种电池中，采用根据本发明的阳极，这样可以防止由于阳极活性材料层的膨胀和收缩引起的阳极活性材料层的脱落、剥离并破裂成小片，由此可防止电解质的分解。从而改善循环特性。
由下面的说明本发明的其它和进一步的目的、特点和优点将更充分地显示出来。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的阳极截面图；
图2是利用图1所示阳极的二次电池截面图；
图3是采用图1所示的阳极的另一种二次电池的分解透视图；和
图4是沿图3所示的线IV-IV取向的螺旋卷绕电极体的截面图。
优选实施方式的详细描述
下面参考附图更详细地描述本发明的优选实施方式。
图1示出根据本发明实施方式的阳极。阳极10例如包括阳极集流体11和设置在阳极集流体11的一侧或两侧上的阳极活性材料层12。阳极集流体11具有在形成阳极活性材料层12处的基底11A表面上呈粒子形状的凸起11B。在阳极10中，通过凸起11B优异的固定作用，改善了在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的粘接性能，能够防止在充放电时由于阳极活性材料层12的膨胀和收缩引起的阳极活性材料层12的脱落、剥离和分裂成小片。
基底11A优选由具有特定强度和高导电性的材料制成，例如优选包括从由铜(Cu)、不锈钢、镍(Ni)、钛(Ti)、钨(W)、钼(Mo)和铝(Al)构成的组中选出的至少一种。可以是基底11A优选由容易与其中的阳极活性材料层12合金化的金属制成的情况。在此实施方式中，正如将在后面描述的那样，阳极活性材料层12包括从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种，因此作为衬底11A的材料，例如铜、钛、铝或镍是适用的。基底11A可具有单层或多层。在基底11A具有多个层的情况下，与阳极活性材料层12接触的层可以由容易与阳极活性材料层12合金化的金属材料制成，其它层可以由任何其它金属材料制成。基底11A的表面优选是光滑的。
凸起11B优选包括能够与阳极活性材料层12合金化的元素，因为凸起11B促进在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的合金化，从而进一步改善粘接性能。具体而言，凸起11B优选包括由容易与硅或硅化合物合金化的元素构成的组中选出的至少一种，例如铜、镍(Ni)、铁(Fe)、铝(Al)、铟(In)、钴(Co)、锰(Mn)、锌(Zn)、银(Ag)、锡(Sn)、锗(Ge)和铅(Pb)。此外，包括在凸起11B中的元素可与在基底11A中的元素相同或不同。凸起11B的表面可涂覆有氧化物膜，但优选在与阳极活性材料层12的界面附近存在能与阳极活性材料层12合金化的元素。凸起11B可具有任何形状如球形或方形，但凸起11B优选具有从1μm至20μm范围内的平均直径，更优选从3μm至10μm。这是因为当平均直径太小，不能取得利用凸起11B进行固定的足够效果，当平均直径太大时，会降低在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的粘接性能。
阳极活性材料层12是通过例如从由气相淀积法、液相淀积法和烧结方法构成的组中选出的至少一种方法形成的，阳极活性材料层12包括阳极活性材料。因此，可以防止由于充、放电时阳极活性材料层12的膨胀和收缩引起的损坏，阳极集流体11和阳极活性材料层12能够以整体形成，由此可以改善阳极10中的电子导电性。此外，与常规的涂覆型阳极不同，可以减少或消除阳极中10的粘合剂、缝隙等，阳极10可形成为薄膜。阳极活性材料层12优选在与阳极集流体11的界面的至少一部分处与阳极集流体11合金化。具体而言，作为优选，在界面处，包括在阳极集流体11中的元素分散到阳极活性材料层12中，或者包括在阳极活性材料层12中的元素分散到阳极集流体11中，或者它们相互散入。更优选地，由于上述原因，阳极活性材料层12与阳极集流体11中的凸起11B的至少一部分界面合金化。虽然当由气相淀积法、液相淀积法或烧结方法形成阳极活性材料层12时经常发生合金化，但通过热处理也可以发生合金化。在此描述中，元素的上述分散被认为是合金化的方式。
阳极活性材料包括从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种，这是因为硅和硅化合物能够与锂或类似元素合金化，并具有用于插入和脱出锂的大容量，所以依靠组合，和常规所用的石墨相比，可增加阳极10的能量密度。硅化合物的例子包括SiB4、SiB6、Mg2Si、Ni2Si、TiSi2、MoSi2、CoSi2、NiSi2、CaSi2、CrSi2、Cu5Si、FeSi2、MnSi2、NbSi2、TaSi2、VSi2、WSi2、ZnSi2、SiC、Si3N4、Si2N2O、SiOv(0＜v≤2)、LiSiO等。
阳极10可通过下述步骤制造。
首先，作为基底11A，制备包括单层或多个层的金属箔或类似物。通过例如气相淀积法或液相淀积法在基底11A上形成粒子形状的凸起11B，由此形成阳极集流体11。作为选择，通过其中对基底11A涂覆了含有金属粒子的粉末之后对粉末进行烧结的烧结方法，在基底11A上形成粒子状的凸起11B，由此形成阳极集流体11。金属粒子不仅可具有球形形状，而且还可以是任何其它形状例如石头状和块状。
