專利名稱：二次電池及二次電池的電極的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)領(lǐng)域涉及二次電池及二次電池的電極的形成方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著環(huán)境技術(shù)的提高，對環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)比使用常規(guī)的發(fā)電方法小的發(fā)電裝置(例如，太陽光發(fā)電裝置)的研發(fā)進(jìn)行地非?；钴S。在對發(fā)電技術(shù)進(jìn)行研發(fā)的同時還進(jìn)行了蓄電裝置的研發(fā)。作為蓄電裝置的一個例子，可以舉出作為二次電池的鋰離子電池。因?yàn)殇囯x子電 池的能量密度高且鋰離子電池適于小型化，因此鋰離子電池已經(jīng)廣泛普及。作為鋰離子電池的電極材料，優(yōu)選利用可插入和脫離鋰離子的材料，例如，可以舉出石墨及硅等作為鋰離子電池的電極材料的例子。尤其是硅的理論電容高達(dá)石墨的理論電容10倍左右，因此預(yù)期硅作為鋰的主體材料。然而，在包括含硅或硅化合物的電極的二次電池中作為電解質(zhì)應(yīng)用LiPF6、LiBF4或LiAsF6等時，存在有不能獲得充分的充放電循環(huán)特性及充分存儲特性的問題。專利文件I公開了其中上述電解質(zhì)中的至少一種電解質(zhì)的濃度低于O. lmol/cm_3由此獲得充分的充放電循環(huán)特性及充分存儲特性的二次電池。參考文獻(xiàn)
專利文件I日本專利申請公開2001-176545號公報。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實(shí)施方式的目的在于提供一種充放電循環(huán)特性優(yōu)異的二次電池。尤其是，本發(fā)明的一個實(shí)施方式的目的在于提供一種在維持(不減少)電解質(zhì)中包含的LiPF6、LiBF4或LiAsF6等的濃度的情況下實(shí)現(xiàn)充放電循環(huán)特性優(yōu)異的二次電池。此外，本發(fā)明的一個實(shí)施方式的目的在于利用簡單工序而形成所述二次電池的電極。本發(fā)明的一個實(shí)施方式是一種二次電池，該二次電池具有包含硅或硅化合物的電極，其中該電極在金屬材料層上設(shè)置有包含硅或硅化合物的層，在該金屬材料層與該包含硅或硅化合物的層之間設(shè)置有所述金屬材料和所述硅的混合層，所述金屬材料的氧親和性比該二次電池中進(jìn)行電荷授受的離子的氧親和性高，并且，所述金屬材料的氧化物具有導(dǎo)電性。進(jìn)行電荷授受的離子可以為堿金屬離子或堿土金屬離子。在上述二次電池中，所述金屬材料的氧化物例如可以為氧化物半導(dǎo)體。作為這樣的金屬材料，例如可以舉出鈦?；蛘?，也可以使用鎳、銅、銦、錫或銀等代替鈦。在將硅用作活性物質(zhì)的情況下，例如，通過等離子體CVD法或?yàn)R射法等在集電體上形成硅膜，即可。注意，優(yōu)選設(shè)置其導(dǎo)電性高于所述金屬材料層的導(dǎo)電性的材料層與所述金屬材料層接觸。另外，更優(yōu)選的是，使用比所述金屬材料層的材料更廉價的材料來形成該導(dǎo)電性高的材料層。在所述金屬材料為鈦時，作為這種材料可舉出銅、鐵、鎳或不銹鋼等。注意，作為所述金屬材料與所述硅的混合層，例如可以舉出所述金屬材料的硅化物層。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，可以維持(不減少)電解質(zhì)的濃度，而獲得充放電循環(huán)特性優(yōu)異的二次電池。此外，可以利用簡單工序而制造所述二次電池。


圖I是示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的圓筒型二次電池的一個例子的透視圖。圖2是沿圖I中的圓筒型二次電池的截面100截取的截面圖。圖3A至3C示出電極的形成方法的一個例子。
