專利名稱：蓄電裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電裝置及其制造方法。這里，蓄電裝置是指具有蓄電功能的元件及所有裝置。
背景技術(shù)：
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(fā)。上述蓄電裝置用電極是通過在集電體的一個表面上形成活性物質(zhì)來制造的。作為活性物質(zhì)，例如使用碳或硅等的能夠貯藏并放出成為載流子的離子的材料。尤其是硅或摻雜了磷的硅比碳的理論容量大，通過將這些材料用作活性物質(zhì)可以實現(xiàn)蓄電裝置的大容量化，所以是優(yōu)選的(例如專利文獻1)。[專利文獻1]日本專利申請公開2001-210315號公報

發(fā)明內(nèi)容
在蓄電裝置中，當(dāng)作為正極活性物質(zhì)使用不含有鋰的材料時，負(fù)極活性物質(zhì)中必須含有鋰。另外，即使作為正極活性物質(zhì)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(shè)計的角度來看，在制造蓄電裝置之前使負(fù)極含有一定量的鋰是很有效的。另外， 通過使被充電到負(fù)極的鋰不完全放出，由于在充放電時因施加過多的負(fù)荷而導(dǎo)致電極功能降低的危險性降低，從而可以提高蓄電裝置的循環(huán)特性。但是，當(dāng)使用硅作為負(fù)極活性物質(zhì)時，需要在制造蓄電裝置之前使硅中含有鋰。另外，通過使硅中含有鋰，硅的導(dǎo)電率得到提高，可以降低蓄電裝置的內(nèi)部電阻，從而可以提高能效。于是，本發(fā)明的一個方式的目的之一在于提供一種具有在硅層中引入有鋰的電極的蓄電裝置及其制造方法。本發(fā)明的一個方式是一種蓄電裝置的制造方法，包括如下步驟在集電體上形成硅層；在硅層上涂敷含有鋰的溶液；進行熱處理來使硅層中至少被引入鋰。本發(fā)明的一個方式是一種蓄電裝置的制造方法，包括如下步驟在集電體上形成硅層；在硅層上涂敷分散有含有鋰的粒子的液體；進行熱處理來使硅層中至少被引入鋰。本發(fā)明的一個方式是一種蓄電裝置的制造方法，包括如下步驟在集電體上形成硅層；在硅層上噴散含有鋰的粒子；進行熱處理來使硅層中至少被引入鋰。本發(fā)明的一個方式是一種蓄電裝置的制造方法，包括如下步驟在集電體上形成硅層；在硅層上形成含有鋰的膜；進行熱處理來使硅層中至少被引入鋰。 在上述制造方法中，硅層可以含有多個須狀的晶體硅。另外，在上述制造方法中，作為含有鋰的溶液優(yōu)選使用不腐蝕硅或基本不腐蝕硅的液體。具有輕度的腐蝕性的溶液可以使硅的表面具有凸凹而具有增大表面積的作用，但是當(dāng)腐蝕性過高時，形成在集電體上的硅被完全溶解或剝離而失去作為活性物質(zhì)的功能。 優(yōu)選使用被調(diào)整為具有如下腐蝕程度的溶液熱處理后的硅層的最薄的部分的厚度成為熱處理前的最薄的部分的厚度的一半以上。另外，在上述制造方法中，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。在上述制造方法中，作為含有鋰的化合物優(yōu)選使用氟化鋰(LiF)以外的化合物。 例如，可以使用氫氧化鋰(LiOH)、氧化鋰(Li2O)、碳酸鋰(Li2CO3)、氯化鋰(LiCl)、偏硅酸鋰 (Li2SiO3)、正硅酸鋰(Li4SiO4)、碘化鋰(LiI)、醋酸鋰(CH3CO2Li)、磷酸鋰(Li3PO4)、硝酸鋰 (LiNO3)等。另外，作為含有鋰的合金，可以舉出鋰硅合金(LixSihU大于0小于1))或鋰鋁合金(LixAlhU大于0小于1))等。本發(fā)明的一個方式是一種蓄電裝置，包括在負(fù)極集電體上具有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極；以及隔著電解質(zhì)與負(fù)極對置的正極，其中負(fù)極活性物質(zhì)由含有硅與鋰的合金形成，在進行形成蓄電裝置之后的充放電之前，負(fù)極活性物質(zhì)的第二部分的鋰濃度比第一部分高， 并且第二部分比第一部分更接近負(fù)極活性物質(zhì)的外表面。本發(fā)明的一個方式是一種蓄電裝置，包括在負(fù)極集電體上具有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極；以及隔著電解質(zhì)與負(fù)極對置的正極，其中負(fù)極活性物質(zhì)為膜狀且由含有硅與鋰的合金形成，并且在進行形成蓄電裝置之后的充放電之前，與負(fù)極活性物質(zhì)的靠近負(fù)極集電體的一側(cè)相比負(fù)極活性物質(zhì)的表層部的鋰濃度高。在上述結(jié)構(gòu)中，負(fù)極活性物質(zhì)可以含有多個晶須狀的區(qū)域。在上述結(jié)構(gòu)中，可以在負(fù)極活性物質(zhì)的表層部上形成有具有導(dǎo)電性的層。根據(jù)本發(fā)明的一個方式可以制造具有在硅層中引入了鋰的電極的蓄電裝置。


圖IA至圖ID是用來說明蓄電裝置的負(fù)極的制造方法的截面圖的一個例子；圖2是用來說明蓄電裝置的負(fù)極的制造方法的截面圖的一個例子；圖3是用來說明蓄電裝置的負(fù)極的制造方法的截面圖的一個例子；圖4A和圖4B是用來說明蓄電裝置的一個方式的平面圖及截面圖的一個例子；圖5A和圖5B是用來說明蓄電裝置的應(yīng)用方式的一個例子的圖；圖6是用來說明蓄電裝置的應(yīng)用方式的一個例子的透視圖；圖7是用來說明蓄電裝置的應(yīng)用方式的一個例子的圖；圖8是示出無線供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖；圖9是示出無線供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖；圖10是表示SIMS分析結(jié)果的圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的實施方式的一個例子。但是，本發(fā)明不局限于以下說明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細(xì)內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在下述實施方式所記載的內(nèi)容中。另外，當(dāng)在說明中參照附圖時，有時在不同的附圖中共同使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同的部分。另外，當(dāng)表示相同的部分時有時使用同樣的陰影線，而不特別附加附圖標(biāo)記。實施方式1在本實施方式中，說明本發(fā)明的一個方式的蓄電裝置的電極及其制造方法。
