二次电池的制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够增大放电容量的二次电池的制造方法。根据本申请的二次电池的制造方法，在依次层叠了第一电极(12)、由n型金属氧化物半导体形成的n型金属氧化物半导体层(14)、由n型金属氧化物半导体与绝缘体形成的充电层(16)、以绝缘体为主要成分的中间绝缘层(18)、由p型金属氧化物半导体形成的p型金属氧化物半导体层(22)和第二电极(24)之后，依次以第一电极(12)为基准在第一电极(12)与第二电极(24)之间施加正电压的第一步骤、以第一电极(12)为基准在第一电极(12)与第二电极(24)之间施加0V的第二步骤进行反复的反复步骤作为第1单位循环，反复进行预定数量的第1单位循环。

Manufacturing Method of Secondary Battery

The invention provides a manufacturing method of secondary battery capable of increasing discharge capacity. According to the manufacturing method of the secondary battery according to this application, the first electrode (12), the n-type metal oxide semiconductor layer (14), the charging layer (16), the intermediate insulating layer (18), the p-type metal oxide semiconducting layer formed by the n-type metal oxide semiconductor and the insulator, are stacked in turn, and the p-type metal oxide semiconducting layer formed by the p-type metal oxide semiconductor is formed by the n-type metal oxide semiconductor and the insulator. After the body layer (22) and the second electrode (24), the first step of applying positive voltage between the first electrode (12) and the second electrode (24) and the second step of applying 0V between the first electrode (12) and the second electrode (24) with the first electrode (12) as the reference are repeated as the first unit cycle, and the first unit cycle of a predetermined number is repeated.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池的制造方法
本专利技术涉及全固体二次电池的制造方法。
技术介绍
作为具有蓄电功能的装置，包括二次电池和电容器。二次电池是利用化学反应的装置，其特征是具有大容量。电容器通过在电极间夹持有绝缘体而蓄积有电荷，因此其特征是能够短时间内进行充电。作为二次电池，包括镍镉电池、锂离子二次电池等。作为电容器，包括超级电容器(也称作双电层电容器)与MOS电容器等。作为代表性的二次电池的锂离子二次电池是三层结构，在正极与负极之间夹持有隔膜，这些构成要素由能够使得锂离子流动的电解质所覆盖。正极与负极是能够进行锂离子、电子的吸收和放出的材料，在锂离子电池内部，锂离子通过电解质在正极与负极之间往复，由此进行充放电。作为固体锂离子二次电池的层叠结构，在专利文献1中公开的结构包括具有锂离子出入的正极活物质的正极层、具有锂离子出入的负极活物质的负极层以及配置在正极层与负极层之间的固体电解质层。相邻两个层叠体的固体电解质层通过绝缘层相连。进一步，将相邻两个层叠体层叠为分别构成各层叠体的负极层之间相互接触，或者，分别构成各层叠体4的正极层之间相互接触。作为基于新的原理的二次电池，在专利文献2中公开了量子电池。