圖4是比較充放電循環(huán)特性的第一圖。圖5是示出SMS數(shù)據(jù)的第一圖。圖6是示出SMS數(shù)據(jù)的第二圖。圖7是示出SMS數(shù)據(jù)的第三圖。圖8是示出SIMS數(shù)據(jù)的第四圖。圖9A和9B各是包含鈦?zhàn)鳛槠渲饕煞值膶雍桶枳鳛槠渲饕煞值膶拥腟TEM圖像。圖10示出作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的硬幣型二次電池的形成方法的一個例子。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，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(shí)，就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式而不局限于以下描述。此外，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下的實(shí)施方式的描述。在本實(shí)施方式中，參照附圖描述作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的二次電池。圖I是作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的圓筒型二次電池的一個例子的示意透視圖。注意，本發(fā)明的一個實(shí)施方式的二次電池不局限于此，并且可以是多角型二次電池?；蛘撸景l(fā)明的一個實(shí)施方式的二次電池可以是硬幣型二次電池。圖I中的圓筒型二次電池包括由電池側(cè)壁104、電池蓋102和電池底部106圍繞的封閉空間。圖2是沿圖I中的圓筒型二次電池的截面100截取的截面圖。電池側(cè)壁104和電池底部106可使用導(dǎo)電材料形成，并且根據(jù)電池的使用環(huán)境選擇具有充分的機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)性的材料，即可。作為電池側(cè)壁104和電池底部106的材料，例如可以使用鋁合金。在電池中設(shè)置由電池側(cè)壁104、電池底部106和電池蓋102圍繞的封閉空間。在該封閉空間中，例如設(shè)置有電極體110。在圖2中，作為電極體110的一個例子示出卷繞電極體；但是本實(shí)施方式不局限于此。電極體110被夾持在絕緣板112和絕緣板114直接，它們分別設(shè)置在上部(電池蓋102 一側(cè))和下部(電池底部106 —側(cè))，并且，通過絕緣板112及絕緣板114分別引出導(dǎo)線120和導(dǎo)線128。通過在上部(電池蓋102 —側(cè))的絕緣板112引出來的導(dǎo)線120優(yōu)選通過電阻器116電連接到電池蓋102。作為電阻器116，優(yōu)選使用隨著溫度升高其電阻增大的熱感電阻器。這是為了防止由于過電流導(dǎo)致的異常發(fā)熱。通過在下部(電池底部106—側(cè))的絕緣板114引出來的導(dǎo)線128連接到電池底部106。注意，電池底部106和電池側(cè)壁104相互電連接。電池側(cè)壁104、電池蓋102以及在上部(電池蓋102 —偵D的絕緣板112優(yōu)選隔著墊片118而設(shè)置。墊片118優(yōu)選具有絕緣性；但是墊片118的種類不局限于此，并且只要使電池蓋102與電池側(cè)壁104相互絕緣,就可使用任何墊片。雖然未示出，但也可以采用在電池內(nèi)部設(shè)置有安全閥的結(jié)構(gòu)，以便在負(fù)極122與正極126 (其極性與負(fù)極122的極性相反的的電極)之間發(fā)生短路時，或者在電池被加熱而電池內(nèi)部的壓力增大時，切斷電池蓋102與電極體110之間的電連接。
注意，也可以將中心銷設(shè)置在電極體110的中心，以固定電極體110。電極體110包括負(fù)極122、正極126和設(shè)置在負(fù)極122與正極126之間的隔離體124。電極體110中所具有的負(fù)極122通過導(dǎo)線128電連接到電池底部106。電極體110中所具有的正極126通過導(dǎo)線120電連接到電池蓋102。正極126包括正極集電體和設(shè)置在正極集電體的兩側(cè)的正極活性物質(zhì)層。注意，也可以僅在正極集電體的一側(cè)設(shè)置正極活性物質(zhì)層。該正極集電體的表面可以是金屬箔，例如鈦。另外，可以用鈦覆蓋其導(dǎo)電性高于鈦的金屬箔。此外，也可以使用鎳、銅、銦、錫或銀代替鈦。正極活性物質(zhì)層包括能夠使作為電極反應(yīng)物質(zhì)的離子可插入和脫離的材料。進(jìn)行電荷授受的離子，可以是堿金屬離子或堿土金屬離子。作為進(jìn)行電荷授受的離子，優(yōu)選使用鋰離子。作為上述能夠使離子插入和脫離的材料，可以使用硅。在將硅用作正極活性物質(zhì)時，可以形成較薄的正極活性物質(zhì)層，從而可以減小尺寸和重量。