使用圖1、圖2及圖3對蓄電裝置的電極的制造方法進行說明。首先，在集電體101上利用蒸鍍法、濺射法、等離子體CVD法、熱CVD法，優(yōu)選使用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD =Low Pressure Chemical vapor deposition)法形成硅層作為活性物質(zhì)層103?；蛘咭部梢允褂枚鄠€硅的微粒子形成活性物質(zhì)層103。(參照圖1A)。集電體101用作電極的集電體。為此，使用箔狀、板狀或網(wǎng)狀的導(dǎo)電構(gòu)件。例如， 可以采用以鉬、鋁、銅、鈦等為代表的導(dǎo)電性高的金屬元素形成集電體101。另外，還可以采用添加有硅、鈦、釹、鈧、鉬等能夠提高耐熱性的元素的鋁合金。另外，還可以采用形成硅化物的金屬元素形成集電體101。作為形成硅化物的金屬元素，可以舉出鋯、鈦、鉿、釩、鈮、鉭、 鉻、鉬、鎢、鈷、鎳等。集電體101可以利用濺射法或CVD法來形成?；钚晕镔|(zhì)層103為硅層。該硅層可以利用等離子體CVD法、熱CVD法，優(yōu)選利用 LPCVD法來形成。在此情況下，在形成硅層時，作為原料氣體采用含有硅的沉積氣體。作為含有硅的沉積氣體，可以舉出氫化硅、氟化硅、氯化硅等，典型地有SiH4、Si2H6, SiF4, SiCl4, Si2Cl6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(zhì)層103?；蛘撸部梢允褂枚鄠€硅的微粒子與粘合劑等形成活性物質(zhì)層103。另外，有時在活性物質(zhì)層103中作為雜質(zhì)含有氧。這是由于如下緣故由于利用 LPCVD法形成硅層作為活性物質(zhì)層103時的加熱，氧從LPCVD裝置的石英制反應(yīng)室發(fā)生脫離而擴散到硅層中。另外，還可以對形成活性物質(zhì)層103的硅層添加磷、硼等賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素。由于添加有磷、硼等的賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的硅層的導(dǎo)電性變高，由此可以提高電極的導(dǎo)電率。為此，可以進一步提高放電容量。當(dāng)利用等離子體CVD法、熱CVD法、 LPCVD法形成活性物質(zhì)層103時，在含有磷、硼等的賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素的氣氛下進行成膜即可。例如，為了使硅層中含有磷，可以使材料氣體中含有膦。另外，當(dāng)利用蒸鍍法或濺射法形成活性物質(zhì)層103時，還可以對硅層摻雜磷、硼等的賦予一種導(dǎo)電型的雜質(zhì)元素。另外，對作為活性物質(zhì)層103形成的硅層的結(jié)晶性沒有特別的限制。該硅層既可以為非晶體，又可以具有結(jié)晶性。作為作為活性物質(zhì)層103而形成的硅層，例如可以采用非晶硅層、微晶硅層或多晶硅層。這里，可以對硅層進行晶化工序。當(dāng)對于硅層進行晶化工序時，既可以在充分減少硅層中的氫濃度后，進行該硅層能夠耐受的程度的熱處理來進行晶化，又可以對該硅層照射激光束來進行晶化。另外，當(dāng)作為活性物質(zhì)層103利用LPCVD法形成硅層時，在集電體101和活性物質(zhì)層103之間不形成硅為低密度的區(qū)域，集電體101和活性物質(zhì)層103的界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(zhì)層103的粘合性。這是由于以下緣故在硅層的沉積工序中，原料氣體的活性種始終提供給沉積中的硅層，因此，即使硅從硅層擴散到集電體101而形成硅不足區(qū)域(粗糙的區(qū)域)，也由于原料氣體的活性種始終提供給該區(qū)域， 所以在硅層中不容易形成硅密度低的區(qū)域。另外，由于利用氣相成長在集電體101上形成硅層，所以可提高蓄電裝置的生產(chǎn)性。在此，圖IB示出在虛線105處的集電體101及活性物質(zhì)層103的擴大圖。如圖IB所示，有時在集電體101與活性物質(zhì)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硅形成。另外，混合層107通過作為活性物質(zhì)層103形成硅層時的加熱，硅擴散到集電體101而形成。在作為集電體101使用形成硅化物的金屬元素時，在混合層107中形成硅化物，典型為硅化鋯、硅化鈦、硅化鉿、硅化釩、硅化鈮、硅化鉭、硅化鉻、硅化鉬、硅化鎢、硅化鈷及硅化鎳中的一種以上。或者，形成金屬元素和硅的合金層。另外，有時在混合層107中作為雜質(zhì)含有氧。這是由于如下緣故由于利用LPCVD 法形成硅層作為活性物質(zhì)層103時的加熱，氧從LPCVD裝置的石英制反應(yīng)室發(fā)生脫離而擴散到混合層107中。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法形成晶體硅層時，通過在反應(yīng)室內(nèi)填充氦、氖、氬和氙等的稀有氣體，可以抑制該金屬氧化物層109的形成。在作為集電體101使用形成硅化物的金屬元素的情況下，作為形成的金屬氧化物層109的典型例子，有氧化鋯、氧化鈦、氧化鉿、氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化鈷及氧化鎳等。另外，當(dāng)作為集電體101采用包含鈦、鋯、鈮、鎢等的金屬元素的層時，金屬氧化物層109包含氧化鈦、氧化鋯、氧化鈮、氧化鎢等的氧化物導(dǎo)電體，因此，可以降低集電體101和活性物質(zhì)層103之間的電阻，而可以提高電極的導(dǎo)電率。因此，可以進一步提高放電容量。由于通過使集電體101與活性物質(zhì)層103之間具有混合層107，可以減小集電體 101與活性物質(zhì)層103之間的電阻，所以可以提高電極的導(dǎo)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(zhì)層103的粘合性，而可以減輕蓄電裝置的劣化。當(dāng)作為正極活性物質(zhì)使用不含有鋰的材料時，負(fù)極活性物質(zhì)中必須含有鋰。另外， 即使作為正極活性物質(zhì)使用含有鋰的材料，從預(yù)測到不可逆容量的蓄電裝置的容量設(shè)計的角度來看，使負(fù)極含有一定量的鋰是很有效的。另外，通過使被充電到負(fù)極的鋰不完全放出，由于在充放電時因施加過多的負(fù)荷而導(dǎo)致電極功能降低的危險性降低，從而可以提高蓄電裝置的循環(huán)特性。當(dāng)將硅用于負(fù)極活性物質(zhì)時，作為使硅含有鋰的方法，在硅層上涂敷含有鋰的溶液，并進行熱處理，來可以對硅層中至少引入鋰。通過利用含有鋰的溶液，即使使用由多個硅微粒形成的硅層，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硅微粒引入鋰。另外，通過利用含有鋰的溶液，即使在使用薄膜硅作為硅層時，或者在使用包括后述的多個須狀物或須狀物群的硅層時，也可以均勻地涂敷溶液。作為涂敷的方法，可以采用旋涂法、浸漬法、噴射法等。通過這些方法，可以容易地使硅含有鋰。