本发明专利技术提供一种阳极及采用它的电池，所述阳极能够抑制阳极活性物质层形状坍塌及因这种坍塌而导致的与电解液的副反应，进而抑制电池容量的降低。该阳极包括阳极集电体和阳极活性物质层。所述阳极活性物质层具有第一层和第二层，所述第一层包含Ｓｎ，所述第二层包含除Ｓｎ之外的能够通过电化学作用嵌入和脱出Ｌｉ的其它元素。优选集电体的组成元素扩散到所述第一层和第二层中。
【技术实现步骤摘要】
阳极及采用它的电池
本专利技术涉及具有阳极集电体和阳极活性物质层的阳极，以及采用它的电池。
技术介绍
近年来，急需与高性能和多功能的移动设备有关的高容量二次电池作为移动设备的电源。然而，对于目前采用钴酸锂阴极和石墨阳极的典型的锂二次电池而言，电池容量处于饱和状态，极难获得更高的电池容量。因此，长久以来，一直考虑采用金属锂(Li)作为阳极。然而，为了使这种阳极实用化，需要提高锂的沉淀溶解效率，以控制枝晶的形成。同时，也一直积极地考虑采用硅(Si)、锡(Sn)等的高容量阳极。但是，当进行重复充放电时，这些阳极的形状因阳极活性物质的显著膨胀与收缩而坍塌，集电特性降低，并且因为表面面积的增加而促进电解液的溶解反应，所以它们的循环特性极差。因此，已经考虑了通过气相沉积法、液相沉积法、烧结法在阳极集电体上形成阳极活性物质层的阳极(例如参见日本待审专利申请公开H08-50922，日本专利公开2948205，及日本待审专利申请公开H11-135115)。具体地，这种通过进一步的热处理而使阳极活性物质层与阳极集电体间的至少部分界面合金化的阳极，已经成为引人注目的高特性阳极。由于常规的涂布型阳极需要涂布包含颗粒状阳极活性物质、粘合剂等的浆料，其抑制了小型化，而这种阳极的阳极集电体与阳极活性物质可以称为一个整体，所以阳极的电子传导及其优异，预期具有高性能的容量和循环寿命。另外，常规阳极中存在的导电剂、粘合剂、空隙等可以降低或排除。因此，这种阳极基本上可以呈薄膜状。然而，即使使用这种阳极时，仍然存在阳极活性物质层的形状因充放电而坍塌的问题，这种坍塌引起的与电解液的副反应增加的问题，以及电池容量随充放电的重复而降低的问题。-->
技术实现思路
本专利技术是在考虑到上述问题的基础上完成的，本专利技术的目的是提供一种阳极及采用它的电池，所述阳极能够抑制阳极活性物质层形状坍塌，因这种坍塌而导致的与电解液的副反应，及电池容量的降低。根据本专利技术的第一阳极包括阳极集电体和提供于该阳极集电体上的阳极活性物质层，其中该阳极活性物质层包含锡和除锡以外的元素，该元素能够通过电化学作用嵌入和脱出锂，它们的浓度在厚度方向上连续或断续地变化。根据本专利技术的第二阳极包括阳极集电体和提供于该阳极集电体上的阳极活性物质层，其中该阳极活性物质层具有第一层和第二层，所述第一层包含锡，所述第二层包含除锡之外的能够通过电化学作用嵌入和脱出锂的其它元素。根据本专利技术的第一电池包括阴极，阳极，及电解液，其中所述阳极包括阳极集电体和提供于该阳极集电体上的阳极活性物质层，且该阳极活性物质层包含锡和除锡以外的元素，该元素能够通过电化学作用嵌入和脱出锂，它们的浓度在厚度方向上连续或断续地变化。根据本专利技术的第二电池包括阴极，阳极，及电解液，其中所述阳极包括阳极集电体和提供于该阳极集电体上的阳极活性物质层，且该阳极活性物质层具有第一层和第二层，所述第一层包含锡，所述第二层包含除锡之外的能够通过电化学作用嵌入和脱出锂的其它元素。根据本专利技术的第一阳极，阳极活性物质层包含锡和除锡之外的其它元素，其能够通过电化学相互作用嵌入和脱出锂，它们的浓度沿厚度方向连续或断续地变化。根据本专利技术的第二阳极，除了含锡的第一层之外，还有包含除锡之外的其它元素的第二层，其能够通过电化学作用嵌入和脱出锂。因此，可以抑制因充放电导致的阳极活性物质层的形状的坍塌，以及因为这种坍塌所导致的与电解液的副反应。此外，根据本专利技术的第一电池采用本专利技术的第一阳极。而且，根据本专利技术的第二电池采用本专利技术的第二阳极。因此，可以抑制电池容量的降低。具体地，当第二层包含除锡之外的金属元素，该金属元素能够通过电化学作用嵌入和脱出锂，且熔点比阳极集电体低600℃或更多时；或者当阳极集电体的组成元素扩散到第一层和第二层中时；或者第二层如此形成，使得-->其厚度为第一层的厚度的1～120％，然后提供热处理时，仍然可以提高电池特性。通过下面的说明，本专利技术的其它及进一步目的、特征和优点将会更加显而易见。 附图说明图1是根据本专利技术实施方案的阳极的结构截面图；图2是根据本专利技术实施方案的阳极的另一种结构截面图；图3是根据本专利技术实施方案的阳极的又一种结构截面图；图4是采用图1所示阳极的二次电池的结构截面图；图5是采用图1所示阳极的另一种二次电池的结构截面图；及图6是图5所示的电极盘绕体沿VI-VI线的结构截面图。 具体实施方式现将参照附图详述本专利技术的实施方案。图1示出了根据本专利技术实施方案的阳极结构的示意图。该阳极具有这样的结构，其中阳极活性物质层12提供于阳极集电体11上。作为阳极集电体11的组成材料，优选对锂反应性低的材料，例如铜(Cu)，铁(Fe)，镍(Ni)，钛(Ti)，钨(W)，钼(Mo)，不锈钢，或者包含至少一种前述材料的金属材料。当采用对锂反应性高的材料时，伴随充放电的膨胀和收缩将会增加，对阳极集电体11的破坏也会增加。具体地，出于价格和可加工性考虑，优选铜(Cu)，铁(Fe)，镍(Ni)，钛(Ti)，或者不锈钢。更优选阳极集电体11的组成材料包含易于与阳极活性物质层12形成合金的元素。阳极集电体11可以做成单层或若干层。当阳极集电体11做成若干层时，可以采用易于与阳极活性物质层12形成合金的金属材料，制备与阳极活性物质层12接触的层，其它的层用别的金属材料制备。阳极活性物质层12具有含锡的第一层12A，及含锡之外的能够通过电化学作用嵌入和脱出锂的其它元素(下文中称之为除锡之外的元素)的第二层12B，它们自阳极集电体11一侧顺序层合。具体地，第一层12A包含锡的单质，合金，及化合物中的一种或多种，作为阳极活性物质。因此，采用该阳极的二次电池可以提供高容量。锡的合-->金或化合物的实例包括锡与长周期式周期表中4～11族元素的合金。另外，还包括Mg2Sn，SnOw(0＜w≤2)，SnSiO3，及LiSnO。第一层12A除了锡之外还可以包含能通过电化学作用嵌入和脱出锂的元素，例如钴(Co)。该元素可以单质，合金或化合物形式包含于其中。但是，该元素的含量小于锡的含量。具体地，第二层12B包含除锡以外的其它元素的单质，合金，及化合物中的一种或多种，作为阳极活性物质。因此，即使阳极具有充放电时体积显著变化的第一层12A，但由于膨胀率不同于第一层12A的第二层12B的存在，所以因膨胀和收缩而施加在阳极集电体11上应力可以降低，阳极活性物质层12的形状的坍塌可以得到抑制，并且可以抑制阳极活性物质层12与电解液间的副反应。优选第二层12B与第一层12A在其间的至少部分界面上合金化，例如通过热处理而合金化。换言之，优选第二层12B的组成元素扩散到第一层12A中，或者第一层12A的组成元素扩散到第二层12B中，或者两种组成元素互相扩散到彼此间的界面上。特别优选，位于第一层12A侧的另一侧的第二层12B中除锡之外的其它元素的含量大于第一层12A上的含量。其原因在于，这种结构可以更好地抑制阳极活性物质层12的形状的坍塌。在本说明书中，前本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阳极，包括： 阳极集电体；及 提供于所述阳极集电体上的阳极活性物质层， 其中所述阳极活性物质层包含锡（Ｓｎ）和除锡之外的其它元素，其能够通过电化学作用嵌入和脱出锂（Ｌｉ），它们的浓度沿厚度方向连续或断续地变化。
【技术特征摘要】
JP 2003-7-15 274860/031.一种阳极，包括：阳极集电体；及提供于所述阳极集电体上的阳极活性物质层，其中所述阳极活性物质层包含锡(Sn)和除锡之外的其它元素，其能够通过电化学作用嵌入和脱出锂(Li)，它们的浓度沿厚度方向连续或断续地变化。2.一种阳极，包括：阳极集电体；及提供于所述阳极集电体上的阳极活性物质层，其中所述阳极活性物质层具有第一层和第二层，所述第一层包含锡(Sn)，所述第二层包含除锡之外的能够通过电化学作用嵌入和脱出锂(Li)的其它元素。3.根据权利要求2的阳极，其中所述阳极集电体的组成元素扩散到所述第一层和第二层中。4.根据权利要求2的阳极，其中所述第一层和第二层是通过选自下列中的至少一种方法形成的：气相沉积法，液相沉积法，及烧结法。5.根据权利要求2的阳极，其中所述第二层包含除锡之外的金属元素，其能够通过电化学作用嵌入和脱出锂，且其熔点比所述阳极集电体低600℃或更多。6.根据权利要求2的阳极，其中所述阳极集电体包含选自下列中的至少一种：铜(Cu)，铁(Fe)，镍(Ni)，及钛(Ti)；所述第二层包含选自下列中的至少一种：锌(Zn)，镉(Cd)，铟(In)，及铅(Pb)。7.根据权利要求2的阳极，其中所述第二层如此形成，使得第二层的厚度为第一层厚度的1～120％，然后实施热处理。8.一种电池，包括：阴极；阳极；及电解液其中所述阳极包括阳极集电体和提供于该阳极集电体上的阳极活性物质层，...
【专利技术属性】
技术研发人员：高田智雄，川瀬贤一，小西池勇，饭嶋由纪子，宫木幸夫，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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