在形成阳极集流体11之后，通过气相淀积法或液相淀积法淀积阳极活性材料，具体来说是从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种，由此形成阳极活性材料层12。作为选择，在包括粒子状阳极活性材料的前体层形成在阳极集流体11上之后，可将前体层烧结成阳极活性材料层12，或者可以通过由气相淀积法、液相淀积法和烧结方法构成的组中选出的两种或三种方法的结合形成阳极活性材料层12。因此，当通过由气相淀积法、液相淀积法和烧结方法构成的组中选出的至少一种方法形成阳极活性材料层12时，可能存在着形成下述阳极活性材料层12的情况：所述阳极活性材料层12在与阳极集流体11的至少一部分界面处与阳极集流体11合金化。此外，为了使阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的界面进一步合金化，可以在真空气氛中或非氧化气氛中另外地进行热处理。具体而言，在利用之后将描述的镀覆方法形成阳极活性材料层12的情况下，阳极活性材料层12会抵制在与阳极集流体11的界面处的合金化，因此如果必要优选进行热处理。此外，当通过气相淀积法形成阳极活性材料层12时，可能存在着能够通过在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的界面进一步合金化来改善性能的情况，因此如果必要优选进行热处理。
作为气相淀积法，例如可采用物理淀积法或化学淀积法，具体而言，可采用真空淀积法、溅射法、离子镀法、激光烧蚀法、热CVD(化学汽相淀积)法、等离子CVD法或类似方法。作为液相淀积方法，可采用现有技术，例如电镀或化学镀。作为烧结方法，可以采用现有技术，例如保护气氛(stmosphere)烧结法、反应烧结法或热压烧结法。
例如，在下面的二次电池中采用阳极10。
图2表示二次电池的结构。二次电池是所谓的硬币型电池，包括叠层结构，叠层结构包括在封装杯体20中所含的上述阳极10、在封装壳体30中所含的阴极30、和设置在其间的隔板50。用绝缘衬垫60填塞封装杯体20和封装壳体30的边缘部分，以将它们密封。封装杯体20和封装壳体30例如由金属如不锈钢或铝制成。
阴极40例如包括阴极集流体41和设置在阴极集流体41上的阴极活性材料层42。阴极集流体41例如由铝、镍、不锈钢等制成。
阴极活性材料层42例如包括从作为阴极活性材料的、能够插入和脱出锂的阴极材料中选出的一种或两种或多种，如果必要，阴极活性材料层42可包括导电材料如碳材料和粘合剂如聚偏二氟乙烯。作为能够插入和脱出锂的阴极材料，例如，由通式LixMIO2表示的含锂金属复合氧化物是优选的。含锂金属复合氧化物能够产生高电压，并具有高密度，因此二次电池可具有更高的容量。在通式中，MI表示一种或多种过渡金属，例如，至少钴或镍是优选的。在通式中，x值取决于电池的充-放电条件，通常在0.05≤x≤1.10的范围内。这种含锂金属复合氧化物的具体例子包括LiCoO2、LiNiO2等。
阴极40可通过例如下述步骤形成。首先，将阴极活性材料、导电材料和粘合剂混合以形成混合物，然后将分散介质如N-甲基吡咯烷酮加入到混合物中以形成阴极混合物浆料。接下来，在将阴极混合物浆料提供给由金属箔制成的阴极集流体41并烘干之后，通过压模形成阴极混合活性材料层42，从而形成阴极40。
隔板50隔开阳极10和阴极40，从而在防止由于阳极10和阴极40之间的接触引起电流短路的同时使锂离子通过。隔板50例如由聚乙烯或聚丙烯制成。
将作为液体电解质的电解液注入隔板50。电解液例如包括溶剂和作为溶解在溶剂中的电解质盐的锂盐，如果需要的话还可以含有添加剂。溶剂的例子包括有机溶剂如碳酸乙烯、碳酸丙烯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯，可以采用从它们中选出的一种或者包括两种或多种的混合物。
锂盐的例子包括LiPF6、LiClO4和LiCF3SO3，可以采用从它们中选出的一种或者包括两种或多种的混合物。
例如，在封装杯体20和封装壳体30中含有叠层，该叠层包括阳极10、注入了电解液的隔板50和阴极40，然后塞紧封装杯体20和封装壳体30以形成二次电池。
当对二次电池充电时，锂离子从阴极40中脱出并通过电解液嵌入阳极10中。另一方面，当对二次电池放电时，例如，锂离子从阳极10脱出并通过电解液嵌入阴极40中。在充电和放电过程中阳极活性材料层12膨胀或收缩。然而，阳极集流体11具有凸起11B，因此，通过利用凸起11B优异的固定作用，提高了在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的粘接性能，由此可以防止阳极活性材料层12脱落、剥离并分裂成小片，由此能够防止电解液的分解。
可以在下述二次电池中采用根据此实施方式的阳极10。
图3表示二次电池的结构。在二次电池中，在薄膜状封装部件4A和4B中包含螺旋卷绕的电极体3，阳极引线1和阴极引线2连接到电极体3上，从而可以减小二次电池的尺寸、重量和厚度。
阳极引线1和阴极引线2例如以相同的方向从封装部件4A和4B的内部朝向外部放置。阳极引线1和阴极引线2例如由金属材料如铝、铜、镍或不锈钢制成，并形成为板状或网状。
封装部件4A和4B由矩形铝叠层膜制成，此矩形铝叠层膜例如包括尼龙膜、铝箔和聚乙烯膜，它们以上述顺序粘贴在一起。将封装部件4A和4B设置成封装部件4A和4B的聚乙烯膜侧朝向螺旋卷绕的电极体3，封装部件4A和4B的边缘部分通过熔接或利用粘合剂放在一起。用于防止外部空气进入的接触膜5分别插入在封装部件4A和阳极引线1之间、封装部件4A和阴极引线2之间、封装部件4B和阳极引线1之间以及封装部件4B和阴极引线2之间。接触膜5由具有对阳极引线1和阴极引线2的粘接性的材料制成，例如，聚烯烃树脂，如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯或改性聚丙烯。
作为选择，封装部件4A和4B可由具有其它结构的叠层膜、高分子量膜如聚丙烯、或取代上述铝叠层膜的金属膜制成。
图4表示沿图3中的线IV-IV取向的螺旋卷绕电极体3的截面图。螺旋卷绕电极体3是通过螺旋卷绕层叠体而形成的，该层叠体包括上述阳极10和阴极70、以及此阴、阳极之间的隔板80和电解质层90。螺旋卷绕电极体3的最外部由保护带100保护。方便起见，图4中简化了阳极10。
阳极10具有其中阳极活性材料层12设置在阳极集流体11的一侧或两侧上的结构，阴极70具有其中阴极活性材料层72设置在阴极集流体71的一侧或两侧上的结构。阴极集流体71、阴极活性材料层72和隔板80的结构分别等同于阴极集流体41、阴极活性材料层42和隔板50的结构。
电解质层90由其中用保持体来保持电解液的所谓的凝胶电极制成。凝胶电解质是优选的，这是因为能够防止由于高温引起的电池的泄漏或电池的膨胀。电解液(即，溶剂和电解质盐)的成分等同于在图2所示的硬币型二次电池中的成分。
保持体例如由高分子量材料制成。作为高分子量材料，例如采用嵌段共聚物聚偏二氟乙烯。
例如通过以下步骤制造二次电池。
首先，在阳极10和阴极70每一个上，形成其中用保持体保持电解液的电解质层90。此后，将阳极引线1和阴极引线2分别焊接到阳极集流体11的端部和阴极集流体71的端部。
接下来，将其上形成有电解质层90的阳极10和其上形成有电解质层90的阴极70层叠，隔板80设置在阴、阳极之间，由此形成层叠体，接着沿纵向螺旋卷绕该层叠体，并将保护带100粘接到层叠体的最外部，由此形成螺旋卷绕电极体3。
最后，例如，将螺旋卷绕电极体3夹在封装部件4A和4B之间，然后通过热熔焊接或类似方法将封装部件4A和4B的边缘部分放在一起，由此将螺旋卷绕电极体3封装在封装部件4A和4B中。此时，接触膜5分别插入在阳极引线1和封装部件4A之间、阳极引线1和封装部件4B之间、阴极引线2和封装部件4A之间和阴极引线2和封装部件4B之间。由此完成了图3和4所示的二次电池。
该二次电池的作用与图2所示的硬币型二次电池的作用相同。
因此，在此实施方式中，包括具有凸起11B的阳极集流体11，这样，通过利用凸起11B优异的固定作用可以改善在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的粘接性能。结果，能够防止在充放电时由于阳极活性材料层12的膨胀和收缩所引起的阳极活性材料层12的脱落、剥离和分裂成小片，由此可防止电解液的分解。
具体而言，当凸起11B具有从1μm至20μm范围内的平均直径时，可以进一步改善在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的粘接性能，并作为结果，可进一步改善循环特性。
此外，当凸起11B包括能够与阳极活性材料层12合金化的元素时，凸起11B促进了在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的合金化。因此，同样在此情况下，能够进一步改善在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的粘接性，由此进一步改善循环特性。
[实施例]
下面详细描述本发明的具体实施例。
(实施例1-1和1-2)
首先，通过电解淀积法在由具有25μm的厚度和0.2μm的算术平均粗糙度Ra的铜箔制成的基底11A上形成由粒子状的铜制成的凸起11B，由此形成阳极集流体11。接下来，在阳极集流体11上形成阳极活性材料层12，由此形成阳极10。那时，在实施例1-1中，通过电子束蒸发形成由厚5μm的非晶硅制成的阳极活性材料层12。另一方面，在实施例1-2中，通过下述步骤形成阳极活性材料层12。在将N-甲基吡咯烷酮加入到含有以90∶10的质量比的平均粒径为1μm的晶体硅粉末和聚偏氟乙烯的混合物中以形成阳极混合物浆料之后，把此阳极混合物浆料涂在阳极集流体11上并烘干，然后对阳极混合物浆料施加压力。接下来，通过热处理以400℃在氩(Ar)气氛中烧结阳极混合物浆料24小时，由此形成阳极活性材料层12。当通过XPS(X-射线光电子能谱)、AES(俄歇电子能谱)、EDX(能量弥散X射线能谱仪)和TEM(透射电子显微镜)对所获得的阳极10进行分析时，证实了阳极活性材料层12在与凸起11B的至少一部分界面处与阳极集流体11合金化。利用SEM(扫描电子显微镜)实际测量出的凸起11B的平均直径是3μm。
接下来，采用各实施例1-1和1-2的阳极10形成图2所示的硬币型二次电池。通过下述步骤形成阴极40。将含有以92∶3∶5的质量比的作为阴极活性材料平均粒径为5μm的锂钴氧化物(LiCoO2)粉末、作为导电材料的碳黑和作为粘合剂的聚偏二氟乙烯的混合物加入到作为分散介质的N-甲基吡咯烷酮中，由此形成阴极混合物浆料。然后，将阴极混合物浆料涂在由厚30μm的铝制成的阴极集流体41上并烘干，然后向阴极混合物浆料施加压力，从而形成阴极活性材料层42。由此形成阴极40。通过在碳酸乙烯和碳酸二乙酯以1∶1的质量比的混合溶剂中溶解作为锂盐的LiPF6、使得溶剂中LiPF6的浓度为1.0mol/dm3，从而形成所用的电解液。作为隔板50，采用聚丙烯膜。
在25℃下对实施例1-1和1-2的二次电池进行充电-放电试验，测定第30次循环的容量保持率。此时，以1mA/cm2的恒定电流密度进行充电直至电池电压达到4.2V，然后以4.2V的恒电电压进行充电，直至电流密度达到0.02mA/cm2。另一方面，以1mA/cm2的恒定电流密度进行放电直至电池电压达到2.5V。当进行充电时，根据通过实际测量和计算预先确定的阳极10和阴极40的充-放电容量，将第一次充电阳极的利用率设定为90％，以防止锂金属的沉积。将第30次循环的容量保持率确定为第30次循环的放电容量与第一次循环的放电容量的比率，也就是说，(第30次循环的放电容量)/(第一次循环的放电容量)×100。得到的结果示于表1中。
[表1]
                 阳极集流体 形成阳极活性材料层的方法   容量保持率(％)
       基底            凸起
    材料     Ra(μm)     材料   平均直径(μm)   形成方法
实施例1-1     Cu     0.2     Cu   3   电解淀积 淀积   92
实施例1-2     Cu     0.2     Cu   3   电解淀积 烧结   88
对比例1-1     Cu     0.2     -   0   - 淀积   39
对比例1-2     Cu     0.2     -   0   - 烧结   31
对比例1-3     Cu     0.2     -   0   - 涂覆   22
对比例1-4     Cu     0.2     Cu   3   电解淀积 涂覆   20
作为相对于实施例1-1和1-2的对比例1-1和1-2，除了将与实施例1-1和1-2所用基底相同的基底用作阳极集流体之外，按实施例1-1和1-2的方式形成阳极10。此外，作为对比例1-3和1-4，通过用阳极活性材料层涂覆阳极集流体而形成阳极。此时，阳极活性材料层如下形成。首先，将N-甲基吡咯烷酮加入到含有以90∶10的质量比的平均粒径为1μm的晶体硅粉末和聚偏二氟乙烯的混合物中以形成阳极混合物浆料，把此阳极混合物浆料涂在阳极集流体11上并烘干。然后对阳极混合物浆料施加压力以形成阳极活性材料层。在对比例1-3中，将与实施例1-1和1-2相同的基底用作阳极集流体，在对比例1-4中，采用与实施例1-1和1-2相同的阳极集流体。
接下来，像实施例1-1和1-2的情况那样、利用对比例1-1至1-4的阳极形成二次电池。像实施例1-1的情况那样、对对比例1-1至1-4的二次电池进行充电-放电试验，以确定第30次循环的容量保持率。结果也示于表1中。
从表1中明显看出，与阳极集流体11没有凸起的对比例1-1和1-2相比，阳极集流体11具有凸起11B的实施例1-1和1-2获得了更高的容量保持率。另一方面，在阳极活性材料层由涂覆而形成的对比例1-3和对比例1-4之间进行比较，没有凸起的实施例1-3的二次电池比具有凸起的对比例1-4的二次电池获得了更高的容量保持率。换句话说，发现在阳极活性材料层12通过气相淀积法或烧结方法形成的情况下，当阳极集流体11具有凸起11B时，可以改善循环特性。
(实施例2)
除了采用由20μm厚且算术平均粗糙度Ra为0.05μm的镍箔制成的基底11A之外，像实施例1-1的情况那样形成阳极10。当由XPS、AES、EDX和TEM分析实施例2的阳极10时，证实了阳极活性材料层12在与凸起11B的至少一部分界面处与阳极集流体11合金化。此外，像实施例1-1和1-2的情况那样，利用SEM实际测量的凸起11B的平均直径是3μm。此外，作为对于实施例2的对比例2，除了采用与实施例2相同的基底作为阳极集流体之外，像实施例2的情况那样形成阳极。然后，像实施例1-1的情况那样，利用实施例2和对比例2的阳极形成二次电池。像实施例1-1的情况那样对实施例2和对比例2的二次电池进行充-放电试验，确定第30次循环的容量保持率。结果与实施例1-1和对比例1-1的结果一起示于表2中。
[表2]
                阳极集流体   形成阳极活性材料层的方法   容量保持率(％)
      基底           凸起
  材料   Ra(μm)   材料   平均直径(μm)   形成方法
    实施例1-1   Cu   0.2   Cu   3   电解淀积   淀积   92
    实施例2   Ni   0.05   Cu   3   电解淀积   淀积   89
    对比例1-1   Cu   0.2   -   0   -   淀积   39
    对比例2   Ni   0.05   -   0   -   淀积   28
从表2中明显看出，类似于实施例1-1，与相应的对比例2相比，实施例2的二次电池获得了更高的容量保持率。换句话说，发现即使基底11A的材料和凸起11B的材料彼此不同，也可以改善循环特性。
(实施例3-1至3-7)
除了由以下步骤形成阳极集流体11之外，像实施例1-1的情况那样形成阳极10。在将包括含铜粒子的粉末、聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮的阳极混合物浆料涂在由与实施例1-1相同的铜箔制成的基底11A上并烘干之后，对浆料施加压力，在氩气氛中烧结浆料以便形成阳极集流体11。当通过像实施例1-1的情况那样的XPS、AES、EDX和TEM分析实施例3-1至3-7的各阳极10时，证实了阳极活性材料层12在与阳极集流体11中的凸起11B的至少一部分界面处与阳极集流体11合金化。此外，通过实际测量，凸起11B的平均直径基本上与所用铜粒子的平均粒径相同。在实施例3-1至3-7中的凸起的平均直径示于表3中。接下来，像实施例1-1的情况那样，利用实施例3-1至3-7的各阳极10形成二次电池。像实施例1-1的情况那样对实施例3-1至3-7的二次电池进行充-放电试验，确定第30次循环的容量保持率。结果示于表3中。
[表3]
                  阳极集流体   形成阳极活性材料层的方法   容量保持率(％)
      基底             凸起
  材料   Ra(μm)   材料   平均直径(μm) 形成方法
实施例3-1   Cu   0.2   Cu   0.5 烧结   淀积   71
实施例3-2   Cu   0.2   Cu   1 烧结   淀积   83
实施例3-3   Cu   0.2   Cu   3 烧结   淀积   90
实施例3-4   Cu   0.2   Cu   5 烧结   淀积   93
实施例3-5   Cu   0.2   Cu   10 烧结 淀积     83
实施例3-6   Cu   0.2   Cu   20 烧结 淀积     78
实施例3-7   Cu   0.2   Cu   30 烧结 淀积     69
从表3中明显看出，这里存在随着凸起11B的平均直径增加容量保持率增加至最大值、然后降低的趋势。换句话说，发现为了改善循环特性，凸起11B优选具有从1μm至20μm范围内的平均直径，更优选从3μm至10μm范围内的平均直径。
(实施例4-1至4-4)
对于实施例4-1和4-2，除了采用由30μm厚且算术平均粗糙度Ra为0.05μm的钛箔制成的基底11A、采用含钛粒子的粉末、以及通过由像实施例1-2的情况那样的烧结方法在阳极集流体11上形成阳极活性材料层12而形成阳极10之外，像实施例3-1的情况那样形成阳极集流体11。此外，对于实施例4-3和4-4，通过真空淀积在各实施例4-1和4-2的阳极集流体上淀积不同尺寸的铜粒子以形成1μm厚的层，由此形成阳极集流体11，然后像实施例1-2的情况那样在阳极集流体11上形成阳极活性材料层12，由此形成阳极10。当像实施例1-1的情况那样由XPS、AES、EDX和TEM分析各实施例4-1至4-4的阳极10时，证实了阳极活性材料层12在与凸起11B的至少一部分界面处与阳极集流体11合金化，在实施例4-3和4-4中合金化的程度比在实施例4-1和4-2中的大。此外，当由SEM实际测量各实施例4-1和4-2的阳极10中凸起11B的平均直径时，发现凸起11B的平均直径基本上与所用钛粒子的平均粒径相同。在实施例4-1和4-2中凸起11B的平均直径和在实施例4-3和4-4中所用的钛粉末的平均粒径示于表4中。此外，像实施例1-1的情况那样、利用实施例4-1至4-4的各阳极10形成二次电池。像实施例1-1的情况那样、对实施例4-1至4-4的二次电池进行充电-放电试验，确定第30次循环的容量保持率。结果示于表4中。
[表4]
                     阳极集流体   形成阳极活性材料层的方法   容量保持率(％)
        基底              凸起
    材料     Ra(μm)   材料   平均直径(μm)   形成方法
实施例4-1     Ti     0.05   Ti   1   烧结   烧结   69
实施例4-2     Ti     0.05   Ti   5   烧结   烧结   74
实施例4-3     Ti     0.05   Ti+Cu   1*   烧结+淀积   烧结   77
实施例4-4     Ti     0.05   Ti+Cu   5*   烧结+淀积   烧结   83
*表示钛粉末的平均粒径。
从表4中明显看出，和实施例4-1和4-2相比，实施例4-3和4-4的容量保持率更高。考虑到这是因为在试验条件下，和钛相比硅与铜更容易合金化，结果，如上所述，实施例4-3和4-4比实施例4-1和4-2更有助于在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的合金化。换句话说，发现当凸起11B含有容易与阳极活性材料层12合金化的元素时，有助于在阳极集流体11和阳极活性材料层12之间的合金化，由此可获得非常好的循环特性。
虽然在上述实施例中，参照具体实施例描述了基底11A和凸起11B的材料，但是即使采用任何其它材料，仍可以获得同样的效果。此外，即使通过不同于蒸镀的任何气相淀积方法、任何其它烧结方法、或液相淀积方法形成阳极活性材料层12，也可以取得相同的效果。
虽然参照实施方式和实施例描述了本发明，但是本发明不限于上述实施方式和实施例，对本发明可进行各种修改。例如，在实施方式和实施例中，采用作为液体电解质或所谓凝胶电解质的电解液，但也可采用任何其它电解质。其它电解质的例子包括具有离子导电性的固体电解质、固体电解质和电解液的混合物、或者固体电解质和凝胶电解质的混合物。
作为固体电解质，例如可采用固体高分子量电解质或无机固体电解质，在所述固体高分子量电解质中电解质盐分散在具有离子导电性的高分子量化合物中，所述无机固体电解质由离子导电玻璃、离子晶体或类似物制成。在此情况中，作为高分子量化合物，例如可以采用醚基高分子量化合物如聚环氧乙烷或包括交联的聚环氧乙烷、酯基高分子量化合物如聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯基高分子量化合物、其混合物、或者在分子中共聚的任何上述高分子量化合物。此外，作为无机固体电解质，可以采用氮化锂、磷酸锂或类似物。
此外，在实施方式和实施例中，在阳极集流体11上形成阳极活性材料层12，但在阳极集流体和阳极活性材料层之间也可以形成任何其它层。
另外，在实施方式和实施例中，描述了硬币型二次电池和螺旋卷绕层叠型二次电池。但本发明可以以类似方式应用于圆柱型二次电池、棱柱型二次电池、钮扣型二次电池、薄型二次电池、大型二次电池和多层叠片型二次电池，并且本发明不仅可应用于二次电池，而且也可以应用于一次电池。
如上所述，根据本发明的阳极或根据本发明的电池包括具有凸起的阳极集流体，因此利用凸起优异的固定作用，能够改善在阳极集流体和阳极活性材料层之间的粘接性能。结果，能够防止在充放电时由于阳极活性材料层的膨胀和收缩引起的阳极活性材料层的脱落、剥离或分裂成小片，由此防止了电解质的分解。此外，能够改善循环特性。
具体而言，在根据本发明的阳极或根据本发明的电池中，凸起的平均直径在1μm至20μm的范围内，这样可以进一步提高在阳极集流体和阳极活性材料层之间的粘接性能，由此进一步改善循环特性。
此外，在根据本发明的阳极或根据本发明的电池中，凸起包括能够与阳极活性材料层合金化的元素，这样凸起有助于在阳极集流体和阳极活性材料层之间的合金化，从而进一步提高粘接性能。结果，进一步改善了循环特性。
显然根据上述技术对本发明的许多修改和变化是可行的。因此应理解，在本发明的附加权利要求的范围内对除具体描述之外的方式同样可以实施。

Claims (19)

1.一种阳极，包括：
具有凸起的阳极集流体；和
阳极活性材料层，此阳极活性材料层设置在阳极集流体上、在与阳极集流体的至少一部分界面处与阳极集流体合金化、并包括从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种。
2.一种阳极，包括：
具有凸起的阳极集流体；和
阳极活性材料层，此阳极活性材料层通过从气相淀积法、液相淀积法和烧结方法构成的组中选出的至少一种方法形成在阳极集流体上，并且包括从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种。
3.根据权利要求2的阳极，其中
阳极活性材料层在与阳极集流体的至少一部分界面处与阳极集流体合金化。
4.根据权利要求2的阳极，其中
通过在基底上形成呈粒子状的凸起而形成了阳极集流体。
5.根据权利要求4的阳极，其中
凸起的平均直径在1μm至20μm的范围内。
6.根据权利要求2的阳极，其中
凸起包括能够与阳极活性材料层合金化的元素。
7.根据权利要求2的阳极，其中
凸起包括从由铜(Cu)、镍(Ni)、铁(Fe)、铝(Al)、铟(In)、钴(Co)、锰(Mn)、锌(Zn)、银(Ag)、锡(Sn)、锗(Ge)和铅(Pb)构成的组中选出的至少一种。
8.根据权利要求2的阳极，其中
阳极活性材料层在与凸起的至少一部分界面处与凸起合金化。
9.一种电池，包括：
阴极；
阳极；和
电解质，
其中阳极包括：
具有凸起的阳极集流体，和
阳极活性材料层，此阳极活性材料层设置在阳极集流体上、在与阳极集流体的至少一部分界面处与阳极集流体合金化、并包括从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种。
10.一种电池，包括：
阴极；
阳极；和
电解质，
其中阳极包括：
具有凸起的阳极集流体；和
阳极活性材料层，此阳极活性材料层通过从气相淀积法、液相淀积法和烧结方法构成的组中选出的至少一种方法形成在阳极集流体上，并且包括从硅和硅化合物构成的组中选出的至少一种。
11.根据权利要求10的电池，其中：
阳极活性材料层在与阳极集流体的至少一部分界面处与阳极集流体合金化。
12.根据权利要求10的电池，其中
通过在基底上形成呈粒子状的凸起而形成了阳极集流体。
13.根据权利要求12的电池，其中
凸起的平均直径在1μm至20μm的范围内。
14.根据权利要求10的电池，其中
凸起包括能够与阳极活性材料层合金化的元素。
15.根据权利要求10的电池，其中
凸起包括从由铜(Cu)、镍(Ni)、铁(Fe)、铝(Al)、铟(In)、钴(Co)、锰(Mn)、锌(Zn)、银(Ag)、锡(Sn)、锗(Ge)和铅(Pb)构成的组中选出的至少一种。
16.根据权利要求10的电池，其中
阳极活性材料层在与凸起的至少一部分界面处与凸起合金化。
17.根据权利要求10的电池，其中
电解质包括保持体、溶剂和电解质盐。
18.根据权利要求10的电池，还包括：
用于在其中容纳阴极、阳极和电解质的薄膜状封装部件。
19.根据权利要求10的电池，其中
阴极包括含锂金属复合氧化物。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7838153B2 (en) 2006-08-29 2010-11-23 Panasonic Corporation Current collector, electrode, and non-aqueous electrolyte secondary battery
CN101496199B (zh) * 2006-10-10 2010-12-22 松下电器产业株式会社 非水电解质二次电池用负极
CN102237508A (zh) * 2010-04-21 2011-11-09 财团法人金属工业研究发展中心 电储存装置、电储存装置的电极组及其制备方法