例如，與將石墨用于正極活性物質(zhì)的情況相比，正極活性物質(zhì)層的厚度可以減小到1/10左右。在不將正極化性物質(zhì)層形成得薄的情況下，也可以增大二次電池的容量。另外，作為正極集電體，可以在玻璃襯底或塑料襯底等的襯底上使用濺射法形成鈦膜等，并作為正極活性物質(zhì)層，在該鈦膜等上利用等離子體CVD法形成硅膜。此時，在形成娃膜時，優(yōu)選使材料氣體中盡量不包含氫。參照圖3A至3C描述在襯底上形成電極的方法。首先，在襯底130上形成集電體層132，并在集電體層132上形成活性物質(zhì)層134(圖3A)。例如，將作為襯底130的玻璃襯底引入反應(yīng)室中，利用濺射法在襯底130上形成鈦層作為集電體層132，并利用等離子體CVD法在集電體層132上形成含磷的非晶硅層作為活性物質(zhì)層134，即可。如上所說明，可以將活性物質(zhì)層134形成得薄。但是當(dāng)活性物質(zhì)層134的厚度過薄時，二次電池的容量下降。由此，將活性物質(zhì)層134形成為50nm以上且
10μ m以下，優(yōu)選為IOOnm以上且5 μ m以下。注意，例如，作為襯底130例如優(yōu)選使用其導(dǎo)電性比集電體層132的材料更高的金屬襯底。接著，對襯底130進(jìn)行加熱處理，由此在集電體層132和活性物質(zhì)層134之間形成集電體層132的材料和活性物質(zhì)層134的材料的混合層136(圖3B)。例如，作為混合層136形成鈦和硅的混合層，即可。注意，這里，鈦和硅的混合層優(yōu)選為鈦硅化物層。加熱處理的溫度可以是能夠形成混合層136的溫度；溫度可以為500°C以上，優(yōu)選為700°C。注意，該加熱處理在襯底的應(yīng)變點(diǎn)或不使襯底變形及變質(zhì)的溫度下進(jìn)行?；蛘?，也可以進(jìn)行加熱處理的同時形成集電體層132。注意，優(yōu)選在集電體層132與活性物質(zhì)層134之間設(shè)置混合層136，因?yàn)榭梢跃徍驮诩婓w層132與活性物質(zhì)層134之間的電導(dǎo)率的變化。接著，使活性物質(zhì)層134中或者活性物質(zhì)層134和混合層136的雙方中包含鋰，使得形成含鋰的層138 (圖3C)。這里，使用摻雜法以包含鋰，即可。注意，作為活性物質(zhì)層134形成的硅膜中優(yōu)選包含磷。使硅膜中包含磷時，可以防止發(fā)生在鈦膜與硅膜之間的剝離。例如為了使硅膜中包含磷，可以將磷化氫包含在材料氣體中。注意，對作為活性物質(zhì)層134形成的硅膜的結(jié)晶性沒有特別的限制，以及該硅膜 可以為非晶體或結(jié)晶。作為被形成作為活性物質(zhì)層134的硅膜，例如可以舉出非晶硅膜、微晶硅膜或多晶硅膜。這里，可以進(jìn)行對硅膜的晶化步驟。當(dāng)對硅膜進(jìn)行晶化步驟時，在充分地減少硅膜中的氫濃度后，既可以對該硅膜進(jìn)行加熱處理來進(jìn)行晶化，又可以對該硅膜照射激光束來進(jìn)行晶化。如上所述那樣形成的本實(shí)施方式的硅膜的氫濃度優(yōu)選為I. (TlO18CnT3以上且I. O, IO21Cm 3 以下?？墒褂媒B有作為液狀電解質(zhì)的電解液的多孔膜形成隔離體124。作為該多孔膜的材料，可以使用合成樹脂材料或陶瓷材料等。作為該多孔膜的材料，可優(yōu)選使用聚乙烯或
聚丙烯等。注意，作為隔離體124，也可以使用紙張、無紡布、玻璃纖維或諸如尼龍(聚酰胺)、維尼綸(也稱為維納綸，其是聚乙烯醇基纖維)、聚酯、丙烯酸、聚烯烴、聚氨酯之類的合成纖維等。但是，應(yīng)該選擇在電解液中不溶解的材料。作為浸滲隔離體124的電解液，例如可以使用在碳酸乙烯酯(EC =EthyleneCarbonate)和碳酸二乙酯(DEC Diethyl Carbonate)的混合液中添加六氟化磷酸鋰(組成式=LiPF6)的混合物。另外，作為電解質(zhì)，可以使用氯化鋰(組成式LiCl)、氟化鋰(組成式LiF)、過氯酸鋰(組成式LiC104)、氟硼酸鋰(組成式LiBF4)、雙(三氟甲基磺酰亞胺)鋰(組成式LiN (SO2CF3) 2)、雙(五氟乙烷磺酰基亞胺)鋰(組成式LiN (SO2C2F5)2X三氟甲基磺酸鋰(組成式=LiCF3SO3)等。另外，當(dāng)使用鋰以外的堿金屬離子時，可以使用氯化鈉(組成式NaCl)、氟化鈉(組成式NaF)、過氯酸鈉(組成式NaC10 4)、氟硼化鈉(組成式=NaBF4)、氯化鉀(組成式KC1)、氟化鉀(組成式KF)、過氯酸鉀(組成式KC104)、氟硼化鉀(組成式KBF4)等，可以將上述物質(zhì)中的一種或多種溶于溶劑中。除了上述碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯之外，溶劑的例子可以包括碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯以及碳酸亞乙烯酯等環(huán)狀碳酸酯類；碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、甲基異丁基甲醇以及碳酸二丙酯等非環(huán)狀碳酸酯類；甲酸甲酯、醋酸甲酯、丙酸甲酯以及丙酸乙酯等脂肪族羧酸酯類；g_ 丁內(nèi)酯等g_內(nèi)酯類；1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷以及乙氧基甲氧基乙烷等非環(huán)狀醚類；四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3-二氧戊環(huán)等環(huán)狀醚類；磷酸三甲基、磷酸三乙基以及磷酸三辛酯等烷基磷酸酯；以及二甲亞砜等，可以單獨(dú)使用或組合使用所述上述物質(zhì)?；蛘撸鲜鑫镔|(zhì)中的氫可以被氟取代。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，可以在維持(不減少)包含在電解液中的電解質(zhì)的濃度的情況下提高二次電池的充放電循環(huán)特性。上述電極當(dāng)相對該電極的電極的材料為鋰時成為正極，或備選地，當(dāng)相對電極使用氧化還原電位高于硅的金屬材料來形成時，上述電極成為負(fù)極。負(fù)極優(yōu)選以與正極類似的方式包括集電體和活性物質(zhì)。另外，可在集電體上形成用作活性物質(zhì)的含鋰金屬的復(fù)合氧化物層。注意，也可以使用其它堿金屬代替鋰。下面，對上述電極成為負(fù)極時的正極的例子進(jìn)行描述。 作為正極活性物質(zhì)，例如可以使用包含成為載流子的離子及過渡金屬的材料。作為包含成為載流子的離子及過渡金屬的材料的例子，可以舉出通式A x M y PO z (x>0、y>0、z>0)表示的材料。在此，A例如表示如鋰、鈉、鉀等的堿金屬或如鈹、鎂、鈣、鍶、鋇等的堿土金屬。M例如表示如鐵、鎳、錳、鈷等的過渡金屬。作為通SAxMyP0z(x>0、y>0、z>0)表示的材料，可以舉出磷酸鐵鋰、磷酸鐵鈉等。作為由A表示的材料及由M表示的材料，可以選擇上述材料中的一種或多種。備選地，作為正極活性物質(zhì)，可以使用通式AxMyOz (X>0、y>0、z>0)表示的材料。在此，A例如表示如鋰、鈉、鉀等的堿金屬或如鈹、鎂、鈣、鍶、鋇等的堿土金屬。M例如表示如鐵、鎳、錳、鈷等的過渡金屬。作為通SAxMyOz (x>0、y>0、z>0)表示的材料，可以舉出鈷酸鋰、錳酸鋰或鎳酸鋰等。作為由A表示的材料及由M表示的材料，可以選擇上述材料中的一種或多種。正極活性物質(zhì)層可以通過將正極活性物質(zhì)混合在導(dǎo)電助劑或粘合劑等中使其膠狀化，然后將其涂敷在正極集電體上而形成，或可以通過濺射法等而形成。作為正極集電體的材料，可以舉出鈦等。如上所述，可以制造作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的二次電池。本實(shí)施方式的二次電池可以在維持(不減少)電解質(zhì)的濃度的情況下實(shí)現(xiàn)良好的充放電循環(huán)特性。此外，可以利用簡單工序而制造二次電池。實(shí)例I
在本實(shí)例中，制造作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的二次電池并對檢驗(yàn)該二次電池的特性的結(jié)果進(jìn)行描述。在本實(shí)例中，制造樣品I和樣品2作為正極。首先，作為正極集電體，使用高純度鈦箔。作為正極活性物質(zhì)，使用硅。將非晶硅用于樣品I和樣品2每個的正極活性物質(zhì)。該非晶硅通過等離子體CVD法而在鈦集電體上形成。這里，以下面方式利用等離子體CVD法形成非晶硅膜。在硅烷的流量為60SCCm，以及5vol%磷化氫(氫稀釋)的流量為20SCCm，將材料氣體引入反應(yīng)室內(nèi)直到處理室中的壓力穩(wěn)定為133Pa ;襯底溫度設(shè)定為280°C;RF電源頻率設(shè)定為60MHz ；RF電源的脈沖重復(fù)率設(shè)定為20kHz ；占空比設(shè)定為70% ;以及RF電源的功率設(shè)定為100W。在此類條件下進(jìn)行等離子體放電。鈦集電體的厚度為100 μ m，并且樣品I和樣品2每個的正極活性物質(zhì)層的厚度為3 μ m。然后，僅對樣品I進(jìn)行700°C的加熱處理。該加熱處理在Ar氣氛下進(jìn)行6小時。像這樣，在正極集電體上形成正極活性物質(zhì)層。通過使用如上所述形成的正極，制造硬幣型的二次電池。這里，參照圖10簡單描述硬幣型的二次電池的形成方法。正極活性物質(zhì)層的厚度為3 μ m。作為硬幣型的鋰離子二次電池單元的組件的正極204、負(fù)極232、環(huán)狀絕緣體220以及隔離體210，使用市場上出售的產(chǎn)品。在正極204中，在正極集電體200上設(shè)置有正極活性物質(zhì)層202。在負(fù)極232中，使用鋰箔形成負(fù)極活性物質(zhì)層230。使用聚丙烯形成隔離體210。將上述正極204、負(fù)極232及隔離體210浸在電解液中。另外，作為將正極204及負(fù)極232電連接到外部的框體206及框體244，也使用在市場上出售的產(chǎn)品。具體而言，框體206及框體244使用不銹鋼(SUS)形成。此外，準(zhǔn)備使用不銹鋼(SUS)形成的間隔物240及墊圈242 ;使用在市場上出售的產(chǎn)品作為間隔物240及墊圈242。如圖10所示，至于浸在電解液中的正極204、負(fù)極232以及隔離體210，將框體206設(shè)置在下方，以墊圈242、間隔物240、負(fù)極232、環(huán)狀絕緣體220、隔離體210、正極204、框體244的順序?qū)盈B；利用“硬幣單元折邊機(jī)(coin-cell crimping machine)”擠壓框體206和框體244并將它們接合在一起。從而制造硬幣型鋰離子二次電池單元。作為電解液，使用將LiPF6溶解在EC和DEC的混合溶劑中的電解液。 這里，對樣品I和樣品2重復(fù)進(jìn)行充放電并且圖4中示出結(jié)果。充放電特性是用充放電測量儀而測量的。對于充放電的測量，采用恒電流方式，以及以O(shè). 2C左右的速率用
2.OmA的電流各對樣本I和樣本2進(jìn)行充放電。上限電壓為I. 0V,以及下限電壓為O. 03V。注意，所有測量在室溫下進(jìn)行。相互對圖4中的樣品I和樣品2進(jìn)行比較時，與樣品2的充放電循環(huán)特性相比，樣品I的充放電循環(huán)特性的退化小。因此，在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，通過在用作正極活性物質(zhì)的硅膜的形成后進(jìn)行加熱處理，退化變小。接著，利用SMS測量樣品I和樣品2，由此獲得鈦、硅、氧、氫、碳、氮及氟的濃度，如圖5、圖6、圖7及圖8所示。圖5示出樣品I中的鈦和硅的SMS數(shù)據(jù)。圖6示出樣品I中的氧、氫、碳、氮和氟的SMS數(shù)據(jù)。根據(jù)圖5，包含鈦?zhàn)鳛橹饕煞值膶优c包含硅作為主要成分的層之間具有鈦和硅的混合層；該層使用作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式的電極的形成方法而形成。另外，在混合層中的鈦濃度為3. (T IO21CnT3以上且6. (T IO21CnT3以下。圖9A是樣品I的STEM圖像。根據(jù)圖9A，硅層(Si層)的大部分被晶化。根據(jù)EDX分析結(jié)果以及圖9A的分析結(jié)果，可以確認(rèn)在圖9A中的包含鈦?zhàn)鳛橹饕煞值膶又邪ü琛Ｗ⒁?，根?jù)圖5，鈦擴(kuò)散到包含硅作為主要成分的層中。注意，圖5中的白色區(qū)域示出空心洞。圖7示出樣品2中的鈦和硅的SMS數(shù)據(jù)。圖8示出樣品2中的氧、氫、碳、氮和氟的SMS數(shù)據(jù)。根據(jù)圖7，不包括鈦和硅的混合層，并且鈦沒有擴(kuò)散到包含硅作為主要成分的層。圖9B是樣品2的STEM圖像。在圖9B中，硅層未被晶化，并且在鈦層與硅層之間沒有觀察到鈦和硅的混合層。另外，在圖8 (樣品2)中，包含硅作為主要成分的層中的氧濃度為I. 3Λ IO18CnT3以上且I. (Tl02°Cm_3以下。另一方面，在圖6 (樣品I)中，包含硅作為主要成分的層中的氧濃度為4. 5' IO21CnT3以上且2. T IO22CnT3以下；因此，樣品2中的包含硅作為主要成分的層中的氧量低。其原因如下所述。由于在包含硅作為主要成分的層與包含鈦?zhàn)鳛橹饕煞值膶咏佑|的狀態(tài)下對樣品I進(jìn)行熱處理，由此鈦擴(kuò)散到包含硅作為主要成分的層中，并且樣品I的硅表面被氧化而在其一部分形成了氧化硅。鈦還原了氧化硅，并且在包含硅作為主要成分的層中的鈦捕獲氧。在包括氧化硅時，鋰被氧化而產(chǎn)生氧化鋰。這樣的鋰被氧化以及因此產(chǎn)生氧化鋰的反應(yīng)是不可逆的。因此，充放電循環(huán)特性退化。在樣品I中，鈦擴(kuò)散到包含硅作為主要成分的層中；由此抑制充放電循環(huán)特性的退化。另一方面，認(rèn)為，在樣品2中，由于所摻雜的鋰在充放電時與氧結(jié)合而產(chǎn)生氧化鋰，所以傳送電荷的離子數(shù)量減小，因此充放電循環(huán)特性退化。
