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JP4465578B2 - Negative electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, and production method thereof - Google Patents

Negative electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, and production method thereof Download PDF

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JP4465578B2
JP4465578B2 JP2002332422A JP2002332422A JP4465578B2 JP 4465578 B2 JP4465578 B2 JP 4465578B2 JP 2002332422 A JP2002332422 A JP 2002332422A JP 2002332422 A JP2002332422 A JP 2002332422A JP 4465578 B2 JP4465578 B2 JP 4465578B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜用基体に負極集電体層が設けられたリチウムイオン二次電池用負極、およびこを用いたリチウムイオン二次電池、並びにそれらの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話,ノート型PC,ハンディカム,PDAなどのポータブル機器の電源用として小型で高エネルギー密度を有する高性能二次電池の要求が高まっている。現在、一般的に用いられている高性能二次電池としては、正極にリチウムイオンを離脱・挿入可能なリチウム遷移金属酸化物を用い、負極にカーボンを用いたリチウムイオン二次電池が挙げられる。しかし、このリチウムイオン二次電池は負極にカーボンを用いているので、本来リチウム(Li)が持つ高エネルギー密度を充分には達成することができず、これに代わるさらなる高容量エネルギーデバイスの要求が大きくなっている。
【0003】
一方、同じリチウム系二次電池でも、負極にカーボンを用いたリチウムイオン二次電池に比べて高エネルギー密度を得ることができるものとして、負極にリチウムと金属間化合物を形成する合金を用いたものや、または負極に金属リチウムを用い、リチウムの析出・溶解反応を利用したものなどが注目されている。このような二次電池の実用化が可能となれば、カーボンを用いた負極に比べ、負極の薄膜化が可能となり、エネルギー密度を一層向上させることができる。
【0004】
しかし、例えば負極に高容量合金を用いた二次電池においては、充放電に伴い活物質の激しい膨張・収縮がおこるので、負極が粉砕により微細化してしまい、集電性の低下や表面積の増大に起因する電解液の分解反応が促進され、サイクル特性は極めて悪い。
【0005】
また、金属リチウムの析出・溶解反応を伴うリチウム二次電池も古くから検討が行われているにも関わらず、未だ様々な問題点が残されており、実用化が難しい。その原因の一つとしては、充放電サイクルに伴い不均一なリチウムの析出が起こり、金属リチウムの針状結晶が生じることが挙げられる。この針状結晶が生成すると、成長した針状結晶が脱落してしまい、電池寿命が著しく低下するだけでなく、内部短絡を引き起こす可能性も高くなり、性能面、安全性共に大きな問題となる。他にも、金属リチウムは反応性が非常に高いことも挙げられ、電解質との反応や、あるいは析出した金属リチウムの安全性などの問題が生じてしまう。
【0006】
更に、金属リチウムを用いた負極では、一般的に圧延形成したリチウム箔を用いることが多いが、圧延加工によるリチウム箔の薄膜化は困難であり、圧延リチウム箔を用いた場合には高エネルギー密度化というメリットが小さくなる。加えて、圧延リチウム箔は、圧延痕により表面に凹凸が形成されていることが多いので、圧延リチウム箔の表面に再現性のない酸化被膜が形成されてしまうという問題がある。更にまた、最近では安全性等の観点から高分子電解質を用いたリチウム系二次電池の検討も盛んであるが、このような圧延リチウム箔を用いると負極と電解質との接触性などの問題も生じてしまう。
【0007】
そこで、これらの問題点を解消するために、金属リチウム層を乾式成膜法により形成し、更に、金属リチウム層の上に乾式成膜法によりリチウムイオン伝導性を有する無機化合物層を形成するという試みがなされている(例えば、特許文献1参照。)。また、金属リチウム層を圧延金属集電体箔上に形成すると、圧延金属集電体箔の表面性を金属リチウム層が受け継いでしまい、平滑面が得られず、無機化合物層による被覆効果が少ないので、表面性の優れた成膜用基体上に負極集電体層を薄膜成膜法により形成することも検討されている(例えば、特許文献2参照。)。例えば、この特許文献2では、プラスチックフィルム上に、銅(Cu),ステンレス,ニッケル(Ni),亜鉛(Zn),クロム(Cr)あるいはこれらの合金により負極集電体層を形成し、その上に金属リチウム層を形成している。
【0008】
【特許文献1】
特開2002−141058号公報
【特許文献2】
米国特許第6025094号明細書
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、銅およびステンレスはプラスチックとの密着性が悪いので、これらにより負極集電体層を形成すると、負極集電体層が剥離しやすいという問題があった。また、亜鉛はリチウムと合金化し、クロムはリチウムを透過あるいは拡散するため、これらを負極集電体層として形成すると、リチウムとの反応により負極集電体層が膨張して剥離したり、あるいは成膜用基体が破壊されてしまうという問題があった。よって、成膜用基体の上に負極集電体層を形成した負極では、長期安定性が低く、サイクル特性が大きく劣化してしまうという問題があった。
【0010】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、長期安定性を向上させることができるリチウムイオン二次電池用負極およびこれを用いたリチウムイオン二次電池、並びにそれらの製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明によるリチウムイオン二次電池用負極は、成膜用基体と、この成膜用基体に設けられた負極集電体層と、この負極集電体層と前記成膜用基体との間に設けられ、チタンまたはタンタルよりなる拡散防止層とを備えたものである。
【0013】
本発明によるリチウムイオン二次電池は、正極および負極と共に電解質を備え負極は、成膜用基体と、この成膜用基体に設けられた負極集電体層と、この負極集電体層と前記成膜用基体との間に設けられ、チタンまたはタンタルよりなる拡散防止層とを有するものである。
【0015】
本発明によるリチウムイオン二次電池用負極の製造方法は、成膜用基体の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により、チタンまたはタンタルよりなる拡散防止層を形成する工程と、この拡散防止層の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により負極集電体層を形成する工程とを含むものである。
【0017】
本発明によるリチウムイオン二次電池の製造方法は、正極および負極と共に電解質を備えたリチウムイオン二次電池製造工程が、成膜用基体の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により、チタンまたはタンタルよりなる拡散防止層を形成する工程と、この拡散防止層の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により負極集電体層を形成する工程とを含むものである。
【0019】
本発明によるリチウムイオン二次電池用負極、およびリチウムイオン二次電池では、チタンまたはタンタルよりなる拡散防止層により、リチウムの拡散が抑制され、負極集電体層の剥離あるいは成膜用基体の破壊が防止される。よって、安定性が向上する。
【0020】
本発明によるリチウムイオン二次電池用負極の製造方法およびリチウムイオン二次電池の製造方法では、成膜用基体の上に、乾式成膜法あるいは湿式成膜法により拡散防止層および負極集電体層が形成される。よって、本発明のリチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池を容易に得られると共に、負極表面の平滑性が向上し、特性が向上する。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0022】
[第1の実施の形態]
図1は本発明の第1の実施の形態に係る二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、フィルム状の外装部材10の内部に電池素子20を封入したものである。外装部材10は、例えば、ナイロンフィルム,アルミニウム(Al)箔およびポリエチレンフィルムをこの順に張り合わせたラミネートフィルムにより構成されている。外装部材10は、例えば、ポリエチレンフィルム側が電池素子20と対向するように配設されており、外縁部が融着あるいは接着剤により密着されている。なお、外装部材10は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルムあるいはポリプロピレンなどの高分子フィルムにより構成されてもよい。
【0023】
電池素子20は、負極21と正極22とが電解質23を介して対向配置されている。負極21は、成膜用基体21Aの上に、拡散防止層21Bと、負極集電体層21Cと、負極活物質層21Dとがこの順に積層され、負極集電体層21Cに負極端子21Eが取り付けられた構造を有している。
【0024】
成膜用基体21Aは、拡散防止層21B,負極集電体層21Cおよび負極活物質層21Dを成膜するためのものであり、成膜面の表面粗度は小さい方が良好な成膜性を得ることができるので好ましい。成膜用基体21Aを構成する材料としては、例えば、シリコン(Si)などの半導体や、酸化アルミニウム(Al2 3 ),アルチック(Al2 3 −TiC)あるいは酸化マグネシウム(MgO)などのセラミックスや、ガラス、またはプラスチックが好ましい。
【0025】
中でも、プラスチックは、成膜用基体21Aの薄膜化が容易であり、高い柔軟性を得ることができると共に、表面粗度を小さくすることにより圧延金属箔と比べても良好な面を有する負極活物質層21Dを容易に形成することができるので好ましい。具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリイミド、アラミド、ポリエチレン−2,6−ナフトール、ポリカーボネート、あるいはポリ塩化ビニルなどが挙げられるが、薄さあるいは表面性などの条件に応じて他のプラスチック材料を用いても良い。
【0026】
また、成膜用基体21Aをプラスチックフィルムにより構成する場合には、図示しないが、成膜用基体21Aを外装部材として用いてもよい。
【0027】
拡散防止層21Bは、チタン(Ti)またはタンタル(Ta)により構成されており、リチウムが成膜用基体21Aに拡散することを防止するためのものである。拡散防止層21Bは成膜用基体21Aと負極集電体層21Cとの間に設けられていればよく、図示しないが、成膜用基体21Aまたは負極集電体層21Cとの間に他の層が挿入されていてもよい。但し、チタンおよびタンタルは、ガラスあるいはプラスチックとの密着性がよく、また金属リチウムとの反応性,透過性も低いので、図1に示したように、成膜用基体21Aおよび負極集電体層21Cと接していてもよい。
【0028】
負極集電体層21Cは、集電機能を有するので、リチウムとの激しい反応を伴うものは好ましくない。リチウムとの反応性が高く容易に合金化する金属を用いると、充放電に伴い体積が膨張収縮し、負極集電体層21Cの破壊が起こってしまうからである。但し、この二次電池では拡散防止層21Bを備えているので、多少の反応や、あるいは透過が起こる材料を用いてもよい。負極集電体層21Cを構成する材料としては、例えば、銅,ニッケル,モリブデン(Mo),チタン,タンタル,それらのうちの少なくとも1 種を含む合金、あるいはステンレスが好ましい。中でも、銅はリチウムの拡散,透過が起こりうることが確認されているものの、安価で成膜が容易であるので好ましい。
【0029】
負極活物質層21Dは、金属リチウムにより、または、リチウムを吸蔵・離脱可能な材料により構成されている。リチウムを吸蔵・離脱可能な材料としては、例えば、マグネシウム(Mg),アルミニウム,ケイ素(Si),カルシウム(Ca),亜鉛,ガリウム(Ga),銀(Ag),インジウム(In),スズ(Sn),バリウム(Ba),鉛(Pb),ビスマス(Bi),およびこれらのうちの少なくとも1種を含む化合物からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。
【0030】
負極端子21Eは、例えば、アルミニウム、銅あるいはニッケルなどの金属材料により構成されており、一端部が外装部材10から外部に導出されている。
【0031】
正極22は、例えば、正極集電体22Aと正極活物質層22Bとが積層され、正極集電体22Aに正極端子22Cが取り付けられた構成を有している。正極集電体22Aは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層22Bは、例えば、正極活物質と、カーボンブラックあるいはグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを含有して構成されている。また、正極活物質層22Bは、例えば正極集電体22Aに成膜された正極活物質の薄膜により構成されていてもよい。
【0032】
正極活物質としては、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物あるいはリチウム含有リン酸化合物などのリチウム含有化合物が好ましい。中でも、リチウム遷移金属複合酸化物およびリチウム含有リン酸化合物は高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。リチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば化学式Lix MO2 で表されるものが挙げられる。式中、Mは1種類以上の遷移金属元素を表し、特にコバルト(Co),ニッケル、およびマンガン(Mn)からなる群のうちの少なくとも1種を含むことが好ましい。xの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.12である。このようなリチウム遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoO2 ,LiNiO2 ,Liy Niz Co1-z 2 (yおよびzは電池の充放電状態によって異なり通常、0<y<1、0.7<z<1.02である)あるいはスピネル型構造を有するLiMn2 4 などが挙げられる。
【0033】
正極端子22Cは、例えば、アルミニウム、銅あるいはニッケルなどの金属材料により構成されており、一端部が外装部材10から外部に導出されている。なお、図1では、正極端子22Cと負極端子21Eとが紙面において上下に位置するように描いてあるが、実際は、紙面に対して前後にずれて位置している。
【0034】
電解質23には、例えば、液状の電解質である電解液、高分子化合物に電解液を保持させたいわゆるゲル状電解質、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩を分散させた高分子電解質、または、これらと無機固体電解質とを混合したものが挙げられる。このように、電解液、ゲル状電解質、あるいは高分子電解質を含むようにすれば、負極21および正極22と電解質23との接触性を良好とすることができると共に、電池自体の柔軟性を高くすることができるので好ましい。
【0035】
電解液としては、例えば、有機溶媒などの非水溶媒に電解質塩であるリチウム塩を溶解させたものが好ましい。溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピルニトリル、アニソール、酢酸エステルあるいはプロピオン酸エステルなどが挙げられる。溶媒には、いずれか1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。
【0036】
リチウム塩としては、例えば、LiClO4 ,LiAsF6 ,LiPF6 ,LiBF4 ,LiB(C6 5 4 ,LiCH3 SO3 ,LiCF3 SO3 ,LiClあるいはLiBrが挙げられ、いずれか1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。
【0037】
ゲル状電解質の高分子化合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン,ポリエチレンオキサイド,ポリプロピレンオキサイド,ポリアクリロニトリルあるいはポリメタクリロニトリル、またはこれらを繰り返し単位に含むものが挙げられる。特に、酸化還元安定性の点からは、フッ素系高分子化合物が望ましい。
【0038】
高分子電解質の高分子化合物としては、例えば、ポリエチレンオキサイドに代表されるようなエーテル結合を有するものが挙げられる。電解質塩としては、上述したリチウム塩が挙げられる。