CN102782926A (zh) * 2010-02-24 2012-11-14 松下电器产业株式会社 锂二次电池
CN103620838A (zh) * 2011-06-16 2014-03-05 株式会社神户制钢所 电极材料及其制造方法
CN103730628A (zh) * 2006-12-06 2014-04-16 索尼株式会社 电极和电池
CN105439079A (zh) * 2014-08-18 2016-03-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种mems器件及其制备方法、电子装置
CN105958003A (zh) * 2011-05-11 2016-09-21 格雷腾能源有限公司 改进的电池及装配方法
CN108598490A (zh) * 2018-04-20 2018-09-28 南京邮电大学 一种三维多孔金属负极集流体及其制备方法和应用
WO2024044895A1 (zh) * 2022-08-29 2024-03-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 集流体及其制备方法、电极极片、电池单体、电池模块、电池包及用电装置

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4186115B2 (ja) * 2003-06-11 2008-11-26 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池
KR100542198B1 (ko) 2003-10-23 2006-01-11 삼성에스디아이 주식회사 리튬 폴리머 이차 전지
EP1806797A4 (en) * 2004-10-25 2009-07-22 Osaka Titanium Technologies Co METHOD FOR PRODUCING A NEGATIVE ELECTRODE FOR A LITHIUM SECONDARY BATTERY
JP4720172B2 (ja) * 2004-12-10 2011-07-13 ソニー株式会社 電池
WO2006128175A2 (en) * 2005-05-27 2006-11-30 University Of Massachusetts Polymers, compositions and methods of making the same
JP5098144B2 (ja) * 2005-10-05 2012-12-12 ソニー株式会社 負極および電池
JP4941632B2 (ja) * 2005-11-30 2012-05-30 ソニー株式会社 負極および電池
JP4743020B2 (ja) 2006-06-26 2011-08-10 ソニー株式会社 電極集電体及びその製造方法、電池用電極及びその製造方法、並びに二次電池
JP2008059955A (ja) 2006-08-31 2008-03-13 Kokusai Kiban Zairyo Kenkyusho:Kk 二次電池およびその製造方法
JP2009016310A (ja) * 2007-07-09 2009-01-22 Panasonic Corp 集電体、電極および非水電解質二次電池
JP5304666B2 (ja) * 2010-01-22 2013-10-02 ソニー株式会社 電池用電極の製造方法
WO2011118369A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Secondary battery and method for manufacturing electrode of the same
CN102812581B (zh) * 2010-03-26 2016-08-31 株式会社半导体能源研究所 二次电池及二次电池的电极的形成方法
WO2011155397A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device
JP5711615B2 (ja) * 2010-06-14 2015-05-07 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置の作製方法
JP5666839B2 (ja) 2010-06-30 2015-02-12 古河電気工業株式会社 ２次電池用負極、負極集電体、２次電池及びこれらの製造方法
JP5140779B1 (ja) * 2011-06-16 2013-02-13 株式会社神戸製鋼所 電極材料
TWI596827B (zh) * 2011-08-04 2017-08-21 三井金屬礦業股份有限公司 鋰離子二次電池負極材之製造方法及鋰離子二次電池用負極材
JP5935265B2 (ja) * 2011-08-29 2016-06-15 Tdk株式会社 巻回型電気化学デバイス
JP2012038737A (ja) * 2011-10-05 2012-02-23 Mitsubishi Chemicals Corp 非水電解液二次電池及び非水電解液
JP6059941B2 (ja) * 2011-12-07 2017-01-11 株式会社半導体エネルギー研究所 リチウム二次電池用負極及びリチウム二次電池
JP6050106B2 (ja) 2011-12-21 2016-12-21 株式会社半導体エネルギー研究所 非水二次電池用シリコン負極の製造方法
WO2015025650A1 (ja) 2013-08-22 2015-02-26 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 負極およびその製造方法、電池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2016517C (en) * 1989-05-11 1999-01-12 Dale R. Shackle Solid state electrochemical cell having microroughened current collector
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
US6242132B1 (en) * 1997-04-16 2001-06-05 Ut-Battelle, Llc Silicon-tin oxynitride glassy composition and use as anode for lithium-ion battery
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
ATE491235T1 (de) * 1999-10-22 2010-12-15 Sanyo Electric Co Elektrode für lithiumzelle und lithiumsekundärzelle
JP4245270B2 (ja) * 2000-12-22 2009-03-25 三洋電機株式会社 二次電池用電極の製造方法
US6887623B2 (en) * 2001-04-09 2005-05-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery
JP5066834B2 (ja) * 2006-05-23 2012-11-07 トヨタ自動車株式会社 アルカリ蓄電池

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101512799B (zh) * 2006-08-29 2011-12-07 松下电器产业株式会社 集电体、电极和非水电解质二次电池
US7838153B2 (en) 2006-08-29 2010-11-23 Panasonic Corporation Current collector, electrode, and non-aqueous electrolyte secondary battery
CN101496199B (zh) * 2006-10-10 2010-12-22 松下电器产业株式会社 非水电解质二次电池用负极
CN103730628A (zh) * 2006-12-06 2014-04-16 索尼株式会社 电极和电池
CN102782926A (zh) * 2010-02-24 2012-11-14 松下电器产业株式会社 锂二次电池
CN102237508A (zh) * 2010-04-21 2011-11-09 财团法人金属工业研究发展中心 电储存装置、电储存装置的电极组及其制备方法
CN105958003A (zh) * 2011-05-11 2016-09-21 格雷腾能源有限公司 改进的电池及装配方法
CN105958003B (zh) * 2011-05-11 2018-12-04 格雷腾能源有限公司 改进的电池及装配方法
US10290904B2 (en) 2011-05-11 2019-05-14 Gridtential Energy, Inc. Wafer-based bipolar battery plate
CN103620838A (zh) * 2011-06-16 2014-03-05 株式会社神户制钢所 电极材料及其制造方法
CN103620838B (zh) * 2011-06-16 2016-04-13 株式会社神户制钢所 电极材料及其制造方法
CN105439079A (zh) * 2014-08-18 2016-03-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种mems器件及其制备方法、电子装置
CN108598490A (zh) * 2018-04-20 2018-09-28 南京邮电大学 一种三维多孔金属负极集流体及其制备方法和应用
WO2024044895A1 (zh) * 2022-08-29 2024-03-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 集流体及其制备方法、电极极片、电池单体、电池模块、电池包及用电装置

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Publication number Publication date
US9246160B2 (en) 2016-01-26
US20040161670A1 (en) 2004-08-19
CN100570929C (zh) 2009-12-16
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