二次电池及二次电池的制造方法技术

本发明专利技术的一个方式的目的是提供一种负极及使用该负极的二次电池。为了达到上述目的，在本发明专利技术的一个方式中，在负极活性物质层和负极集电体中设置多个凹凸。通过利用设置在负极活性物质层中的多个凹凸，可以吸收负极活性物质的膨胀，由此抑制其变形。另外，通过利用设置在负极集电体中的多个凹凸，可以抑制由于负极活性物质的膨胀及收缩导致的负极集电体的变形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物体、方法或制造方法。另外，本专利技术涉及工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(composit1n of matter)。尤其是，本专利技术的一个方式涉及半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、摄像装置、它们的驱动方法及制造方法。尤其是，本专利技术的一个方式涉及二次电池用负极及二次电池。
技术介绍
近年来，随着以智能手机或平板终端为代表的便携式信息终端、如笔记本电脑或便携式游戏机等移动设备的发展，对它们内置的小型、轻量、高能量密度电池的研究开发成为当务之急，已在开发其一部分。为了提高二次电池的能量密度，重要的是提高负极的容量密度。但是，广泛被用作锂离子二次电池的负极活性物质的石墨的理论容量密度为372mAh/g，已达到与理论容量接近的360mAh/g以上的容量密度。为了进一步提高二次电池的能量密度，已在研发其理论容量密度更高的负极活性物质，与锂成为合金的硅(Si)、锡(Sn)、锗(Ge)、镓(Ga)、它们的氧化物及合金等引人瞩目。例如，专利文献I及专利文献2公开了将包含硅的材料用于负极活性物质的二次电池。国际专利申请公开W02007/074654号公报日本专利申请公开2012-38528号公报但是，上述与锂成为合金的材料、它们的氧化物及合金等具有伴随充放电产生的体积变化大的特征。例如，硅因与锂成为合金而膨胀，使得其体积增加了大约三倍。由此，发生如下问题:负极活性物质因反复膨胀及收缩而成为微粉并从集电体剥落；负极活性物质膨胀，使得负极集电体伸长，由此在负极集电体中发生起皱等。当负极活性物质剥落时，二次电池的容量下降。另外，当在负极集电体中发生起皱时，包括外包装体的二次电池的体积变大，使得二次电池的能量密度下降。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的一个方式的目的是提供一种新颖的二次电池用负极及二次电池。具体而言，提供一种能够吸收由于负极活性物质成为合金导致的膨胀的负极及使用该负极的二次电池。另外，本专利技术的一个方式的目的是提供一种新颖的蓄电装置、新颖的负极以及安装有使用该负极的二次电池的电子设备等。注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。另外，本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，从说明书、附图以及权利要求书等的记载中可自然得知上述目的以外的目的，并可以从说明书、附图以及权利要求书等的记载中提出上述目的以外的目的。为了达到上述目的，在本专利技术的一个方式中，在负极活性物质层及负极集电体中设置多个凹凸。通过利用设置在负极活性物质层中的多个凹凸，可以吸收负极活性物质的膨胀，由此抑制其变形。另外，通过利用设置在负极集电体中的多个凹凸，可以抑制由于负极活性物质的膨胀及收缩导致的负极集电体的变形。本专利技术的一个方式是一种二次电池，包括负极、正极、电解液以及隔离体，其中负极包括负极集电体及负极活性物质层，负极活性物质层包括作为负极活性物质的含硅化合物，负极活性物质层包括第一凹凸及第二凹凸，负极集电体包括第三凹凸及第四凹凸，负极活性物质层的第一凹凸与负极集电体的第三凹凸重叠，并且负极活性物质层的第二凹凸与负极集电体的第四凹凸重叠。根据本专利技术的一个方式，可以提供一种新颖的二次电池用负极及二次电池。具体而言，可以提供一种能够吸收由于负极活性物质成为合金导致的膨胀的负极及使用该负极的二次电池。另外，可以提供一种新颖的蓄电装置、新颖的二次电池用负极以及安装有二次电池的电子设备等。另外，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。另外，本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述效果。