【0039】
無機固体電解質としては、例えば、フッ化リチウム(LiF),塩化リチウム(LiCl),臭化リチウム(LiBr),ヨウ化リチウム(LiI),窒化リチウム(Li3 N),酸化リチウム(Li2 O),リン酸リチウム(Li3 PO4 ),ケイ酸リチウム(Li4 SiO4 ),硫化リチウム(Li2 S),リン化リチウム(Li3 P),炭酸リチウム(Li2 CO3 ),硫酸リチウム(Li2 SO4 )あるいは窒化ホスホリルリチウム(LiPON)を含むものが挙げられる。
【0040】
なお、図示しないが、負極21と正極22との間に、必要に応じてセパレータを設けるようにしてもよい。例えば、電解質23を電解液あるいはゲル状電解質により構成する場合には、セパレータを設けた方が好ましく、その場合には、例えばセパレータに電解質23が含浸された状態となる。
【0041】
このような構成を有する二次電池は、例えば次のようにして製造することができる。
【0042】
まず、表面を研磨し洗浄した成膜用基体21Aの上に、例えば、スパッタリング法,真空蒸着法,レーザーアブレーション法,イオンプレーティング法,あるいはCVD(Chemical Vapor Deposition )法などの乾式成膜法、または電解めっき法あるいは無電解めっき法などの湿式成膜法により、拡散防止層21Bを成膜する。このようにすれば、高い平坦性を有する拡散防止層21Bを容易に得られるので好ましい。電解めっき法を用いる場合には、成膜用基体21Aに予め電子伝導性を有するめっき下地を形成しておけばよい。
【0043】
次いで、例えば、拡散防止層21Bの上に、上述した乾式成膜法または湿式成膜法により、負極集電体層21Cを成膜する。このようにすれば、薄くかつ高い平坦性を有する負極集電体層21Cを容易に得られるので好ましい。負極集電体層21Cの成膜は、拡散防止層21Bを成膜したのち、大気中に暴露することなく連続して成膜することが好ましいが、密着性に問題がない場合には連続成膜しなくてもよい。電解めっき法を用いる場合には、成膜用基体21Aに予めめっき下地を形成しておいてもよいが、拡散防止層21Bをめっき下地として用いてもよい。湿式成膜法、特に電解めっき法は成膜速度が速いので、負極集電体層21Cをμm単位の膜厚で成膜する場合には有利である。よって、乾式成膜法により拡散防止層21Bの上に負極集電体層21Cを薄く連続成膜したのち、電解めっき法により負極集電体層21Cを厚膜化するようにしてもよい。この場合、負極集電体層21Cの材料は乾式成膜法と湿式成膜法とで同一でもよく、異なっていてもよい。
【0044】
続いて、負極集電体層21Cの上に、負極活物質層21Dを形成する。例えば、負極活物質層21Dを金属リチウムにより形成する場合には、乾式成膜法により成膜することが好ましく、特に、真空蒸着法またはイオンプレーティング法が好ましい。金属リチウムの活性が非常に高いからである。また例えば、負極活物質層21Dをリチウムを吸蔵・離脱可能な材料により形成する場合には、上述した乾式成膜法または湿式成膜法により成膜する。このようにすれば、従来の圧延リチウム箔よりも薄膜化しかつ表面の平坦性を高くすることができるので好ましい。
【0045】
そののち、負極集電体層21Cに負極端子21Eを取り付け、負極21を形成する。
【0046】
また、例えば、正極活物質と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製し、正極集電体22Aに塗布して正極活物質層22Bを形成する。または、上述した乾式成膜法により、正極集電体22Aに正極活物質層22Bを成膜する。次いで、正極集電体22Aに正極端子22Cを取り付け、正極22を形成する。
【0047】
そののち、負極21と正極22とを、負極活物質層21Dの側と正極活物質層22Bの側とを対向させ、電解質23を介して積層し、外装部材10の内部に封入する。なお、電解質23は、負極21と正極22との間に介在させた図示しないセパレータに含浸させるようにしてもよく、負極21および正極22の少なくとも一方に塗布することにより形成するようにしてもよく、負極21および正極22とは別に図示しない基板上で形成するようにしてもよい。また、上述したように、成膜用基体21Aをプラスチックフィルムにより形成することにより、成膜用基体21Aを外装部材10として用いてもよい。これにより図1に示した二次電池が完成する。
【0048】
この二次電池は、例えば次のように作用する。
【0049】
この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極22からリチウムイオンが離脱し、電解質23を介して、負極21に析出または吸蔵される。例えば、負極活物質層21Dが金属リチウムにより構成される場合には、負極活物質層21Dの上に金属リチウムとなって析出し、負極活物質層21Dがリチウムを吸蔵・離脱可能な材料により構成される場合には、負極活物質層21Dに吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極21から金属リチウムがイオンとなって溶出し、またはリチウムイオンが離脱し、電解質23を介して正極22に吸蔵される。
【0050】
この二次電池では、充電状態において活性の高い金属リチウムまたはリチウム化合物が負極集電体層21Cの上に存在するが、チタンまたはタンタルよりなる拡散防止層21Bを有しているので、リチウムが成膜用基体21Aに拡散することが抑制される。よって、リチウムの拡散による成膜用基体21Aの破壊や、あるいは負極集電体層21Cの脱落が防止される。また、負極活物質層21Dの表面の平坦性が高くなっているので、圧延金属箔を用いる場合に比べて金属リチウムの均一な析出・溶解反応が促進され、またはリチウムの吸蔵・脱離反応が促進される。
【0051】
このように本実施の形態では、負極21がチタンまたはタンタルよりなる拡散防止層21Bを備えるようにしたので、リチウムが成膜用基体21Aに拡散することを抑制することができ、リチウムの拡散による成膜用基体21Aの破壊および負極集電体層21Cの脱落を防止することができる。よって、長期安定性を向上させることができ、長寿命化を図ることができる。
【0052】
特に、成膜用基体21Aの上に、乾式成膜法あるいは湿式成膜法により、拡散防止層21B,負極集電体層21Cおよび負極活物質層21Dを形成するようにすれば、負極21の薄膜化および表面の平坦性向上を図ることができる。よって、薄膜化により電池のエネルギー密度を向上させることができると共に、平坦性向上により電極反応を促進させることができ、特性を向上させることができる。
【0053】
また、成膜用基体21Aをプラスチックにより構成するようにすれば、容易に薄膜化することができると共に、高い柔軟性を得ることもでき、更に成膜用基体21Aを外装部材として用いることもできる。よって、電池設計の選択肢を広げることができる。
【0054】
[第2の実施の形態]
図2は本発明の第2の実施の形態に係る二次電池の組み立て時における構成を表すものである。この二次電池は、組み立て時には負極活物質層21Dを備えておらず、充電時に負極集電体層21Cの上に金属リチウムが析出することにより、金属リチウムよりなる負極活物質層21Dが形成されることを除き、第1の実施の形態と同一の構成・作用・効果を有している。また、第1の実施の形態と同様にして製造することができる。よって、ここでは同一の構成要素には同一の符合を付し、その詳細な説明を省略する。
【0055】
[第3の実施の形態]
図3は本発明の第3の実施の形態に係る二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、第1の実施の形態における電池素子20に代えて、負極31の構成が異なる電池素子30を備えたことを除き、第1の実施の形態と同一の構成・作用・効果を有している。また、第1の実施の形態と同様にして製造することができる。よって、ここでは同一の構成要素には同一の符合を付し、その詳細な説明を省略する。
【0056】
負極31は、第1の実施の形態における拡散防止層21Bおよび負極集電体層21Cに代えて、チタンまたはタンタルよりなる負極集電体層31Cを備えている。他は第1の実施の形態の負極21と同一である。すなわち、本実施の形態は、第1の実施の形態における拡散防止層21Bと負極集電体層21Cとを同一の材料により構成した場合に該当し、負極集電体層31Cに拡散防止機能も持たせたものである。
【0057】
なお、第2の実施の形態に係る二次電池についても、拡散防止層21Bおよび負極集電体層21Cに代えて、図4に示したように、チタンまたはタンタルよりなる負極集電体層31Cを備えるようにしてもよい。
【0058】
[第4の実施の形態]
図5は本発明の第4の実施の形態に係る二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、第1の実施の形態における電池素子20に代えて、負極41の構成が異なる電池素子40を備えたことを除き、第1の実施の形態と同一の構成・作用・効果を有しており、第1の実施の形態と同様にして製造することができる。よって、ここでは同一の構成要素には同一の符合を付し、その詳細な説明を省略する。
【0059】
負極41は、負極活物質層21Dの電解質23の側に、イオン伝導性を有する無機化合物層41Fを備えている。他は第1の実施の形態における負極21と同一である。無機化合物層41Fは、負極活物質層21Dにおける金属リチウムの均一な析出・溶解反応、またはリチウムの均一な吸蔵・離脱反応を促進すると共に、金属リチウムが針状に成長することを防止するためのものである。また、負極活物質層21Dの表面を被覆することにより、電解質23と負極活物質層21Dとの反応を抑制するためのものである。特に、本実施の形態では負極活物質層21Dの表面が平坦化されているので、無機化合物層41Fによる表面被覆効果およびリチウム析出界面の平準化効果が大きい。
【0060】
無機化合物層41Fは、クラックおよびピンホールなどが少ない良好な膜質を有することが好ましく、ある程度の柔軟性を有することが好ましい。無機化合物層41Fを構成する材料としては、例えば、薄膜化が可能であり、できるだけ高いイオン伝導性を有するものが好ましい。例えば、リチウムイオン伝導度が1×10-8S/cm以上のものが好ましい。但し、被覆効果の高いものであれば、これよりも小さいリチウムイオン伝導度を有するものでもかまわない。また、無機化合物層41Fは活性の高い負極活物質層21Dと直接接するので、金属リチウムと反応しないものか、または、金属リチウムとの反応生成物が電子伝導性を持たないものが好ましい。なお、無機化合物層41Fは正極22とは直接接触しないので、電解質23としてイオン伝導性の無機化合物を用いる場合と異なり、高い分解電圧を有する必要はない。
【0061】
無機化合物層41Fを構成する好ましい材料としては、例えば、フッ化リチウム,塩化リチウム,臭化リチウム,ヨウ化リチウム,窒化リチウム,酸化リチウム,リン酸リチウム,ケイ酸リチウム,硫化リチウム,リン化リチウム,炭酸リチウム,硫酸リチウムおよび窒化ホスホリルリチウムからなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。例えば、これらのうちのいずれか1種または2種以上からなるものでもよく、また、これらにイオン伝導性を向上させるために硫化ケイ素(SiS2 ),二酸化ケイ素(SiO2 ),硫化リン(P2 5 )あるいは酸化リン(P2 5 )などの他の化合物を添加したものでもよい。これらのうちの2種以上を含むものとしては、リン酸リチウムとケイ酸リチウムとの固溶体(Li3 PO4 −Li4 SiO4 )などが挙げられ、他の化合物を含むものとしては、硫化リチウムと硫化リンとの固溶体(Li2 S−P2 5 )、あるいは硫化リチウムと硫化ケイ素との固溶体(Li2 S−SiS2 )などが挙げられる。
【0062】
無機化合物層41Fを構成する好ましい材料としては、また、原材料に上述したリチウム化合物のうちの少なくとも1種を含むリチウム化合物を含有するものも挙げられる。このようなリチウム化合物としては、例えば、リン酸リチウムを原材料として用い、窒素ガス雰囲気中において反応性スパッタリングを行うことにより得られる窒化ホスホリルリチウムがある。
【0063】
なお、無機化合物層41Fを構成する材料は、非晶質のものが好ましいが、結晶性を有するものでもよい。また、これらの材料は化学量論組成に限らず、非化学量論組成のものでもよい。
【0064】
この無機化合物層41Fは、例えば、次のようにして形成することができる。例えば、負極活物質層21Dが金属リチウムの場合には、スパッタリング法,真空蒸着法,レーザーアブレーション法,イオンプレーティング法あるいはCVD法などの乾式成膜法により、負極活物質層21Dの上に成膜する。このような乾式成膜法を用いることにより、緻密で平準な化合物の薄膜を制御よく形成することができるので、負極活物質層21Dと無機化合物層41Fとの界面、すなわち金属リチウムの析出面は均一な状態に制御される。
【0065】
また例えば、負極活物質層21Dがリチウムを吸蔵・脱離可能な材料よりなる場合には、上述した乾式成膜法の他に、ゾルゲル法などの湿式成膜法により成膜するようにしてもよい。なお、この負極活物質層21Dは、電池として動作させる際に水分や溶媒の影響を大きく受けるので、湿式成膜法を用いる場合には注意が必要である。但し、ゾルゲル法のように比較的高温で焼成させる場合は、水分および溶媒を十分に除去することができるので好ましい。
【0066】
無機化合物層41Fの原料には、フッ化リチウム,塩化リチウム,臭化リチウム,ヨウ化リチウム,窒化リチウム,酸化リチウム,リン酸リチウム,ケイ酸リチウム,硫化リチウム,リン化リチウム,炭酸リチウムおよび硫酸リチウムからなる群のうちの少なくとも1種を含むもの用いることが好ましい。すなわち、これらのうちのいずれか1種あるいは2種以上を用いてもよく、または、これらの少なくとも1種と、他の材料とを用いてもよい。また、これらの少なくとも1種を原料として用い、成膜時に反応ガスと反応させるようにしてもよい。なお、無機化合物層41Fを負極活物質層21Dと異なる成膜装置により成膜するようにしてもよいが、同一あるいは連結された成膜装置により連続して成膜するようにしてもよい。
【0067】
この二次電池では、第1の実施の形態と同様に、充電により負極活物質層21Dの上に金属リチウムが析出し、放電により溶出する。または、充電により負極活物質層21Dにリチウムが吸蔵され、放電により離脱する。その際、負極活物質層21Dの表面は圧延金属箔を用いる場合に比べて平坦化されており、更に、無機化合物層41Fはリチウムイオンの輸率が1であり、濃度分極がないので、負極活物質層21Dにおける金属リチウムの均一な析出・溶解反応、またはリチウムの均一な吸蔵・離脱反応がより促進される。また、無機化合物層41Fにより、金属リチウムが針状に成長することが防止されると共に、負極活物質層21Dと電解質23との反応が防止される。
【0068】
このように本実施の形態では、負極41が更に無機化合物層41Fを備えるようにしたので、第1の実施の形態における効果に加えて、負極活物質層21Dにおける均一な金属リチウムの析出・溶解反応、または均一なリチウムの吸蔵・離脱反応をより促進させ、充放電効率を向上させることができる。また、金属リチウムの針状成長を抑制することができ、ショートの危険性を小さくすると共に、金属リチウムの脱落を防止し、容量の劣化を小さくすることができる。更に、負極活物質層21Dと電解質23との反応を抑制することができ、それにより電解質23の組成の選択肢が広がり、電池の性能を高めることができると共に、反応による容量劣化を防止することができる。
【0069】
特に、無機化合物層41Fを乾式成膜法により形成するようにすれば、負極活物質層21Dと無機化合物層41Fとの界面を均一な状態に容易に制御することができ、金属リチウムを均一に析出させることができる。よって、サイクルに伴う容量の劣化を抑制することができる。
【0070】
なお、本実施の形態についても、第2の実施の形態と同様に、例えば図6に示したように、組み立て時には負極活物質層21Dを備えておらず、充電時に負極集電体層21Cの上に金属リチウムが析出することにより、金属リチウムよりなる負極活物質層21Dが形成されるように構成してもよい。
【0071】
また、第3の実施の形態と同様に、例えば図7に示したように、拡散防止層21Bおよび負極集電体層21Cに代えて、チタンまたはタンタルよりなる負極集電体層31Cを有する負極51を備えた電池素子50を用いるようにしてもよい。これは、図3に示した二次電池に、本実施の形態の無機化合物層41Fを設けたものである。
【0072】
更に、例えば図8に示したように、組み立て時には負極活物質層21Dを備えておらず、充電時に負極集電体層21Cの上に金属リチウムが析出することにより、金属リチウムよりなる負極活物質層21Dが形成されると共に、拡散防止層21Bおよび負極集電体層21Cに代えて、チタンまたはタンタルよりなる負極集電体層31Cを有する負極51を備えた電池素子50を用いるようにしてもよい。これは、図4に示した二次電池に、本実施の形態の無機化合物層41Fを設けたものである。
【0073】
[第5の実施の形態]
図9は本発明の第5の実施の形態に係る二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、第1の実施の形態における電池素子20に代えて、正極62および電解質63の構成が異なる電池素子60を備えたことを除き、第1の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは同一の構成要素には同一の符合を付し、その詳細な説明を省略する。
【0074】
正極62および電解質63は、成膜用基体21Aの上に、乾式成膜法または湿式成膜法により形成されたものである。すなわち、本実施の形態に係る二次電池は、成膜用基体21Aの上に、負極集電体層21B,負極活物質層21C,電解質63,正極活物質層62Bおよび正極集電体層62Aを全て成膜することにより形成されたものである。これにより、より薄膜化を図ることができると共に、電解質63と正極62との接合を良好とすることができ、更に、正極62にバインダーを用いないので、良好な負荷特性を得ることができるようになっている。
【0075】
正極集電体層62Aは、例えば、白金(Pt)あるいは金(Au)などの酸化還元電位が貴である金属により構成することが好ましい。正極活物質層62Bは、第1の実施の形態と同様に、乾式成膜法または湿式成膜法により形成可能なリチウム遷移金属複合酸化物あるいはリチウム含有リン酸化合物などのリチウム含有化合物により構成することが好ましい。中でも、リチウム遷移金属複合酸化物およびリチウム含有リン酸化合物は高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。
【0076】
電解質63は、例えば、無機固体電解質により構成される。無機固体電解質の構成材料は、第1の実施の形態において説明した無機固体電解質、または第4の実施の形態における無機化合物層41Fと同様である。
【0077】
なお、この二次電池では、図示しないが、電池素子60を水分・酸素遮断層および絶縁層としての機能を有する高分子層あるいは無機化合物層により覆うようにしてもよい。例えば、拡散防止層21B,負極集電体層21C,負極活物質層21D,電解質63,正極活物質層62Bおよび正極集電体層62Aをこれらにより覆うようにしてもよく、成膜用基体21Aを含めた全体をこれらにより覆うようにしてもよい。この場合、第1の実施の形態と同様に、電池素子60をラミネートフィルムなどのフィルム状の外装部材10に封入するようにしてもよいが、これら高分子層あるいは無機化合物層を外装部材とし、フィルム状の外装部材10には封入しなくてもよい。また、成膜用基体21Aを外装部材として用いてもよい。
【0078】
この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。
【0079】
まず、第1の実施の形態と同様にして、成膜用基体21Aの上に、拡散防止層21B,負極集電体層21Cおよび負極活物質層21Dを順次成膜する。次いで、負極活物質層21Dの上に、例えば、スパッタリング法,真空蒸着法,レーザーアブレーション法,イオンプレーティング法あるいはCVD法などの乾式成膜法、またはゾルゲル法などの湿式成膜法により、電解質63を成膜する。
【0080】
続いて、電解質63の上に、例えば、同様にスパッタリング法,真空蒸着法,レーザーアブレーション法,イオンプレーティング法あるいはCVD法などの乾式成膜法、またはゾルゲル法などの湿式成膜法により、正極活物質層62Bを成膜する。例えば、正極活物質であるリチウム含有化合物を原料として用いたスパッタリングにより成膜するようにしてもよく、組成を制御するために酸素ガスを導入した反応性スパッタリングにより成膜するようにしてもよい。また、結晶構造を制御するために成膜中に基板を加熱したり、成膜後にアニールを行ってもよい。なお、負極活物質層21Dを金属リチウムにより構成する場合には、金属リチウムの融点が197℃であるので、それよりも高温での熱処理は行えない。負極活物質層21Dをリチウムの吸蔵・離脱可能な材料により構成する場合には、それよりも高温での熱処理も可能である。
【0081】
そののち、正極活物質層62Bの上に、例えば乾式成膜法により正極集電体層62Aを成膜する。次いで、マスクを用いてパターンニングを行い、例えば乾式成膜法により負極端子21Eおよび正極端子22Cを形成するようにしてもよく、金属箔を貼り付けることにより負極端子21Eおよび正極端子22Cを形成するようにしてもよい。続いて、必要に応じて電池素子60を高分子層あるいは無機化合物層により覆い、外装部材10に封入する。これにより図9に示した二次電池が得られる。
【0082】
この二次電池では、第1の実施の形態と同様に、充電により正極活物質層62Bからリチウムイオンが離脱し、電解質63を介して、負極活物質層21Dに析出または吸蔵される。また、放電により負極活物質層21Dからリチウムイオンが溶出または離脱し、電解質63を介して、正極活物質層62Bに吸蔵される。その際、電解質63が無機化合物により構成されているので、無機化合物層41Fを設けた第4の実施の形態と同様に、負極活物質層21Dにおける金属リチウムの均一な析出・溶解反応、またはリチウムの均一な吸蔵・離脱反応が促進されると共に、金属リチウムが針状に成長することが防止される。また、正極活物質層62Bにバインダーを用いていないので、良好な負荷特性が得られる。
【0083】
このように本実施の形態では、更に、電解質63および正極62を乾式成膜法または湿式成膜法により形成するようにしたので、第1の実施の形態における効果に加えて、第4の実施の形態と同様に、負極活物質層21Dにおける金属リチウムの析出・溶解反応、またはリチウムの吸蔵・離脱反応をより促進させることができると共に、金属リチウムの針状成長を抑制することができる。
【0084】
また、電解液,ゲル状電解質あるいは高分子電解質を用いる場合に比べて、電池をより薄膜化することができ、エネルギー密度をより向上させることができる。更に、正極62にバインダーを用いていないので、良好な負荷特性を得ることができる。加えて、成膜用基体21Aの上に負極活物質層21Dを形成し、その上に正極62を形成するようにしたので、正極の上に負極を形成する場合に比べて、リチウムの析出界面の平坦性を高くすることができ、リチウムの析出・溶解反応をより均一とすることができる。更にまた、リチウムに敏感な他のデバイスとの併用も可能となり、電池の形成基体の選択肢を広げることができる。
【0085】
なお、本実施の形態についても、第2の実施の形態と同様に、例えば図10に示したように、組み立て時には負極活物質層21Dを備えておらず、充電時に負極集電体層21Cの上に金属リチウムが析出することにより、金属リチウムよりなる負極活物質層21Dが形成されるように構成してもよい。
【0086】
また、第3の実施の形態と同様に、例えば図11に示したように、拡散防止層21Bおよび負極集電体層21Cに代えて、チタンまたはタンタルよりなる負極集電体層31Cを有する負極71を備えた電池素子70を用いるようにしてもよい。これは、図3に示した二次電池の正極22および電解質23を、本実施の形態の正極62および電解質63に代えたものである。
【0087】
更に、例えば図12に示したように、組み立て時には負極活物質層21Dを備えておらず、充電時に負極集電体層21Cの上に金属リチウムが析出することにより、金属リチウムよりなる負極活物質層21Dが形成されると共に、拡散防止層21Bおよび負極集電体層21Cに代えて、チタンまたはタンタルよりなる負極集電体層31Cを有する負極71を備えた電池素子70を用いるようにしてもよい。これは、図4に示した二次電池の正極22および電解質23を、本実施の形態の正極52および電解質63に代えたものである。
【0088】
【実施例】
更に、本発明の具体的な実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【0089】
(実施例1〜3)
第1の実施の形態において説明した二次電池を作製した(図1参照)。その際、負極21は次のようにして作製した。まず、実施例1,3では、表面粗さ(Ra)が0.003μm程度の鏡面研磨ガラスよりなる成膜用基体21Aを用意し、その表面をアセトンおよびイソプロピルアルコールにより十分に洗浄した。実施例2では、表面粗さ(Ra)が0.003μm以下のアラミド(芳香族ポリアミド)よりなる成膜用基体21Aを用意した。
【0090】
次いで、成膜用基体21Aの上に、直流マグネトロンスパッタリング装置を用い、厚み50nmの拡散防止層21Bを成膜し、続いて、銅よりなる厚み500nmの負極集電体層21Cを連続成膜した。その際、実施例1,2ではチタンにより拡散防止層21Bを形成し、実施例3ではタンタルにより拡散防止層21Bを形成した。そののち、負極集電体層21Cの上に、チャンバー内圧力5×10-4Pa以下とした真空蒸着法により、金属リチウムよりなる厚み10μmの負極活物質層21Dを成膜した。負極活物質層21Dを成膜したのち、負極集電体層21Cに負極端子21Eを取り付けた。
【0091】
また、正極22は次のようにして作製した。まず、正極活物質であるリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2 )と、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤であるポリフッ化ビニリデンとを、分散媒であるN−メチルピロリドンを用いて混合し、正極合剤を作製した。次いで、この正極合剤をアルミニウム箔よりなる正極集電体22Aの上に塗布し、一昼夜加熱乾燥したのち、ヒートプレスを行い、正極活物質層22Bを形成した。続いて、正極集電体22Aに正極端子22Cを取り付けた。
【0092】
更に、電解質23は次のようにして作製した。まず、モノマー溶液に電解質塩としてLiBF4 を溶解させたのち、モノマーを紫外線により架橋させた。次いで、24時間以上の真空加熱乾燥を行い、厚み40μm程度の高分子電解質とした。
【0093】
作製した負極21,電解質23および正極22はこの順に積層したのち、アルミラミネートフィルムよりなる外装部材10の内部に真空封入し、実施例1〜3の二次電池とした。
【0094】
実施例1〜3に対する比較例1として、アセトンおよびイソプロピルアルコールにて充分に洗浄を行った圧延銅箔の上に実施例1〜3と同様にして真空蒸着法により金属リチウムよりなる負極活物質層21Dを成膜したことを除き、他は実施例1〜3と同様にして二次電池を作製した。また、実施例1〜3に対する比較例2,3として、拡散防止層21Bをクロムにより形成したことを除き、他は実施例1〜3と同様にして二次電池を作製した。なお、比較例2では実施例1,3と同様にガラスよりなる成膜用基体21を用い、比較例3では実施例2と同様にアラミドよりなる成膜用基体21を用いた。
【0095】
作製した実施例1〜3および比較例1〜3の二次電池について充放電を行い、初回放電容量を100%とした時の30サイクル目の容量維持率を調べた。充電は、設計容量を5時間で放電しきる電流値で電池電圧が4.2Vに達するまで定電流充電したのち、4.2Vで電流値が定電流充電時の5%となるまで定電圧充電し、放電は、定電流充電時の電流値で電池電圧が3.0Vになるまで定電流放電を行った。表1にそれらの結果を示す。
【0096】
【表1】

Figure 0004465578
【0097】
表1から分かるように、実施例1〜3によれば、圧延銅箔を用いた比較例1よりも高い容量維持率が得られた。これは従来の圧延箔とは異なり、表面粗さの小さい鏡面研磨ガラスまたはアラミドよりなる成膜用基体21Aの上に負極集電体層21Cを形成したことで、良好なリチウム析出溶解面が得られたためであると考えらえる。
【0098】
また、実施例1〜3によれば、拡散防止層をクロムにより構成した比較例2,3よりも高い容量維持率が得られた。比較例2,3では、リチウムが銅よりなる負極集電体層、更にクロムよりなる拡散防止層を透過し、成膜用基体または負極集電体の破壊が起こるので、集電機能が低下してしまい、サイクル中に急激な容量劣化が観察された。サイクル後に実施例1〜3および比較例2,3の負極21を解体したところ、比較例2,3では負極の破壊が観察されたが,実施例1〜3では観察されなかった。
【0099】
すなわち、成膜用基体21Aに負極集電体層21Cを形成し、その間にチタンまたはタンタルよりなる拡散防止層21Bを設けるようにすれば、負極21の長期安定性を向上させることができ、電池の長期安定性を向上させ、サイクル特性を向上させることができることが分かった。
【0100】
参考例4)
第3の実施の形態において説明した二次電池を作製した(図3参照)。その際、拡散防止層21Bおよび負極集電体層21Cに代えて、チタンよりなる厚み500nmの負極集電体層31Cを形成したことを除き、他は実施例1と同様とした。作製した参考例4の二次電池についても、実施例1〜3と同様にして充放電を行い、30サイクル目の容量維持率を調べた。その結果を実施例1および比較例1,2の結果と共に表2に示す。
【0101】
【表2】
Figure 0004465578
【0102】
表2から分かるように、参考例4の容量維持率は実施例1とほぼ同じであり、比較例1,2よりも高い値が得られた。参考例4についてもサイクル後に負極31を解体したところ、負極31の破壊は観察されなかった。すなわち、負極集電体層31Cをチタンまたはタンタルにより構成し、拡散防止機能を持たせるようにしても、負極31の長期安定性を向上させることができ、電池の長期安定性を向上させ、サイクル特性を向上させることができることが分かった。
【0103】
(実施例5)
第4の実施の形態において説明した二次電池を作製した(図5参照)。その際、負極活物質層21Dの上に、リン酸リチウムを原材料として用い、窒素ガス雰囲気中において高周波反応性スパッタ法を行うことにより、窒化ホスホリルリチウム(LiPON)よりなる厚み1μmのリチウムイオン伝導性を有する無機化合物層41Fを形成した。他は実施例1と同様とした。また、本実施例に対する比較例4として、拡散防止層21Bをクロムにより形成したことを除き、実施例5と同様にして二次電池を作製した。作製した実施例5および比較例4の二次電池についても、実施例1〜3と同様にして充放電を行い、30サイクル目の容量維持率を調べた。その結果を実施例1および比較例2の結果と共に表3に示す。
【0104】
【表3】
Figure 0004465578
【0105】
表3から分かるように、無機化合物層41Fを形成した実施例5によれば、実施例1よりも更に容量維持率を向上させることができた。これに対して、拡散防止層にクロムを用いた比較例4では、無機化合物層を形成したことによる容量維持率の向上は見られるものの、比較例2と同様に、負極の破壊に起因する容量維持率の大きな劣化が見られた。すなわち、成膜用基体21Aにチタンまたはタンタルよりなる拡散防止層21Bおよび負極集電体層21Cを形成し、更に無機化合物層41Fを設けるようにすれば、サイクル特性をより向上させることができることが分かった。
【0106】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、負極21,31,41,51,71と正極22,62とを積層した単層型の二次電池について説明したが、負極と正極とを積層し、巻回した巻回型の二次電池、あるいは負極と正極とを複数積層した積層型の二次電池についても同様に適用することができる。
【0107】
また、上記実施の形態および実施例では、フィルム状の外装部材に電池素子を封入した二次電池について説明したが、他の形状、例えばいわゆる円筒型、角型、コイン型、ボタン型あるいはカード型などの二次電池についても適用することができる
【0109】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明リチウムイオン二次電池用負極、またはリチウムイオン二次電池によれば、チタンあるいはタンタルよりなる拡散防止層を備えるようにしたので、リチウムが成膜用基体に拡散することを抑制することができ、リチウムの拡散による成膜用基体の破壊および負極集電体層の脱落を防止することができる。よって、長期安定性を向上させることができ、長寿命化を図ることができる。
【0110】
特に、本発明リチウムイオン二次電池用負極、またはリチウムイオン二次電池、またはリチウムイオン二次電池用負極の製造方法、またはリチウムイオン二次電池の製造方法では、成膜用基体の上に乾式成膜法あるいは湿式成膜法により負極集電体層を形成すれば、負極の薄膜化および表面の平坦性向上を図ることができる。よって、薄膜化により電池のエネルギー密度を向上させることができると共に、平坦性向上により電極反応を促進させることができ、特性を向上させることができる。
【0111】
また、リチウムイオン二次電池用負極、またはリチウムイオン二次電池では、無機化合物層を更に備えれば、均一な電極反応をより促進させ、充放電効率を向上させることができる。また、負極と電解質との反応を抑制することができ、電解質の選択肢が広がることにより、電池の性能を高めることができると共に、反応による容量劣化を防止することができる。
【0112】
更に、リチウムイオン二次電池、またはリチウムイオン二次電池の製造方法では、正極および電解質を乾式成膜法あるいは湿式成膜法により形成すれば、均一な電極反応をより促進させ、充放電効率を向上させることができると共に、電池をより薄膜化することができ、エネルギー密度をより向上させることができる。また、正極にバインダーを用いないので、良好な負荷特性を得ることができる。更に、他のデバイスとの併用も可能となり、リチウムイオン二次電池の形成基体の選択肢を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る二次電池の構成を表す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る二次電池の組み立て時の構成を表す断面図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係る二次電池の構成を表す断面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係る二次電池の変形例を表す組み立て時の断面図である。
【図5】本発明の第4の実施の形態に係る二次電池の構成を表す断面図である。
【図6】本発明の第4の実施の形態に係る二次電池の変形例を表す組み立て時の断面図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態に係る二次電池の他の変形例を表す断面図である。
【図8】本発明の第4の実施の形態に係る二次電池の他の変形例を表す組み立て時の断面図である。
【図9】本発明の第5の実施の形態に係る二次電池の構成を表す断面図である。
【図10】本発明の第5の実施の形態に係る二次電池の変形例を表す組み立て時の断面図である。
【図11】本発明の第5の実施の形態に係る二次電池の他の変形例を表す断面図である。
【図12】本発明の第5の実施の形態に係る二次電池の他の変形例を表す組み立て時の断面図である。
【符号の説明】
10…外装部材、20,30,40,50,60,70…電池素子、21,31,41,51,71…負極、21A…成膜用基体、21B…拡散防止層,21C,31C…負極集電体層、21D…負極活物質層、21E…負極端子、22,62…正極、22A…正極集電体、22B,62B…正極活物質層、22C…正極端子、23,63…電解質、41F…無機化合物層、62A…正極集電体層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  In the present invention, a negative electrode current collector layer is provided on a film forming substrate.For lithium ion secondary batteryNegative electrode, and thisThisUsedLithium ion secondaryThe present invention relates to batteries and methods for manufacturing them.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been an increasing demand for high-performance secondary batteries that are small and have high energy density as power sources for portable devices such as mobile phones, notebook PCs, handy cams, and PDAs. Currently, high-performance secondary batteries that are generally used include lithium ion secondary batteries that use a lithium transition metal oxide capable of removing and inserting lithium ions for the positive electrode and carbon for the negative electrode. However, since this lithium ion secondary battery uses carbon for the negative electrode, the high energy density inherent in lithium (Li) cannot be sufficiently achieved, and there is a need for an alternative high capacity energy device. It is getting bigger.
[0003]
On the other hand, even in the same lithium-based secondary battery, it is possible to obtain a higher energy density than a lithium ion secondary battery using carbon for the negative electrode, and an alloy that uses lithium and an intermetallic compound is used for the negative electrode In addition, those using metallic lithium for the negative electrode and utilizing the precipitation / dissolution reaction of lithium have attracted attention. If such a secondary battery can be put to practical use, the negative electrode can be made thinner and the energy density can be further improved as compared with a negative electrode using carbon.
[0004]
However, for example, in a secondary battery using a high-capacity alloy for the negative electrode, the active material undergoes severe expansion / contraction during charging / discharging, so the negative electrode becomes finer due to pulverization, resulting in lower current collection and increased surface area. The decomposition reaction of the electrolyte solution caused by this is accelerated, and the cycle characteristics are extremely poor.
[0005]
In addition, despite the fact that lithium secondary batteries with metal lithium precipitation / dissolution reactions have been studied for a long time, various problems still remain and it is difficult to put them into practical use. One reason for this is that non-uniform lithium deposition occurs with charge / discharge cycles, resulting in the formation of needle-like crystals of metallic lithium. When this acicular crystal is formed, the grown acicular crystal falls off, and not only the battery life is remarkably reduced, but also the possibility of causing an internal short circuit is increased, which is a major problem in terms of performance and safety. In addition, metal lithium is very reactive, and problems such as reaction with the electrolyte and safety of deposited metal lithium occur.
[0006]
In addition, negative electrodes using metallic lithium generally use a lithium foil formed by rolling, but it is difficult to reduce the thickness of the lithium foil by rolling, and when using a rolled lithium foil, a high energy density is required. The merit of becoming smaller becomes smaller. In addition, since the rolled lithium foil often has irregularities formed on the surface due to rolling marks, there is a problem that an unreproducible oxide film is formed on the surface of the rolled lithium foil. Furthermore, recently, lithium secondary batteries using polymer electrolytes have been studied from the viewpoint of safety and the like. However, when such a rolled lithium foil is used, there are problems such as contact between the negative electrode and the electrolyte. It will occur.
[0007]
Therefore, in order to solve these problems, a metal lithium layer is formed by a dry film forming method, and further, an inorganic compound layer having lithium ion conductivity is formed on the metal lithium layer by a dry film forming method. Attempts have been made (see, for example, Patent Document 1). Further, when the metal lithium layer is formed on the rolled metal current collector foil, the surface property of the rolled metal current collector foil is inherited by the metal lithium layer, a smooth surface cannot be obtained, and the coating effect by the inorganic compound layer is small. Therefore, it has been studied to form a negative electrode current collector layer on a film-forming substrate having excellent surface properties by a thin film deposition method (see, for example, Patent Document 2). For example, in Patent Document 2, a negative electrode current collector layer is formed on a plastic film by using copper (Cu), stainless steel, nickel (Ni), zinc (Zn), chromium (Cr), or an alloy thereof. A metal lithium layer is formed on the substrate.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-141058 A
[Patent Document 2]
US Pat. No. 6,025,094
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, since copper and stainless steel have poor adhesion to plastic, when the negative electrode current collector layer is formed by them, there is a problem that the negative electrode current collector layer is easily peeled off. In addition, since zinc forms an alloy with lithium and chromium permeates or diffuses lithium, when these are formed as a negative electrode current collector layer, the negative electrode current collector layer expands due to the reaction with lithium, peels off, or is formed. There was a problem that the membrane substrate was destroyed. Therefore, the negative electrode in which the negative electrode current collector layer is formed on the substrate for film formation has a problem that long-term stability is low and cycle characteristics are greatly deteriorated.
[0010]
  The present invention has been made in view of such problems, and the object thereof is to improve long-term stability.For lithium ion secondary batteryNegative electrode and using thisLithium ion secondaryIt is in providing a battery and a manufacturing method thereof.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  According to the inventionFor lithium ion secondary batteryThe negative electrode is a film-forming substrate, a negative-electrode current collector layer provided on the film-forming substrate, and a diffusion made of titanium or tantalum provided between the negative-electrode current collector layer and the film-forming substrate. And a prevention layer.
[0013]
  According to the inventionLithium ion secondaryThe battery includes an electrolyte along with a positive electrode and a negative electrode,The negative electrode is a film-forming substrate, a negative-electrode current collector layer provided on the film-forming substrate, and a diffusion made of titanium or tantalum provided between the negative-electrode current collector layer and the film-forming substrate. And a prevention layer.
[0015]
  According to the inventionFor lithium ion secondary batteryThe negative electrode manufacturing method includes a step of forming a diffusion prevention layer made of titanium or tantalum on a substrate for film formation by a dry film formation method or a wet film formation method, and a dry film formation on the diffusion prevention layer. And a step of forming a negative electrode current collector layer by a wet film forming method.
[0017]
  According to the inventionLithium ion secondaryThe battery manufacturing method includes an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrodeLithium ion secondarybatteryofManufacturingThe process isA step of forming a diffusion prevention layer made of titanium or tantalum on a substrate for film formation by a dry film formation method or a wet film formation method, and a dry film formation method or a wet film formation method on the diffusion prevention layer And a step of forming a negative electrode current collector layer.
[0019]
  According to the inventionFor lithium ion secondary batteryNegative electrode,And lithium ion secondaryIn batteries, diffusion prevention made of titanium or tantalumIn layersThan,lithiumDiffusion is suppressed, and peeling of the negative electrode current collector layer or destruction of the substrate for film formation is prevented. Therefore, stability is improved.
[0020]
  According to the inventionFor lithium ion secondary batteryNegative electrode manufacturing method andLithium ion secondaryIn the battery manufacturing method, a diffusion prevention layer and a negative electrode current collector layer are formed on a film forming substrate by a dry film forming method or a wet film forming method.. YoOf the present inventionFor lithium ion secondary batteryNegative electrode andLithium ion secondaryThe battery can be easily obtained, the smoothness of the negative electrode surface is improved, and the characteristics are improved.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
[First Embodiment]
FIG. 1 shows the configuration of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention. In this secondary battery, a battery element 20 is enclosed in a film-like exterior member 10. The exterior member 10 is made of, for example, a laminate film in which a nylon film, an aluminum (Al) foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. The exterior member 10 is disposed, for example, so that the polyethylene film side faces the battery element 20, and the outer edge portion is closely attached by fusion or an adhesive. In addition, the exterior member 10 may be configured by a laminate film having another structure or a polymer film such as polypropylene instead of the above-described laminate film.
[0023]
In the battery element 20, a negative electrode 21 and a positive electrode 22 are arranged to face each other with an electrolyte 23 interposed therebetween. In the negative electrode 21, a diffusion prevention layer 21B, a negative electrode current collector layer 21C, and a negative electrode active material layer 21D are laminated in this order on a film formation base 21A. A negative electrode terminal 21E is formed on the negative electrode current collector layer 21C. It has an attached structure.
[0024]
The film-forming substrate 21A is used for forming the diffusion preventing layer 21B, the negative electrode current collector layer 21C, and the negative electrode active material layer 21D, and the better the film forming property, the smaller the surface roughness of the film forming surface. Is preferable. Examples of the material constituting the film formation base 21A include a semiconductor such as silicon (Si), aluminum oxide (Al2OThree), Altic (Al2OThree-TiC) or ceramics such as magnesium oxide (MgO), glass, or plastic is preferred.
[0025]
Among these, plastics can easily form a thin film-forming substrate 21A, can provide high flexibility, and can have a negative electrode active surface that has a better surface than a rolled metal foil by reducing the surface roughness. The material layer 21D is preferable because it can be easily formed. Specific examples include polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyimide, aramid, polyethylene-2,6-naphthol, polycarbonate, or polyvinyl chloride, but other conditions may be used depending on conditions such as thinness or surface properties. A plastic material may be used.
[0026]
In the case where the film forming substrate 21A is made of a plastic film, although not shown, the film forming substrate 21A may be used as an exterior member.
[0027]
The diffusion preventing layer 21B is made of titanium (Ti) or tantalum (Ta), and is for preventing lithium from diffusing into the film forming base 21A. The diffusion prevention layer 21B is only required to be provided between the film forming substrate 21A and the negative electrode current collector layer 21C, and although not shown, other diffusion layers 21B are provided between the film forming substrate 21A or the negative electrode current collector layer 21C. A layer may be inserted. However, since titanium and tantalum have good adhesion to glass or plastic, and also have low reactivity and permeability with metallic lithium, as shown in FIG. 1, the film-forming substrate 21A and the negative electrode current collector layer It may be in contact with 21C.
[0028]
Since the negative electrode current collector layer 21C has a current collecting function, it is not preferable to have a violent reaction with lithium. This is because if a metal that is highly reactive with lithium and easily alloyed is used, the volume expands and contracts with charge and discharge, and the anode current collector layer 21C is destroyed. However, since the secondary battery includes the diffusion preventing layer 21B, a material that causes some reaction or permeation may be used. As a material constituting the anode current collector layer 21C, for example, copper, nickel, molybdenum (Mo), titanium, tantalum, an alloy containing at least one of them, or stainless steel is preferable. Among these, copper is preferable because it is inexpensive and easy to form a film, although it has been confirmed that diffusion and permeation of lithium can occur.
[0029]
The negative electrode active material layer 21 </ b> D is made of metallic lithium or a material capable of inserting and extracting lithium. Examples of materials capable of inserting and extracting lithium include magnesium (Mg), aluminum, silicon (Si), calcium (Ca), zinc, gallium (Ga), silver (Ag), indium (In), and tin (Sn). ), Barium (Ba), lead (Pb), bismuth (Bi), and those containing at least one of the group consisting of compounds containing at least one of these.
[0030]
The negative electrode terminal 21 </ b> E is made of, for example, a metal material such as aluminum, copper, or nickel, and one end thereof is led out from the exterior member 10.
[0031]
The positive electrode 22 has a configuration in which, for example, a positive electrode current collector 22A and a positive electrode active material layer 22B are stacked, and a positive electrode terminal 22C is attached to the positive electrode current collector 22A. The positive electrode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil. The positive electrode active material layer 22B includes, for example, a positive electrode active material, a conductive agent such as carbon black or graphite, and a binder such as polyvinylidene fluoride. Further, the positive electrode active material layer 22B may be constituted by, for example, a thin film of a positive electrode active material formed on the positive electrode current collector 22A.
[0032]
As the positive electrode active material, for example, a lithium-containing compound such as a lithium transition metal composite oxide or a lithium-containing phosphate compound is preferable. Among these, a lithium transition metal composite oxide and a lithium-containing phosphate compound are preferable because a high energy density can be obtained. Examples of the lithium transition metal composite oxide include the chemical formula LixMO2The thing represented by is mentioned. In the formula, M represents one or more transition metal elements, and particularly preferably includes at least one selected from the group consisting of cobalt (Co), nickel, and manganese (Mn). The value of x varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is generally 0.05 ≦ x ≦ 1.12. Specific examples of such lithium transition metal oxides include LiCoO.2, LiNiO2, LiyNizCo1-zO2(Y and z differ depending on the charge / discharge state of the battery, and usually 0 <y <1, 0.7 <z <1.02) or LiMn having a spinel structure2OFourEtc.
[0033]
The positive electrode terminal 22 </ b> C is made of, for example, a metal material such as aluminum, copper, or nickel, and one end thereof is led out from the exterior member 10. In FIG. 1, the positive electrode terminal 22C and the negative electrode terminal 21E are drawn so as to be positioned up and down on the paper surface.
[0034]
Examples of the electrolyte 23 include an electrolyte that is a liquid electrolyte, a so-called gel electrolyte in which an electrolyte is held in a polymer compound, a polymer electrolyte in which an electrolyte salt is dispersed in a polymer compound having ion conductivity, or And a mixture of these and an inorganic solid electrolyte. Thus, by including an electrolytic solution, a gel electrolyte, or a polymer electrolyte, the contact between the negative electrode 21 and the positive electrode 22 and the electrolyte 23 can be improved, and the flexibility of the battery itself is increased. This is preferable.
[0035]
As the electrolytic solution, for example, a solution obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte salt in a nonaqueous solvent such as an organic solvent is preferable. Examples of the solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4 -Methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, propyl nitrile, anisole, acetate or propionate. Any one of the solvents may be used alone, or two or more may be mixed and used.
[0036]
Examples of the lithium salt include LiClO.Four, LiAsF6, LiPF6, LiBFFour, LiB (C6HFive)Four, LiCHThreeSOThree, LiCFThreeSOThree, LiCl or LiBr, any one of which may be used alone, or two or more of them may be mixed and used.
[0037]
Examples of the polymer compound of the gel electrolyte include polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polymethacrylonitrile, and those containing these in a repeating unit. In particular, a fluorine-based polymer compound is desirable from the viewpoint of redox stability.
[0038]
Examples of the polymer compound of the polymer electrolyte include those having an ether bond represented by polyethylene oxide. Examples of the electrolyte salt include the lithium salts described above.
[0039]
Examples of the inorganic solid electrolyte include lithium fluoride (LiF), lithium chloride (LiCl), lithium bromide (LiBr), lithium iodide (LiI), and lithium nitride (LiThreeN), lithium oxide (Li2O), lithium phosphate (LiThreePOFour), Lithium silicate (LiFourSiOFour), Lithium sulfide (Li2S), lithium phosphide (LiThreeP), lithium carbonate (Li2COThree), Lithium sulfate (Li2SOFour) Or phosphoryllithium nitride (LiPON).
[0040]
Although not shown, a separator may be provided between the negative electrode 21 and the positive electrode 22 as necessary. For example, when the electrolyte 23 is composed of an electrolytic solution or a gel electrolyte, it is preferable to provide a separator. In this case, for example, the separator is impregnated with the electrolyte 23.
[0041]
The secondary battery having such a configuration can be manufactured, for example, as follows.
[0042]
First, a dry film forming method such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, a laser ablation method, an ion plating method, or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is formed on the film forming substrate 21A whose surface has been polished and cleaned. Alternatively, the diffusion prevention layer 21B is formed by a wet film formation method such as an electrolytic plating method or an electroless plating method. This is preferable because a diffusion preventing layer 21B having high flatness can be easily obtained. When the electrolytic plating method is used, a plating base having electron conductivity may be formed in advance on the film forming base 21A.
[0043]
Next, for example, the negative electrode current collector layer 21C is formed on the diffusion prevention layer 21B by the dry film formation method or the wet film formation method described above. This is preferable because a thin negative electrode current collector layer 21C having high flatness can be easily obtained. The negative electrode current collector layer 21C is preferably formed continuously after the diffusion prevention layer 21B is formed, without being exposed to the atmosphere. It is not necessary to form a film. When the electrolytic plating method is used, a plating base may be formed in advance on the film formation base 21A, but the diffusion prevention layer 21B may be used as the plating base. The wet film formation method, particularly the electrolytic plating method, has a high film formation rate, and is advantageous when forming the negative electrode current collector layer 21C in a film thickness of μm. Therefore, after the negative electrode current collector layer 21C is continuously thinly formed on the diffusion prevention layer 21B by a dry film forming method, the negative electrode current collector layer 21C may be thickened by an electrolytic plating method. In this case, the material of the negative electrode current collector layer 21C may be the same or different between the dry film formation method and the wet film formation method.
[0044]
Subsequently, the negative electrode active material layer 21D is formed on the negative electrode current collector layer 21C. For example, when the anode active material layer 21D is formed of metallic lithium, it is preferably formed by a dry film forming method, and in particular, a vacuum evaporation method or an ion plating method is preferable. This is because the activity of metallic lithium is very high. For example, when the anode active material layer 21D is formed of a material capable of inserting and extracting lithium, the anode active material layer 21D is formed by the dry film forming method or the wet film forming method described above. This is preferable because it can be made thinner than the conventional rolled lithium foil and the flatness of the surface can be increased.
[0045]
After that, the negative electrode terminal 21E is attached to the negative electrode current collector layer 21C to form the negative electrode 21.
[0046]
Further, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, which is applied to the positive electrode current collector 22A to form the positive electrode active material layer 22B. Alternatively, the positive electrode active material layer 22B is formed on the positive electrode current collector 22A by the dry film formation method described above. Next, the positive electrode terminal 22C is attached to the positive electrode current collector 22A, and the positive electrode 22 is formed.
[0047]
After that, the negative electrode 21 and the positive electrode 22 are stacked with the negative electrode active material layer 21 </ b> D side and the positive electrode active material layer 22 </ b> B side facing each other via the electrolyte 23, and enclosed in the exterior member 10. The electrolyte 23 may be impregnated in a separator (not shown) interposed between the negative electrode 21 and the positive electrode 22, or may be formed by applying to at least one of the negative electrode 21 and the positive electrode 22. Alternatively, the negative electrode 21 and the positive electrode 22 may be formed on a substrate (not shown). Further, as described above, the film forming substrate 21A may be used as the exterior member 10 by forming the film forming substrate 21A from a plastic film. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 1 is completed.
[0048]
This secondary battery works as follows, for example.
[0049]
In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode 22 and are deposited or occluded in the negative electrode 21 through the electrolyte 23. For example, when the negative electrode active material layer 21D is composed of metallic lithium, the negative electrode active material layer 21D is deposited on the negative electrode active material layer 21D as metallic lithium, and the negative electrode active material layer 21D is composed of a material capable of inserting and extracting lithium. In this case, the negative electrode active material layer 21D is occluded. When discharging is performed, for example, metallic lithium is eluted from the negative electrode 21 as ions, or lithium ions are released and inserted into the positive electrode 22 through the electrolyte 23.
[0050]
In this secondary battery, metallic lithium or a lithium compound that is highly active in a charged state is present on the anode current collector layer 21C, but has a diffusion prevention layer 21B made of titanium or tantalum, so that lithium is not formed. Diffusion to the film substrate 21A is suppressed. Therefore, the film-forming substrate 21A is prevented from being destroyed by the diffusion of lithium, or the negative electrode current collector layer 21C is prevented from falling off. Further, since the flatness of the surface of the negative electrode active material layer 21D is high, uniform precipitation / dissolution reaction of metallic lithium is promoted or lithium occlusion / desorption reaction is promoted as compared with the case of using a rolled metal foil. Promoted.
[0051]
As described above, in the present embodiment, since the negative electrode 21 is provided with the diffusion preventing layer 21B made of titanium or tantalum, it is possible to suppress the diffusion of lithium into the film forming base 21A. It is possible to prevent the film-forming substrate 21A from being broken and the negative electrode current collector layer 21C from falling off. Therefore, long-term stability can be improved and a long life can be achieved.
[0052]
In particular, if the diffusion prevention layer 21B, the negative electrode current collector layer 21C, and the negative electrode active material layer 21D are formed on the film formation base 21A by a dry film formation method or a wet film formation method, Thinning and surface flatness can be improved. Therefore, the energy density of the battery can be improved by reducing the thickness, the electrode reaction can be promoted by improving the flatness, and the characteristics can be improved.
[0053]
Further, if the film forming base 21A is made of plastic, it can be easily thinned, and high flexibility can be obtained, and the film forming base 21A can be used as an exterior member. . Therefore, the battery design options can be expanded.
[0054]
[Second Embodiment]
FIG. 2 shows a configuration when the secondary battery according to the second embodiment of the present invention is assembled. This secondary battery does not include the negative electrode active material layer 21D at the time of assembly, and metal lithium is deposited on the negative electrode current collector layer 21C at the time of charging, so that the negative electrode active material layer 21D made of metal lithium is formed. Except for this, it has the same configuration, operation, and effect as the first embodiment. Further, it can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components, and detailed description thereof is omitted.
[0055]
[Third Embodiment]
FIG. 3 shows a configuration of a secondary battery according to the third embodiment of the present invention. This secondary battery has the same configuration, operation, and effect as in the first embodiment, except that the battery element 30 having a different configuration of the negative electrode 31 is provided instead of the battery element 20 in the first embodiment. have. Further, it can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components, and detailed description thereof is omitted.
[0056]
The negative electrode 31 includes a negative electrode current collector layer 31C made of titanium or tantalum, instead of the diffusion prevention layer 21B and the negative electrode current collector layer 21C in the first embodiment. Others are the same as those of the negative electrode 21 of the first embodiment. That is, the present embodiment corresponds to the case where the diffusion prevention layer 21B and the negative electrode current collector layer 21C in the first embodiment are made of the same material, and the negative electrode current collector layer 31C also has a diffusion prevention function. It is what you have.
[0057]
Note that in the secondary battery according to the second embodiment, as shown in FIG. 4, a negative electrode current collector layer 31C made of titanium or tantalum is used instead of the diffusion prevention layer 21B and the negative electrode current collector layer 21C. You may make it provide.
[0058]
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 shows the structure of a secondary battery according to the fourth embodiment of the present invention. This secondary battery has the same configuration, operation, and effects as those of the first embodiment except that the battery element 20 in the first embodiment is replaced by a battery element 40 having a different configuration of the negative electrode 41. And can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components, and detailed description thereof is omitted.
[0059]
The negative electrode 41 includes an inorganic compound layer 41F having ion conductivity on the electrolyte 23 side of the negative electrode active material layer 21D. Others are the same as those of the negative electrode 21 in the first embodiment. The inorganic compound layer 41F promotes the uniform precipitation / dissolution reaction of metallic lithium or the uniform storage / release reaction of lithium in the negative electrode active material layer 21D, and prevents the metallic lithium from growing in a needle shape. Is. Further, by covering the surface of the negative electrode active material layer 21D, the reaction between the electrolyte 23 and the negative electrode active material layer 21D is suppressed. In particular, in this embodiment, since the surface of the negative electrode active material layer 21D is flattened, the surface coating effect by the inorganic compound layer 41F and the leveling effect of the lithium deposition interface are large.
[0060]
The inorganic compound layer 41F preferably has a good film quality with few cracks and pinholes, and preferably has a certain degree of flexibility. As a material constituting the inorganic compound layer 41F, for example, a material that can be thinned and has as high an ionic conductivity as possible is preferable. For example, the lithium ion conductivity is 1 × 10-8S / cm or more is preferable. However, as long as the coating effect is high, a lithium ion conductivity smaller than this may be used. In addition, since the inorganic compound layer 41F is in direct contact with the highly active negative electrode active material layer 21D, it is preferable that the inorganic compound layer 41F does not react with metallic lithium, or the reaction product with metallic lithium does not have electronic conductivity. In addition, since the inorganic compound layer 41F is not in direct contact with the positive electrode 22, unlike the case where an ion conductive inorganic compound is used as the electrolyte 23, it is not necessary to have a high decomposition voltage.
[0061]
As a preferable material constituting the inorganic compound layer 41F, for example, lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium nitride, lithium oxide, lithium phosphate, lithium silicate, lithium sulfide, lithium phosphide, Examples include those containing at least one member selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium sulfate, and phosphoryl lithium nitride. For example, any one or two or more of these may be used, and silicon sulfide (SiS) may be used to improve ion conductivity.2), Silicon dioxide (SiO2)2), Phosphorus sulfide (P2SFive) Or phosphorus oxide (P2OFive) And other compounds may be added. As those containing two or more of these, a solid solution of lithium phosphate and lithium silicate (LiThreePOFour-LiFourSiOFour) And the like, and those containing other compounds include solid solutions of lithium sulfide and phosphorus sulfide (Li2SP2SFive) Or a solid solution of lithium sulfide and silicon sulfide (Li2S-SiS2) And the like.
[0062]
A preferable material constituting the inorganic compound layer 41F also includes a material containing a lithium compound containing at least one of the above-described lithium compounds as a raw material. An example of such a lithium compound is phosphoryllithium nitride obtained by performing reactive sputtering in a nitrogen gas atmosphere using lithium phosphate as a raw material.
[0063]
The material constituting the inorganic compound layer 41F is preferably amorphous, but may be crystalline. In addition, these materials are not limited to stoichiometric compositions, and may be non-stoichiometric compositions.
[0064]
This inorganic compound layer 41F can be formed as follows, for example. For example, when the negative electrode active material layer 21D is metallic lithium, it is formed on the negative electrode active material layer 21D by a dry film forming method such as sputtering, vacuum deposition, laser ablation, ion plating, or CVD. Film. By using such a dry film forming method, a dense and level compound thin film can be formed with good control, so that the interface between the anode active material layer 21D and the inorganic compound layer 41F, that is, the deposition surface of metallic lithium is It is controlled to a uniform state.
[0065]
For example, when the anode active material layer 21D is made of a material capable of inserting and extracting lithium, the film may be formed by a wet film forming method such as a sol-gel method in addition to the dry film forming method described above. Good. Note that this negative electrode active material layer 21D is greatly affected by moisture and a solvent when operated as a battery, so care must be taken when using a wet film formation method. However, when baking at a relatively high temperature as in the sol-gel method, it is preferable because moisture and solvent can be sufficiently removed.
[0066]
The raw material of the inorganic compound layer 41F includes lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium nitride, lithium oxide, lithium phosphate, lithium silicate, lithium sulfide, lithium phosphide, lithium carbonate and lithium sulfate. It is preferable to use at least one member selected from the group consisting of: That is, any one or more of these may be used, or at least one of these and other materials may be used. Further, at least one of these may be used as a raw material and reacted with a reactive gas during film formation. The inorganic compound layer 41F may be formed by a film forming apparatus different from the negative electrode active material layer 21D, but may be continuously formed by the same or connected film forming apparatus.
[0067]
In this secondary battery, similarly to the first embodiment, metallic lithium is deposited on the negative electrode active material layer 21D by charging and eluted by discharging. Alternatively, lithium is occluded in the negative electrode active material layer 21D by charging and is released by discharging. At that time, the surface of the negative electrode active material layer 21D is flattened as compared with the case of using a rolled metal foil, and the inorganic compound layer 41F has a lithium ion transport number of 1 and has no concentration polarization. The uniform deposition / dissolution reaction of metallic lithium or the uniform storage / release reaction of lithium in the active material layer 21D is further promoted. Further, the inorganic compound layer 41F prevents metallic lithium from growing in a needle shape and prevents the reaction between the negative electrode active material layer 21D and the electrolyte 23.
[0068]
As described above, in this embodiment, since the negative electrode 41 further includes the inorganic compound layer 41F, in addition to the effects of the first embodiment, uniform precipitation and dissolution of metallic lithium in the negative electrode active material layer 21D. It is possible to further promote the reaction or the uniform occlusion / release reaction of lithium and improve the charge / discharge efficiency. In addition, needle-like growth of metallic lithium can be suppressed, the risk of short-circuiting can be reduced, metallic lithium can be prevented from falling off, and capacity deterioration can be reduced. In addition, the reaction between the negative electrode active material layer 21D and the electrolyte 23 can be suppressed, whereby the choice of the composition of the electrolyte 23 can be expanded, the battery performance can be improved, and the capacity deterioration due to the reaction can be prevented. it can.
[0069]
In particular, if the inorganic compound layer 41F is formed by a dry film forming method, the interface between the negative electrode active material layer 21D and the inorganic compound layer 41F can be easily controlled to be uniform, and the metallic lithium can be made uniform. It can be deposited. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the capacity accompanying the cycle.
[0070]
As in the second embodiment, the present embodiment also does not include the negative electrode active material layer 21D at the time of assembly, as shown in FIG. 6, for example. You may comprise so that negative electrode active material layer 21D which consists of metallic lithium may be formed by depositing metallic lithium on it.
[0071]
Similarly to the third embodiment, as shown in FIG. 7, for example, a negative electrode having a negative electrode current collector layer 31C made of titanium or tantalum instead of the diffusion prevention layer 21B and the negative electrode current collector layer 21C. A battery element 50 including 51 may be used. This is obtained by providing the secondary battery shown in FIG. 3 with the inorganic compound layer 41F of the present embodiment.
[0072]
Further, as shown in FIG. 8, for example, the negative electrode active material layer 21D is not provided at the time of assembly, and metal lithium is deposited on the negative electrode current collector layer 21C at the time of charging. While the layer 21D is formed, the battery element 50 including the negative electrode 51 having the negative electrode current collector layer 31C made of titanium or tantalum is used instead of the diffusion prevention layer 21B and the negative electrode current collector layer 21C. Good. This is obtained by providing the secondary battery shown in FIG. 4 with the inorganic compound layer 41F of the present embodiment.
[0073]
[Fifth Embodiment]
FIG. 9 shows a configuration of a secondary battery according to the fifth embodiment of the present invention. The secondary battery has the same configuration as that of the first embodiment except that the battery element 60 in the first embodiment is replaced with a battery element 60 having different configurations of the positive electrode 62 and the electrolyte 63. Have. Therefore, here, the same reference numerals are given to the same components, and detailed description thereof is omitted.
[0074]
The positive electrode 62 and the electrolyte 63 are formed on the film forming substrate 21A by a dry film forming method or a wet film forming method. That is, in the secondary battery according to the present embodiment, the negative electrode current collector layer 21B, the negative electrode active material layer 21C, the electrolyte 63, the positive electrode active material layer 62B, and the positive electrode current collector layer 62A are formed on the film formation base 21A. Is formed by depositing all of the film. As a result, the film thickness can be further reduced, the bonding between the electrolyte 63 and the positive electrode 62 can be made favorable, and furthermore, since no binder is used for the positive electrode 62, good load characteristics can be obtained. It has become.
[0075]
The positive electrode current collector layer 62A is preferably made of a metal having a noble oxidation-reduction potential, such as platinum (Pt) or gold (Au). As in the first embodiment, the positive electrode active material layer 62B is composed of a lithium-containing compound such as a lithium transition metal composite oxide or a lithium-containing phosphate compound that can be formed by a dry film formation method or a wet film formation method. It is preferable. Among these, a lithium transition metal composite oxide and a lithium-containing phosphate compound are preferable because a high energy density can be obtained.
[0076]
The electrolyte 63 is composed of, for example, an inorganic solid electrolyte. The constituent material of the inorganic solid electrolyte is the same as that of the inorganic solid electrolyte described in the first embodiment or the inorganic compound layer 41F in the fourth embodiment.
[0077]
In this secondary battery, although not shown, the battery element 60 may be covered with a polymer layer or an inorganic compound layer that functions as a moisture / oxygen barrier layer and an insulating layer. For example, the diffusion preventing layer 21B, the negative electrode current collector layer 21C, the negative electrode active material layer 21D, the electrolyte 63, the positive electrode active material layer 62B, and the positive electrode current collector layer 62A may be covered with these, or the film formation base 21A You may make it cover the whole including these. In this case, as in the first embodiment, the battery element 60 may be enclosed in a film-shaped exterior member 10 such as a laminate film. However, these polymer layer or inorganic compound layer is used as an exterior member. The film-shaped exterior member 10 may not be enclosed. Alternatively, the film formation base 21A may be used as an exterior member.
[0078]
For example, the secondary battery can be manufactured as follows.
[0079]
First, similarly to the first embodiment, the diffusion prevention layer 21B, the negative electrode current collector layer 21C, and the negative electrode active material layer 21D are sequentially formed on the film formation base 21A. Next, the electrolyte is formed on the anode active material layer 21D by, for example, a dry film formation method such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, a laser ablation method, an ion plating method or a CVD method, or a wet film formation method such as a sol-gel method. 63 is formed.
[0080]
Subsequently, the positive electrode is formed on the electrolyte 63 by, for example, a sputtering method, a vacuum deposition method, a laser ablation method, a dry film formation method such as an ion plating method or a CVD method, or a wet film formation method such as a sol-gel method. An active material layer 62B is formed. For example, the film may be formed by sputtering using a lithium-containing compound that is a positive electrode active material as a raw material, or may be formed by reactive sputtering in which oxygen gas is introduced to control the composition. Further, in order to control the crystal structure, the substrate may be heated during film formation, or annealing may be performed after film formation. When the negative electrode active material layer 21D is made of metallic lithium, the melting point of metallic lithium is 197 ° C., so heat treatment at a temperature higher than that cannot be performed. When the negative electrode active material layer 21D is made of a material capable of inserting and extracting lithium, heat treatment at a higher temperature is possible.
[0081]
After that, the positive electrode current collector layer 62A is formed on the positive electrode active material layer 62B by, for example, a dry film forming method. Next, patterning is performed using a mask, and the negative electrode terminal 21E and the positive electrode terminal 22C may be formed by, for example, a dry film forming method, or the negative electrode terminal 21E and the positive electrode terminal 22C are formed by attaching a metal foil. You may do it. Subsequently, the battery element 60 is covered with a polymer layer or an inorganic compound layer as necessary, and sealed in the exterior member 10. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 9 is obtained.
[0082]
In this secondary battery, as in the first embodiment, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 62B by charging, and are deposited or occluded in the negative electrode active material layer 21D through the electrolyte 63. In addition, lithium ions are eluted or separated from the negative electrode active material layer 21 </ b> D by discharge, and are inserted in the positive electrode active material layer 62 </ b> B through the electrolyte 63. At that time, since the electrolyte 63 is composed of an inorganic compound, similarly to the fourth embodiment in which the inorganic compound layer 41F is provided, a uniform precipitation / dissolution reaction of metallic lithium in the negative electrode active material layer 21D, or lithium Thus, the uniform occlusion / release reaction is promoted, and metallic lithium is prevented from growing in a needle shape. Further, since no binder is used for the positive electrode active material layer 62B, good load characteristics can be obtained.
[0083]
As described above, in the present embodiment, the electrolyte 63 and the positive electrode 62 are further formed by the dry film forming method or the wet film forming method. Therefore, in addition to the effects of the first embodiment, the fourth embodiment is implemented. Similarly to the embodiment, it is possible to further promote the precipitation / dissolution reaction of lithium metal or the occlusion / release reaction of lithium in the anode active material layer 21D, and to suppress the needle-like growth of the lithium metal.
[0084]
In addition, the battery can be made thinner and the energy density can be further improved as compared with the case where an electrolytic solution, a gel electrolyte, or a polymer electrolyte is used. Furthermore, since no binder is used for the positive electrode 62, good load characteristics can be obtained. In addition, since the negative electrode active material layer 21D is formed on the film forming substrate 21A and the positive electrode 62 is formed on the negative electrode active material layer 21D, the lithium deposition interface is formed as compared with the case where the negative electrode is formed on the positive electrode. The flatness of the lithium can be increased, and the lithium precipitation / dissolution reaction can be made more uniform. Furthermore, it can be used in combination with other devices sensitive to lithium, and the choice of a battery forming substrate can be expanded.
[0085]
As in the second embodiment, the present embodiment also does not include the negative electrode active material layer 21D at the time of assembly, as shown in FIG. 10, for example. You may comprise so that negative electrode active material layer 21D which consists of metallic lithium may be formed by depositing metallic lithium on it.
[0086]
Similarly to the third embodiment, for example, as shown in FIG. 11, a negative electrode having a negative electrode current collector layer 31C made of titanium or tantalum instead of the diffusion prevention layer 21B and the negative electrode current collector layer 21C. A battery element 70 provided with 71 may be used. This is obtained by replacing the positive electrode 22 and the electrolyte 23 of the secondary battery shown in FIG. 3 with the positive electrode 62 and the electrolyte 63 of the present embodiment.
[0087]
Furthermore, for example, as shown in FIG. 12, the negative electrode active material layer 21D is not provided at the time of assembly, and metal lithium is deposited on the negative electrode current collector layer 21C at the time of charging, whereby a negative electrode active material made of metal lithium. While the layer 21D is formed, the battery element 70 including the negative electrode 71 having the negative electrode current collector layer 31C made of titanium or tantalum is used instead of the diffusion prevention layer 21B and the negative electrode current collector layer 21C. Good. This is obtained by replacing the positive electrode 22 and the electrolyte 23 of the secondary battery shown in FIG. 4 with the positive electrode 52 and the electrolyte 63 of the present embodiment.
[0088]
【Example】
Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0089]
(Examples 1-3)
The secondary battery described in the first embodiment was manufactured (see FIG. 1). At that time, the negative electrode 21 was produced as follows. First, in Examples 1 and 3, a film-forming substrate 21A made of mirror-polished glass having a surface roughness (Ra) of about 0.003 μm was prepared, and the surface was sufficiently washed with acetone and isopropyl alcohol. In Example 2, a film-forming substrate 21A made of aramid (aromatic polyamide) having a surface roughness (Ra) of 0.003 μm or less was prepared.
[0090]
Next, a diffusion prevention layer 21B having a thickness of 50 nm was formed on the substrate 21A for film formation using a DC magnetron sputtering apparatus, and then a negative electrode current collector layer 21C made of copper and having a thickness of 500 nm was continuously formed. . At that time, in Examples 1 and 2, the diffusion prevention layer 21B was formed of titanium, and in Example 3, the diffusion prevention layer 21B was formed of tantalum. After that, on the negative electrode current collector layer 21C, a chamber internal pressure of 5 × 10-FourA negative electrode active material layer 21D made of metallic lithium and having a thickness of 10 μm was formed by a vacuum vapor deposition method with a pressure of Pa or less. After forming the negative electrode active material layer 21D, the negative electrode terminal 21E was attached to the negative electrode current collector layer 21C.
[0091]
Moreover, the positive electrode 22 was produced as follows. First, a lithium cobalt composite oxide (LiCoO) which is a positive electrode active material2), Acetylene black as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride as a binder were mixed using N-methylpyrrolidone as a dispersion medium to prepare a positive electrode mixture. Next, this positive electrode mixture was applied onto a positive electrode current collector 22A made of an aluminum foil, dried by heating overnight, and then heat-pressed to form a positive electrode active material layer 22B. Subsequently, the positive electrode terminal 22C was attached to the positive electrode current collector 22A.
[0092]
Furthermore, the electrolyte 23 was produced as follows. First, LiBF as an electrolyte salt in the monomer solutionFourAfter dissolving, the monomer was crosslinked with ultraviolet rays. Next, vacuum heating and drying for 24 hours or more was performed to obtain a polymer electrolyte having a thickness of about 40 μm.
[0093]
The produced negative electrode 21, electrolyte 23, and positive electrode 22 were laminated in this order, and then sealed in the exterior member 10 made of an aluminum laminate film to obtain secondary batteries of Examples 1 to 3.
[0094]
As Comparative Example 1 with respect to Examples 1 to 3, a negative electrode active material layer made of lithium metal by vacuum deposition in the same manner as in Examples 1 to 3 on a rolled copper foil that had been sufficiently washed with acetone and isopropyl alcohol A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 1 to 3, except that 21D was formed. Further, as Comparative Examples 2 and 3 with respect to Examples 1 to 3, secondary batteries were fabricated in the same manner as Examples 1 to 3 except that the diffusion prevention layer 21B was formed of chromium. In Comparative Example 2, a film-forming substrate 21 made of glass was used as in Examples 1 and 3, and in Comparative Example 3, a film-forming substrate 21 made of aramid was used as in Example 2.
[0095]
The produced secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were charged and discharged, and the capacity retention rate at the 30th cycle when the initial discharge capacity was 100% was examined. Charge the battery with a constant current until the battery voltage reaches 4.2V at a current value that can discharge the design capacity in 5 hours, and then charge at a constant voltage until the current value reaches 4.2% at 4.2V. The discharge was carried out at a constant current until the battery voltage reached 3.0 V at the current value during constant current charging. Table 1 shows the results.
[0096]
[Table 1]
Figure 0004465578
[0097]
As can be seen from Table 1, according to Examples 1 to 3, a capacity retention rate higher than that of Comparative Example 1 using a rolled copper foil was obtained. Unlike the conventional rolled foil, the negative electrode current collector layer 21C is formed on the film-forming substrate 21A made of mirror-polished glass or aramid having a small surface roughness, so that a good lithium precipitation dissolved surface can be obtained. It is thought that this is because
[0098]
Moreover, according to Examples 1-3, the capacity | capacitance maintenance factor higher than the comparative examples 2 and 3 which comprised the diffusion prevention layer with chromium was obtained. In Comparative Examples 2 and 3, since lithium penetrates the negative electrode current collector layer made of copper and further the diffusion prevention layer made of chromium, the substrate for film formation or the negative electrode current collector is broken, so that the current collecting function is lowered. As a result, rapid capacity deterioration was observed during the cycle. When the negative electrodes 21 of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 and 3 were disassembled after the cycle, destruction of the negative electrode was observed in Comparative Examples 2 and 3, but not in Examples 1 to 3.
[0099]
That is, if the anode current collector layer 21C is formed on the film forming substrate 21A and the diffusion preventing layer 21B made of titanium or tantalum is provided between them, the long-term stability of the anode 21 can be improved, and the battery It has been found that the long-term stability of can be improved and the cycle characteristics can be improved.
[0100]
(referenceExample 4)
  The secondary battery described in the third embodiment was manufactured (see FIG. 3). In that case, it replaced with the diffusion prevention layer 21B and the negative electrode collector layer 21C, and was the same as that of Example 1 except having formed the negative electrode collector layer 31C with a thickness of 500 nm which consists of titanium. MadereferenceThe secondary battery of Example 4 was charged and discharged in the same manner as in Examples 1 to 3, and the capacity retention rate at the 30th cycle was examined. The results are shown in Table 2 together with the results of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.
[0101]
[Table 2]
Figure 0004465578
[0102]
  As can be seen from Table 2,referenceThe capacity retention rate of Example 4 was almost the same as that of Example 1, and higher values than those of Comparative Examples 1 and 2 were obtained.referenceAlso in Example 4, when the negative electrode 31 was disassembled after the cycle, destruction of the negative electrode 31 was not observed. That is, even if the negative electrode current collector layer 31C is made of titanium or tantalum and has a diffusion preventing function, the long-term stability of the negative electrode 31 can be improved, and the long-term stability of the battery can be improved. It was found that the characteristics can be improved.
[0103]
(Example 5)
The secondary battery described in the fourth embodiment was manufactured (see FIG. 5). At that time, lithium ion conductivity having a thickness of 1 μm made of phosphoryllithium nitride (LiPON) is formed on the negative electrode active material layer 21D by performing high frequency reactive sputtering in a nitrogen gas atmosphere using lithium phosphate as a raw material. An inorganic compound layer 41 </ b> F having was formed. Others were the same as in Example 1. Further, as Comparative Example 4 for the present example, a secondary battery was fabricated in the same manner as Example 5 except that the diffusion preventing layer 21B was formed of chromium. For the fabricated secondary batteries of Example 5 and Comparative Example 4, charge and discharge were performed in the same manner as in Examples 1 to 3, and the capacity retention rate at the 30th cycle was examined. The results are shown in Table 3 together with the results of Example 1 and Comparative Example 2.
[0104]
[Table 3]
Figure 0004465578
[0105]
As can be seen from Table 3, according to Example 5 in which the inorganic compound layer 41F was formed, the capacity retention rate could be further improved than in Example 1. On the other hand, in Comparative Example 4 in which chromium was used for the diffusion preventing layer, the capacity retention rate was improved due to the formation of the inorganic compound layer. A large deterioration of the maintenance rate was observed. That is, if the diffusion preventing layer 21B and the negative electrode current collector layer 21C made of titanium or tantalum are formed on the film forming base 21A and further provided with the inorganic compound layer 41F, the cycle characteristics can be further improved. I understood.
[0106]
Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above embodiments and examples, a single-layer type secondary battery in which the negative electrodes 21, 31, 41, 51, 71 and the positive electrodes 22, 62 are stacked has been described, but the negative electrode and the positive electrode are stacked, The present invention can be similarly applied to a wound secondary battery that is wound, or a stacked secondary battery in which a plurality of negative electrodes and positive electrodes are stacked.
[0107]
  In the above-described embodiments and examples, the secondary battery in which the battery element is sealed in the film-shaped exterior member has been described. However, other shapes such as a so-called cylindrical shape, square shape, coin shape, button shape, or card shape have been described. It can also be applied to secondary batteries such as.