本申請基于2010年3月26日向日本專利局提交的日本專利申請2010-073768，通過引用將其全部內(nèi)容結(jié)合到本文。
權(quán)利要求
1.一種二次電池，包括 電極，包括 包含金屬材料的第一層；以及 在所述第一層上的包含硅或硅化合物的第二層， 其中，包含所述金屬材料和硅的混合層設(shè)置在所述第一層與所述第二層之間，以及 其中，所述混合層中的硅源自所述第二層中的硅或硅化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所述金屬材料的氧化物具有導(dǎo)電性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二次電池，其中所述金屬材料的氧化物是半導(dǎo)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所述金屬材料選自鈦、鎳、銅、銦、錫和銀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所述混合層是所述金屬材料的硅化物的層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所述第一層設(shè)置在襯底上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二次電池，其中所述襯底的導(dǎo)電性高于所述金屬材料的導(dǎo)電性。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二次電池，其中所述襯底的材料選自銅、鐵、鎳和不銹鋼。
9.一種二次電池，包括 電極，包括 包含金屬材料的第一層；以及 在所述第一層上的包含硅或硅化合物的第二層， 其中，包含所述金屬材料和硅的混合層設(shè)置在所述第一層與所述第二層之間， 其中，所述混合層中的硅源自所述第二層中的硅或硅化合物，以及 其中，所述金屬材料的氧親和性高于在所述二次電池中進(jìn)行電荷授受的離子的氧親和性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池，其中所述金屬材料的氧化物具有導(dǎo)電性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的二次電池，其中所述金屬材料的氧化物是半導(dǎo)體。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池，其中所述金屬材料選自鈦、鎳、銅、銦、錫和銀。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池，其中所述混合層是所述金屬材料的硅化物的層。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池，其中所述離子是堿金屬離子或堿土金屬離子。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池，其中所述離子是鋰離子。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池，其中所述第一層設(shè)置在襯底上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的二次電池，其中所述襯底的導(dǎo)電性高于所述金屬材料的導(dǎo)電性。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的二次電池，其中所述襯底的材料選自銅、鐵、鎳和不銹鋼。
