蓄电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种蓄电装置，包括：正极，该正极包括：具有多个第一突起的正极集流器；设置在多个第一突起的每一个上的第一绝缘体；以及设置在第一绝缘体及具有多个第一突起的正极集流器的表面上的正极活性物质；负极，该负极包括：具有多个第二突起的负极集流器；设置在多个第二突起的每一个上的第二绝缘体；以及设置在第二绝缘体及具有多个第二突起的负极集流器的表面上的负极活性物质；设置在正极和负极之间的分离器；以及设置在正极和负极之间的空间中且包含载体离子的电解质。

【技术实现步骤摘要】

本说明书公开的专利技术涉及一种蓄电装置。
技术介绍
近年来，对如锂离子二次电池及锂离子电容器等的蓄电装置进行了积极的开发，上述锂离子二次电池是如下一种二次电池将锂金属氧化物用于电池材料，并且采用通过 载体离子的锂离子在正极和负极之间移动来进行充放电的方式(参照专利文件1、专利文 件2、专利文件3)。日本专利申请公开2008-294314号公报日本专利申请公开2002-289174号公报日本专利申请公开2007-299580号公报为了获得大电容的蓄电装置，必须要扩大正极及负极的表面积。为了扩大正极及 负极的表面积，分别在正极及负极的表面上设置凹凸，即可。通过由设置有凹凸的正极及负极夹持分离器(s印arator)，并且在正极和负极之 间设置电解质，来可以获得大电容的蓄电装置。但是，有可能正极或负极因充电而膨胀，并且因该膨胀的压力导致分离器破裂，而 产生短路缺陷。另外，在制造薄型及小型的蓄电装置的工序中，当压力施加到正极和负极之间的 分离器时，分离器有可能很容易被破坏。
技术实现思路
分别在正极集流器(current collector)及负极集流器的表面上设置多个突起， 并且在每一个突起上配置使施加到分离器上的压力得到缓和的绝缘体。本专利技术涉及一种蓄电装置，包括正极，该正极包括具有多个第一突起的正极集 流器；设置在所述多个第一突起的每一个上的第一绝缘体；以及设置在所述第一绝缘体及 所述具有多个第一突起的正极集流器的表面上的正极活性物质；负极，该负极包括具有 多个第二突起的负极集流器；设置在所述多个第二突起的每一个上的第二绝缘体；以及设 置在所述第二绝缘体及所述具有多个第二突起的负极集流器的表面上的负极活性物质；设 置在所述正极和负极之间的分离器；以及设置在所述正极和负极之间的空间中且包含载体 离子的电解质，其中所述第一突起及第二突起的高度是宽度的10至1000倍。上述第一绝缘体及第二绝缘体分别是选自丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺 酰胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、抗蚀剂、氧化硅膜、含有氮的氧化硅膜、含有氧的氮化硅膜、 以及氮化硅膜中的任何一个或两个以上的叠层。上述载体离子是碱金属离子或碱土金属离子，并且上述碱金属离子是锂(Li)离 子或钠(Na)离子，上述碱土金属离子是镁(Mg)离子或钙(Ca)离子。由于分别在正极集流器及负极集流器的表面上设置多个突起，所以其表面积增大，因此可以获得大电容的蓄电装置。另外，由于上述突起分别通过蚀刻形成，所以可以获得即薄又小的蓄电装置。另外，由于在多个突起的每一个上设置绝缘体，所以当对正极和负极之间施加压力时绝缘体吸收或分散压力，而不会使分离器受到破坏。因此，可以获得可靠性高的蓄电装置。附图说明图1是表示蓄电装置的制造工序的截面图；图2A至2D是表示蓄电装置的制造工序的截面图；图3A至3D是表示蓄电装置的制造工序的截面图；图4A和4B分别是表示蓄电装置的透视图和截面图。具体实施例方式以下，参照附图对本说明书中公开的专利技术的实施方式进行说明。但是，本说明书中 公开的专利技术可以以多种不同形式实施，所属