“量子电池”是对在专利文献2所公开的二次电池所赋予的名称。图14是显示量子电池100的横截面的图。量子电池100在基板上形成导电性的第1电极312，进一步，层叠有充电电荷的充电层114、p型金属氧化物半导体层116以及第2电极118。充电层114中填充有被绝缘性被膜所覆盖的微粒子的n型金属氧化物半导体，由于紫外线照射而产生光激发结构变化现象，在n型金属氧化物半导体的带隙内形成新的能级。进一步，在专利文献3中公开了利用半导体而使电致变色显示装置功能与二次电池一体化构造的新型二次电池。包括基板、第一电极、由半导体金属氧化物形成的多孔质层、由半导体金属氧化物与绝缘性金属氧化物的复合体形成且通过施加电压发生可逆氧化还原反应的活性层、电子阻挡层和第二电极，其结构与图14所示的量子电池具有相同的结构。活性层通过氧化还原反应进行电荷的蓄积或释放，是与电荷的蓄积或释放联动而使光透过率发生变化的电致变色显示装置和二次电池一体型固体元件。专利文献2所公开的量子电池与专利文献3所公开的二次电池之间的不同点在于，后者在结构上充电层是半导体金属氧化物与绝缘性金属氧化物的复合体，并且，通过紫外线照射在n型金属氧化物半导体的带隙内不形成新的能级。根据这些不同，后者的充放电的原理的根本也在于半导体金属氧化物与绝缘性金属氧化物之间的可逆的氧化还原反应。专利文献3所公开的二次电池中，对复合氧化物薄膜进行光激发结构变化处理，由此使得复合氧化物薄膜变化为活性，作为光激发结构变化处理可以使用紫外线照射的方法。在二次电池形成后进行的处理包括老化(aging)处理或调节(conditioning)处理。锂二次电池通过将包括正极以及负极形成的电极体放入电池壳内，注入非水电解液后，密封电池壳而形成。在锂二次电池形成后，直接进行所谓的老化处理，即在预定温度下进行保存，此后，进行调节处理，即通过进行充放电将电池调节为可实际使用的状态，由此来制造(参考专利文献4)。调节是指从使得电池性能稳定等目的出发，对形成后的二次电池多次反复进行充电放电的循环。当进行作为负极活物质而使用碳质材料等的锂二次电池的调节时，在负极表面形成有由包含锂的化合物等形成的SEI(SolidElectrolyteInterphase,固体电解质膜)皮膜。由于一旦被覆在负极表面的SEI被膜几乎不生长，只要SEI皮膜的状态不发生改变则在该阶段电池容量稳定。专利文献5中，相对于使用了金属氧化物半导体的量子电池(参考专利文献2)，公开了进行调节的充放电装置。当多个量子电池的充放电同时并列进行时，电源的峰值电流增大，因此，该充电装置通过切换手段将量子电池与电源依次链接，以使得多个量子电池的充放电不反复。现有技术文献专利文献专利文献1:WO2010/089855号公报专利文献2:WO2012/046325号公报专利文献3:日本特开2014-032353号公报专利文献4:日本特开2004-208440号公报专利文献5:WO2014/016900号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题全固体二次电池与使用电解液的锂离子电池等相比，因小型化而不会发生因发热产生的起火，其安全性较高，但可充电的容量较小，要求进一步改良。因此，在全固体二次电池领域，历来进行着材料、层叠结构的研究。另外，为了将二次电池调节为实际可以使用的状态，进行作为二次电池形成后实行的电处理的老化处理、调节处理。这些电处理，如上述
技术介绍
所述，以往是为了使得初期充电功能稳定化而进行的，不是为了放电容量的增大这样的性能提升。因此，期待用于使得放电容量增大的电处理。本专利技术涉及对形成后的二次电池进行的电处理，其目的在于通过研究其电气状况，提供一种放电容量相比于初期放电容量而能够增大的二次电池的制造方法。解决课题的方法根据本专利技术的一实施方式的氧化物半导体二次电池的制造方法中，在将第一电极、由n型金属氧化物半导体形成的n型金属氧化物半导体层、由n型金属氧化物半导体与绝缘体形成的充电层、以绝缘体为主要成分的中间绝缘层、由p型金属氧化物半导体形成的p型金属氧化物半导体层和第二电极依次层叠后，将以第一电极为基准在第一电极与第二电极之间施加正电压作为第一步骤，将以第一电极为基准在第一电极与第二电极之间施加0V作为第二步骤，将第一步骤和第二步骤的结合作为第1单位循环，反复进行预定数量的第1单位循环。在上述制造方法中，在第一电极为接地的情况下，在第一步骤中施加在第二电极上的正电压的值至少包括氧化物半导体二次电池的充电电压以上的值。另外，在上述制造方法中，在第一步骤中包括在第一电极与第二电极之间施加正电压的状态保持一定时间的步骤，在第二步骤中包括在第一电极与第二电极之间施加0V的状态保持一定时间的步骤。另外，上述制造方法中，在第一步骤中，在第一电极与第二电极之间施加的正电压可以设定为每个循环不同的电压值。另外，上述制造方法中，在第一步骤中，在各步骤中控制在第一电极与第二电极之间施加的正电压，以使得在第一电极与第二电极之间流动的电流的值不会超过第一步骤中所预定的电流值。另外，上述制造方法中，在第一步骤中，施加正电压的正电压施加时间随着氧化物半导体二次电池的放电容量的增加而延长。另外，在上述制造方法中，施加正电压的正电压施加时间是氧化物半导体二次电池的电压值到达至预先确定的设定电压值的时间。另外，上述制造方法中，除了第一步骤及第二步骤之外，还包括测定氧化物半导体二次电池的放电容量的第三步骤，在第1单位循环反复进行了预定的循环数量后，执行第三步骤，当测定到氧化物半导体二次电池的放电容量为预先确定的阈值以上时结束施加电压。另外，上述制造方法中，除了第一步骤及第二步骤之外，还包括测定氧化物半导体二次电池的放电容量的第三步骤和基于第三步骤所测定的放电容量以预定的时间间隔计算氧化物半导体二次电池的放电容量的增加率的第四步骤，在第1单位循环反复进行了预定的循环数量之后，执行第三步骤和第四步骤，当放电容量的增加率为预先确定的阈值以下时结束施加电压。另外，上述制造方法中，中间绝缘层是通过在充电层的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化物半导体二次电池的制造方法，其特征在于，在将第一电极、由n型金属氧化物半导体形成的n型金属氧化物半导体层、由n型金属氧化物半导体与绝缘体形成的充电层、以绝缘体为主要成分的中间绝缘层、由p型金属氧化物半导体形成的p型金属氧化物半导体层和第二电极依次层叠后，将以所述第一电极为基准在所述第一电极与所述第二电极之间施加正电压作为第一步骤，将以所述第一电极为基准在所述第一电极与所述第二电极之间施加0V作为第二步骤，以所述第一步骤和所述第二步骤作为第1单位循环，反复进行预定数量的所述第1单位循环。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.19 JP 2016-100875;2017.03.15 JP 2017-049251.一种氧化物半导体二次电池的制造方法，其特征在于，在将第一电极、由n型金属氧化物半导体形成的n型金属氧化物半导体层、由n型金属氧化物半导体与绝缘体形成的充电层、以绝缘体为主要成分的中间绝缘层、由p型金属氧化物半导体形成的p型金属氧化物半导体层和第二电极依次层叠后，将以所述第一电极为基准在所述第一电极与所述第二电极之间施加正电压作为第一步骤，将以所述第一电极为基准在所述第一电极与所述第二电极之间施加0V作为第二步骤，以所述第一步骤和所述第二步骤作为第1单位循环，反复进行预定数量的所述第1单位循环。2.根据权利要求1所述的氧化物半导体二次电池的制造方法，其特征在于，在所述第一电极接地的情况下，在所述第一步骤中对所述第二电极施加的正电压的值至少包括所述氧化物半导体二次电池的充电电压以上的值。3.根据权利要求1所述的氧化物半导体二次电池的制造方法，其特征在于，所述第一步骤中包括在所述第一电极与所述第二电极之间施加正电压的状态保持一定时间的步骤，所述第二步骤中包括在所述第一电极与所述第二电极之间施加0V的状态保持一定时间的步骤。4.根据权利要求3所述的氧化物半导体二次电池的制造方法，其特征在于，在所述第一步骤中，在所述第一电极与所述第二电极之间施加的正电压在每个循环设定为不同的电压值。5.根据权利要求1所述的氧化物半导体二次电池的制造方法，其特征在于，在所述第一步骤中，在各步骤中控制在所述第一电极与所述第二电极之间施加的正电压，以使得在所述第一电极与所述第二电极之间流动的电流值不超过在所述第一步骤中预先确定的电流值。6.根据权利要求1所述的氧化物半导体二次电池的制造方法，其特征在于，在所述第一步骤中，施加正电压的施加正电压时间随着所述氧化物半导体二次电池的放电容量增加而延长。7.根据权利要求1所述的氧化物半导体二次电池的制造方法，其特征在于，施加正电压的施加正电压时间是所述氧化物半导体二次电池的电压值到达至预先确定的设定电压值的时间。8.根据权利要求1所述的氧化物半导体二次电池的制造方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：津国和之，斋藤友和，佐藤祐树，高野光，
申请(专利权)人：日本麦可罗尼克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP