TW201222947A - Energy storage device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Description

201222947 六、發明說明： . 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種蓄電裝置及其製造方法。 追裏’蓄電裝置是指具有蓄電功能的元件及所有·裝置 【先前技術】 近年來，對鋰離子二次電池、鋰離子電容器及空氣電 池等的蓄電裝置進行了開發。 上述蓄電裝置用電極是藉由在集電體的一個表面上形 成活性物質來製造的。作爲活性物質，例如使用碳或砂等 的能夠貯蔵並放出成爲載子的離子的材料。尤其是砂或慘 雜了磷的矽比碳的理論容量大，藉由將這些材料用作活性 物質可以實現蓄電裝置的大容量化，所以是較佳的（例如 專利文獻1 )。 [專利文獻1 ]日本專利申請公開2 0 0 1 - 2 1 0 3 1 5號公報 【發明內容】 在蓄電裝置中’當作爲正極活性物質使用不含有鋰的 材料時，負極活性物質中必須含有鋰。另外，即使作爲正 極活性物質使用含有鋰的材料，從考慮到不可逆容量的蓄 電裝置的容量設計的角度來看，在製造蓄電裝置之前使負 極含有一定量的鋰是很有效的。另外，藉由使被充電到負 極的鋰不完全放出’由於在充放電時因施加過多的負荷而 -5- 201222947 導致電極功能降低的危險性降低，從而可以提高蓄電裝置 的迴圈特性。但是，當使用矽作爲負極活性物質時，需要 在製造蓄電裝置之前使矽中含有鋰。另外，藉由使矽中含 有鋰，矽的導電率得到提高，可以降低蓄電裝置的內部電 阻，從而可以提高能效。於是，本發明的一個方式的目的 之一在於提供一種具有在矽層中引入有鋰的電極的蓄電裝 置及其製造方法。 本發明的—個方式是一種蓄電裝置的製造方法，包括 如下步驟：在集電體上形成矽層；在矽層上塗敷含有鋰的 溶液；進行熱處理來使矽層中至少被引入鋰。 本發明的—個方式是一種蓄電裝置的製造方法，包括 如下步驟：在集電體上形成矽層；在矽層上塗敷分散有含 有鋰的粒子的液體；進行熱處理來使矽層中至少被引入鋰 0 本發明的一個方式是一種蓄電裝置的製造方法，包括 如下步驟：在集電體上形成矽層；在矽層上噴散含有鋰的 粒子；進行熱處理來使矽層中至少被引入鋰。 本發明的—個方式是一種蓄電裝置的製造方法，包括 如下步驟：在集電體上形成矽層；在矽層上形成含有鋰的 膜；進行熱處理來使矽層中至少被引入鋰。 在上述製造方法中’矽層可以含有多個須狀的晶體矽 〇 另外，在上述製造方法中，作爲含有鋰的溶液使用不 腐蝕矽或基本不腐蝕矽的液體較佳。具有輕度的腐蝕性的 -6- 201222947 溶液可以使矽的表面具有凸凹而具有增大表面積的作用， 但是當腐蝕性過高時，形成在集電體上的矽被完全溶解或 剝離而失去作爲活性物質的功能。較佳的是，使用被調整 爲具有如下腐蝕程度的溶液：熱處理後的矽層的最薄的部 分的厚度成爲熱處理前的最薄的部分的厚度的一半以上。 另外，在上述製造方法中，含有鋰的粒子是指使用鋰 金屬、含有鋰的化合物、含有鋰的合金等形成的粒子。 在上述製造方法中，作爲含有鋰的化合物使用氟化鋰 (LiF )以外的化合物較佳。例如，可以使用氫氧化鋰（ LiOH )、氧化鋰（Li20 )、碳酸鋰（Li2C03 )、氯化鋰 (LiCl)、偏矽酸鋰（Li2Si03)、正矽酸鋰（Li4Si04) 、碘化鋰（Lil )、醋酸鋰（CH3C02Li )、磷酸鋰（ Li3P04 )、硝酸鋰（LiN03 )等。另外，作爲含有鋰的合 金，可以舉出鋰矽合金（LixSh-^x大於0小於1))或鋰 鋁合金（LixAlu ( X大於0小於1 ))等。 本發明的一個方式是一種蓄電裝置，包括：在負極集 電體上具有負極活性物質的負極；以及隔著電解質與負極 對置的正極，其中負極活性物質由含有矽與鋰的合金形成 ，在進行形成蓄電裝置之後的充放電之前，負極活性物質 的第二部分的鋰濃度比第一部分高，並且第二部分比第一 部分更接近負極活性物質的外表面。 本發明的—個方式是一種蓄電裝置，包括：在負極集 電體上具有負極活性物質的負極；以及隔著電解質與負極 對置的正極，其中負極活性物質爲膜狀且由含有矽與鋰的 201222947 合金形成，並且在進行形成蓄電裝置之後的充放電之前’ 與負極活性物質的靠近負極集電體的一側相比負極活性物 質的表層部的鋰濃度高。 在上述結構中，負極活性物質可以含有多個晶須狀的 區域。 在上述結構中，可以在負極活性物質的表層部上形成 有具有導電性的層。 根據本發明的一個方式可以製造具有在矽層中引入了 鋰的電極的蓄電裝置。 【實施方式】 以下，參照圖式說明本發明的實施方式的一個例子》 但是，本發明不侷限於以下說明，所屬技術領域的普通技 術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容 在不脫離本發明的宗旨及其範圍的情況下可以被變換爲各 種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋爲僅限定在下 述實施方式所記載的內容中。另外，當在說明中參照圖式 時，有時在不同的圖式中共同使用相同的圖式標記來表示 相同的部分。另外，當表示相同的部分時有時使用同樣的 陰影線，而不特別附加圖式標記。 實施方式1 在本實施方式中，說明本發明的一個方式的蓄電裝置 的電極及其製造方法。 -8- 201222947 使用圖1、圖2及圖3對蓄電裝置的電極的製造方法進 行說明。 首先，在集電體101上利用蒸鍍法、灑射法、等離子 體CVD法、熱CVD法，較佳的是，使用低壓化學氣相沉積 (LPCVD:Low Pressure Chemical vapor deposition )法， 形成矽層作爲活性物質層103。或者也可以使用多個矽的 微粒子形成活性物質層1 0 3。（參照圖1 A )。 集電體101用作電極的集電體。爲此，使用箔狀、板 狀或網狀的導電構件。例如，可以採用以鉑、鋁、銅、鈦 等爲代表的導電性高的金屬元素形成集電體101。另外， 還可以採用添加有矽、鈦、鈸、銃、鉬等能夠提高耐熱性 的元素的鋁合金。另外，還可以採用形成矽化物的金屬元 素形成集電體101»作爲形成矽化物的金屬元素，可以舉 出锆、鈦、鈴、釩、鈮、鉬、鉻'鉬、鎢、鈷、鎳等。集 電體101可以利用濺射法或CVD法來形成。 活性物質層103爲矽層。該矽層可以利用等離子體 CVD法、熱CVD法，較佳的是，利用LPCVD法來形成。在 此情況下，在形成矽層時，作爲原料氣體採用含有矽的沉 積氣體。作爲含有矽的沉積氣體，可以舉出氫化矽、氟化 矽、氯化矽等，典型地有SiH4、Si2H6、SiF4、SiCl4、 312(：16等。另外，還可以對原料氣體混合如氦、氖、氬、 氙等的稀有氣體或氫。另外，也可以利用蒸鍍法或濺射法 形成活性物質層103。或者，也可以使用多個矽的微粒子 與黏合劑等形成活性物質層1 03。 -9- 201222947 另外，有時在活性物質層103中作爲雜質含有氧。這 是由於如下緣故：由於利用LPCVD法形成矽層作爲活性物 質層103時的加熱，氧從LPCVD設備的石英制反應室發生 脫離而擴散到矽層中。 另外，還可以對形成活性物質層103的矽層添加磷、 硼等賦予一種導電型的雜質元素。由於添加有磷、硼等的 賦予一種導電型的雜質元素的矽層的導電性變高，由此可 以提高電極的導電率。爲此，可以進一步提高放電容量。 當利用等離子體CVD法、熱CVD法、LPCVD法形成活性物 質層103時，在含有磷、硼等的賦予一種導電型的雜質元 素的氣圍下進行成膜即可。例如，爲了使矽層中含有磷， 可以使材料氣體中含有膦。另外，當利用蒸鍍法或濺射法 形成活性物質層103時，還可以對矽層摻雜磷、硼等的賦 予一種導電型的雜質元素。 另外，對作爲活性物質層103形成的矽層的結晶性沒 有特別的限制。該矽層既可以爲非晶體，又可以具有結晶 性。作爲作爲活性物質層1 03而形成的矽層，例如可以採 用非晶矽層、微晶矽層或多晶矽層。這裏，可以對矽層進 行晶化製程。當對於矽層進行晶化製程時，既可以在充分 減少矽層中的氫濃度後，進行該矽層能夠耐受的程度的熱 處理來進行晶化，又可以對該矽層照射雷射光束來進行晶 化。 另外，當作爲活性物質層103利用LPCVD法形成矽層 時，在集電體101和活性物質層103之間不形成矽爲低密度 -10- 201222947 的區域，集電體101和活性物質層103的介面的電子遷移變 得容易，同時可以提高集電體101與活性物質層103的黏合 性。這是由於以下緣故：在矽層的沉積製程中，原料氣體 的活性種始終提供給沉積中的矽層，因此，即使矽從矽層 擴散到集電體101而形成矽不足區域（粗糙的區域），也 由於原料氣體的活性種始終提供給該區域，所以在矽層中 不容易形成矽密度低的區域。另外，由於利用氣相成長在 集電體101上形成矽層，所以可提高蓄電裝置的生產性。 在此，圖1B示出在虛線105處的集電體101及活性物質 層103的擴大圖》 如圖1B所示，有時在集電體101與活性物質層103之間 形成有混合層107。在此情況下，混合層107由集電體101 所包含的金屬元素和矽形成。另外，混合層107藉由作爲 活性物質層103形成矽層時的加熱，矽擴散到集電體1〇1而 形成。 在作爲集電體101使用形成矽化物的金屬元素時，在 混合層1 07中形成矽化物，典型爲矽化锆、矽化欽、砂化 鈴、矽化釩、矽化鈮、矽化钽、矽化鉻 '矽化鉬、砂化鎢 、矽化鈷及矽化鎳中的一種以上。或者，形成金屬元素和 砂的合金層。 另外，有時在混合層107中作爲雜質含有氧。這是由 於如下緣故：由於利用LPCVD法形成砂層作爲活性物質層 1〇3時的加熱’氧從LPCVD設備的石英制反應室發生脫離 而擴散到混合層1 0 7中。 -11 - 201222947 在混合層107上，有時形成包含上述金屬元素的氧化 物的金屬氧化物層109。另外，在利用LPCVD法形成晶體 矽層時，藉由在反應室內塡充氮、氖、氬和氙等的稀有氣 體，可以抑制該金屬氧化物層1 09的形成。 在作爲集電體101使用形成矽化物的金屬元素的情況 下，作爲形成的金屬氧化物層109的典型例子，有氧化鉻 、氧化鈦、氧化給、氧化fL、氧化銀、氧化鉬、氧化鉻、 氧化鉬、氧化鎢、氧化鈷及氧化鎳等。另外，當作爲集電 體101採用包含鈦、锆、鈮、鎢等的金屬元素的層時，金 屬氧化物層109包含氧化鈦、氧化鉻、氧化鈮、氧化鎢等 的氧化物導電體，因此，可以降低集電體101和活性物質 層103之間的電阻，而可以提高電極的導電率。因此，可 以進一步提高放電容量。 由於藉由使集電體101與活性物質層103之間具有混合 層1 〇7，可以減小集電體1 0 1與活性物質層1 03之間的電阻 ，所以可以提高電極的導電率》因此，可以進一步提高放 電容量。另外，可以提高集電體101與活性物質層103的黏 合性，而可以減輕蓄電裝置的劣化。 當作爲正極活性物質使用不含有鋰的材料時，負極活 性物質中必須含有鋰。另外，即使作爲正極活性物質使用 含有鋰的材料，從預測到不可逆容量的蓄電裝置的容量設 計的角度來看’使負極含有一定量的鋰是很有效的。另外 ，藉由使被充電到負極的鋰不完全放出，由於在充放電時 因施加過多的負荷而導致電極功能降低的危險性降低’從 -12- 201222947 而可以提高蓄電裝置的迴圈特性。 當將砂用於負極活性物質時，作爲使砂含有鋰的方法 ’在矽層上塗敷含有鋰的溶液，並進行熱處理，來可以對 矽層中至少引入鋰。藉由利用含有鋰的溶液，即使使用由 多個砂微粒形成的砂層，也可以使含有鋰的溶液進入微粒 和微粒之間的縫隙，從而可以對與含有鋰的溶液接觸的砂 微粒引入鋰。另外，藉由利用含有鋰的溶液，即使在使用 薄膜矽作爲矽層時，或者在使用包括後述的多個須狀物或 須狀物群的矽層時，也可以均勻地塗敷溶液。作爲塗敷的 方法，可以採用旋塗法、浸漬法、噴射法等。藉由這些方 法，可以容易地使矽含有鋰。 在上述製程中，作爲含有鋰的溶液使用不腐蝕矽或基 本不腐蝕矽的液體較佳。具有輕度的腐蝕性的溶液可以使 矽的表面具有凸凹而具有增大表面積的作用，但是當腐蝕 性過高時，形成在集電體上的矽被完全溶解或剝離而失去 作爲活性物質的功能。較佳的是，使用被調整爲具有如下 腐蝕程度的溶液：熱處理後的矽層的最薄的部分的厚度成 爲熱處理前的最薄的部分的厚度的一半以上。 作爲其他方法，可以採用藉由在矽層上塗敷分散有含 有鋰的粒子的液體，並進行熱處理，來使矽層中至少被引 入鋰。藉由塗敷分散有含有鋰的粒子的液體，可以均勻地 將含有鋰的粒子分散並附著在矽層上。另外，也可以藉由 調節粒子和液體的量製成漿料狀來塗敷。藉由利用分散有 粒子的液體，當液體乾燥時，含有鋰的粒子不容易從矽層 -13- 201222947 脫離，從而易於處理。 作爲用來分散含有鋰的粒子的液體，可以使用水或有 機溶劑（例如，乙醇、甲醇、丙酮、丙三醇、乙二醇、液 體石臘等）。 另外，也可以在含有鋰的溶液或分散有粒子的液體中 溶解有機物（例如，葡萄糖等）。藉由利用溶解有有機溶 劑或有機物的液體，藉由之後的熱處理可以在矽表面上附 著碳層。藉由在矽表面附著碳層，可以提高導電性，並且 由於附著的碳層使矽不容易脫離，從而可以提髙迴圈特性 〇 另外，作爲其他的方法，可以採用在矽層上噴散含有 鋰的粒子，並進行熱處理，來使矽層中至少被引入鋰。藉 由直接噴散含有鋰的粒子，可以簡單地進行處理。 這裏，含有鋰的粒子是指使用鋰金屬、含有鋰的化合 物、含有鋰的合金等形成的粒子。 在上述製造製程中，作爲含有鋰的化合物使用氟化鋰 (LiF )以外的化合物較佳。例如，可以使用氫氧化鋰（ LiOH )、氧化鋰（Li20)、碳酸鋰（Li2C03)、氯化鋰 (LiCl)、偏矽酸鋰（Li2Si03)、正矽酸鋰（Li4Si04) 、碘化鋰（Lil )、醋酸鋰（CH3C02Li )、磷酸鋰（ Li3P〇4 )、硝酸、（LiN03 )等。另外，作爲含有鋰的合 金，可以舉出鋰矽合金（LixSii-^x大於0小於1))或鋰 鋁合金（LixAlh ( X大於〇小於1))等。 作爲其他的方法，可以採用在矽層上形成含有鋰的膜 -14- 201222947 ，並進行熱處理，來使矽層中至少被引入鋰。作爲在矽層 上形成含有鋰的膜的方法，可以利用PVD法（例如濺射法
)、真空蒸鍍法或CVD法（例如等離子體CVD法、熱CVD 法、L P C V D 法、Μ O C V D 法（Metal Organic Chemical
Vapor Deposition:有機金屬化學氣相成長法））等的乾法 。藉由利用乾法形成含有鋰的膜，可以形成均勻且薄的含 有鋰的膜。另外，由於容易控制膜厚度，所以可以容易控 制相對於矽的鋰的含量。因此，可以設定再現性高的條件 〇 作爲用來將鋰引入矽層中的熱處理，可以進行多個步 驟。例如’可以進行乾燥液體的第一步驟和將鋰引入矽層 中的第二步驟。例如，可以在20 °C以上200 °C以下的溫度 下’以3 0秒以上1 0分鐘以下，較佳爲1分鐘以上3分鐘以下 的處理時間進行第一步驟。另外，例如，可以在200。(：以 上800 °C以下’較佳爲500 °C以上700 °C以下的溫度下，以 3 〇分鐘以上4 0小時以下，較佳爲1小時以上1 〇小時以下的 熱處理時間進行將鋰引入矽層中的第二步驟，。另外，作 爲熱處理的氣圍’利用稀有氣體氣圍、氮氣圍等較佳。例 如’可以在氮氣圍中以60 0 °C進行4小時的熱處理。作爲液 體的乾燥方法’也可以採用自然乾燥或旋轉乾燥而代替上 述第一步驟。另外’也可以進行第二步驟而不進行第一步 驟。 另外’藉由改變熱處理的條件，可以調節引入到矽層 中的鋰量。 -15- 201222947 藉由上述熱處理，可以促進對矽層中的鋰引入。其結 果，引入到矽中的鋰被形成爲位於矽活性物質的表面一側 的濃度高。當以薄膜形成矽層時，與靠近集電體的一側相 比矽活性物質的表層部分的鋰濃度高。或者，當利用包括 後述那樣的多個須狀物或須狀物群的矽層時，在須狀物中 ，須狀物表面一側的鋰濃度髙。或者，當使用多個矽微粒 形成矽層時，矽微粒的表面一側的鋰濃度高。 有時在矽層的表面上析出作爲含有鋰的物質的沒有被 引入到矽層中的鋰。也可以在將負極安裝到蓄電裝置之前 利用水或有機溶劑清潔析出在矽層表面上的含有鋰的物質 0 另外，也可以在清潔析出在矽層表面上的含有鋰的物 質之後，再次進行熱處理。藉由在清潔後進行熱處理，鋰 進一步擴散在矽中，從而可以使鋰濃度均勻化。作爲熱處 理，可以在200°c以上800°c以下，較佳爲500°c以上700°c 以下的溫度下，以30分鐘以上40小時以下，較佳爲1小時 以上1 0小時以下的熱處理時間進行。另外，作爲熱處理的 氣圍，利用稀有氣體氣圍、氮氣圍等較佳。例如，可以在 氮氣圍中以600 °C進行4小時的熱處理。 藉由使矽中含有鋰，可以提高矽層的導電率，並可以 降低蓄電裝置的內部電阻，從而可以提高能效。 另外，藉由利用LPCVD法形成活性物質層103，可以 在活性物質層103中形成晶體矽區域103 a和該區域上的含 有須狀物的晶體矽區域103 b(參照圖1C)。含有須狀物的 -16- 201222947 晶體矽區域103b包括多個須狀物或多個須狀物群。包括晶 體矽區域103 a和該區域上的含有須狀物的晶體矽區域103 b 的活性物質層1〇3例如藉由如下方法形成：在高於5 50°C且 LPCVD設備及集電體101可耐受的溫度以下，較佳的是， 在580 °C以上且低於650 °C的溫度下進行加熱，並使用矽烷 等的含有矽的氣體作爲原料氣體。 注意，晶體矽區域l〇3a與含有須狀物的晶體矽區域 103b之間的介面不明確。在此，將包括形成在含有須狀物 的晶體矽區域1 〇3b的須狀物和須狀物之間的谷底之一的面 作爲晶體矽區域103 a和含有須狀物的晶體矽區域l〇3b之間 的大體的介面。 藉由具有含有須狀物的晶體矽區域103b，與表面平坦 的情況相比，活性物質層1 0 3的表面積非常大，因此有助 於提高充放電的比率特性。並且，藉由使矽含有鋰，直到 須狀物的端頭處都可以使電阻被充分降低，從而可以有效 地應用表面積的整個面。 晶體矽區域103a被設置爲覆蓋集電體1〇1。另外，晶 體矽區域103b中的須狀物只要是晶體的突起物，就也可以 爲圓柱狀、角柱狀等的柱狀或圓錐狀、角錐狀等的針狀。 須狀物可以爲頂部彎曲的形狀。須狀物的直徑爲5〇11111以 上ΙΟμιη以下，較佳爲50〇nm以上3μιη以下。另外，須狀物 的長度爲0.5μηι以上ΙΟΟΟμιη以下，較佳爲ΐ.〇μιη以上1〇〇μιη 以下。 這裏，在假設須狀物爲柱狀的情況下，須狀物的長度 -17- 201222947 是指頂面和底面之間的距離，而在假設須狀物爲錐形的情 況下，須狀物的長度是指頂點和底面之間的距離◊另外， 活性物質層103的最大厚度是指晶體矽區域103 a的厚度與 含有須狀物的晶體矽區域l〇3b的厚度之和，而含有須狀物 的晶體矽區域l〇3b的厚度是指從須狀物中高度最大的點到 晶體矽區域103 a與含有須狀物的晶體矽區域103 b的介面之 間的距離。 另外，在下文中，有時將須狀物的成長方向（從晶體 半導體區域103 a伸出的方向）稱爲長邊方向，將沿長邊方 向的剖面形狀稱爲長邊剖面形狀。另外，有時將以長邊方 向爲法線方向的剖面形狀稱爲切割成圓形時的剖面形狀。 如圖1C所示，多個須狀物的長邊方向可以沿一個方向 例如沿相對於晶體矽區域103 a的表面的法線方向延伸。在 此情況下，突起物的長邊方向與相對於晶體矽區域1 03 a的 表面的法線方向大致一致，即可。典型地，每個方向的不 —致程度在5度之內較佳》也就是說，在圖1C中，主要表 示須狀物的長邊剖面形狀。 另外，如圖1D所示，多個須狀物的長邊方向可以彼 此不統一。當多個須狀物的長邊方向彼此不統一時，須狀 物有時彼此纏結，因此，須狀物在蓄電裝置的充放電時不 容易脫離。典型地，可以具有其長邊方向與相對於晶體矽 區域103 a的表面的法線方向大致一致的第—須狀物113 a以 及其長邊方向與法線方向不同的第二須狀物113b。另外， 第一須狀物可以比第二須狀物長。也就是說，在圖1D中 -18- 201222947 ，除了須狀物的長邊剖面形狀之外，混合有如區域1 03 d所 示的須狀物的切割成圓形時的剖面形狀。區域103d爲圓柱 狀或圓錐狀的須狀物的切割成圓形時的剖面形狀，因此具 有圓形。但是，當須狀物爲角柱狀或角錐狀時，區域103d 的切割成圓形時的剖面形狀爲多角形狀。 另外，可以在將鋰引入矽層中之後，在活性物質表面 形成具有導電性的層。或者，也可以在將具有導電性的層 形成在活性物質表面之後，將鋰引入矽層中。 在將鋰引入矽中而成的活性物質的表面上藉由利用 CVD法、濺射法、鍍敷法（電鍍法、無電鍍法）等形成具 有導電性的層110(參照圖2)。這裏，具有導電性的層 110的厚度較佳爲O.lnm以上10nm以下。 也可以在將具有導電性的層形成在活性物質的表面上 之前，去除形成在活性物質層的表面上的自然氧化膜等的 氧化膜。可以藉由進行將包含氫氟酸的溶液或包含氫氟酸 的水溶液用作蝕刻劑的濕蝕刻處理去除形成在由矽構成的 活性物質層103的表面上的自然氧化膜等的氧化膜。另外 ，作爲用來去除自然氧化膜等的氧化膜的蝕刻處理，可以 利用乾蝕刻處理。另外，也可以組合濕蝕刻處理和乾蝕刻 處理。作爲乾鈾刻處理，可以使用平行板RIE ( Reactive Ion Etching :反應離子餓刻）法或 ICP ( Inductively Coupled Plasma:感應親合等離子體）鈾刻法等。 在此，具有導電性的層110可以藉由CVD法、濺射法 、鍍敷法（電鍍法、無電鍍法）等並使用以銅、鎳、鈦、 -19- 201222947 錳、鈷、鋁、鎂、鐵等爲代表的導電性高的金屬元素而形 成，尤其是，使用銅或鎳形成較佳。具有導電性的層110 包含上述金屬元素中的一種以上即可，既可以採用金屬層 (包括MgxAh.x ( X大於0且小於1)或AlxTh.x ( X大於0且 小於1)等的合金），又可以形成活性物質層103的矽和矽 化物。 另外，當作爲具有導電性的層110使用鈦等還原性高 的金屬元素時，可以用包含在具有導電性的層110中的鈦 還原自然氧化膜等的氧化膜，而不去除形成在活性物質層 103的表面上的該氧化膜。 另外，當作爲活性物質層103使用須狀物的晶體矽時 ，利用有機金屬化學氣相成長（MOCVD: Metal Organic Chemical vapor deposition)法來形成用作具有導電性的 層110的上述金屬元素的膜較佳。 另外，作爲具有導電性的層110，使用銅或鎳等對鋰 的反應性低的元素較佳。構成活性物質層1 03的矽在吸收 鋰離子時膨脹，並在放出鋰離子時收縮。因此，當反復進 行充放電時，活性物質層103有可能被破壞。然而，藉由 使用由銅或鎳等構成的具有導電性的層1 10覆蓋活性物質 層103，可以將因鋰離子的吸收放出發生的體積變化而剝 離的矽保持在活性物質層103中，因此即使反復進行充放 電，也可以防止活性物質層103的破壞。藉由這樣的方式 ，可以提高蓄電裝置的迴圈特性。 藉由在將鋰引入矽層中之後在活性物質表面形成具有 -20- 201222947 導電性的層，可以在引入有鋰而膨脹的狀態下在活性物質 表面上形成具有導電性的層，因此，可以防止因鋰離子的 吸收放出時的體積變化導致的活性物質的變形。 另外，雖然在圖1中示出了利用箔狀、片狀或網狀的 導電性材料形成集電體101的方式，但是如圖3所示，也可 以適當地利用濺射法、蒸鍍法、印刷法、噴墨法、CVD法 等在基板115上形成集電體111。 藉由上述製程，可以製造在矽層中引入有鋰的蓄電裝 置的電極。 實施方式2 在本實施方式中，參照圖4對蓄電裝置的結構進行說 明。 首先，下面，作爲蓄電裝置，對二次電池的結構進行 說明。 在二次電池中，使用Li Co 02等的含鋰金屬氧化物的鋰 離子電池具有高放電容量和高安全性。 圖4A是蓄電裝置151的平面圖，而圖4B示出沿著圖4A 的鏈式線A - B的剖面圖。 圖4A所示的蓄電裝置151在外裝部件153的內部具有 蓄電元件（storage cell) 155。另外，蓄電裝置151還具有 與蓄電元件1 5 5連接的端子部1 5 7、1 5 9。外裝部件1 5 3可以 使用層壓薄膜、高分子薄膜、金屬薄膜、金屬殼、塑膠殼 等。 -21 - 201222947 如圖4B所示，蓄電元件155包括負極163、正極165、 設置在負極163與正極165之間的分離器167、塡充在由外 裝部件153圍繞的區域中的電解質169。 負極163包括負極集電體171及負極活性物質層173。 正極165包括正極集電體175及正極活性物質層177。 負極活性物質層173形成在負極集電體171的一方或兩者的 面上。正極活性物質層177形成在正極集電體175的一方或 兩者的面上。 另外，負極集電體171與端子部159連接。另外，正極 集電體175與端子部157連接。另外，端子部157、159的一 部分分別導出到外裝部件1 5 3的外側。 另外，在本實施方式中，雖然作爲蓄電裝置151示出 被密封的薄型蓄電裝置，但是可以使用扣型蓄電裝置、圓 筒型蓄電裝置、方型蓄電裝置等的各種形狀的蓄電裝置》 另外，在本實施方式中，雖然示出層疊有正極、負極和分 離器的結構，但是也可以採用捲繞有正極、負極和分離器 的結構。 負極集電體171可以使用實施方式1所示的集電體101 '111« 作爲負極活性物質層1 73，可以使用利用實施方式1所 示的矽層形成的活性物質層103»因爲矽層導入有鋰，所 以作爲正極活性物質也可以使用不包含鋰的物質。 正極集電體175使用鋁、不鏽鋼等。作爲正極集電體 175，可以適當地採用箔狀、板狀、網狀等的形狀。 -22- 201222947 作爲正極活性物質層177的材料，可以使用LiFe02、 LiCo02 、 LiNi〇2 、 L i Mn2 〇4 、 LiFeP〇4 、 LiCoP04 、 LiNiP04、LiMn2P04 ' V205、Cr205、Mn02、或者其他鋰 化合物。另外，當載子離子是鋰以外的鹼金屬離子或鹼土 金屬離子時，也可以在上述鋰化合物中使用鹼金屬（例如 ，鈉、鉀等）或鹼土金屬（例如，鈣、緦、鋇等）、鈹、 鎂代替鋰作爲正極活性物質層1 77。 作爲電解質169的溶質，使用能夠轉移作爲載子離子 的鋰離子且可以使鋰離子穩定地存在的材料。作爲電解質 的溶質的典型例子，有LiC104、LiAsF6、LiBF4、LiPF6、
Li ( C2FsS02 ) 2N等的鋰鹽。另外，當載子離子是鋰以外 的鹼金屬離子、鹼土金屬離子、鈹離子、鎂離子時，作爲 電解質169的溶質，可以適當地使用鈉鹽、鉀鹽等的鹼金 屬鹽或鈹鹽、鎂鹽、鈣鹽、緦鹽、鋇鹽等的鹼土金屬鹽等 〇 另外’作爲電解質169的溶劑，使用能夠轉移鋰離子 的材料。作爲電解質169的溶劑，使用非質子有機溶劑較 佳。作爲非質子有機溶劑的典型例子，有碳酸乙烯酯、碳 酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、丁內酯、乙腈 '二甲氧基乙烷、四氫呋喃等，可以使用它們中的一種或 多種。另外’藉由作爲電解質169的溶劑使用被膠凝化的 高分子材料，包括漏液性的安全性得到提高。另外，因爲 可以將防止漏液的結構簡化，所以可以實現蓄電裝置1 5 i 的薄型化及輕量化。作爲被膠凝化的高分子材料的典型例 -23- 201222947 子，有矽凝膠、丙烯凝膠、丙烯腈凝膠、聚氧化乙烯、聚 氧化丙烯、氟類聚合物等。 另外，作爲電解質169，可以使用Li3P〇4等的固體電 解質。 分離器167使用絕緣多孔體。作爲分離器167的典型例 子，有纖維素（紙）、聚乙烯、聚丙烯等。 鋰離子電池的記憶效應小，能量密度高且放電容量大 。另外，鋰離子電池的工作電壓高。由此，可以實現小型 化及輕量化。另外，因重複充放電而導致的劣化少，因此 可以長時間地使用而可以縮減成本。 接著，作爲蓄電裝置，對電容器進行說明。作爲電容 器的典型例子，有雙電層電容器、鋰離子電容器等。 當蓄電裝置是電容器時，使用能夠可逆地吸藏鋰離子 及/或負離子的材料代替圖4B所示的二次電池的正極活性 物質層177，即可。作爲正極活性物質層177的典型例子， 有活性炭、導電高分子、多並苯有機半導體（PAS)。 鋰離子電容器的充放電的效率高，能夠進行快速充放 電且耐重複利用的使用壽命也長》 藉由在這些電容器中作爲負極使用實施方式1所示的 包括集電體及活性物質層的電極來可以製造具有在矽層中 導入有鋰的電極的蓄電裝置。當鋰包含在矽層中時，矽層 的導電率得到提高，由此可以降低蓄電裝置的內部電阻， 而可以實現能量效率的提高》 注意，使用所公開的發明的一個方式的電極的蓄電裝 -24- 201222947 置不侷限於上述蓄電裝置。例如，作爲蓄電 方式的空氣電極的負極，也可以使用實施 括集電體及活性物質層的電極。在此情況下 有在矽層中導入有鋰的電極的蓄電裝置。 本實施方式可以與其他實施方式等組合 實施方式3 在本實施方式中，對實施方式2所說明 二次電池）的容量設計進行說明。 將只利用在實施方式2中說明的正極活{ 可存取的電荷量（即，能夠存取的鋰量）稱 另外，將只利用負極活性物質層173時可存 即，能夠存取的鋰量）稱爲負極容量。 在蓄電裝置的設計中，藉由使正極容量 致，可以最大程度地增高每單位重量或每單 。但是，當正極容量和負極容量中的一方的 味著在蓄電裝置中包含了不有助於充放電的 以蓄電裝置的能量密度降低。 將藉由充電而儲存但在放電時不能取出 不可逆容量。不可逆容量被認爲包括用來形 電荷量成分和進入正極或負極的鋰中的不能 荷量成分。因爲用來形成非導體膜的電荷量 的供電提供，所以蓄電裝置本身的容量並不 面，當不能從正極或負極取出鋰時，蓄電裝 裝置的另一個 ΐ式1所示的包 也可以製造具 而實施。 的蓄電裝置（ t物質層177時 爲正極容量。 取的電荷量（ 與負極容量一 位容積的能量 容量大時，意 活性物質，所 的電荷量稱爲 成非導體膜的 取出的鋰的電 成分由從外部 降低。另一方 置的容量降低 -25- 201222947 當使正極容量與負極容量一致而製造蓄電裝置時，如 果從正極和負極中的一方不能取出鋰，就有可能導致蓄電 裝置的容量降低。如果已知負極中有不能取出鋰的不可逆 容量，就事先使負極活性物質含有與不可逆容量相同量的 鋰，來使負極容量增大有該不可逆容量部分的負極容量較 佳。藉由這樣做，雖然蓄電裝置的初期能量密度會降低一 些，但是可以製造沒有迴圈工作所導致的容量降低的穩定 的蓄電裝置。 另外，藉由將放電終止電壓設定爲低來可以部分地取 出不能從負極取出的鋰所導致的不可逆容量。但是，如果 如此取出電荷量，就有可能因過剩的負荷而導致活性物質 的劣化，而使電極功能降低。因此，藉由事先使比正極容 量大的負極容量包含一定量的鋰，可以不使充電到負極的 鋰完全脫離，從而可以降低使電極功能下降的可能性，而 可以提高蓄電裝置的迴圈特性。 實施方式4 在本實施方式中，對在實施方式2中說明的蓄電裝置 的應用方式進行說明。 可以將實施方式2所示的蓄電裝置用於數位相機、數 碼攝像機等影像拍攝裝置、數碼相框、行動電話機（也稱 爲行動電話、行動電話裝置）、可攜式遊戲機、移動資訊 終端、聲音再現裝置、個人電腦等的電子設備。另外，還 -26- 201222947 可以將實施方式2所示的蓄電裝置用於電動汽車、混合動 力汽車、鐵路用電動車廂、工作車、卡丁車、輪椅、自行 車等的電氣推進車輛。 圖5A示出行動電話機的一個例子。在行動電話機410 中，顯示部412安裝在外殼411中。外殼411還具備操作按 鈕413、操作按鈕417、外部連接埠414、揚聲器415及麥克 風416等。另外，蓄電裝置418安裝在外殼411內，可以利 用外部連接埠414進行充電。可以將在實施方式2中說明的 蓄電裝置用於行動電話機410的蓄電裝置418。 圖5B示出電子書籍用終端的一個例子。電子書籍用終 端43 0包括第一外殼431及第二外殼43 3的兩個外殼，並且 兩個外殼由軸部432連爲一體。第一外殼431及第二外殼 43 3可以以該軸部43 2爲軸進行開閉工作。第一外殼431安 裝有第一顯示部435，而第二外殻433安裝有第二顯示部 43 7。另外，第二外殼43 3具備操作按鈕43 9、電源443及揚 聲器441等。另外，蓄電裝置444安裝在外殼43 3內，可以 利用電源443進行充電。可以將在實施方式2中說明的蓄電 裝置用於蓄電裝置444的電池。 圖6示出電動輪椅501的透視圖。電動輪椅501包括使 用者坐下的座位503、設置在座位503的後方的靠背505、 設置在座位503的前下方的擱腳架5 07、設置在座位503的 左右的扶手5 09、設置在靠背505的上部後方的把手511。 扶手509的一方設置有控制輪椅的工作的控制器513。藉由 座位503下方的構架515在座位5 03的前下方設置有一對前 -27- 201222947 輪517，並且在座位5 03的後下部設置有一對後輪519。後 輪51 9連接到具有電動機、制動器、變速器等的驅動部521 。在座位503的下方設置有具有電池、電力控制部、控制 單元等的控制部523。控制部523與控制器513及驅動部521 連接，並且藉由使用者操作控制器513,藉由控制部5 23驅 動驅動部52 1，從而控制電動輪椅501的前進、後退、旋轉 等的工作及速度。 可以將在實施方式2中說明的蓄電裝置用於控制部523 的電池。藉由利用插件技術從外部供給電力來可以給控制 部523的電池充電。 圖7示出電動汽車的一個例子。電動汽車650安裝有蓄 電裝置651。作爲蓄電裝置651的電力，由控制電路653調 整輸出，供給到驅動裝置657。控制電路653由電腦65 5控 制。 驅動裝置65 7利用直流電動機或交流電動機或者將電 動機和內燃機組合來構成。電腦65 5根據電動汽車650的駕 駛員的操作資訊（加速、減速、停止等）或行車時的資訊 (上坡路或下坡路等的資訊、施加到驅動輪的負荷資訊等 )的輸入資訊對控制電路653輸出控制信號。控制電路653 根據電腦655的控制信號調整從蓄電裝置651供給的電能而 控制驅動裝置657的輸出。當安裝有交流電動機時，也安 裝有將直流轉換爲交流的轉換器。 可以將在實施方式2中說明的蓄電裝置用於蓄電裝置 651的電池。藉由利用插件技術從外部供給電力來可以給 -28- 201222947 蓄電裝置651充電。 另外，當電力牽引車輛爲鐵路用電動車廂時’可以從 架空電纜或導電軌供給電力來進行充電。 本實施方式可以與其他實施方式適當地組合。 實施方式5 在本實施方式中，使用圖8及圖9的方方塊圖對將根據 本發明的一個方式的蓄電裝置用於無線供電系統（以下， 稱爲RF供電系統）時的一個例子進行說明。注意，雖然 在各方方塊圖中根據功能將受電裝置及供電裝置內的構成 要素分類並作爲彼此獨立的方方塊圖而示出，但是實際上 難以按功能將構成要素完全分開，一個構成要素有時與多 個功能有關。 首先，使用圖8對RF供電系統進行說明。 受電裝置8 00是利用從供電裝置900供給的電力驅動的 電子設備或電力牽引車輛，但是可以適當地應用於其他的 利用電力驅動的裝置。作爲電子設備的典型例子，有數位 相機、數碼攝像機等影像拍攝裝置、數碼相框、行動電話 機（也稱爲行動電話、行動電話裝置）、可攜式遊戲機、 移動資訊終端、聲音再現裝置、顯示裝置、電腦等。另外 ’作爲電力牽引車輛的典型例子，有電動汽車、混合動力 汽車、鐵路用電動車廂、工作車、卡丁車、輪椅等。另外 ’供電裝置900具有向受電裝置800供給電力的功能。 在圖8中’受電裝置8〇〇具有受電裝置部8〇1和電源負 -29- 201222947 荷部810。受電裝置部801至少具有受電裝置用天線電路 802、信號處理電路803、蓄電裝置804。另外，供電裝置 900具有供電裝置用天線電路901和信號處理電路9 02。 受電裝置用天線電路8 02具有接收供電裝置用天線電 路901所發送的信號或對供電裝置用天線電路90 1發送信號 的功能β信號處理電路803處理受電裝置用天線電路802所 接收的信號，並控制蓄電裝置804的充電以及從蓄電裝置 8 04供給到電源負荷部810的電力。電源負荷部810是從蓄 電裝置8 04接收電力並驅動受電裝置800的驅動部。作爲電 源負荷部810的典型例子有電動機、驅動電路等，但是可 以適當地使用其他的接收電力來驅動受電裝置的裝置。另 外，供電裝置用天線電路901具有對受電裝置用天線電路 802發送信號或接收來自受電裝置用天線電路8 02的信號的 功能。信號處理電路902處理供電裝置用天線電路901所接 收的信號。另外，信號處理電路902控制供電裝置用天線 電路90 1的工作。換言之，信號處理電路902可以控制從供 電裝置用天線電路901發送的信號的強度、頻率等。 根據本發明的一個方式的蓄電裝置被用作RF供電系 統中的受電裝置80 0所具有的蓄電裝置8 04。 藉由將根據本發明的一個方式的蓄電裝置用於RF供 電系統，與現有的蓄電裝置相比，可以增加蓄電量。因此 ’可以延長無線供電的時間間隔。換言之，可以省去多次 供電的步驟。 另外，藉由將根據本發明的一個方式的蓄電裝置用於 -30- 201222947 RF供電系統，如果該蓄電裝置的能夠驅動電源負荷部8 1 0 的蓄電量與現有的蓄電裝置相同，則可以實現受電裝置 8 0 0的小型化及輕量化。因此，可以縮減總成本。 接著，使用圖9對RF供電系統的其他例子進行說明。 在圖9中，受電裝置800具有受電裝置部801和電源負 荷部810。受電裝置部801至少具有受電裝置用天線電路 802、信號處理電路803、蓄電裝置804、整流電路805、調 變電路806、電源電路807。另外，供電裝置900至少具有 供電裝置用天線電路901、信號處理電路902、整流電路 903、調變電路904、解調變電路905、振盪電路906。 受電裝置用天線電路802具有接收供電裝置用天線電 路90 1所發送的信號或對供電裝置用天線電路901發送信號 的功能。當接收供電裝置用天線電路901所發送的信號時 ，整流電路805具有利用受電裝置用天線電路802所接收的 信號生成直流電壓的功能。信號處理電路803具有處理受 電裝置用天線電路802所接收的信號，並控制蓄電裝置804 的充電以及從蓄電裝置8 04供給到電源電路807的電力的功 能。電源電路807具有將蓄電裝置804所儲蓄的電壓轉換爲 電源負荷部所需的電壓的功能。當從受電裝置800將某種 應答發送到供電裝置900時使用調變電路806。 藉由具有電源電路8 0 7，可以控制供給到電源負荷部 810的電力。由此，可以降低施加到電源負荷部810的過電 壓，從而可以降低受電裝置800的劣化或損壞。 另外，藉由具有調變電路806，可以從受電裝置8〇〇將 -31 - 201222947 信號發送到供電裝置900。由此，可以判斷受電裝置800的 充電量，當進行了 一定量的充電時從受電裝置8 00將信號 發送到供電裝置900，停止從供電裝置900對受電裝置800 供電。其結果，藉由不對蓄電裝置804進行100%的充電可 以抑制蓄電裝置804的劣化，而可以增加蓄電裝置804的充 電次數。 另外，供電裝置用天線電路901具有對受電裝置用天 線電路802發送信號或從受電裝置用天線電路802接收信號 的功能。當對受電裝置用天線電路8 02發送信號時，信號 處理電路902是生成發送到受電裝置的信號的電路。振盪 電路90 6是生成一定頻率的信號的電路。調變電路904具有 根據信號處理電路9 02所生成的信號和振盪電路906所生成 的一定頻率的信號對供電裝置用天線電路901施加電壓的 功能。由此，從供電裝置用天線電路901輸出信號。另一 方面，當從受電裝置用天線電路8 02接收信號時，整流電 路90 3具有對所接收的信號進行整流的功能。解調變電路 90 5從由整流電路903進行了整流的信號抽出受電裝置8 00 對供電裝置900發送的信號。信號處理電路90 2具有對由解 調變電路905抽出的信號進行分析的功能。 另外，只要能夠進行RF供電，就可以在各電路之間 具有任何電路。例如，也可以在受電裝置800接收電磁波 且在整流電路805中生成直流電壓之後利用設置在後級的 DC-DC轉換器或調整器等的電路生成恒壓。由此，可以抑 制受電裝置內部被施加過電壓。 -32- 201222947 根據本發明的一個方式的蓄電裝置被用作RF供電系 統中的受電裝置800所具有的蓄電裝置804。 藉由將根據本發明的一個方式的蓄電裝置用於RF供 電系統，與現有的蓄電裝置相比，可以增加蓄電量，因此 可以延長無線供電的間隔。換言之，可以省去多次供電的 步驟。 另外，藉由將根據本發明的一個方式的蓄電裝置用於 RF供電系統，如果該蓄電裝置的能夠驅動電源負荷部810 的蓄電量與現有的蓄電裝置相同，則可以實現受電裝置 800的小型化及輕量化。因此，可以縮減總成本》 另外，當將根據本發明的一個方式的蓄電裝置用於 RF供電系統並將受電裝置用天線電路802和蓄電裝置804 重疊時，不使如下情況發生較佳：因蓄電裝置804的充放 電而導致蓄電裝置8 04的形狀變化；並且由於因該變形導 致的天線變形而使受電裝置用天線電路802的阻抗變化。 這是因爲如果天線的阻抗發生變化則有可能不能實現充分 的電力供給。例如，將蓄電裝置804裝在金屬或陶瓷的電 池組即可。另外，此時受電裝置用天線電路802和電池組 離開幾十μιη以上較佳。 另外，在本實施方式中，對充電用信號的頻率沒有特 別的限制，只要是能夠傳送電力的頻率，就可以是任何帶 域的頻率。充電用信號的頻率例如可以是1 35kHz的LF帶 (長波）、13.56MHz 的 HF 帶、900MHz 至 1 GHz 的 UHF 帶、 2.45GHz的微波帶。 -33- 201222947 另外，作爲信號的傳送方式，有電磁耦合方式、電磁 感應方式、共振方式、微波方式等的各種種類，適當地選 擇即可。然而，爲了抑制雨、泥等的含水的異物所引起的 能量損失，在本發明的一個方式中使用電磁感應方式、共 振方式較佳，這些方式利用了頻率低的頻帶，明確而言， 短波的3MHz至30MHz、中波的300kHz至3MHz、長波的 30kHz至3 00kHz及超長波的3kHz至30kHz的頻率。 本實施方式可以與其他實施方式組合而實施。 實施例1 在本實施例中，說明對矽晶片的鋰擴散試驗。 爲了評價對矽中的鋰擴散，使用矽晶片代替活性物質 層1 03。作爲矽的表面處理，將矽晶片浸漬到濃硫酸，以 去除表面的有機物等，然後使用純水進行洗滌。將矽晶片 切爲一邊大約爲20mm的矩形，並將其用作評價用基板。 在本實施例中，因爲評價用基板是小片，所以使用浸 漬到鋰水溶液的方法代替塗上鋰水溶液的方法。在培養皿 上放置評價用基板，並將氯化鋰的飽和水溶液倒入培養皿 中直到評價用基板的表面被浸漬。在該狀態下進行乾燥放 置直到在評價用基板表面上析出氯化鋰的結晶。爲了縮短 時間，也可以將其放置在真空裝置中。 從培養皿取出評價用基板，作爲熱處理，在電爐中在 氮氣圍下以600 °C的溫度進行5小時的處理。然後，使用純 水對殘留在評價用基板表面上的結晶進行洗滌，將其沖掉 -34- 201222947 然後，進行 SIMS ( Secondary Ion Mass Spectrometory :二次離子質譜）分析，對鋰從評價用基板表面擴散到多 深程度進行評價。 圖10示出SIMS分析的結果。從其結果可知：鋰以高 濃度從矽晶片表面擴散到7μπι左右深的程度。 根據上述結果可知能夠將鋰擴散到矽中。另外，藉由 調整水溶液的濃度、塗布量、熱處理的溫度或時間，可以 調整擴散到矽中的程度。 【圖式簡單說明】 在圖式中： 圖1Α至圖1D是用來說明蓄電裝置的負極的製造方法 的剖面圖的一個例子； 圖2是用來說明蓄電裝置的負極的製造方法的剖面圖 的一個例子； 圖3是用來說明蓄電裝置的負極的製造方法的剖面圖 的一個例子； 圖4 Α和圖4Β是用來說明蓄電裝置的一個方式的平面 圖及剖面圖的一個例子； 圖5A和圖5B是用來說明蓄電裝置的應用方式的一個 例子的圖； 圖6是用來說明蓄電裝置的應用方式的一個例子的透 視圖； -35- 201222947 圖7是用來說明蓄電裝置的應用方式的一個例子的圖 » 圖8是示出無線供電系統的結構的一個例子的圖； 圖9是示出無線供電系統的結構的一個例子的圖； 圖10是表示SIMS分析結果的圖。 【主要元件符號說明】 10 1： 集電體 103 ： 活性物質 103a :晶體矽區域 103b :晶體矽區域 103d :區域 105 ： 區域 107 ： 混合層 109 ： 金屬氧化物層 110： 具有導電性的層 111： 集電體 113a :須狀物 1 13b :須狀物 115： 基板 151 ： 蓄電裝置 153： 外裝部件 155 ： 蓄電元件 157： 端子部 159 ： 端子部 163 ： 負極 165 ： 正極 167 ： 分離器 169 ： 電解質 17 1： 負極集電體 173 ： 負極活性物質層 175 ： 正極集電體 177 ： 正極活性物質層 410 ： 行動電話機 411： 外殼 4 12： 顯示部 413 ： 操作按鈕 414 ： 外部連接埠 415 : 揚聲器 416 ： 麥克風 417 ： 操作按鈕 36- 201222947 4 18： :蓄 電裝 置 43 0 ： 電 子 書 藉 用 終端 43 1: :外 殻 432 ： 軸 部 43 3 ： :外 殻 43 5 ： 顯 示 部 437 ： :顯 示部 43 9 ： 操 作 按 鈕 44 1 ： 揚 聲器 443 ： 電 源 444 ： 蓄 電裝 置 501 ： 電 動 輪 椅 5 03 ： 座 位 505 ： 靠 背 5 07 ： 擱 腳物 509 ： 靠 手 5 11： 把 手 513 : 控 制 器 5 15： 構 架 517： -- 對 Λ./·. 刖 輪 519 ： 一 對後 輪 521 ： 驅 動 部 523 ： 控 制部 65 0 ： 電 動 汽 車 65 1 ： 蓄 電裝 置 65 3 ： 控 制 電 路 655 ： 電 腦 657 ： 驅 動 裝 置 800 ： 受 電裝 置 801 ： 受 電 裝 置 部 802 ： 受 電裝 置用天線電路 803: 信 Wu 處 理 電 路 804 ： 蓄 電裝 置 805 ： 整 流 電 路 806 ： =田 m 變電 路 807 ： 電 源 電 路 810 ： 電 源負 荷部 900 ： 供 電 裝 置 901 ： 供 電裝 置用天線電路 902 : 信 號 處 理 電 路 903 ： 整 流電 路 904 ： 調 變 電 路 905 ： :解 調變 電路 90 6 ： 振 盪 電 路 -37-

Claims (1)

  1. 201222947 七、申請專利範圍： 1. 一種蓄電裝置的製造方法，包括以下步驟： 在集電體上形成矽層； 在該矽層上塗敷含有鋰的溶液：以及 進行熱處理，以對該矽層中引入鋰。 2. 根據申請專利範圍第1項之蓄電裝置的製造方法， 其中該矽層包括多個晶體矽的須狀物。 3. —種蓄電裝置的製造方法，包括以下步驟： 在集電體上形成矽層； 在該矽層上塗敷分散有含有鋰的粒子的液體；以及 進行熱處理，以對該矽層中引入鋰。 4. 根據申請專利範圍第3項之蓄電裝置的製造方法， 其中該矽層包括多個晶體矽的須狀物。 5. —種蓄電裝置的製造方法，包括以下步驟： 在集電體上形成矽層； 在該矽層上噴散含有鋰的粒子；以及 進行熱處理，以對該矽層中引入鋰》 6. 根據申請專利範圍第5項之蓄電裝置的製造方法， 其中該矽層包括多個晶體矽的須狀物。 7·—種蓄電裝置的製造方法，包括以下步驟： 在集電體上形成矽層； 在該矽層上形成含有鋰的膜；以及 進行熱處理，以對該矽層中引入鋰。 8·根據申請專利範圍第7項之蓄電裝置的製造方法， -38- 201222947 其中該矽層包括多個晶體矽的須狀物。 9. 一種蓄電裝置，包括： 包括負極集電體以及該負極集電體上的負極活性物質 的負極；以及 與該負極對置的正極’該正極與負極之間設有電解質 其中，該負極活性物質包括含有矽與鋰的合金’ 該負極活性物質的第二部分的鋰濃度比該負極活性物 質的第一部分高， 並且，該第二部分比該第一部分更接近該負極活性物 質的外表面。 10. 根據申請專利範圍第9項之蓄電裝置， 其中該負極活性物質包含多個粒子。 1 1 .根據申請專利範圍第9項之蓄電裝置， 其中該負極活性物質包含晶體矽的須狀物。 12. 根據申請專利範圍第9項之蓄電裝置，還包括該負 極活性物質的表層部中的導電層。 13. 根據申請專利範圍第12項之蓄電裝置， 其中該導電層至少包含銅、鎳、鈦、錳、鈷、鋁、鎂 和鐵中的一個元素。 14. 根據申請專利範圍第9項之蓄電裝置， 其中在對該蓄電裝置進行形成該蓄電裝置之後的初次 充放電之前’該負極活性物質的該第二部分具有比該負極 活性物質的該第一部分高的鋰濃度。 -39- 201222947 15. —種蓄電裝置，包括： 包括負極集電體以及該負極集電體上的負極活性物質 的負極；以及 與該負極對置的正極，該正極與負極之間設有電解質 j 其中，該負極活性物質爲膜狀， 該負極活性物質包括含有矽與鋰的合金， 並且，該負極活性物質的表層部具有比該負極活性物 質的靠近該負極集電體的一側高的鋰濃度。 16. 根據申請專利範圍第15項之蓄電裝置， 其中該負極活性物質包含晶體矽的須狀物。 17. 根據申請專利範圍第15項之蓄電裝置，還包括該 負極活性物質的表層部中的導電層》 18. 根據申請專利範圍第17項之蓄電裝置， 其中該導電層至少包含銅、鎳、鈦、錳、鈷、鋁、鎂 和鐵中的一個元素。 19. 根據申請專利範圍第15項之蓄電裝置， 其中在對該蓄電裝置進行形成該蓄電裝置之後的初次 充放電之前，該負極活性物質的表層部具有比該負極活性 物質的靠近該負極集電體的一側高的鋰濃度。 -40-
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