19.一種二次電池的電極的形成方法，包括如下步驟 形成包含金屬材料的第一層； 通過等離子體CVD法在所述第一層上形成包含硅或硅化合物的第二層；以及 通過加熱處理在所述第一層與所述第二層之間形成包含所述金屬材料和硅的混合層， 其中，所述混合層中的硅源自所述第二層中的硅或硅化合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述金屬材料的氧化物具有導(dǎo)電性。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述金屬材料的氧化物是半導(dǎo)體。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述金屬材料選自鈦、鎳、銅、銦、錫和銀。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述混合層是所述金屬材料的硅化物的層。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述金屬材料的氧親和性高于在所述二次電池中進(jìn)行電荷授受的離子的氧親和性。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述離子是堿金屬離子或堿土金屬離子。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述離子是鋰離子。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述第一層設(shè)置在襯底上。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述襯底的導(dǎo)電性高于所述金屬材料的導(dǎo)電性。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述襯底的材料選自銅、鐵、鎳和不銹鋼。
30.一種二次電池的電極的形成方法，包括如下步驟 形成包含金屬材料的第一層； 通過等離子體CVD法在所述第一層上形成包含硅或硅化合物的第二層；以及 進(jìn)行加熱處理以使所述第一層的一部分與所述第二層的一部分起反應(yīng)，而在所述第一層與所述第二層之間形成所述金屬材料的硅化物的層。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述金屬材料的氧化物具有導(dǎo)電性。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述金屬材料的氧化物是半導(dǎo)體。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述金屬材料選自鈦、鎳、銅、銦、錫和銀。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述金屬材料的氧親和性高于在所述二次電池中進(jìn)行電荷授受的離子的氧親和性。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述離子是堿金屬離子或堿土金屬離子。
36.根據(jù)權(quán)利要求30所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述離子是鋰離子。
37.根據(jù)權(quán)利要求30所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述第一層設(shè)置在襯底上。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述襯底的導(dǎo)電性高于所述金屬材料的導(dǎo)電性。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的二次電池的電極的形成方法，其中所述襯底的材料選自銅、鐵、鎳和不銹鋼。
全文摘要
目的是提供充放電循環(huán)特性優(yōu)異的二次電池。提供一種二次電池，該二次電池具有包含硅或硅化合物的電極，其中該電極在金屬材料的層上設(shè)置有包含硅或硅化合物的層；在該金屬材料層與該包含硅或硅化合物的層之間設(shè)置有所述金屬材料和所述硅的混合層；所述金屬材料的氧親和性比該二次電池中進(jìn)行電荷授受的離子的氧親和性高；并且，所述金屬材料的氧化物不具有絕緣性。進(jìn)行電荷授受的離子是堿金屬離子或堿土金屬離子。
文檔編號H01M4/134GK102812581SQ201180016199
公開日2012年12月5日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者栗城和貴, 森若圭惠, 村上智史 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所