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，其中包括：正极，该正极具有正极集电体、设置在所述正极集电体上且具有多个第一突起的正极活性物质、及设置在所述多个第一突起的每一个尖端上的第一绝缘体；负极，该负极具有负极集电体、设置在所述负极集电体的表面且具有多个第二突起的负极活性物质、及设置在所述多个第二突起的每一个尖端上的第二绝缘体；设置在所述正极和负极之间的隔离物；以及设置在所述正极和负极之间的空间且包含载体离子的电解质，在所述第一突起及第二突起的每一个中，高度对宽度的比例是３以上且１０００以下对１，即（３～１０００）∶１。

【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电化学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碳或锂金属氧化物用于电池材料，并且采用 通过使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(参照专利文献1、 专利文献2、专利文献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号公报为了获得大容量的蓄电装置，需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。能够通过由设置有凹凸的正极及负极夹持隔离物(s印arator)，并且在正极和负 极之间设置电解质，来获得大容量的蓄电装置。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隔离物破裂，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 隔离物时，隔离物有可能很容易被破坏。
技术实现思路
在本专利技术中，分别在正极活性物质及负极活性物质的表面设置多个突起，并且在 每一个突起的端部上配置使施加到隔离物上的压力得到缓冲的绝缘体。本专利技术涉及的一个方面是一种蓄电装置，其特征在于包括正极，该正极具有正极 集电体、设置在上述正极集电体上且具有多个第一突起的正极活性物质、及设置在上述多 个第一突起的每一个端部上的第一绝缘体；负极，该负极具有负极集电体、设置在上述负极 集电体的表面且具有多个第二突起的负极活性物质、及设置在上述多个第二突起的每一个 端部上的第二绝缘体；设置在上述正极和负极之间的隔离物；以及设置在上述正极和负极 之间的空间且包含载体离子的电解质，在上述第一突起及第二突起的每一个中，高度对宽 度的比例是3以上且1000以下对1，即(3-1000) 1。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。由于分别在正极活性物质及负极活性物质的表面设置多个突起，表面积增大，因此能够获得大容量的既薄又小的蓄电装置。而且，由于在多个突起的每一个上设置绝缘体，即使对正极和负极之间施加压力， 绝缘体也会吸收或分散压力，所以不会使隔离物受到破坏。因此，可以获得可靠性高的蓄电直ο附图说明图1是表示蓄电装置的制造工序的截面图；图2A至图2D是表示蓄电装置的制造工序的截面图； 图3A至图3D是表示蓄电装置的制造工序的截面图；图4A和图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方式实施，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。再者，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，而省略重复说明。实施方式1借助图1、图2A至图2D、图3A至图3D、以及图4A和图4B，说明本实施方式。首先，准备板状的正极集电体111 (参照图2A)。正极集电体111使用铝(Al)、钛 (Ti)等的单体或化合物即可。接着，在正极集电体111上形成要成为正极活性物质112的材料的板状正极活性 物质材料101 (参照图2B)。板状正极活性物质材料101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，在电容器的情况下可以使用活性炭。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的情况下，使用LiCo02、 LiNiO2等的由化学式LixMyO2 (M表示Co、Ni、Mn、V、Fe、或者Ti，χ在于0. 2以上且2. 5以下 的范围，并且y在于0. 8以上且1. 25以下的范围)表示的含有锂的复合氧化物即可。但是， 在锂离子二次电池的情况下，当使用由上述化学式LixMyO2表示的含有锂的复合氧化物作为 正极活性物质112时，M不但可以是一个元素，而且也可以包含两个以上的元素。就是说， 在锂离子二次电池的情况下，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。在板状正极活性物质材料101上形成要成为蚀刻工序中的掩模的多个绝缘体 113(参照图2C)。作为绝缘体113，可以举出丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、酚醛树 月旨、环氧树脂、抗蚀剂等的有机树脂。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活性物质材料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。另外，作为绝缘体113，也可以使用无机绝缘物如氧化硅膜、含有氮的氧化硅膜、含 有氧的氮化硅膜、氮化硅膜等。再者，绝缘体113既可以使用上述有机树脂或无机绝缘物的单层，又可以使用两 个以上的有机树脂的叠层、两个以上的无机绝缘物的叠层或者两个以上的有机树脂和无机 绝缘物的叠层。接下来，将绝缘体113用作掩模，通过干蚀刻法对板状正极活性物质材料101进行 各向异性蚀刻。由此形成具有多个突起115的正极活性物质112，在该突起115中，高度b 对宽度a的比例是3以上且1000以下对1，即(3 1000) 1，优选是10以上且1000以 下对1，即(10 1000) 1，例如，宽度a为Iym至ΙΟμπι，高度b为3μπι至ΙΟΟΟμπι，或 者宽度a为1 μ m至10 μ m，高度b为10 μ m至100 μ m，进一步地，例如宽度a为1 μ m，高度 b为10μπι(参照图2D)。由于图2D是截面图，所以正极活性物质112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，所以正极活性物质112具有如剑山那样的形 状。至于板状正极活性物质材料101的材料中的难以进行干蚀刻的材料，也可以通过 另外的方法诸如机械加工、丝网印刷、电解镀、热压印(hot embossing)加工等形成突起 115。再者，即使是可以进行干蚀刻的板状正极活性物质材料101，也可以通过使用上述方法 形成突起115。通过以上工序形成正极117。另一方面，准备板状负极集电体121(参照图3A)。负极集电体121使用铜(Cu)、 铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)等的单体或化合物即可。接下来，在负极集电体121上形成成为负极活性物质122的材料的板状负极活性 物质材料105 (参照图3B)。至于板状负极活性物质材料105，使用可以吸藏并释放锂离子的碳材料、硅材 料、硅合金材料等的锂离子保持体作为负极活性物质。作为上述碳材料，可以使用粉末状 或纤维状的石墨等的碳材料。另外，作为上述硅材料，也可以使用如下材料形成微晶硅 (microcrystallines本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电装置，其中包括：正极，该正极具有：正极集电体、所述正极集电体上的多个第一突起，所述多个第一突起具有正极活性物质、及所述正极活性物质的每个所述多个第一突起的端部上的第一绝缘体；负极，该负极具有：负极集电体、所述负极集电体上的多个第二突起，所述多个第二突起具有负极活性物质、及所述负极活性物质的每个所述多个第二突起的端部上的第二绝缘体；所述正极和所述负极之间的隔离物，所述多个第一突起和所述多个第二突起隔着所述隔离物彼此对置；以及设置在所述正极和所述负极之间的空间中的电解质，所述电解质包含载体离子。

【技术特征摘要】
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【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]