的普通技术人员可以很容易地理解一 个事实就是其方式和详细内容可以在不脱离本说明书中公开的专利技术的宗旨及其范围的情 况下被变换为各种形式。因此，本说明书中公开的专利技术的实施方式不应该被解释为仅限于 本实施方式的记载内容。注意，在以下表示的附图中，对于相同部分或具有相同功能的部分 使用相同的附图标记表示，而省略重复说明。实施方式1参照图1、图2A至2D、图3A至3D、以及图4A和4B说明本实施方式。在成为正极集流器111的材料的板状正极材料101 (参照图2A)上形成要成为蚀 刻掩模的多个绝缘体113 (参照图2B)。作为板状正极材料101，使用铝(Al)、钛(Ti)等的单体或化合物，即可。作为绝缘体113的例子，可以举出丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺酰胺树 月旨、酚醛树脂、环氧树脂等的有机树脂。作为绝缘体113，通过印刷法或旋涂法等形成上述那 样的有机树脂，即可。例如，通过印刷法在板状正极材料101的表面上形成未感光的感光丙 烯酸，并对要形成绝缘体113的区域照射光来形成绝缘体113，即可。接下来，将绝缘体113用作掩模，通过干蚀刻法对板状正极材料101进行各向异性 蚀刻。由此形成具有多个突起115的正极集流器111，在该突起115中，高度是宽度的10至 1000倍，例如宽度a为1 μ m至10 μ m，高度b为10 μ m至1000 μ m,优选的是，宽度a为1 μ m 至10 μ m，高度b为ΙΟμ 至100 μ m，进一步地，例如宽度a为1 μ m，高度b为IOym(参照 图2C)。由于图2C是截面图，所以正极集流器111表示为梳子形状。但是，由于突起115还 在进深方向上连续形成，所以正极集流器111具有如针山那样的形状。至于板状正极材料101的材料中的难以通过干蚀刻进行蚀刻的材料，也可以通过 另外的方法诸如机械加工、丝网印刷、电镀、热压纹加工等形成突起115。另外，即使是可以 通过干蚀刻进行蚀刻的板状正极材料101，也可以通过使用上述方法形成突起115。接下来，在正极集流器111及绝缘体113上形成正极活性物质112。由此形成正极 117(参照图2D)。作为正极活性物质112，可以使用具有层状结构的金属化合物(氧化物、硫化物、氮化物)。另外，作为正极活性物质112，在电容器中可以使用活性炭。另外，作为正极活性 物质112，在将锂离子用作载体离子的锂离子二次电池中，使用由LiCo02、LiNiO2等的化学 式LixMyO2 (M表示Co、Ni、Mn、V、Fe、或者11，1在于0. 2以上且2. 5以下的范围内，并且y在 于0.8以上且1.25以下的范围内)表示的含有锂的复合氧化物，即可。另外，在锂离子二 次电池中，当作为正极活性物质112使用由上述化学式LixMyO2表示的含有锂的复合氧化物 时，M不但可以是一个元素，而且可以包含两个以上的元素。就是说，在锂离子二次电池中， 作为正极活性物质112可以使用多元素的含有锂的复合氧化物。另一方面，在成为负极集流器121的材料的板状负极材料105 (参照图3A)上形成 要成为蚀刻掩模的多个绝缘体123 (参照图3B)。作为板状负极材料105，使用铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)等的单体或化合 物，即可。绝缘体123通过使用与绝缘体113相同的材料及相同的制造方法形成，即可。接下来，将绝缘体123用作掩模，通过干蚀刻法对可以通过干蚀刻进行蚀刻的板 状负极材料105进行各向异性蚀刻。由此形成具有多个突起125的负极集流器121，在该 突起125中，高度是宽度的10至1000倍，例如宽度c为1 μ m至10 μ m，高度d为10 μ m至 1000 μ m，优选的是，宽度c为1口111至1(^111，高度(1为10 μ m至100 μ m，进一步地，例如宽 度c为lym，高度d为10μπι(参照图3C)。由于图3C是截面图，所以负极集流器121表示 为梳子形状。但是，由于突起125还在进深方向上连续形成，所以负极集流器121具有如针 山那样的形状。至于板状负极材料105的材料中的难以进行干蚀刻的材料，也可以通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电装置，包括：正极，包括：具有多个第一突起的正极集流器；设置在所述多个第一突起的每一个上的第一绝缘体；以及设置在所述第一绝缘体及所述正极集流器上的正极活性物质；负极，包括：具有多个第二突起的负极集流器；设置在所述多个第二突起的每一个上的第二绝缘体；以及设置在所述第二绝缘体及所述负极集流器上的负极活性物质；设置在所述正极和所述负极之间的分离器；以及设置在所述正极和所述负极之间的的电解质，其中所述电解质包含载体离子。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，泉小波，
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：JP[日本]