專利名稱：陽極和使用該陽極的電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括陽極集電體和陽極活性物質(zhì)層的陽極，及采用該陽極的電池。
背景技術(shù)：
近年來，移動(dòng)設(shè)備具有更高性能和更多功能，由此希望得到作為移動(dòng)設(shè)備的電源而使用的具有更高容量的二次電池。鋰二次電池可以作為滿足該需要的二次電池?？墒牵谑褂娩団捬趸镒鳛殛帢O及石墨作為陽極的現(xiàn)行的鋰二次電池中，它的電池容量處于飽和狀態(tài)，因此大量的增加容量非常困難。因此，雖然長(zhǎng)時(shí)間以來一直考慮將鋰(Li)金屬作為陽極使用，但為了使陽極更實(shí)用，需要改善鋰的沉淀/溶解效能及控制枝晶淀積。
另一方面，最近已經(jīng)開始積極地研究使用硅(Si)、錫(Sn)或類似物的、具有更高容量的陽極?？墒?，由于當(dāng)重復(fù)充、放電時(shí)發(fā)生陽極活性物質(zhì)的膨脹和收縮，陽極活性物質(zhì)裂成小片，因此，陽極具有非常糟的循環(huán)特性如電流收集性能的下降，并且由于增加了表面積使得加快了電解液的分解。因此，包括通過氣相淀積方法、液相淀積方法或燒結(jié)方法在陽極集電體上形成的陽極活性物質(zhì)層的陽極已經(jīng)被研究(參見如JP特開平8-50922，日本專利No.2948205，和JP特開平11-135115)。該陽極與傳統(tǒng)的通過涂敷包括顆粒狀的陽極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑等的漿而形成的涂敷型的陽極比較，能避免陽極斷裂成小片，陽極集電體和陽極活性物質(zhì)層能形成為整體，因此陽極的導(dǎo)電性變好，且在容量和循環(huán)壽命方面，希望陽極具有高性能。此外，由于減少或除去了陽極中通常包括的導(dǎo)電材料、粘結(jié)劑、間隙等，因此本質(zhì)上陽極能形成薄膜。
可是，即使在陽極中，由于充電和放電時(shí)陽極活性物質(zhì)強(qiáng)烈的膨脹和收縮，使得陽極活性物質(zhì)層斷裂成小片，且電流收集性能下降，及由于增加的表面積發(fā)生使得加快了電解液的分解，從而導(dǎo)致電容量的損失。因此，陽極的循環(huán)特性并不完全充分。并且，由于陽極活性物質(zhì)層強(qiáng)烈的膨脹和收縮，在陽極活性物質(zhì)中產(chǎn)生線性的和大的破裂，由此當(dāng)陽極集電體的強(qiáng)度不充分時(shí)，在陽極集電體部分產(chǎn)生破裂，因此不能相應(yīng)地得到充足的循環(huán)特性。為了保護(hù)陽極集電體的強(qiáng)度，陽極集電體需要具有較大的厚度，但是在高容量方面，陽極集電體最好具有較小的厚度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于前面的描述，本發(fā)明的目的是提供一種陽極及使用該陽極的電池，該陽極可以不增加陽極集電體的厚度而改善循環(huán)特性。
根據(jù)本發(fā)明的陽極包括在基片上具有突起的陽極集電體；和包括至少一種從錫及其化合物選出的陽極活性物質(zhì)層，該陽極活性物質(zhì)層形成在陽極集電體上，且與陽極集電體在與陽極集電體的至少一部分界面上熔合。
根據(jù)本發(fā)明的電池包括陰極；陽極；和電解質(zhì)，其中陽極包括在基片上具有突起的陽極集電體；和包括至少一種從錫及其化合物選出的陽極活性物質(zhì)層，該陽極活性物質(zhì)層形成在陽極集電體上，且與陽極集電體在與陽極集電體的至少一部分界面上熔合。
在根據(jù)本發(fā)明的陽極中，使用了在基片上具有突起的陽極集電體，因此施加在陽極活性物質(zhì)層的由于充電和放電時(shí)的膨脹和收縮產(chǎn)生的壓力能夠被分散開，由此在陽極活性物質(zhì)層中產(chǎn)生的裂縫能夠在不同方向分散從而減小了裂縫的尺寸。因此，陽極集電體上的壓力被分散開，從而避免了在陽極集電體中產(chǎn)生斷裂。
在根據(jù)本發(fā)明的電池中，使用了根據(jù)本發(fā)明的陽極，因此能避免陽極的損壞，從而能改善循環(huán)特性。
本發(fā)明的其它及進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面的描述中更加充分地體現(xiàn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案在陽極集電體和陽極活性物質(zhì)還未熔合狀態(tài)下的陽極的截面圖；圖2是使用圖1所示的陽極的二次電池的截面圖；圖3是使用圖1所示的陽極的另一二次電池的分解透視圖；圖4是沿圖3中的IV-IV線截取的螺旋卷繞電極體的截面圖；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1-1的陽極的SEM照片；和圖6是根據(jù)比較例1-1的陽極的SEM照片。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的陽極通過下列步驟形成。陽極活性物質(zhì)層形成在基片上具有突起的陽極集電體的一側(cè)或兩側(cè)，然后使陽極集電體和陽極活性物質(zhì)層間的至少部分界面熔合。更具體地，在界面內(nèi)，使陽極集電體的元素?cái)U(kuò)散至陽極活性物質(zhì)層，或使陽極活性物質(zhì)層的元素?cái)U(kuò)散至陽極集電體，或者使它們彼此擴(kuò)散。在本說明書中，上述的元素?cái)U(kuò)散被認(rèn)為是一種熔合方式。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的陽極10的結(jié)構(gòu)，其處于陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12還未熔合的狀態(tài)。優(yōu)選基片11A由具有一定強(qiáng)度和良好導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，并且優(yōu)選其包括如選自銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)及不銹鋼中的至少一種。可能存在優(yōu)選基片11A由易于和陽極活性物質(zhì)層12熔合的金屬制成的情形。在該實(shí)施方案中，正如將在以后描述的那樣，陽極活性物質(zhì)層12包括選自錫及其化合物中的至少一種，使銅、鎳、鈷、錳、鈦或不銹鋼適合作為基片11A的材料?；?1A可以具有單層或多層。在基片11A具有多層的情況下，與陽極活性物質(zhì)層12相接觸的層可以由易于和陽極活性物質(zhì)層12熔合的金屬材料構(gòu)成，其它層可以由任何其它金屬材料構(gòu)成。
基片11A的表面粗糙度，更具體地說是JIS B 0601所定義的算術(shù)平均粗糙度Ra最好在0.1～20μm范圍內(nèi)，更好的是在0.5～10μm范圍內(nèi)。在陽極10中，當(dāng)充電和放電時(shí)陽極活性物質(zhì)層12的膨脹和收縮對(duì)陽極集電體11產(chǎn)生大的影響，但是當(dāng)基片11A的表面粗糙度在上述范圍內(nèi)時(shí)，陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12比較牢固地在它們之間地界面上接合，因此能防止陽極活性物質(zhì)層12從陽極集電體11上脫落。
突起11B促進(jìn)了在陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12之間的熔合，它可以在不同方向上分散當(dāng)充電和放電時(shí)在陽極活性物質(zhì)層12內(nèi)產(chǎn)生的裂縫，從而減小了裂縫的尺寸。突起11B最好由銅、鐵、鎳、鈷、錳、鈦、鉬及其化合物中選出的至少一種制成，該材料不與鋰(Li)熔合，易于和錫熔合。這是因?yàn)橥黄?1B能進(jìn)一步促進(jìn)熔合。更具體的是，在導(dǎo)電性方面，突起11B優(yōu)選包括從銅及其化合物中選出的至少一種。另外，突起11B除了包括不與鋰熔合、易于和錫熔合的材料外，最好包括從鋁、鋅(Zn)、銀(Ag)、金(Au)、鍺(Ge)、銦(In)及其化合物選出的至少一種，該選出的材料易于和鋰熔合。這是因?yàn)殄a基合金是穩(wěn)定的。
在這種情況下，可使用突起11B，它包括不與鋰熔合、易于和錫熔合的材料和易于和鋰熔合的材料，或者使用第一突起和第二突起，該第一突起包括不與鋰熔合、易于和錫熔合的材料，該第二突起包括易于和鋰熔合的材料。在前者的情況下，例如突起11B可以包括不與鋰熔合、易于和錫熔合的合金材料，還包括易于和鋰熔合的材料，或者包括不與鋰熔合、易于和錫熔合的材料層，和包括易于和鋰熔合的材料層。
突起11B可以具有任意形狀如圓形、方形或這些形狀的突起堆積而成的形狀，但是突起11B最好具有從0.5～20μm范圍的平均直徑。當(dāng)平均直徑太小，難于促進(jìn)陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12之間的熔合，此外難于在不同方向上分散在陽極活性物質(zhì)層12中產(chǎn)生的裂縫，因此對(duì)陽極集電體11施加壓力，由此易于產(chǎn)生破裂。在另一方面，當(dāng)平均直徑太大，在陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12之間的粘結(jié)特性趨于下降。
陽極活性物質(zhì)層12包括從錫及其化合物中選出的至少一種作為陽極活性物質(zhì)。錫及其化合物能與鋰或類似物熔合，且具有嵌入和脫嵌鋰的大容量，因此與傳統(tǒng)地使用石墨作比較，依靠組合可以增加陽極10的能量密度?；衔锏膶?shí)例包括錫和從長(zhǎng)式元素周期表的第4～11族的元素中選出的元素的合金，Mg2Sn、SnOw(0＜W≤2)、SnSiO3和LiSnO。
陽極活性物質(zhì)層12最好通過從氣相淀積方法、液相淀積方法和燒結(jié)方法選出的至少一種方法形成，因?yàn)榭梢苑乐褂捎诋?dāng)充電和放電時(shí)陽極活性物質(zhì)層12的膨脹和收縮造成的損害，陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12可以形成一個(gè)整體，可以進(jìn)一步地改善陽極10內(nèi)的導(dǎo)電性。并且，與傳統(tǒng)的涂敷型電極不同，可以減少或消除粘結(jié)劑、間隙等，因而陽極10可以形成為薄膜。
陽極10可以通過例如下列步驟制成。
首先，例如對(duì)于基片11A，制備具有單層或多層的金屬箔或類似物，然后在基片11A上通過如氣相淀積方法或液相淀積方法形成顆粒狀的突起11B，從而形成陽極集電體11。作為選擇，通過燒結(jié)方法顆粒狀的突起11B可以在基片11A上形成從而形成陽極集電體11，在該燒結(jié)方法中，在基片11A被含有金屬顆粒的粉末涂敷后，該粉末被燒結(jié)。金屬顆粒不僅可以呈圓形，還可以呈柱形、塊狀或任一種別的形狀。此外，在通過這些方法中的任意一種方法形成突起11B后，可以另外地在真空或非氧化氣氛中實(shí)施熱處理，使得進(jìn)一步地熔合基片11A和突起11B之間的界面。
在陽極集電體11形成后，通過氣相淀積方法或液相淀積方法，陽極活性物質(zhì)更具體地指從錫及其化合物中選出的至少一種在陽極集電體11上淀積，從而形成陽極活性物質(zhì)層12。并且，在包括顆粒狀陽極活性物質(zhì)的前體層在陽極集電體11上形成后，可以通過燒結(jié)前體層形成陽極活性物質(zhì)層12，或可以通過兩種或三種氣相淀積方法、液相淀積方法和燒結(jié)方法的組合形成陽極活性物質(zhì)層12。因此，當(dāng)陽極活性物質(zhì)層12通過從氣相淀積方法、液相淀積方法和燒結(jié)方法選出的至少一種方法形成時(shí)，可以形成與陽極集電體11在至少一部分與陽極集電體11的界面內(nèi)熔合的陽極活性物質(zhì)層12。此外，為了進(jìn)一步熔合陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12之間的界面，可以另外地在真空或非氧化氣氛中實(shí)施熱處理。特別是，在陽極活性物質(zhì)層12由將在以后說明的電鍍形式形成的情況下，陽極活性物質(zhì)層12可以不與陽極集電體11的界面熔合，因此如果必須的話最好實(shí)施熱處理。并且，當(dāng)陽極活性物質(zhì)層12通過氣相淀積方法形成時(shí)，存在通過進(jìn)一步熔合陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12之間的界面而改善特性的情況，因此如果必須的話最好實(shí)施熱處理。
對(duì)于氣相淀積方法，例如可以使用如物理淀積方法或化學(xué)淀積方法，更具體的是，可以使用真空淀積方法、噴鍍方法、離子鍍方法、激光燒蝕方法、熱化學(xué)氣相淀積(CVD)方法、等離子體CVD方法或類似的方法。對(duì)于液相淀積方法，可以使用現(xiàn)有技術(shù)如電鍍或化學(xué)鍍。對(duì)于燒結(jié)方法，可以使用現(xiàn)有技術(shù)如大氣燒結(jié)方法、反應(yīng)燒結(jié)方法或熱壓燒結(jié)方法。
陽極10例如可以用于下述的二次電極中。
圖2表示二次電池的結(jié)構(gòu)。在圖2中，表示其內(nèi)陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12還未熔合的陽極10。二次電池是所謂的硬幣型電池，它包括含有容納于封裝杯20內(nèi)的上述陽極10和容納于封裝罐30內(nèi)的陰極40的疊層，隔板50位于陽極10和陰極40之間。絕緣襯墊60填充封裝杯20和封裝罐30的邊緣部分以密封它們。封裝杯20和封裝罐30可以由金屬如不銹鋼或鋁(Al)構(gòu)成。
陰極40包括如陰極集電體41和位于陰極集電體41上的陰極活性物質(zhì)層42。陰極集電體41由例如鋁、鎳、不銹鋼或類似物構(gòu)成。
舉例來說，陰極活性物質(zhì)層42包括一種或兩種或多種能夠嵌入和脫嵌鋰的陰極材料，作為陰極活性物質(zhì)，并且需要時(shí)陰極活性物質(zhì)層42可以包含導(dǎo)電材料如碳材料和粘結(jié)劑如聚偏二氟乙烯。對(duì)于可以嵌入和脫嵌鋰的陰極材料，可以優(yōu)選如以通式LixMIO2作為代表的含鋰金屬復(fù)合氧化物。該含鋰金屬復(fù)合氧化物能產(chǎn)生高電壓，且具有高密度，這樣二次電池也可具有更高容量。在通式中，MI代表一種或多種過渡金屬，如優(yōu)選至少是鈷或者是鎳。在通式中，x的值依據(jù)電池的充-放電條件而定，通常為0.05≤x≤1.10。這種含鋰金屬復(fù)合氧化物的特例包括LiCoO2、LiNiO2和類似物。
陰極40例如可通過下述步驟形成。首先，混合陰極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑形成混合物，然后向混合物中加入分散介質(zhì)如N-甲基吡咯烷酮形成陰極混合漿液。接著，將陰極混合漿液涂布在由金屬箔制成的陰極集電體41上，并干燥，之后通過壓模使陰極活性物質(zhì)層42成型，進(jìn)而得到陰極40。
隔板50將陽極10和陰極40隔開，并使鋰離子穿過，同時(shí)防止了由于陽極10和陰極40之間的接觸而導(dǎo)致的電流短路。隔板50由例如聚乙烯或聚丙烯制成。
隔板50浸漬有液態(tài)的電解質(zhì)溶液。該電解質(zhì)溶液包括如溶劑和作為電解質(zhì)鹽而溶于溶劑中的鋰鹽，而且需要時(shí)電極溶液可以包含添加劑。溶劑的實(shí)例包括有機(jī)溶劑如碳酸亞乙酯、碳酸異丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯，可以使用選自其中的一種或其中的兩種或多種的混合物。
鋰鹽的實(shí)例包括LiPF6和LiClO4，可以使用選自其中的一種或其中的兩種或多種的混合物。
例如，包括陽極10、充滿電解液的隔板50和陰極40的層疊體容納于封裝杯20和封裝罐30中，然后壓緊封裝杯20和封裝罐30以形成二次電池。
當(dāng)二次電池被充電時(shí)，鋰離子從陰極40析出，并通過電解液注入陽極10。另一方面，當(dāng)二次電池放電時(shí)，例如鋰離子從陽極10析出，且通過電解液注入陰極40。陽極活性物質(zhì)層12充電和放電過程中膨脹或收縮?？墒?，突起11B的作用使得陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12牢固地熔合，因此可以防止陽極活性物質(zhì)層12破裂成小片。并且，由于膨脹或收縮陽極活性物質(zhì)層12上的壓力被分散開，因此在陽極活性物質(zhì)層12內(nèi)產(chǎn)生的裂縫在不同方向上分散，從而減小了裂縫的尺寸。換而言之，與不具有突起的傳統(tǒng)的陽極不同，在陽極活性物質(zhì)層12內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生線性的和大的裂縫，因此陽極集電體11上的壓力被展開，從而可以避免陽極集電體11的破裂。
此外，根據(jù)該實(shí)施例的陽極10可以在下述二次電池中使用。
圖3表示二次電池的結(jié)構(gòu)。在二次電池中，與陽極引線1和陰極引線2相連的螺旋卷繞電極體3容納于膜狀封裝部4A和4B內(nèi)，因此可以減小二次電池的尺寸、重量和厚度。
陽極引線1和陰極引線2如以相同的方向從封裝部4A和4B的內(nèi)部向外部放置。陽極引線1和陰極引線2由例如金屬材料如鋁、銅、鎳或不銹鋼構(gòu)成，且它們形成為片狀或網(wǎng)孔狀。
封裝部4A和4B由包括如尼龍膜、鋁箔和聚乙烯膜且以此順序堆疊在一起的矩形鋁疊層膜構(gòu)成。封裝部4A和4B被設(shè)置使得封裝部4A和4B的聚乙烯膜側(cè)面向螺旋卷繞電極體3，封裝部4A和4B的邊緣部分通過熔接或使用粘結(jié)劑放在一起。防止外界空氣進(jìn)入的接觸膜5分別插入封裝部4A和陽極引線1之間、封裝部4A和陰極引線2之間、封裝部4B和陽極引線1之間、和封裝部4B和陰極引線2之間。接觸膜5由對(duì)陽極引線1和陰極引線2具有粘結(jié)特性的材料構(gòu)成，例如聚烯烴樹脂如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯。
作為選擇，封裝部4A和4B可以由具有其它結(jié)構(gòu)的疊層膜、高分子量膜如聚丙烯膜、或者代替上述鋁疊層膜的金屬膜構(gòu)成。
圖4表示沿圖3中的IV-IV線截取的螺旋卷繞電極體3的截面圖。螺旋卷繞電極體3通過螺旋卷繞層疊體形成，該層疊體包括上述陽極10和陰極70，在陽極10和陰極70之間具有隔板80和電解層90。螺旋卷繞電極體3的最外部由保護(hù)帶100保護(hù)。為了方便，陽極10在圖4中被簡(jiǎn)化。
陽極10的結(jié)構(gòu)中，陽極活性物質(zhì)層12置于陽極集電體11的一側(cè)或兩側(cè)上，陰極70的結(jié)構(gòu)中，陰極活性物質(zhì)層72置于陰極集電體71的一側(cè)或兩側(cè)上。陰極集電體71、陰極活性物質(zhì)層72和隔板80的結(jié)構(gòu)分別等同于陰極集電體41、陰極活性物質(zhì)層42和隔板50的結(jié)構(gòu)。
電解層90由所謂的凝膠電極構(gòu)成，在該凝膠電極內(nèi)保持體維持電解液。凝膠電解質(zhì)最好可以避免由高溫導(dǎo)致的電池泄漏或電池膨脹。電解液的成分(即溶劑和電解質(zhì)鹽)等同于圖2所示的硬幣型二次電池的成分。
保持體由例如高分子量材料組成?？梢允褂美鐬榍抖喂簿畚锏木燮蚁┳鳛樵摳叻肿恿坎牧?。
例如，可以通過下述步驟制造二次電池。
首先，在每個(gè)陽極10和陰極70上形成電解質(zhì)層90，在電解質(zhì)層90內(nèi)保持體維持電解液。隨后，陽極引線1和陰極引線2分別與陽極集電體11的端部和陰極集電體71的端部相焊接。
接著，將其上形成有電解質(zhì)層90的陽極10及其上形成有電解質(zhì)層90的陰極70層疊，隔板80位于陽極10和陰極70之間，然后以縱向方向螺旋卷繞該層疊體，保護(hù)帶100粘結(jié)至該層疊體的最外部，從而形成螺旋卷繞電極體3。
最后，例如將螺旋卷繞電極體3夾在封裝部4A和4B之間，然后封裝部4A和4B的邊緣部分通過熱熔焊接或類似的方法放在一起，因此螺旋卷繞電極體3封裝于封裝部4A和4B內(nèi)。這時(shí)，接觸膜5分別插入陽極引線1和封裝部4A之間、陽極引線1和封裝部4B之間、陰極引線2和封裝部4A之間、和陰極引線2和封裝部4B之間。由此完成了圖3和4所示的二次電池。
該二次電池的作用與圖2所示的硬幣型二次電池的作用相同。
因此，在該實(shí)施方案中，包括在基片11A上具有突起11B的陽極集電體11，因此可以促進(jìn)陽極集電體11和陽極活性物質(zhì)層12之間的熔合。從而可以避免由于充電和放電時(shí)陽極活性物質(zhì)層12的膨脹和收縮導(dǎo)致的陽極活性物質(zhì)層12破裂成小片。并且，在陽極活性物質(zhì)層12內(nèi)由于充電和放電時(shí)的膨脹和收縮產(chǎn)生的裂縫可以在不同方向上分散，從而減小了裂縫的尺寸，因而陽極集電體11上的壓力被分散開，從而可以避免陽極集電體11的破裂。因此，不增加陽極集電體11的厚度就可以改善循環(huán)特性。
更具體的是，當(dāng)突起11B具有從0.5～20μm范圍的平均直徑時(shí)，或當(dāng)基片11A的以算術(shù)平均粗糙度計(jì)算的表面粗糙度為0.1～20μm時(shí)，可以達(dá)到較高的效能。
接下來，參照?qǐng)D1至4對(duì)本發(fā)明的具體例子進(jìn)行詳細(xì)地描述。
(實(shí)施例1-1至1-3)首先，由銅制成的突起11B通過電解淀積方法形成在由銅箔制成的基片11A上，該基片11A具有0.5μm的算術(shù)平均粗糙度Ra和15μm的厚度，隨后，通過在真空中進(jìn)行1小時(shí)的500℃的熱處理形成陽極集電體11。當(dāng)用掃描電子顯微鏡(SEM)實(shí)際地測(cè)量實(shí)施例1-1至1-3中的每個(gè)實(shí)施例的陽極集電體11內(nèi)的突起11B的平均直徑時(shí)，該平均直徑為2μm。接著，由錫制成的陽極活性物質(zhì)層12形成在陽極集電體11上以形成陽極10。此時(shí)，在實(shí)施例1-1中，在由錫制成的厚度為2μm的層通過電阻加熱真空淀積形成后，在真空中進(jìn)行10小時(shí)的200℃的熱處理以形成陽極活性物質(zhì)層12。在實(shí)施例1-2中，陽極活性物質(zhì)層12通過下述步驟形成。首先，向包括質(zhì)量比為90∶10的平均顆粒直徑為1μm的錫顆粒和聚偏二氟乙烯的粉末混合物中加入N-甲基吡咯烷酮以生成陽極混合漿液。接著，施加該陽極混合漿液至陽極集電體11，然后實(shí)施90℃的熱處理以去除N-甲基吡咯烷酮。隨后，在真空中200℃的溫度下燒結(jié)該陽極混合漿液10小時(shí)以形成陽極活性物質(zhì)層12。在實(shí)施例1-3中，除了由錫構(gòu)成的厚度為2μm的層通過電鍍形成外，陽極活性物質(zhì)層12以實(shí)施例1-2的方法形成。當(dāng)實(shí)施例1-1至1-3的每個(gè)實(shí)施例得到的陽極10通過X-射線光電子光譜(XPS)、俄歇電子光譜(AES)、能量色散X-射線光譜(EDX)和透射電子顯微鏡(TEM)分析時(shí)，可以認(rèn)定陽極活性物質(zhì)層12和陽極集電體11在與陽極集電體11的至少一部分界面熔合。
接著，使用實(shí)施例1-1至1-3的每個(gè)實(shí)施例的陽極10形成圖2所示的二次電池。陰極40通過下述步驟形成。將混合物加入作為分散介質(zhì)的N-甲基吡咯烷酮中以形成陰極混合漿液，該混合物包括作為陰極活性物質(zhì)的平均顆粒直徑為5μm的鋰鈷氧化物(LiCoO2)粉末、作為導(dǎo)電材料的碳黑和作為粘結(jié)劑的的聚偏二氟乙烯，這三種組分的質(zhì)量比為92∶3∶5。然后，將陰極混合漿液施加至由鋁構(gòu)成的厚度為30μm的陰極集電體41中并對(duì)它進(jìn)行干燥，然后向陰極混合漿液施加壓力從而形成陰極活性物質(zhì)層42。由此形成陰極40。通過在40wt％的碳酸亞乙酯和60wt％的碳酸二乙酯的混合溶劑中溶解作為鋰鹽的LiPF6而形成使用的電解質(zhì)液，使得溶劑中LiPF6的濃度為1.0mol/dm3。使用厚度為25μm的聚丙烯膜作為隔板50。
在相對(duì)于實(shí)施例1-1至1-3的比較例1-1至1-3中，除了使用與實(shí)施例1-1至1-3相同的基片作為陽極集電體外，陽極是按照實(shí)施例1-1至1-3的方案形成的。并且，在相對(duì)于實(shí)施例1-1至1-3的比較例1-4和1-5中，通過用陽極活性物質(zhì)層涂敷陽極集電體形成陽極。在那時(shí)，陽極活性物質(zhì)層通過下述步驟形成。首先，制備混合物，該混合物包括70重量份的含平均顆粒直徑為1μm的錫顆粒的粉末作為陽極活性物質(zhì)、20重量份的人造薄片石墨作為導(dǎo)電材料、和5重量份的聚偏二氟乙烯作為粘結(jié)劑；將N-甲基吡咯烷酮混入該混合物中形成陽極混合漿液。接著，將陽極混合漿液施加至陽極集電體，并干燥，然后向該陽極混合漿液施壓以形成陽極活性物質(zhì)層。在比較例1-4中，使用與實(shí)施例1-1至1-3中相同的基片作為陽極集電體，在比較例1-5中，使用與實(shí)施例1-1至1-3中相同的陽極集電體。接著，以實(shí)施例1-1至1-3的方案使用比較例1-1至1-5的陽極形成二次電池。
在25℃時(shí)對(duì)實(shí)施例1-1至1-3和比較例1-1至1-5的每個(gè)二次電池實(shí)施充-放電實(shí)驗(yàn)來確定20個(gè)循環(huán)后的容量保持率。在那時(shí)，以1mA/cm2的恒流密度進(jìn)行充電直到電池電壓達(dá)到4.2V，然后以4.2V的恒壓進(jìn)行充電直到電流密度達(dá)到0.03mA/cm2。另一方面，以1mA/cm2的恒流密度進(jìn)行放電直到電池電壓達(dá)到2.5V。當(dāng)充電時(shí)，以預(yù)先根據(jù)實(shí)際測(cè)量和計(jì)算確定的陽極10和陰極40的充-放電容量為基礎(chǔ)，在第一次充電時(shí)陽極的利用率設(shè)置在90％以防止鋰金屬的淀積。20個(gè)循環(huán)后的容量保持率確定為第20個(gè)循環(huán)時(shí)的放電容量與第1個(gè)循環(huán)時(shí)的放電容量的比值，即，(第20個(gè)循環(huán)時(shí)的放電容量)/(第1個(gè)循環(huán)時(shí)的放電容量)×100。得到的結(jié)果在表1中表示。


從表1可看出，實(shí)施例1-1至1-3的二次電池比比較例1-1至1-3的二次電池的容量保持率高，在實(shí)施例1-1至1-3的二次電池中，由不與鋰熔合的銅制成的突起11B形成在基片11A上，在比較例1-1至1-3的二次電池中，沒有突起形成。另一方面，在比較例1-3和1-4中，通過涂敷形成陽極活性物質(zhì)層，其內(nèi)沒有突起形成的比較例1-3的二次電池比其內(nèi)形成突起的比較例1-4的二次電池的容量保持率高。換而言之，在通過氣相淀積方法、燒結(jié)方法或液相淀積方法形成陽極活性物質(zhì)層12的情況下，當(dāng)使用帶有由不與鋰熔合的材料制成的、形成在基片11A上的突起11B的陽極集電體11時(shí)，可改善循環(huán)特性。
此外，在第一個(gè)充放電循環(huán)后將實(shí)施例1-1至1-3和比較例1-1至1-3的二次電池拆開，在上述條件下通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察陽極10。結(jié)果，在比較例1-1中，在陽極活性物質(zhì)層中產(chǎn)生線性的大裂縫，從而在陽極集電體中產(chǎn)生破裂。另一方面，在實(shí)施例1-1至1-3中，在陽極活性物質(zhì)層12中產(chǎn)生的裂縫向不同方向分散，從而減小裂縫的尺寸，因此在陽極集電體11中沒有產(chǎn)生破裂。換句話說，可認(rèn)為這種差別是實(shí)施例1-1至1-3和比較例1-1至1-3之間的容量保持率的差異的因素。作為典型實(shí)施例，實(shí)施例1-1的結(jié)果在圖5中表示，比較例1-1的結(jié)果在圖6中表示。
(實(shí)施例2-1至2-6)除了使用表2中表示的算術(shù)平均粗糙度Ra和厚度為15μm的銅箔作為基片11A外，陽極10以實(shí)施例1-1的方案形成。在實(shí)施例2-1至2-6的每個(gè)實(shí)施例的陽極集電體11內(nèi)的突起11B的平均直徑為2μm，它是通過用SEM實(shí)際測(cè)量得到的。當(dāng)實(shí)施例2-1至2-6的每個(gè)實(shí)施例的陽極10象實(shí)施例1-1那樣通過XPS、AES、EDX和TEM被分析時(shí)，可以認(rèn)定陽極活性物質(zhì)層12和陽極集電體11在陽極集電體11的至少一部分界面熔合。接著，正如實(shí)施例1-1那樣，使用實(shí)施例2-1至2-6的每個(gè)實(shí)施例的陽極10形成二次電池。正如實(shí)施例1-1那樣，對(duì)實(shí)施例2-1至2-6的每個(gè)實(shí)施例的二次電池實(shí)施充放電實(shí)驗(yàn)來確定20個(gè)循環(huán)后的容量保持率。結(jié)果示于表2。


從表2可看出，存在某種趨勢(shì)，即當(dāng)基片11A的算術(shù)平均粗糙度Ra增加時(shí)，容量保持率增加至最大值，然后減小。換句話說，發(fā)現(xiàn)為了進(jìn)一步改善循環(huán)特性，算術(shù)平均粗糙度Ra最好在0.1～20μm的范圍內(nèi)。
(實(shí)施例3-1至3-7)除了以下列步驟形成陽極集電體11外，陽極10以實(shí)施例1-1的方案形成。將包括銅顆粒粉末、聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮的陽極混合漿液施加于由與實(shí)施例1-1相同的銅箔構(gòu)成的基片11A中，并且對(duì)其干燥，在這之后，對(duì)該漿施壓，在氬(Ar)氣氛中燒結(jié)該漿從而形成陽極集電體11。當(dāng)通過SEM實(shí)際測(cè)量實(shí)施例3-1至3-7的每個(gè)實(shí)施例的陽極集電體11內(nèi)的突起11B的平均直徑時(shí)，該平均直徑基本上與使用的銅顆粒的平均粒徑相同。實(shí)施例3-1至3-7的每個(gè)實(shí)施例的陽極集電體11內(nèi)的突起11B的平均直徑在表3中顯示。此外，當(dāng)實(shí)施例3-1至3-7的每個(gè)實(shí)施例的陽極10象實(shí)施例1-1那樣通過XPS、AES、EDX和TEM被分析時(shí)，可以認(rèn)定陽極活性物質(zhì)層12和陽極集電體11在陽極集電體11的至少一部分界面熔合。接著，正如實(shí)施例1-1那樣，使用實(shí)施例3-1至3-7的每個(gè)實(shí)施例的陽極10形成二次電池。正如實(shí)施例1-1那樣，對(duì)實(shí)施例3-1至3-7的每個(gè)實(shí)施例的二次電池實(shí)施充放電實(shí)驗(yàn)來確定20個(gè)循環(huán)后的容量保持率。該結(jié)果和比較例1-1的結(jié)果一起示于表3。


從表3可看出，實(shí)施例3-1至3-7的二次電池比比較例1-1至1-3的二次電池的容量保持率高。此外，從實(shí)施例3-1至3-7可看出，存在某種趨勢(shì)，即當(dāng)突起11B的平均直徑增加時(shí)，容量保持率增加至最大值，然后減小。換句話說，發(fā)現(xiàn)為了進(jìn)一步改善循環(huán)特性，突起11B的平均直徑最好在0.5μm至20μm的范圍內(nèi)。
(實(shí)施例4)除了使用由算術(shù)平均粗糙度Ra為0.1μm且厚度為15μm的鈷箔制成的基片11A外，陽極10以實(shí)施例1-1的方案形成。在實(shí)施例4的陽極集電體11內(nèi)的突起11B的平均直徑為2μm，它是通過SEM實(shí)際測(cè)量得到。當(dāng)實(shí)施例4的陽極10象實(shí)施例1-1那樣通過XPS、AES、EDX和TEM被分析時(shí)，可以認(rèn)定陽極活性物質(zhì)層12和陽極集電體11在陽極集電體11的至少一部分界面熔合。比較例4相對(duì)于實(shí)施例4，除了使用和實(shí)施例4中一樣的基片作為陽極集電體外，比較例4的陽極象實(shí)施例4中的那樣形成。接著，使用實(shí)施例4和比較例4的每個(gè)實(shí)施例的陽極10形成二次電池。對(duì)實(shí)施例4和比較例4的每個(gè)二次電池象實(shí)施例1-1那樣實(shí)施充-放電實(shí)驗(yàn)來確定20個(gè)循環(huán)后的容量保持率。結(jié)果在表4中表示。


從表4可看出，在實(shí)施例4中二次電池比比較例4-1至4-3的二次電池的容量保持率高。換句話說，即使基片11A的材料與突起11B的材料彼此不同，也能改善循環(huán)特性。
(實(shí)施例5-1和5-2)除了以下列步驟形成陽極集電體11外，陽極10以實(shí)施例1-1的方案形成。首先，將粉末、聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合形成陽極混合漿液，該粉末包括通過氣體霧化法和機(jī)械研磨法形成的平均顆粒直徑為10μm的鎳-銅(Ni-Cu)合金顆?；蛲ㄟ^機(jī)械熔合方法形成的平均顆粒直徑為2μm的鈷-銦(Co-In)合金顆粒。接著，將陽極混合漿液施加至由與實(shí)施例1-1相同的銅箔構(gòu)成的基片11A上，并干燥，隨后向該陽極混合漿液施壓。然后，在氬氣氛中燒結(jié)該陽極混合漿液從而形成陽極集電體11。鎳-銅合金顆粒中的鎳和銅之間的質(zhì)量比為4∶1，鈷-銦合金顆粒中的鈷和銦之間的質(zhì)量比為1∶4。當(dāng)通過SEM實(shí)際測(cè)量實(shí)施例5-1和5-2的每個(gè)實(shí)施例的陽極集電體11內(nèi)的突起11B的平均直徑時(shí)，該直徑與該鎳-銅合金顆?；蜮?銦合金的平均粒徑相同，即為10μm或2μm。當(dāng)實(shí)施例5-1和5-2的每個(gè)實(shí)施例的陽極10象實(shí)施例1-1那樣通過XPS、AES、EDX和TEM被分析時(shí)，可以認(rèn)定陽極活性物質(zhì)層12和陽極集電體11在陽極集電體11的至少一部分界面熔合。正如實(shí)施例1-1那樣，使用實(shí)施例5-1和5-2的每個(gè)實(shí)施例的陽極10形成二次電池。正如實(shí)施例1-1那樣，對(duì)實(shí)施例5-1和5-2的每個(gè)實(shí)施例的二次電池實(shí)施充-放電實(shí)驗(yàn)來確定20個(gè)循環(huán)后的容量保持率。該結(jié)果和比較例1-1的結(jié)果一起示于表5。


從表5可看出，實(shí)施例5-1和5-2的二次電池比比較例1-1的二次電池的容量保持率高，在實(shí)施例5-2中突起11B包括不與鋰熔合的且易于與錫熔合的鈷和易于和鋰熔合的銦，與包括都可不與鋰熔合且易于與錫熔合的鎳和銅的突起11B的實(shí)施例5-1作比較，實(shí)施例5-2能得到較高的容量保持率。換句話說，發(fā)現(xiàn)即使突起11B由合金構(gòu)成，也可改善循環(huán)特性，特別是當(dāng)突起11B包括不與鋰熔合且易于與錫熔合的材料和易于與鋰熔合的材料時(shí)，可得到較高的效能。
(實(shí)施例6-1至6-7)除了以下列步驟形成陽極集電體11外，陽極10以實(shí)施例1-1的方案形成。首先，將包括銦顆粒的粉末、聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合形成陽極混合漿液。接著，將該陽極混合漿液施加至在實(shí)施例1-1和1-2中形成的陽極集電體中，并且對(duì)其干燥，對(duì)該陽極混合漿液施壓。然后，在氬(Ar)氣氛中燒結(jié)該陽極混合漿液從而形成陽極集電體11。當(dāng)用SEM分析實(shí)施例6-1至6-7的每個(gè)實(shí)施例的陽極集電體11時(shí)，觀察由銅制成的第一突起和由銦制成的第二突起，第一突起和第二突起的平均直徑分別與使用的銅顆粒和銦顆粒的平均顆粒直徑相同。實(shí)施例6-1至6-7的每個(gè)實(shí)施例的陽極集電體11內(nèi)的突起11B的平均直徑在表6中顯示。當(dāng)實(shí)施例6-1至6-7的每個(gè)實(shí)施例的陽極10象實(shí)施例1-1那樣通過XPS、AES、EDX和TEM被分析時(shí)，可以認(rèn)定陽極活性物質(zhì)層12和陽極集電體11在陽極集電體11的至少一部分界面熔合。接著，正如實(shí)施例1-1那樣，使用實(shí)施例6-1至6-7的每個(gè)實(shí)施例的陽極10形成二次電池。正如實(shí)施例1-1那樣，對(duì)實(shí)施例6-1至6-7的每個(gè)實(shí)施例的二次電池實(shí)施充-放電實(shí)驗(yàn)來確定20個(gè)循環(huán)后的容量保持率。該結(jié)果和實(shí)施例1-1、比較例1-1的結(jié)果一起示于表6。


從表6可看出，實(shí)施例6-1至6-7的二次電池比比較例1-1的二次電池的容量保持率高。此外，從實(shí)施例6-1至6-7可看出，正如實(shí)施例3-1至3-7那樣存在某種趨勢(shì)，即當(dāng)突起11B的平均直徑增加時(shí)，容量保持率增加至最大值，然后減小。換句話說，發(fā)現(xiàn)即使包括第一突起和第二突起，該第一突起由不與鋰熔合的且易于與錫熔合的材料構(gòu)成，該第二突起由易于與鋰熔合的材料構(gòu)成，可以得到與僅包括由不與鋰熔合且易于與錫熔合的材料構(gòu)成的突起11B的情況相同的結(jié)果。
(實(shí)施例7-1和7-2)首先，如實(shí)施例1-1至1-3的方案那樣形成陽極10。接著，使用實(shí)施例7-1和7-2的每個(gè)實(shí)施例的陽極10形成圖3和圖4所示的二次電池。如陰極40的情況那樣形成陰極70。在實(shí)施例7-1中，電解質(zhì)層90通過下列步驟形成。首先，將混合物溶解于30wt％的電解液中以形成前體溶液，該混合物包括作為保持體的重均分子量為600000、并為嵌段聚合物的10wt％的聚偏二氟乙烯和60wt％的碳酸二甲酯，該電解液包括42.5wt％的碳酸亞乙酯、42.5wt％的碳酸異丙烯酯和作為鋰鹽的15wt％的LiPF6。然后，將該前體溶液加入到陽極10和陰極70中，將陽極10和陰極70在室溫下單獨(dú)放置8小時(shí)以使碳酸二甲酯得以揮發(fā)，由此形成電解質(zhì)層90。另一方面，在實(shí)施例7-2中，不使用電解質(zhì)層90，而使用包括42.5wt％的碳酸亞乙酯、42.5wt％的碳酸異丙烯酯和作為鋰鹽的15wt％的LiPF6的電解液。正如實(shí)施例1-1那樣，對(duì)實(shí)施例7-1和7-2的每個(gè)實(shí)施例的二次電池實(shí)施充-放電實(shí)驗(yàn)來確定20個(gè)循環(huán)后的容量保持率。該結(jié)果示于表3。


從表7可看出，在實(shí)施例7-1中在電解質(zhì)中使用保持體，其容量保持率比其內(nèi)不使用保持體的實(shí)施例7-2的容量保持率高。換句話說，發(fā)現(xiàn)在使用基片11A上具有突起11B的陽極集電體的情況下，當(dāng)使用包括保持體的電解質(zhì)時(shí)，可以進(jìn)一步改善循環(huán)特性。
盡管在上述的實(shí)施例中，參照具體例子對(duì)基片11A和突起11B的材料進(jìn)行描述，但即使使用別的材料，也可得到相同的效果。此外，即使形成陽極活性物質(zhì)層12是通過除了電阻加熱真空淀積外的任何一種氣相淀積方法、任何一種其它的燒結(jié)方法或除了電鍍外的任何一種液相淀積方法，也都可以取得相同的效果。
參照實(shí)施例和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例和實(shí)施例，它可以有多種改變。例如，在實(shí)施例和實(shí)施例中，使用液態(tài)電解質(zhì)的電解液或所謂的凝膠電解質(zhì)，但也可使用別的電解質(zhì)。這些別的電解質(zhì)的例子包括具有離子導(dǎo)電性的固態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)電解質(zhì)和電解液的混合物或固態(tài)電解質(zhì)和凝膠電解質(zhì)的混合物。
可以使用如固態(tài)高分子量電解質(zhì)或無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)作為固態(tài)電解質(zhì)，該固態(tài)高分子量電解質(zhì)內(nèi)電解質(zhì)鹽在具有離子導(dǎo)電性的高分子量化合物中分散，該無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)由離子導(dǎo)電玻璃、離子晶體或類似物構(gòu)成。在這種情況下，對(duì)于高分子量化合物，舉例說可以使用醚基高分子量化合物如聚環(huán)氧乙烷或包括聚環(huán)氧乙烷的交聯(lián)產(chǎn)物、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、或分子聚合后的任意上述高分子量化合物。此外，可以使用氮化鋰、磷酸鋰或類似物作為無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)。
此外，在實(shí)施例和實(shí)施例中，陽極活性物質(zhì)層12形成在陽極集電體11上，但是在陽極集電體和陽極活性物質(zhì)層之間可形成任意其它的層。
此外，在實(shí)施例和實(shí)施例中，對(duì)硬幣型二次電池和螺旋卷繞疊層型二次電池進(jìn)行說明?？墒?，本發(fā)明能以類似的方法應(yīng)用于圓柱型二次電池、棱柱型二次電池、紐扣型二次電池、薄型二次電池、大型二次電池、多層層疊型二次電池，本發(fā)明不僅能應(yīng)用于二次電池還可以應(yīng)用于一次電池。
如上所述，在本發(fā)明的陽極和電池中，包括從錫及其化合物中選出的至少一種的陽極活性物質(zhì)層形成在基片上具有突起的陽極集電體上，使得陽極集電體和陽極活性物質(zhì)層在二者之間的界面的至少一部分內(nèi)相互熔合，因此可以促進(jìn)陽極集電體和陽極活性物質(zhì)層之間的熔合。因此，可防止當(dāng)充電和放電時(shí)陽極活性物質(zhì)就破裂成小片。此外，當(dāng)充電和放電時(shí)由于陽極活性物質(zhì)層的膨脹或收縮產(chǎn)生于陽極活性物質(zhì)層內(nèi)的裂縫在不同方向上散開，從而減小了裂縫的尺寸，因此陽極集電體上的壓力被分散開，從而避免了產(chǎn)生于陽極集電體內(nèi)的破裂。因此，不用增加陽極集電體的厚度就可以改善循環(huán)特性。
更具體地，在本發(fā)明的陽極和電池中，突起的平均直徑在0.5～20μm的范圍內(nèi)，或者基片的表面粗糙度以算術(shù)平均粗糙度衡量在0.1～20μm的范圍內(nèi)，因此能達(dá)到較高的效能。
顯然在上述說明的啟示下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改和變化?？梢岳斫庠诟郊訖?quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在特別說明之外的別的方面。
權(quán)利要求
1.一種陽極，包括在基片上具有突起的陽極集電體；和包含選自錫(Sn)及其化合物中至少一種的陽極活性物質(zhì)層，該陽極活性物質(zhì)層形成于陽極集電體上，并在其與陽極集電體的至少部分界面中與陽極集電體熔合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的陽極，其中所述陽極活性物質(zhì)層通過至少一種選自氣相淀積、液相淀積和燒結(jié)的方法形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的陽極，其中所述突起包含選自銅(Cu)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉬(Mo)及其化合物中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的陽極，其中所述突起包含選自銅(Cu)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉬(Mo)及其化合物中的至少一種，以及選自鋁(Al)、鋅(Zn)、銀(Ag)、金(Au)、鍺(Ge)、銦(In)及其化合物中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的陽極，其中所述突起包括選自銅(Cu)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉬(Mo)及其化合物中至少一種的第一突起，以及選自鋁(Al)、鋅(Zn)、銀(Ag)、金(Au)、鍺(Ge)、銦(In)及其化合物中至少一種的第二突起。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的陽極，其中所述突起的平均直徑為0.5～20μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的陽極，其中基片包括選自銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)及不銹鋼中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的陽極，其中所述基片的表面粗糙度以算術(shù)平均粗糙度計(jì)為0.1～20μm。
9.一種電池，包括陰極；陽極；和電解液，其中該陽極包括在基片上具有突起的陽極集電體；及包含選自錫(Sn)及其化合物中至少一種的陽極活性物質(zhì)層，該陽極活性物質(zhì)層形成于陽極集電體上，并在其與陽極集電體的至少部分界面中與陽極集電體熔合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電池，其中所述陽極活性物質(zhì)層通過至少一種選自氣相淀積、液相淀積和燒結(jié)的方法形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的電池，其中所述突起包含選自銅(Cu)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉬(Mo)及其化合物中的至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的電池，其中所述突起包含選自銅(Cu)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉬(Mo)及其化合物中的至少一種，以及選自鋁(Al)、鋅(Zn)、銀(Ag)、金(Au)、鍺(Ge)、銦(In)及其化合物中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的電池，其中所述突起包括選自銅(Cu)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉬(Mo)及其化合物中至少一種的第一突起，以及選自鋁(Al)、鋅(Zn)、銀(Ag)、金(Au)、鍺(Ge)、銦(In)及其化合物中至少一種的第二突起。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的電池，其中所述突起的平均直徑為0.5～20μm。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的電池，其中所述基片包含選自銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)和不銹鋼中的至少一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的電池，其中所述基片的表面粗糙度以算術(shù)平均粗糙度計(jì)為0.1～20μm。
17.根據(jù)權(quán)利要求9的電池，其中所述電解液包括保持體、溶劑和電解質(zhì)鹽。
18.根據(jù)權(quán)利要求9的電池，進(jìn)一步包括其中容納陰極、陽極和電解液的膜狀封裝部件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種不用增加陽極集電體厚度就可以改善循環(huán)特性的電池。包括選自Sn及其化合物中至少一種的陽極活性物質(zhì)層通過從氣相淀積方法、液相淀積方法和燒結(jié)方法形成于基片上具有突起的陽極集電體上，陽極活性物質(zhì)層與陽極集電體在其間的至少部分界面中彼此熔合。通過該突起，可以防止因陽極活性物質(zhì)層的膨脹和收縮而導(dǎo)致陽極集電體破裂成小碎片。此外，由于膨脹和收縮產(chǎn)生而施加在陽極活性物質(zhì)層上的應(yīng)力也得到分散，使得產(chǎn)生于陽極活性物質(zhì)層的裂縫能在不同方向上散開，從而減小了裂縫的尺寸。
文檔編號(hào)H01M4/36GK1519964SQ20031012547
公開日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者高田智雄, 川瀬賢一, 宮木幸夫, 一, 夫 申請(qǐng)人:索尼公司