在上述工序中，作為含有鋰的溶液優(yōu)選使用不腐蝕硅或基本不腐蝕硅的液體。具有輕度的腐蝕性的溶液可以使硅的表面具有凸凹而具有增大表面積的作用，但是當(dāng)腐蝕性過高時，形成在集電體上的硅被完全溶解或剝離而失去作為活性物質(zhì)的功能。優(yōu)選使用被調(diào)整為具有如下腐蝕程度的溶液熱處理后的硅層的最薄的部分的厚度成為熱處理前的最薄的部分的厚度的一半以上。作為其它方法，可以采用通過在硅層上涂敷分散有含有鋰的粒子的液體，并進行熱處理，來使硅層中至少被引入鋰。通過涂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并附著在硅層上。另外，也可以通過調(diào)節(jié)粒子和液體的量制成漿料狀來涂敷。通過利用分散有粒子的液體，當(dāng)液體干燥時，含有鋰的粒子不容易從硅層脫離，從而易于處理。作為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)。通過利用溶解有有機溶劑或有機物的液體，通過之后的熱處理可以在硅表面上附著碳層。通過在硅表面附著碳層，可以提高導(dǎo)電性，并且由于附著的碳層使硅不容易脫離，從而可以提高循環(huán)特性。另外，作為其它的方法，可以采用在硅層上噴散含有鋰的粒子，并進行熱處理，來使硅層中至少被引入鋰。通過直接噴散含有鋰的粒子，可以簡單地進行處理。這里，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。在上述制造工序中，作為含有鋰的化合物優(yōu)選使用氟化鋰(LiF)以外的化合物。 例如，可以使用氫氧化鋰(LiOH)、氧化鋰(Li2O)、碳酸鋰(Li2CO3)、氯化鋰(LiCl)、偏硅酸鋰 (Li2SiO3)、正硅酸鋰(Li4SiO4)、碘化鋰(LiI)、醋酸鋰(CH3CO2Li)、磷酸鋰(Li3PO4)、硝酸鋰 (LiNO3)等。另外，作為含有鋰的合金，可以舉出鋰硅合金(LixSihU大于0小于1))或鋰鋁合金(LixAlhU大于0小于1))等。作為其它的方法，可以采用在硅層上形成含有鋰的膜，并進行熱處理，來使硅層中至少被引入鋰。作為在硅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、LPCVD法、MOCVD法(Metal Organic Chemical Vapor D印osition :有機金屬化學(xué)氣相成長法))等的干法。通過利用干法形成含有鋰的膜，可以形成均勻且薄的含有鋰的膜。另外，由于容易控制膜厚度，所以可以容易控制相對于硅的鋰的含量。因此，可以設(shè)定再現(xiàn)性高的條件。作為用來將鋰引入硅層中的熱處理，可以進行多個步驟。例如，可以進行干燥液體的第一步驟和將鋰引入硅層中的第二步驟。例如，可以在20°C以上200°C以下的溫度下，以 30秒以上10分鐘以下，優(yōu)選為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°C以上800°C以下，優(yōu)選為500°C以上700°C以下的溫度下，以30分鐘以上 40小時以下，優(yōu)選為1小時以上10小時以下的熱處理時間進行將鋰引入硅層中的第二步驟，。另外，作為熱處理的氣氛，優(yōu)選利用稀有氣體氣氛、氮氣氛等。例如，可以在氮氣氛中以600°C進行4小時的熱處理。作為液體的干燥方法，也可以采用自然干燥或旋轉(zhuǎn)干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，通過改變熱處理的條件，可以調(diào)節(jié)引入到硅層中的鋰量。通過上述熱處理，可以促進對硅層中的鋰引入。其結(jié)果，引入到硅中的鋰被形成為位于硅活性物質(zhì)的表面一側(cè)的濃度高。當(dāng)以薄膜形成硅層時，與靠近集電體的一側(cè)相比硅活性物質(zhì)的表層部分的鋰濃度高?；蛘?，當(dāng)利用包括后述那樣的多個須狀物或須狀物群的硅層時，在須狀物中，須狀物表面一側(cè)的鋰濃度高?；蛘撸?dāng)使用多個硅微粒形成硅層時，硅微粒的表面一側(cè)的鋰濃度高。有時在硅層的表面上析出作為含有鋰的物質(zhì)的沒有被引入到硅層中的鋰。也可以在將負(fù)極安裝到蓄電裝置之前利用水或有機溶劑清潔析出在硅層表面上的含有鋰的物質(zhì)。另外，也可以在清潔析出在硅層表面上的含有鋰的物質(zhì)之后，再次進行熱處理。通過在清潔后進行熱處理，鋰進一步擴散在硅中，從而可以使鋰濃度均勻化。作為熱處理，可以在200°C以上800°C以下，優(yōu)選為500°C以上700°C以下的溫度下，以30分鐘以上40小時以下，優(yōu)選為1小時以上10小時以下的熱處理時間進行。另外，作為熱處理的氣氛，優(yōu)選利用稀有氣體氣氛、氮氣氛等。例如，可以在氮氣氛中以600°C進行4小時的熱處理。通過使硅中含有鋰，可以提高硅層的導(dǎo)電率，并可以降低蓄電裝置的內(nèi)部電阻，從而可以提高能效。另外，通過利用LPCVD法形成活性物質(zhì)層103，可以在活性物質(zhì)層103中形成晶體硅區(qū)域103a和該區(qū)域上的含有須狀物的晶體硅區(qū)域103b (參照圖1C)。含有須狀物的晶體硅區(qū)域10 包括多個須狀物或多個須狀物群。包括晶體硅區(qū)域103a和該區(qū)域上的含有須狀物的晶體硅區(qū)域10 的活性物質(zhì)層103例如通過如下方法形成在高于550°C且LPCVD 裝置及集電體101可耐受的溫度以下，優(yōu)選在580°C以上且低于650°C的溫度下進行加熱， 并使用硅烷等的含有硅的氣體作為原料氣體。注意，晶體硅區(qū)域103a與含有須狀物的晶體硅區(qū)域10 之間的界面不明確。在此，將包括形成在含有須狀物的晶體硅區(qū)域10 的須狀物和須狀物之間的谷底之一的面作為晶體硅區(qū)域103a和含有須狀物的晶體硅區(qū)域10 之間的大體的界面。通過具有含有須狀物的晶體硅區(qū)域10北，與表面平坦的情況相比，活性物質(zhì)層 103的表面積非常大，因此有助于提高充放電的比率特性。并且，通過使硅含有鋰，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(yīng)用表面積的整個面。晶體硅區(qū)域103a被設(shè)置為覆蓋集電體101。另外，晶體硅區(qū)域10 中的須狀物只要是晶體的突起物，就也可以為圓柱狀、角柱狀等的柱狀或圓錐狀、角錐狀等的針狀。須狀物可以為頂部彎曲的形狀。須狀物的直徑為50nm以上10 μ m以下，優(yōu)選為500nm以上3 μ m 以下。另外，須狀物的長度為0. 5 μ m以上1000 μ m以下，優(yōu)選為1. 0 μ m以上100 μ m以下。這里，在假設(shè)須狀物為柱狀的情況下，須狀物的長度是指頂面和底面之間的距離， 而在假設(shè)須狀物為錐形的情況下，須狀物的長度是指頂點和底面之間的距離。