另外，从说明书、附图以及权利要求书等的记载中可自然得知上述效果以外的效果，并可以从说明书、附图以及权利要求书等的记载中提出上述效果以外的效果。【附图说明】图1A至图1C是可以用于二次电池的负极的俯视图及截面图；图2A至图2D是可以用于二次电池的负极的截面图；图3A1-A3和图3B1-B2是可以用于二次电池的负极的俯视图；图4是说明二次电池的例子的透视图；图5A和图5B是说明二次电池的例子的截面图；图6A至图6D是说明二次电池的制造方法的例子的图；图7A和图7B是说明二次电池的制造方法的例子的图；图8A至图8C是说明二次电池的制造方法的例子的图；图9A和图9B是说明二次电池的制造方法的例子的图；图1OA和图1OB是说明的例子的图；图1lA和图1lB是说明二次电池的例子的图；图12A至图12C是说明二次电池的例子的图；图13A至图13C是说明二次电池的例子的图；图14A和图14B是说明蓄电系统的例子的图；图15A1-A2和图15B1-B2是说明蓄电系统的例子的图；图16A和图16B是说明蓄电系统的例子的图；图17是说明蓄电装置的电池控制单元的方框图；图18A至图18C是说明蓄电装置的电池控制单元的概念图；图19是说明蓄电装置的电池控制单元的电路图；图20是说明蓄电装置的电池控制单元的电路图；图21A至图21C是说明蓄电装置的电池控制单元的概念图；图22是说明蓄电装置的电池控制单元的方框图；图23是说明蓄电装置的电池控制单元的流程图；图24A至图24F是说明电子设备的例子的图；图25A至图25C是说明电子设备的例子的图；图26是说明电子设备的例子的图；图27是说明电子设备的例子的图；图28A和图28B是说明电子设备的例子的图；图29A和图29B是充放电之前的负极的照片；图30A至图30C是充放电之后的负极的X射线CT影像；图31A至图31C是充放电之后的负极的照片；图32是示出二次电池的充放电特性的图。【具体实施方式】以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。但是，本专利技术不局限于以下说明，所属
的普通技术人员可以很容易地理解可对其方式和详细内容进行各种变换。另外，本专利技术不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。“电连接”包括通过“具有某种电作用的元件”连接的情况。在此，“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接对象间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。为了容易理解，有时附图等中所示的各构成要素的位置、大小、长度、范围等不表示实际上的位置、大小、长度、范围等。因此，所公开的专利技术不一定局限于附图等中所公开的位置、大小、长度、范围等。“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附记的。实施方式I在本实施方式中，参照图1A至图3A1-A3和3B1-B2说明可以用于本专利技术的一个方式的二次电池的负极。图1A是负极111的俯视图，该负极111可以用于根据本专利技术的一个方式的二次电池。图1B示出沿图1A的X1-X2的截面，而图1C示出沿图1A的Y1-Y2的截面。负极111具有负极集电体101及形成在负极集电体101上的负极活性物质层102。负极活性物质层102包含负极活性物质。另外，负极活性物质层102也可以包含用来提高负极活性物质的紧密性的粘结剂(binder)、用来提高负极活性物质层的导电性的导电助剂等。只要在二次电池内不引起显著的化学变化而呈现高导电性，对用于负极集电体101的材料没有特别的限制。例如，可以使用金、铂、铁、镍、铜、铝、钛、钽、锰等金属及这些金属的合金(不锈钢等)。另外，也可以使用碳、镍或钛等进行覆盖。另外，也可以添加硅、钕、钪、钼等而提高耐热性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，所述二次电池包括：负极；正极；电解液；以及隔离体，其中，所述负极包括负极集电体及负极活性物质层，所述负极活性物质层包括含硅化合物，所述负极活性物质层包括第一凹凸及第二凹凸，所述负极集电体包括第三凹凸及第四凹凸，所述第一凹凸与所述第三凹凸彼此重叠，并且所述第二凹凸与所述第四凹凸彼此重叠。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：后藤准也，元吉真子，佐藤结香，川上贵洋，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP