电池制造技术

本发明专利技术的电池具有正极层２０、负极层５０和电解质层４０，其中离子传导经由该电解质层而在两电极层之间进行。在所述电池中，正极层２０和负极层５０相互层叠在一起，并且在正极层２０和负极层５０之间设置有绝缘层３０。所述绝缘层３０的面积小于正极层２０和负极层５０中的一者的面积并且大于另一者的面积。不存在正极层２０和负极层５０只隔着电解质层４０而彼此相对的部位。即使当电解质层４０具有穿孔时，正极层２０和负极层５０间存在的绝缘层３０也可抑制正极层和负极层间的短路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电池，尤其涉及适合用作薄膜型锂二次电池的电池。
技术介绍
研究人员和工程师一直在进行关于薄膜电池的研究与开发，所述 薄膜电池主要是一种容量仅为几微安培时至几十微安培时的极低容 量的全固态电池。该电池具有叠层结构，其中(例如)正极层、固体 电解质层和负极层被依次地设置于用作集电体的金属箔上、或设置于 金属膜上，其中该金属膜形成于由(例如)氧化铝制成的陶瓷基底上。 以上各层通过气相沉积法(如溅射法)制成。通过使用氧化物而形成 固体电解质层，并且通过使用金属锂而形成负极层(例如，参见专利 文献1和2)。另一方面，还有另一种类型的电池，其具有这样的结构，其中正 极层和负极层并非层叠在一起，而是被并列放置在同一平面上(例如， 参见专利文献3)。该电池的正极层设置有形成于基板上的正极侧集 电体，并且其负极层设置有形成于同一基板上的负极侧集电体。各集 电体和各电极层均具有梳齿状形状。正极层的梳齿与负极层的梳齿被 相互啮合地设置，使得具有一种极性的梳齿被夹在另一极性的两个梳 齿之间。固体电解质被设置于正极层的梳齿和负极层的梳齿之间。 专利文献1:已公开的日本专利申请特开2005-251417号公报 专利文献2:己公开的日本专利申请特开平10-83838号公报 专利文献3:已公开的日本专利申请特开2006-147210号公报(图
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题然而，上述薄膜电池存在如下所述的问题。在具有叠层结构的薄膜电池中，设置正极层和负极层，使得其中 的一个位于另一个之上。因此，特别是在形成固体电解质层时，当有 异物粘附于下层元件上时，可能会在固体电解质层中形成穿孔。该穿 孔会在正极层和负极层之间造成短路的问题。该问题会降低这种薄膜 电池的产率。此外，检查在电解质层中是否形成有穿孔会耗费大量的 时间和人力。此外，在这种薄膜电池中，当需要通过增加电极层和固 体电解质层的形成面积以增大容量时，甚至在固体电解质层中形成一 个穿孔便会使正极层和负极层之间发生短路，从而导致电池无法工 作。另外，为了防止穿孔的形成，需要建造具有高清洁度且无灰尘的 无尘室。而建立这样的无尘室需要投入大量的设备成本。另一方面，具有其中梳齿形电极层被并列设置于同一平面上的结 构的薄膜电池中，不存在电极层之间相互重叠的部分。因此，这种结 构能够解决上述电极层间发生短路的问题。然而，这种结构需要将正 极层和负极层并列放置在同一平面上。与具有叠层结构的电池相比， 这种设置方式必然会增加电池的总面积。换言之，当规定电池具有相 同的容量时，会出现这样的问题，即具有梳齿状电极层的薄膜电池 所需的电池面积要大于具有叠层结构的电池所需的电池面积。鉴于上述状况进行本专利技术。本专利技术的目的是提供具有这样结构的 电池，其中正极层和负极层相互层叠，然而可消除由在电解质层中形 成穿孔而造成的问题。解决该问题的方法
本专利技术的电池具有正极层、负极层以及电解质层，经由所述电解 质层，离子传导在这两个电极层之间进行。在该电池中，正极层和负 极层相互层叠在一起，并且在正极层和负极层之间设置有绝缘层。该 绝缘层的面积小于正极层和负极层中的一者的面积、并且大于另--者 的面积。不存在正极层和负极层只隔着电解质层而彼此相对的部位。即使当电解质层具有穿孔时，存在于正极层和负极层之间的绝缘 层也可抑制正极层和负极层间发生短路。由于正极层和负极层相互层叠在一起，因此该电池的电池面积小 于具有呈梳齿状的正极层和负极层并列放置于同一平面上这样结构的电池的电池面积。另外，绝缘层的面积小于正极层和负极层中的一者的面积、并且 大于另一者的面积。此外，不存在所述正极层和所述负极层只隔着所述电解质层而彼此相对的部位。因此，正极层和负极层之间的离子传 导可以经由电解质层且沿着绝缘层表面进行，而不是沿着绝缘层的厚 度方向进行。根据本专利技术电池的一个方面，有利的是该电池为一次电池。尽管该电池具有正极层和负极层被彼此层叠在一起的结构，然而 上述结构能够形成这样的一次电池，该一次电池可解决由于在电解质 层中形成穿孔而造成的多种问题。根据本专利技术电池的另一方面，有利的是该电池为二次电池。尽管该电池具有正极层和负极层被彼此层叠在一起的结构，然而 上述结构能够形成这样的二次电池，该二次电池可解决由于在电解质 层中形成穿孔而造成的多种问题。根据本专利技术电池的又一方面，有利的是，正极层和负极层中的一 者具有简单的平面形状，而另一者具有复杂的平面形状，并且该复杂 平面形状的外缘线要长于简单平面形状的外缘线。根据本专利技术的电池，正极层和负极层之间的离子传导经由电解质 层且沿绝缘层的表面进行。因此，当电极层的外缘线增加时，可在较 大的区域内确保用于进行离子传导的通路。因此，当正极层和负极层 中的一者具有复杂的平面形状时，可确保离子具有更多的传导通路， 从而能够进一步提高电池的输出特性。根据本专利技术电池的又一方面，有利的是，正极层、负极层、电解 质层和绝缘层均由具有耐热性的材料构成，以耐受电池在进行回流焊 接时的温度。使用上述构成，能够构造出这样的电池，该电池能够耐受通过焊 接以将电池固定于电路板上的回流焊接工艺。根据本专利技术电池的乂一方面，有利的是，将电解质层和绝缘层设置于正极层和负极层之间。当采用本专利技术的结构时，电解质层和绝缘层均设置于正极层和负 极层之间。因此，即使电解质层和绝缘层中的至少一层中具有穿孔， 一个层中的穿孔与另一层中的穿孔位于同一位置的可能性也不大。所 以，能够更为可靠地防止正极层和负极层间的短路。专利技术效果根据本专利技术的薄膜型锂电池，在正极层和负极层之间设置有绝缘 层。因此，即使当固体电解质层中具有穿孔时，也几乎不会因穿孔的 存在而造成两个电极层间的短路。因此，该电池可维持其功能。附图说明图1为本专利技术实施例1中电池的垂直剖视图。图2为本专利技术实施例2中电池的垂直剖视图。 图3为本专利技术实施例3中电池的垂直剖视图。 图4为本专利技术实施例4中电池的垂直剖视图。 图5为本专利技术实施例5中电池的平面图。符号说明10:基板 20:正极层 30:绝缘层40:电解质层 50:负极层本专利技术的最佳实施方式下面将对本专利技术的电池的各构成部分进行详细描述。电池的基本结构本专利技术的电池具有这样的结构，其中正极层、负极层、电解质层和绝缘层被层叠在一起。只要能够采用该结构，则对电池的种类没 有限制。本专利技术的电池种类不仅包括不能重复充电的一次电池，而且还包括能够重复充电的二次电池。 一次电池的种类包括锰干电池、碱 干电池、和锂电池。二次电池的种类包括镍镉电池、镍氢电池、锂离 子电池。具体而言，本专利技术的电池结构可以适用于包含固体电解质的 电池。特别是，本专利技术的结构对锂离子二次电池是最为合适的。用于各电池的正极和负极的具体材料的组合类型包括如下这些氟化石墨-锂电池正极氟化石墨；负极锂 二氧化锰-锂电池；正极二氧化锰；负极锂 硫化铁-锂电池；正极硫化铁；负极锂 氧化铜-锂电池；正极氧化铜；负极锂 锂离子电池正极锂复合氧化物；负极碳此外，本专利技术的电池结构可应用于具有不同形状的电池，如圆 筒形电池、纽扣电池、硬币电池和薄膜电池。正极层正极层的材料正极层由含有活性材料的层构成，该活性材料能够吸留和释放 离子。在锂离子电池的情况中，正极层可恰当地通过使用氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，其包含正极层、负极层以及电解质层，经由所述电解质层，离子传导在所述正极层和所述负极层之间进行；　其中：　（ａ）所述正极层和所述负极层相互层叠；　（ｂ）在所述正极层和所述负极层之间设置有绝缘层；　（ｃ）所述绝缘层的面积小于所述正极层和所述负极层中的一者的面积并且大于另一者的面积；并且　（ｄ）不存在所述正极层和所述负极层只隔着所述电解质层而彼此相对的部位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：江村胜治，上村卓，粟田英章，吉田健太郎，小川光靖，生田力三，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]