另外，活性物質(zhì)層103的最大厚度是指晶體硅區(qū)域103a的厚度與含有須狀物的晶體硅區(qū)域10 的厚度之和，而含有須狀物的晶體硅區(qū)域10 的厚度是指從須狀物中高度最大的點到晶體硅區(qū)域103a與含有須狀物的晶體硅區(qū)域10 的界面之間的距離。另外，在下文中，有時將須狀物的成長方向(從晶體半導(dǎo)體區(qū)域103a伸出的方向) 稱為長邊方向，將沿長邊方向的截面形狀稱為長邊截面形狀。另外，有時將以長邊方向為法線方向的截面形狀稱為切割成圓形時的截面形狀。如圖IC所示，多個須狀物的長邊方向可以沿一個方向例如沿相對于晶體硅區(qū)域 103a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于晶體硅區(qū)域103a的表面的法線方向大致一致，即可。典型地，每個方向的不一致程度優(yōu)選在5度之內(nèi)。也就是說，在圖IC中，主要表示須狀物的長邊截面形狀。另外，如圖ID所示，多個須狀物的長邊方向可以彼此不統(tǒng)一。當(dāng)多個須狀物的長邊方向彼此不統(tǒng)一時，須狀物有時彼此纏結(jié)，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于晶體硅區(qū)域103a的表面的法線方向大致一致的第一須狀物113a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ID中，除了須狀物的長邊截面形狀之外，混合有如區(qū)域 103d所示的須狀物的切割成圓形時的截面形狀。區(qū)域103d為圓柱狀或圓錐狀的須狀物的切割成圓形時的截面形狀，因此具有圓形。但是，當(dāng)須狀物為角柱狀或角錐狀時，區(qū)域103d 的切割成圓形時的截面形狀為多角形狀。另外，可以在將鋰引入硅層中之后，在活性物質(zhì)表面形成具有導(dǎo)電性的層?；蛘撸?也可以在將具有導(dǎo)電性的層形成在活性物質(zhì)表面之后，將鋰引入硅層中。在將鋰引入硅中而成的活性物質(zhì)的表面上通過利用CVD法、濺射法、鍍敷法(電鍍法、無電鍍法)等形成具有導(dǎo)電性的層110(參照圖幻。這里，具有導(dǎo)電性的層110的厚度優(yōu)選為0. Inm以上IOnm以下。也可以在將具有導(dǎo)電性的層形成在活性物質(zhì)的表面上之前，去除形成在活性物質(zhì)層的表面上的自然氧化膜等的氧化膜。可以通過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硅構(gòu)成的活性物質(zhì)層103的表面上的自然氧化膜等的氧化膜。另外，作為用來去除自然氧化膜等的氧化膜的蝕刻處理，可以利用干蝕刻處理。另外，也可以組合濕蝕刻處理和干蝕刻處理。作為干蝕刻處理，可以使用平行板 RIE (Reactive Ion Etching -.ΕΜΜ ^ ^Μ ) ^^ ICP (Inductively Coupled Plasma ^ 應(yīng)耦合等離子體)蝕刻法等。在此，具有導(dǎo)電性的層110可以通過CVD法、濺射法、鍍敷法(電鍍法、無電鍍法) 等并使用以銅、鎳、鈦、錳、鈷、鋁、鎂、鐵等為代表的導(dǎo)電性高的金屬元素而形成，尤其是，優(yōu)選使用銅或鎳形成。具有導(dǎo)電性的層110包含上述金屬元素中的一種以上即可，既可以采用金屬層(包括MgxAlhU大于0且小于1)或AlxTihU大于0且小于1)等的合金)，又可以形成活性物質(zhì)層103的硅和硅化物。另外，當(dāng)作為具有導(dǎo)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(dǎo)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(zhì)層 103的表面上的該氧化膜。另外，當(dāng)作為活性物質(zhì)層103使用須狀物的晶體硅時，優(yōu)選利用有機金屬化學(xué)氣相成長(MOCVD :Metal Organic Chemical vapor d印osition)法來形成用作具有導(dǎo)電性的層110的上述金屬元素的膜。另外，作為具有導(dǎo)電性的層110，優(yōu)選使用銅或鎳等對鋰的反應(yīng)性低的元素。構(gòu)成活性物質(zhì)層103的硅在吸收鋰離子時膨脹，并在放出鋰離子時收縮。因此，當(dāng)反復(fù)進行充放電時，活性物質(zhì)層103有可能被破壞。然而，通過使用由銅或鎳等構(gòu)成的具有導(dǎo)電性的層 110覆蓋活性物質(zhì)層103，可以將因鋰離子的吸收放出發(fā)生的體積變化而剝離的硅保持在活性物質(zhì)層103中，因此即使反復(fù)進行充放電，也可以防止活性物質(zhì)層103的破壞。通過這樣的方式，可以提高蓄電裝置的循環(huán)特性。通過在將鋰引入硅層中之后在活性物質(zhì)表面形成具有導(dǎo)電性的層，可以在引入有鋰而膨脹的狀態(tài)下在活性物質(zhì)表面上形成具有導(dǎo)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(dǎo)致的活性物質(zhì)的變形。另外，雖然在圖1中示出了利用箔狀、片狀或網(wǎng)狀的導(dǎo)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(dāng)?shù)乩脼R射法、蒸鍍法、印刷法、噴墨法、CVD法等在襯底
10115上形成集電體111。通過上述工序，可以制造在硅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(jié)構(gòu)進行說明。首先，下面，作為蓄電裝置，對二次電池的結(jié)構(gòu)進行說明。在二次電池中，使用LiCoA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?zhǔn)骄€A-B的截面圖。圖4A所示的蓄電裝置151在外裝部件153的內(nèi)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155連接的端子部157、159。外裝部件 153可以使用層壓薄膜、高分子薄膜、金屬薄膜、金屬殼、塑料殼等。如圖4B所示，蓄電元件155包括負(fù)極163、正極165、設(shè)置在負(fù)極163與正極165 之間的分離器167、填充在由外裝部件153圍繞的區(qū)域中的電解質(zhì)169。負(fù)極163包括負(fù)極集電體171及負(fù)極活性物質(zhì)層173。正極165包括正極集電體175及正極活性物質(zhì)層177。負(fù)極活性物質(zhì)層173形成在負(fù)極集電體171的一方或雙方的面上。正極活性物質(zhì)層177形成在正極集電體175的一方或雙方的面上。另外，負(fù)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(dǎo)出到外裝部件153的外側(cè)。另外，在本實施方式中，雖然作為蓄電裝置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(fù)極和分離器的結(jié)構(gòu)，但是也可以采用卷繞有正極、負(fù)極和分離器的結(jié)構(gòu)。負(fù)極集電體171可以使用實施方式1所示的集電體101、111。作為負(fù)極活性物質(zhì)層173，可以使用利用實施方式1所示的硅層形成的活性物質(zhì)層103。因為硅層導(dǎo)入有鋰，所以作為正極活性物質(zhì)也可以使用不包含鋰的物質(zhì)。正極集電體175使用鋁、不銹鋼等。作為正極集電體175，可以適當(dāng)?shù)夭捎貌瓲睢鍫?、網(wǎng)狀等的形狀。作為正極活性物質(zhì)層177的材料，可以使用LiFeO2, LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4, LiCoPO4, LiNiPO4, LiMn2PO4, V2O5, Cr2O5、MnO2、或者其他鋰化合物。另外，當(dāng)載流子離子是鋰以外的堿金屬離子或堿土金屬離子時，也可以在上述鋰化合物中使用堿金屬(例如，鈉、鉀等)或堿土金屬(例如，鈣、鍶、鋇等)、鈹、鎂代替鋰作為正極活性物質(zhì)層177。作為電解質(zhì)169的溶質(zhì)，使用能夠轉(zhuǎn)移作為載流子離子的鋰離子且可以使鋰離子穩(wěn)定地存在的材料。作為電解質(zhì)的溶質(zhì)的典型例子，有LiC104、LiAsF6, LiBF4, LiPF6, Li (C2F5SO2)2N等的鋰鹽。另外，當(dāng)載流子離子是鋰以外的堿金屬離子、堿土金屬離子、鈹離子、鎂離子時，作為電解質(zhì)169的溶質(zhì)，可以適當(dāng)?shù)厥褂免c鹽、鉀鹽等的堿金屬鹽或鈹鹽、鎂鹽、鈣鹽、鍶鹽、鋇鹽等的堿土金屬鹽等。另外，作為電解質(zhì)169的溶劑，使用能夠轉(zhuǎn)移鋰離子的材料。作為電解質(zhì)169的溶劑，優(yōu)選使用非質(zhì)子有機溶劑。作為非質(zhì)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、Y-丁內(nèi)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，通過作為電解質(zhì)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，因為可以將防止漏液的結(jié)構(gòu)簡化，所以可以實現(xiàn)蓄電裝置151 的薄型化及輕量化。作為被膠凝化的高分子材料的典型例子，有硅凝膠、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，作為電解質(zhì)169，可以使用Li3PO4等的固體電解質(zhì)。分離器167使用絕緣多孔體。作為分離器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(yīng)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(xiàn)小型化及輕量化。另外，因重復(fù)充放電而導(dǎo)致的劣化少，因此可以長時間地使用而可以縮減成本。接著，作為蓄電裝置，對電容器進行說明。作為電容器的典型例子，有雙電層電容器、鋰離子電容器等。當(dāng)蓄電裝置是電容器時，使用能夠可逆地吸藏鋰離子及/或負(fù)離子的材料代替圖 4B所示的二次電池的正極活性物質(zhì)層177，即可。作為正極活性物質(zhì)層177的典型例子，有活性炭、導(dǎo)電高分子、多并苯有機半導(dǎo)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復(fù)利用的使用壽命也長。通過在這些電容器中作為負(fù)極使用實施方式1所示的包括集電體及活性物質(zhì)層的電極來可以制造具有在硅層中導(dǎo)入有鋰的電極的蓄電裝置。當(dāng)鋰包含在硅層中時，硅層的導(dǎo)電率得到提高，由此可以降低蓄電裝置的內(nèi)部電阻，而可以實現(xiàn)能量效率的提高。注意，使用所公開的發(fā)明的一個方式的電極的蓄電裝置不局限于上述蓄電裝置。 例如，作為蓄電裝置的另一個方式的空氣電極的負(fù)極，也可以使用實施方式1所示的包括集電體及活性物質(zhì)層的電極。在此情況下也可以制造具有在硅層中導(dǎo)入有鋰的電極的蓄電
直O(jiān)本實施方式可以與其他實施方式等組合而實施。實施方式3在本實施方式中，對實施方式2所說明的蓄電裝置(二次電池)的容量設(shè)計進行說明。將只利用在實施方式2中說明的正極活性物質(zhì)層177時可存取的電荷量(即，能夠存取的鋰量)稱為正極容量。另外，將只利用負(fù)極活性物質(zhì)層173時可存取的電荷量 (即，能夠存取的鋰量)稱為負(fù)極容量。在蓄電裝置的設(shè)計中，通過使正極容量與負(fù)極容量一致，可以最大程度地增高每單位重量或每單位容積的能量。但是，當(dāng)正極容量和負(fù)極容量中的一方的容量大時，意味著在蓄電裝置中包含了不有助于充放電的活性物質(zhì)，所以蓄電裝置的能量密度降低。將通過充電而存儲但在放電時不能取出的電荷量稱為不可逆容量。不可逆容量被認(rèn)為包括用來形成非導(dǎo)體膜的電荷量成分和進入正極或負(fù)極的鋰中的不能取出的鋰的電荷量成分。因為用來形成非導(dǎo)體膜的電荷量成分由從外部的供電提供，所以蓄電裝置本身的容量并不降低。另一方面，當(dāng)不能從正極或負(fù)極取出鋰時，蓄電裝置的容量降低。
當(dāng)使正極容量與負(fù)極容量一致而制造蓄電裝置時，如果從正極和負(fù)極中的一方不能取出鋰，就有可能導(dǎo)致蓄電裝置的容量降低。如果已知負(fù)極中有不能取出鋰的不可逆容量，就優(yōu)選事先使負(fù)極活性物質(zhì)含有與不可逆容量相同量的鋰，來使負(fù)極容量增大有該不可逆容量部分的負(fù)極容量。通過這樣做，雖然蓄電裝置的初期能量密度會降低一些，但是可以制造沒有循環(huán)工作所導(dǎo)致的容量降低的穩(wěn)定的蓄電裝置。另外，通過將放電終止電壓設(shè)定為低來可以部分地取出不能從負(fù)極取出的鋰所導(dǎo)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(fù)荷而導(dǎo)致活性物質(zhì)的劣化，而使電極功能降低。因此，通過事先使比正極容量大的負(fù)極容量包含一定量的鋰，可以不使充電到負(fù)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循環(huán)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(yīng)用方式進行說明?？梢詫嵤┓绞?所示的蓄電裝置用于數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機等影像拍攝裝置、 數(shù)碼相框、移動電話機(也稱為移動電話、移動電話裝置)、便攜式游戲機、移動信息終端、 聲音再現(xiàn)裝置、個人計算機等的電子設(shè)備。另外，還可以將實施方式2所示的蓄電裝置用于電動汽車、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示出移動電話機的一個例子。在移動電話機410中，顯示部412安裝在框體 411中?？蝮w411還具備操作按鈕413、操作按鈕417、外部連接端口 414、揚聲器415及麥克風(fēng)416等。另外，蓄電裝置418安裝在框體411內(nèi)，可以利用外部連接端口 414進行充電。 可以將在實施方式2中說明的蓄電裝置用于移動電話機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430包括第一框體431及第二框體433的兩個框體，并且兩個框體由軸部432連為一體。第一框體431及第二框體 433可以以該軸部432為軸進行開閉工作。第一框體431安裝有第一顯示部435，而第二框體433安裝有第二顯示部437。另外，第二框體433具備操作按鈕439、電源443及揚聲器 441等。另外，蓄電裝置444安裝在框體433內(nèi)，可以利用電源443進行充電?？梢詫⒃趯嵤┓绞?中說明的蓄電裝置用于蓄電裝置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(shè)置在座位503的后方的靠背505、設(shè)置在座位503的前下方的擱腳架507、設(shè)置在座位503的左右的扶手509、設(shè)置在靠背505的上部后方的把手511。扶手509的一方設(shè)置有控制輪椅的工作的控制器513。通過座位503下方的構(gòu)架515在座位503的前下方設(shè)置有一對前輪 517，并且在座位503的后下部設(shè)置有一對后輪519。后輪519連接到具有電動機、制動器、 變速器等的驅(qū)動部521。在座位503的下方設(shè)置有具有電池、電力控制部、控制單元等的控制部523?？刂撇?23與控制器513及驅(qū)動部521連接，并且通過使用者操作控制器513， 通過控制部523驅(qū)動驅(qū)動部521，從而控制電動輪椅501的前進、后退、旋轉(zhuǎn)等的工作及速度?？梢詫⒃趯嵤┓绞?中說明的蓄電裝置用于控制部523的電池。通過利用插件技術(shù)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。作為蓄電裝置651的電力，由控制電路653調(diào)整輸出，供給到驅(qū)動裝置657?？刂齐娐?53由計算機655 控制。驅(qū)動裝置657利用直流電動機或交流電動機或者將電動機和內(nèi)燃機組合來構(gòu)成。 計算機655根據(jù)電動汽車650的駕駛員的操作信息(加速、減速、停止等)或行車時的信息 (上坡路或下坡路等的信息、施加到驅(qū)動輪的負(fù)荷信息等)的輸入信息對控制電路653輸出控制信號?？刂齐娐?53根據(jù)計算機655的控制信號調(diào)整從蓄電裝置651供給的電能而控制驅(qū)動裝置657的輸出。當(dāng)安裝有交流電動機時，也安裝有將直流轉(zhuǎn)換為交流的轉(zhuǎn)換器。可以將在實施方式2中說明的蓄電裝置用于蓄電裝置651的電池。通過利用插件技術(shù)從外部供給電力來可以給蓄電裝置651充電。另外，當(dāng)電力牽引車輛為鐵路用電動車廂時，可以從架空電纜或?qū)щ娷壒┙o電力來進行充電。本實施方式可以與其他實施方式適當(dāng)?shù)亟M合。實施方式5在本實施方式中，使用圖8及圖9的方框圖對將根據(jù)本發(fā)明的一個方式的蓄電裝置用于無線供電系統(tǒng)(以下，稱為RF供電系統(tǒng))時的一個例子進行說明。注意，雖然在各方框圖中根據(jù)功能將受電裝置及供電裝置內(nèi)的構(gòu)成要素分類并作為彼此獨立的方框圖而示出，但是實際上難以按功能將構(gòu)成要素完全分開，一個構(gòu)成要素有時與多個功能有關(guān)。首先，使用圖8對RF供電系統(tǒng)進行說明。受電裝置800是利用從供電裝置900供給的電力驅(qū)動的電子設(shè)備或電力牽引車輛，但是可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于其他的利用電力驅(qū)動的裝置。作為電子設(shè)備的典型例子，有數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機等影像拍攝裝置、數(shù)碼相框、移動電話機(也稱為移動電話、移動電話裝置)、便攜式游戲機、移動信息終端、聲音再現(xiàn)裝置、顯示裝置、計算機等。另外，作為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800具有受電裝置部801和電源負(fù)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902。受電裝置用天線電路802具有接收供電裝置用天線電路901所發(fā)送的信號或?qū)╇娧b置用天線電路901發(fā)送信號的功能。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，并控制蓄電裝置804的充電以及從蓄電裝置804供給到電源負(fù)荷部810的電力。電源負(fù)荷部810是從蓄電裝置804接收電力并驅(qū)動受電裝置800的驅(qū)動部。作為電源負(fù)荷部810的典型例子有電動機、驅(qū)動電路等，但是可以適當(dāng)?shù)厥褂闷渌慕邮针娏眚?qū)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(fā)送信號或接收來自受電裝置用天線電路802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901 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(fā)送的信號的強度、頻率等。根據(jù)本發(fā)明的一個方式的蓄電裝置被用作RF供電系統(tǒng)中的受電裝置800所具有的蓄電裝置804。
通過將根據(jù)本發(fā)明的一個方式的蓄電裝置用于RF供電系統(tǒng)，與現(xiàn)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，通過將根據(jù)本發(fā)明的一個方式的蓄電裝置用于RF供電系統(tǒng)，如果該蓄電裝置的能夠驅(qū)動電源負(fù)荷部810的蓄電量與現(xiàn)有的蓄電裝置相同，則可以實現(xiàn)受電裝置800 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(tǒng)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(fù)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(diào)制電路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(diào)制電路904、解調(diào)電路905、振蕩電路906。受電裝置用天線電路802具有接收供電裝置用天線電路901所發(fā)送的信號或?qū)╇娧b置用天線電路901發(fā)送信號的功能。當(dāng)接收供電裝置用天線電路901所發(fā)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，并控制蓄電裝置804的充電以及從蓄電裝置804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(zhuǎn)換為電源負(fù)荷部所需的電壓的功能。當(dāng)從受電裝置800將某種應(yīng)答發(fā)送到供電裝置900時使用調(diào)制電路806。通過具有電源電路807，可以控制供給到電源負(fù)荷部810的電力。由此，可以降低施加到電源負(fù)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，通過具有調(diào)制電路806，可以從受電裝置800將信號發(fā)送到供電裝置900。由此，可以判斷受電裝置800的充電量，當(dāng)進行了一定量的充電時從受電裝置800將信號發(fā)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(jié)果，通過不對蓄電裝置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(shù)。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(fā)送信號或從受電裝置用天線電路802接收信號的功能。當(dāng)對受電裝置用天線電路802發(fā)送信號時，信號處理電路902是生成發(fā)送到受電裝置的信號的電路。振蕩電路906是生成一定頻率的信號的電路。調(diào)制電路904具有根據(jù)信號處理電路902所生成的信號和振蕩電路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(dāng)從受電裝置用天線電路802接收信號時，整流電路903具有對所接收的信號進行整流的功能。解調(diào)電路905從由整流電路903進行了整流的信號抽出受電裝置800對供電裝置900發(fā)送的信號。信號處理電路902具有對由解調(diào)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中生成直流電壓之后利用設(shè)置在后級的DC-DC 轉(zhuǎn)換器或調(diào)整器等的電路生成恒壓。由此，可以抑制受電裝置內(nèi)部被施加過電壓。根據(jù)本發(fā)明的一個方式的蓄電裝置被用作RF供電系統(tǒng)中的受電裝置800所具有的蓄電裝置804。通過將根據(jù)本發(fā)明的一個方式的蓄電裝置用于RF供電系統(tǒng)，與現(xiàn)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，通過將根據(jù)本發(fā)明的一個方式的蓄電裝置用于RF供電系統(tǒng)，如果該蓄電裝置的能夠驅(qū)動電源負(fù)荷部810的蓄電量與現(xiàn)有的蓄電裝置相同，則可以實現(xiàn)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(dāng)將根據(jù)本發(fā)明的一個方式的蓄電裝置用于RF供電系統(tǒng)并將受電裝置用天線電路802和蓄電裝置804重疊時，優(yōu)選不使如下情況發(fā)生因蓄電裝置804的充放電而導(dǎo)致蓄電裝置804的形狀變化；并且由于因該變形導(dǎo)致的天線變形而使受電裝置用天線電路802的阻抗變化。這是因為如果天線的阻抗發(fā)生變化則有可能不能實現(xiàn)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，此時優(yōu)選受電裝置用天線電路802和電池組離開幾十μ m以上。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135kHz的LF帶(長波)、13. 56MHz 的 HF 帶、900MHz 至 IGHz 的 UHF 帶、2. 45GHz 的微波帶。另外，作為信號的傳送方式，有電磁耦合方式、電磁感應(yīng)方式、共振方式、微波方式等的各種種類，適當(dāng)?shù)剡x擇即可。然而，為了抑制雨、泥等的含水的異物所引起的能量損失， 在本發(fā)明的一個方式中優(yōu)選使用電磁感應(yīng)方式、共振方式，這些方式利用了頻率低的頻帶， 具體而言，短波的3MHz至30MHz、中波的300kHz至3MHz、長波的30kHz至300kHz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，說明對硅片的鋰擴散試驗。為了評價對硅中的鋰擴散，使用硅片代替活性物質(zhì)層103。作為硅的表面處理，將硅片浸漬到濃硫酸，以去除表面的有機物等，然后使用純水進行洗滌。將硅片切為一邊大約為20mm的矩形，并將其用作評價用襯底。在本實施例中，因為評價用襯底是小片，所以使用浸漬到鋰水溶液的方法代替涂上鋰水溶液的方法。在培養(yǎng)皿上放置評價用襯底，并將氯化鋰的飽和水溶液倒入培養(yǎng)皿中直到評價用襯底的表面被浸漬。在該狀態(tài)下進行干燥放置直到在評價用襯底表面上析出氯化鋰的結(jié)晶。為了縮短時間，也可以將其放置在真空裝置中。從培養(yǎng)皿取出評價用襯底，作為熱處理，在電爐中在氮氣氛下以600°C的溫度進行 5小時的處理。然后，使用純水對殘留在評價用襯底表面上的結(jié)晶進行洗滌，將其沖掉。然后，進行 SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometory 二次離子質(zhì)譜)分析，對鋰從評價用襯底表面擴散到多深程度進行評價。圖10示出SIMS分析的結(jié)果。從其結(jié)果可知鋰以高濃度從硅片表面擴散到7 μ m 左右深的程度。根據(jù)上述結(jié)果可知能夠?qū)嚁U散到硅中。另外，通過調(diào)整水溶液的濃度、涂布量、 熱處理的溫度或時間，可以調(diào)整擴散到硅中的程度。符號說明101集電體103活性物質(zhì)
103a晶體硅區(qū)域
103b晶體硅區(qū)域
103d區(qū)域
105區(qū)域
107混合層
109金屬氧化物層
110具有導(dǎo)電性的層
111集電體
113a須狀物
113b須狀物
115襯底
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(fù)極
165正極
167分離器
169電解質(zhì)
171負(fù)極集電體
173負(fù)極活性物質(zhì)層
175正極集電體
177正極活性物質(zhì)層
410移動電話機
411框體
412顯示部
413操作按鈕
414外部連接端口
415揚聲器
416麥克風(fēng)
417操作按鈕
418蓄電裝置
430電子書籍用終端
431框體
432軸部
433框體
435顯示部
437顯示部
439操作按鈕
441揚聲器
443電源
444蓄電裝置
501電動輪椅
503座位
505靠背
507擱腳物
509靠手
511把手
513控制器
515構(gòu)架
517一對前輪
519一對后輪
521驅(qū)動部
523控制部
650電動汽車
651蓄電裝置
653控制電路
655計算機
657驅(qū)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信號處理電路
804蓄電裝置
805整流電路
806調(diào)制電路
807電源電路
810電源負(fù)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(diào)制電路
905解調(diào)電路
906振蕩電路
權(quán)利要求
1.一種蓄電裝置的制造方法，包括以下步驟在集電體上形成硅層；在所述硅層上涂敷含有鋰的溶液；以及進行熱處理，以對所述硅層中引入鋰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電裝置的制造方法，其中所述硅層包括多個晶體硅的須狀物。
3.一種蓄電裝置的制造方法，包括以下步驟在集電體上形成硅層；在所述硅層上涂敷分散有含有鋰的粒子的液體；以及進行熱處理，以對所述硅層中引入鋰。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電裝置的制造方法，其中所述硅層包括多個晶體硅的須狀物。
5.一種蓄電裝置的制造方法，包括以下步驟在集電體上形成硅層；在所述硅層上噴散含有鋰的粒子；以及進行熱處理，以對所述硅層中引入鋰。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄電裝置的制造方法，其中所述硅層包括多個晶體硅的須狀物。
7.一種蓄電裝置的制造方法，包括以下步驟在集電體上形成硅層；在所述硅層上形成含有鋰的膜；以及進行熱處理，以對所述硅層中引入鋰。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電裝置的制造方法，其中所述硅層包括多個晶體硅的須狀物。
9.一種蓄電裝置，包括包括負(fù)極集電體以及該負(fù)極集電體上的負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極；以及與所述負(fù)極對置的正極，該正極與負(fù)極之間設(shè)有電解質(zhì)，其中，所述負(fù)極活性物質(zhì)包括含有硅與鋰的合金，所述負(fù)極活性物質(zhì)的第二部分的鋰濃度比所述負(fù)極活性物質(zhì)的第一部分高，并且，所述第二部分比所述第一部分更接近所述負(fù)極活性物質(zhì)的外表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電裝置，其中所述負(fù)極活性物質(zhì)包含多個粒子。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電裝置，其中所述負(fù)極活性物質(zhì)包含晶體硅的須狀物。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電裝置，還包括所述負(fù)極活性物質(zhì)的表層部中的導(dǎo)電層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的蓄電裝置，其中所述導(dǎo)電層至少包含銅、鎳、鈦、錳、鈷、鋁、 鎂和鐵中的一個元素。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電裝置，其中在對所述蓄電裝置進行形成該蓄電裝置之后的初次充放電之前，所述負(fù)極活性物質(zhì)的所述第二部分具有比所述負(fù)極活性物質(zhì)的所述第一部分高的鋰濃度。
15.一種蓄電裝置，包括包括負(fù)極集電體以及該負(fù)極集電體上的負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極；以及與所述負(fù)極對置的正極，該正極與負(fù)極之間設(shè)有電解質(zhì)，其中，所述負(fù)極活性物質(zhì)為膜狀，所述負(fù)極活性物質(zhì)包括含有硅與鋰的合金，并且，所述負(fù)極活性物質(zhì)的表層部具有比所述負(fù)極活性物質(zhì)的靠近所述負(fù)極集電體的一側(cè)高的鋰濃度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的蓄電裝置，其中所述負(fù)極活性物質(zhì)包含晶體硅的須狀物。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的蓄電裝置，還包括所述負(fù)極活性物質(zhì)的表層部中的導(dǎo)電層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的蓄電裝置，其中所述導(dǎo)電層至少包含銅、鎳、鈦、錳、鈷、鋁、 鎂和鐵中的一個元素。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的蓄電裝置，其中在對所述蓄電裝置進行形成該蓄電裝置之后的初次充放電之前，所述負(fù)極活性物質(zhì)的表層部具有比所述負(fù)極活性物質(zhì)的靠近所述負(fù)極集電體的一側(cè)高的鋰濃度。
全文摘要
本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有在硅層中引入有鋰的電極的蓄電裝置及其制造方法。通過在集電體上形成硅層，在硅層上涂敷含有鋰的溶液，并進行熱處理，可以對硅層中至少引入鋰。通過利用含有鋰的溶液，即使使用由多個硅微粒形成的硅層，含有鋰的溶液也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硅微粒引入鋰。另外，即使在使用薄膜硅作為硅層的情況，或者在使用包括多個須狀物或須狀物群的硅層的情況，也可以均勻地涂敷溶液，從而可以容易地使硅中含有鋰。
文檔編號H01M4/1395GK102315431SQ201110177490
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者山崎舜平 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所