【技术实现步骤摘要】
本公开涉及锂金属二次电池、负极的制造方法和锂金属二次电池的充放电方法。
技术介绍
1、日本特开2001-250559号公报公开了一种锂金属二次电池。
技术实现思路
1、在锂金属二次电池(以下也记为"单电池")中，负极的充电反应是li金属的析出反应。随着li金属的析出，负极的厚度增大。由于负极厚度增大，单电池会膨胀。因此，本公开的目的是减轻与li金属析出相伴的单电池膨胀。
2、以下，说明本公开的技术方案和作用效果。不过，本说明书的作用机理包含推定。作用机制没有限定本公开的技术范围。
3、1.一种锂金属二次电池，包含正极、负极和电解质。负极包含负极集电体和柱体层。柱体层配置在负极集电体的表面。柱体层包含多个绝缘性柱。多个绝缘性柱分别在从负极集电体的表面朝向正极的方向上延伸。锂离子溶解在电解质中。负极的充电反应是在绝缘性柱彼此的间隙中的锂金属的析出反应。负极的放电反应是间隙中的锂金属的溶解反应。
4、在上述"1"记载的单电池中，负极包含柱体层。柱体层包含多个绝缘性柱。多个绝缘性柱可形成框体(框架)。li金属能够在绝缘性柱彼此的间隙中析出。认为即使li金属析出，柱体层(框体)的外形尺寸也不易变化。通过li金属以收纳在框体内的方式析出，能够减轻负极厚度的增大。即，能够减轻伴随li金属析出的单电池膨胀。
5、其中，各柱体是绝缘性的。在柱体是导电性的情况下，可能无法减轻单电池的膨胀。即，在柱体是导电性的情况下，会向柱体供给电子。因此，在柱体的顶端(
6、通过该柱体是绝缘性的，在充电开始时，li离子在负极集电体的表面接收电子，由此能够析出li金属。通过li金属的析出从负极集电体的表面开始，在充电过程中，li金属能够在柱体层的内部发展。
7、2.在上述"1"记载的锂金属二次电池中，多个绝缘性柱例如也可以分别包含抗蚀剂材料。
8、例如，也可以通过光刻(photolithography)形成多个绝缘性柱。
9、3.在上述"1"或"2"记载的锂金属二次电池中，多个绝缘性柱例如也可以分别具有1以下的长宽比。
10、"长宽比"通过下式(f-1)求出。
11、ar＝h/d (f-1)
12、式中，ar表示长宽比。h表示绝缘性柱的高度。d表示绝缘性柱的直径。
13、通过绝缘性柱的长宽比为1以下，可期待绝缘性柱难以从负极集电体的表面脱落。再者，长宽比是无量纲量。
14、4.在上述"1"～"3"中任一项记载的锂金属二次电池中，多个绝缘性柱例如也可以分别具有100～300μm的直径和1～100μm的高度。
15、5.在上述"1"～"4"中任一项记载的锂金属二次电池中，电解质也可以包含溶剂和溶质。溶剂例如也可以含有氢氟醚(hfe)。溶质例如也可以含有酰亚胺盐。
16、通过电解质含有hfe和酰亚胺盐，例如可期待输出功率的提高等。
17、6.在上述"1"～"5"中任一项记载的锂金属二次电池中，柱体层例如也可以具有50～95％的间隙率。
18、"间隙率"通过下述式(f-2)求出。
19、p0＝{(s0－s1)/s0}×100(f-2)
20、式中，p0表示间隙率。间隙率以百分率表示。s0表示负极集电体的面积中配置有柱体层的区域的面积。s1表示多个绝缘性柱的合计附着面积。
21、间隙率越高，越可以增加能够收纳在柱体层内的li金属。即，可期待能量密度的提高。例如，有时在柱体层的厚度方向(绝缘性柱的高度方向)上施加压力。例如，通过约束构件约束单电池的周围，有时会产生压力(约束压)。约束压集中在部分绝缘性柱上时，li金属的析出量可能产生不均。例如，间隙率越低(绝缘性柱的密度越高)，就越期待约束压分散到多个绝缘性柱的整体上。间隙率为50～95％时，有能量密度和约束压的分散性的平衡良好的倾向。再者，间隙率是无量纲量。上述式(f-2)中，s0可看作是俯视时被柱体层的轮廓线所包围的区域(图形)的面积。
22、7.一种上述"1"～"6"中任一项记载的锂金属二次电池用负极的制造方法，例如也可以包含下述工序(a)～(c)。
23、工序(a)：准备负极集电体。
24、工序(b)：通过在负极集电体的表面配置抗蚀剂材料而形成抗蚀剂层。
25、工序(c)：通过选择性地除去抗蚀剂层的一部分而形成柱体层。
26、根据光刻，可对多个绝缘性柱的配置任意地图案化。
27、8.一种锂金属二次电池的充放电方法，包含下述工序(d)和(f)。
28、工序(d)：对锂金属二次电池进行充电。
29、工序(f)：对锂金属二次电池进行放电。
30、锂金属二次电池包含正极、负极和电解质。负极包含负极集电体和柱体层。柱体层配置在负极集电体的表面。柱体层包含多个绝缘性柱。多个绝缘性柱分别在从负极集电体的表面朝向正极的方向上延伸。锂离子溶解在电解质中。
31、上述工序(d)包含在绝缘性柱彼此的间隙中析出锂金属。
32、上述工序(f)包含在间隙中溶解锂金属。
33、9.在上述"8"记载的锂金属二次电池的充放电方法中，俯视时例如锂金属也可以以呈网状延伸的方式析出。
34、俯视时，多个绝缘性柱可呈点状分散。因而，俯视时，绝缘性柱彼此的间隙呈网状扩展。因此，li金属可在间隙内形成网状的连续相。通过li金属形成连续相，能够减少孤立li金属的产生。如果产生孤立li金属，则li金属的析出量可能产生不均。
35、以下，说明本公开的实施方式(以下可简称为"本实施方式")、以及本公开的实施例(以下可简称为"本实施例")。不过，本实施方式和本实施例没有限定本公开的技术范围。本实施方式和本实施例在所有方面都是例示。本实施方式和本实施例是非限制性的。本公开的技术范围包括与请求保护的范围的记载同等的含义和范围内的所有变更。例如，从一开始就预定包括从本实施方式和本实施例中提取任意结构，将它们任意组合后的方案。
36、本公开的上述和其它目的、特征、方式和优点，从配合附图理解的本公开的以下详细说明中变得明确。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种锂金属二次电池，
2.根据权利要求1所述的锂金属二次电池，
3.根据权利要求1所述的锂金属二次电池，
4.根据权利要求1所述的锂金属二次电池，
5.根据权利要求1所述的锂金属二次电池，
6.根据权利要求1～5中任一项所述的锂金属二次电池，
7.一种负极的制造方法，是制造权利要求1所述的锂金属二次电池用负极的方法，包含以下工序：
8.一种锂金属二次电池的充放电方法，包含以下工序：
9.根据权利要求8所述的锂金属二次电池的充放电方法，
【技术特征摘要】
1.一种锂金属二次电池，
2.根据权利要求1所述的锂金属二次电池，
3.根据权利要求1所述的锂金属二次电池，
4.根据权利要求1所述的锂金属二次电池，
5.根据权利要求1所述的锂金属二次电池，
6.根据权利要求...
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