[0109]
【The invention's effect】
  As explained above, The present inventionofFor lithium ion secondary batteryNegative electrode, orLithium ion secondaryAccording to the battery, diffusion prevention made of titanium or tantalumLayerSo I preparedlithiumCan be prevented from diffusing into the substrate for film formation,lithiumIt is possible to prevent the film-forming substrate from being broken and the negative electrode current collector layer from falling off due to the diffusion of. Therefore, long-term stability can be improved and a long life can be achieved.
[0110]
  In particular,The present inventionofFor lithium ion secondary batteryNegative electrode, orLithium ion secondaryBattery, orFor lithium ion secondary batteryNegative electrode manufacturing method, orLithium ion secondaryBattery manufacturing methodThenAnd forming a negative electrode current collector layer on the film forming substrate by a dry film forming method or a wet film forming method.IfFurther, it is possible to reduce the thickness of the negative electrode and improve the flatness of the surface. Therefore, the energy density of the battery can be improved by reducing the thickness, the electrode reaction can be promoted by improving the flatness, and the characteristics can be improved.
[0111]
  Also,For lithium ion secondary batteryNegative electrode, orLithium ion secondarybatteryThenFurther comprising an inorganic compound layerIfThe uniform electrode reaction can be further promoted, and the charge / discharge efficiency can be improved. In addition, the reaction between the negative electrode and the electrolyte can be suppressed, and the choices of the electrolyte can be expanded, whereby the performance of the battery can be improved and the capacity deterioration due to the reaction can be prevented.
[0112]
  Furthermore,Lithium ion secondaryBattery, orLithium ion secondaryBattery manufacturing methodThenThe positive electrode and the electrolyte are formed by a dry film forming method or a wet film forming method.IfFurther, the uniform electrode reaction can be further promoted, the charge / discharge efficiency can be improved, the battery can be made thinner, and the energy density can be further improved. In addition, since no binder is used for the positive electrode, good load characteristics can be obtained. In addition, it can be used with other devices.Lithium ion secondaryIt is possible to broaden the options of the battery forming substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a secondary battery according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration at the time of assembling a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a secondary battery according to a third embodiment of the invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the secondary battery according to the third embodiment of the present invention when assembled, illustrating a modification.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a secondary battery according to a fourth embodiment of the invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the secondary battery according to the fourth embodiment of the present invention when assembled, illustrating a modification.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another modification of the secondary battery according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view at the time of assembly showing another modification of the secondary battery according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a secondary battery according to a fifth embodiment of the invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the secondary battery according to the fifth embodiment of the present invention when assembled, illustrating a modification.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another modification of the secondary battery according to the fifth embodiment of the invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view at the time of assembly showing another modification of the secondary battery according to the fifth embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Exterior member, 20, 30, 40, 50, 60, 70 ... Battery element, 21, 31, 41, 51, 71 ... Negative electrode, 21A ... Film-forming substrate, 21B ... Diffusion prevention layer, 21C, 31C ... Negative electrode Current collector layer, 21D ... negative electrode active material layer, 21E ... negative electrode terminal, 22, 62 ... positive electrode, 22A ... positive electrode current collector, 22B, 62B ... positive electrode active material layer, 22C ... positive electrode terminal, 23, 63 ... electrolyte, 41F: inorganic compound layer, 62A: positive electrode current collector layer.

Claims (37)

成膜用基体と、
この成膜用基体に設けられた負極集電体層と、
この負極集電体層と前記成膜用基体との間に設けられ、チタンまたはタンタルよりなる拡散防止層と
を備えた、リチウムイオン二次電池用負極。
A substrate for film formation;
A negative electrode current collector layer provided on the substrate for film formation;
A negative electrode for a lithium ion secondary battery , comprising: a negative electrode current collector layer and a diffusion prevention layer made of titanium or tantalum provided between the film forming substrate.
前記成膜用基体は、半導体,セラミックス,ガラスあるいはプラスチックよりなる請求項1記載のリチウムイオン二次電池用負極。The film forming substrate, a semiconductor, ceramics, made of glass or plastic, claim 1 Symbol placement for a lithium ion secondary battery negative electrode. 前記負極集電体層は、乾式成膜法または湿式成膜法により形成された請求項1記載のリチウムイオン二次電池用負極。The anode current collector layer has been formed by a dry film forming method or a wet film formation method, according to claim 1 Symbol placement for a lithium ion secondary battery negative electrode. 前記拡散防止層は、乾式成膜法または湿式成膜法により形成された請求項1記載のリチウムイオン二次電池用負極。The diffusion barrier layer was formed by a dry deposition method or a wet film formation method, according to claim 1 for a lithium ion secondary battery negative electrode according. 更に、前記負極集電体層に設けられたイオン伝導性を有する無機化合物層を備えた請求項1記載のリチウムイオン二次電池用負極。Further, the with an inorganic compound layer with ion conductivity which is provided on the anode current collector layer, claim 1 Symbol placement for a lithium ion secondary battery negative electrode. 前記無機化合物層は、乾式成膜法または湿式成膜法により形成された請求項記載のリチウムイオン二次電池用負極。The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 5 , wherein the inorganic compound layer is formed by a dry film forming method or a wet film forming method. 前記無機化合物層は、フッ化リチウム,塩化リチウム,臭化リチウム,ヨウ化リチウム,窒化リチウム,酸化リチウム,リン酸リチウム,ケイ酸リチウム,硫化リチウム,リン化リチウム,炭酸リチウム,硫酸リチウムおよび窒化ホスホリルリチウムからなる群のうちの少なくとも1種、または原材料にこれらのうちの少なくとも1種を含むリチウム化合物を含有する請求項記載のリチウムイオン二次電池用負極。The inorganic compound layer includes lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium nitride, lithium oxide, lithium phosphate, lithium silicate, lithium sulfide, lithium phosphide, lithium carbonate, lithium sulfate, and phosphoryl nitride. The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 5 , comprising at least one selected from the group consisting of lithium or a lithium compound containing at least one selected from among the raw materials. 更に、前記負極集電体層に設けられた負極活物質層を備えた請求項1記載のリチウムイオン二次電池用負極。Furthermore, the comprising a negative electrode active material layer provided on the anode current collector layer, claim 1 Symbol placement for a lithium ion secondary battery negative electrode. 前記負極活物質層は、乾式成膜法あるいは湿式成膜法により形成された請求項記載のリチウムイオン二次電池用負極。The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 8 , wherein the negative electrode active material layer is formed by a dry film forming method or a wet film forming method. 前記負極活物質層は、金属リチウムよりなる、または、マグネシウム,アルミニウム,ケイ素,カルシウム,亜鉛,ガリウム,銀,インジウム,スズ,バリウム,鉛,ビスマス,およびこれらのうちの少なくとも1種を含む化合物からなる群のうちの少なくとも1種を含む材料よりなる請求項記載のリチウムイオン二次電池用負極。The negative electrode active material layer is made of metallic lithium, or magnesium, aluminum, silicon, calcium, zinc, gallium, silver, indium, tin, barium, lead, bismuth, and a compound containing at least one of these. at least it made of a material comprising one or a lithium ion secondary battery negative electrode according to claim 8 of the group consisting of. 更に、前記負極活物質層に設けられたイオン伝導性を有する無機化合物層を備えた請求項記載のリチウムイオン二次電池用負極。Furthermore, the negative active with an inorganic compound layer having been ion conductivity provided material layer, lithium-ion secondary battery negative electrode of claim 8. 前記無機化合物層は、乾式成膜法または湿式成膜法により形成された請求項11記載のリチウムイオン二次電池用負極。The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 11 , wherein the inorganic compound layer is formed by a dry film forming method or a wet film forming method. 前記無機化合物層は、フッ化リチウム,塩化リチウム,臭化リチウム,ヨウ化リチウム,窒化リチウム,酸化リチウム,リン酸リチウム,ケイ酸リチウム,硫化リチウム,リン化リチウム,炭酸リチウム,硫酸リチウムおよび窒化ホスホリルリチウムからなる群のうちの少なくとも1種、または原材料にこれらのうちの少なくとも1種を含むリチウム化合物を含有する請求項11記載のリチウムイオン二次電池用負極。The inorganic compound layer includes lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium nitride, lithium oxide, lithium phosphate, lithium silicate, lithium sulfide, lithium phosphide, lithium carbonate, lithium sulfate, and phosphoryl nitride. The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 11 , comprising at least one member selected from the group consisting of lithium or a lithium compound containing at least one member selected from the group consisting of raw materials. 正極および負極と共に電解質を備え
前記負極は、成膜用基体と、この成膜用基体に設けられた負極集電体層と、この負極集電体層と前記成膜用基体との間に設けられ、チタンまたはタンタルよりなる拡散防止層とを有する、リチウムイオン二次電池。
An electrolyte is provided with a positive electrode and a negative electrode ,
The negative electrode is provided with a film forming substrate, a negative electrode current collector layer provided on the film forming substrate, and provided between the negative electrode current collector layer and the film forming substrate, and is made of titanium or tantalum. A lithium ion secondary battery having a diffusion prevention layer.
前記成膜用基体は、半導体,セラミックス,ガラスあるいはプラスチックよりなる請求項14記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to claim 14 , wherein the film forming substrate is made of a semiconductor, ceramics, glass, or plastic. 前記負極集電体層は、乾式成膜法または湿式成膜法により形成された請求項14記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to claim 14 , wherein the negative electrode current collector layer is formed by a dry film forming method or a wet film forming method. 前記拡散防止層は、乾式成膜法または湿式成膜法により形成された請求項14記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to claim 14 , wherein the diffusion preventing layer is formed by a dry film forming method or a wet film forming method. 前記負極は、更に、前記負極集電体層に設けられたイオン伝導性を有する無機化合物層を有する請求項14記載のリチウムイオン二次電池。The negative electrode, further wherein a negative electrode current collector inorganic compound layer having been ion conductivity provided on the body layer, claim 14 lithium ion secondary battery according. 前記無機化合物層は、乾式成膜法または湿式成膜法により形成された請求項18記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to claim 18 , wherein the inorganic compound layer is formed by a dry film forming method or a wet film forming method. 前記無機化合物層は、フッ化リチウム,塩化リチウム,臭化リチウム,ヨウ化リチウム,窒化リチウム,酸化リチウム,リン酸リチウム,ケイ酸リチウム,硫化リチウム,リン化リチウム,炭酸リチウム,硫酸リチウムおよび窒化ホスホリルリチウムからなる群のうちの少なくとも1種、または原材料にこれらのうちの少なくとも1種を含むリチウム化合物を含有する請求項18記載のリチウムイオン二次電池。The inorganic compound layer includes lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium nitride, lithium oxide, lithium phosphate, lithium silicate, lithium sulfide, lithium phosphide, lithium carbonate, lithium sulfate, and phosphoryl nitride. 19. The lithium ion secondary battery according to claim 18 , comprising at least one member selected from the group consisting of lithium or a lithium compound containing at least one member selected from the group consisting of raw materials. 前記負極は、更に、前記負極集電体層に設けられた負極活物質層を備えた請求項14記載のリチウムイオン二次電池。The negative electrode, further comprising a negative electrode active material layer provided on the anode current collector layer, claim 14 lithium ion secondary battery according. 前記負極活物質層は、乾式成膜法あるいは湿式成膜法により形成された請求項21記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to claim 21 , wherein the negative electrode active material layer is formed by a dry film forming method or a wet film forming method. 前記負極活物質層は、金属リチウムよりなる、または、マグネシウム,アルミニウム,ケイ素,カルシウム,亜鉛,ガリウム,銀,インジウム,スズ,バリウム,鉛,ビスマス,およびこれらのうちの少なくとも1種を含む化合物からなる群のうちの少なくとも1種を含む材料よりなる請求項21記載のリチウムイオン二次電池。The negative electrode active material layer is made of metallic lithium, or magnesium, aluminum, silicon, calcium, zinc, gallium, silver, indium, tin, barium, lead, bismuth, and a compound containing at least one of these. at least made of a material comprising one or a lithium ion secondary battery according to claim 21, wherein one of the group consisting of. 前記負極は、更に、前記負極活物質層に設けられたイオン伝導性を有する無機化合物層を備えた請求項21記載のリチウムイオン二次電池。The negative electrode further the anode active material layer comprising an inorganic compound layer having been ion conductivity provided in a lithium ion secondary battery according to claim 21, wherein. 前記無機化合物層は、乾式成膜法または湿式成膜法により形成された請求項24記載のリチウムイオン二次電池。25. The lithium ion secondary battery according to claim 24 , wherein the inorganic compound layer is formed by a dry film forming method or a wet film forming method. 前記無機化合物層は、フッ化リチウム,塩化リチウム,臭化リチウム,ヨウ化リチウム,窒化リチウム,酸化リチウム,リン酸リチウム,ケイ酸リチウム,硫化リチウム,リン化リチウム,炭酸リチウム,硫酸リチウムおよび窒化ホスホリルリチウムからなる群のうちの少なくとも1種、または原材料にこれらのうちの少なくとも1種を含むリチウム化合物を含有する請求項24記載のリチウムイオン二次電池。The inorganic compound layer includes lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium nitride, lithium oxide, lithium phosphate, lithium silicate, lithium sulfide, lithium phosphide, lithium carbonate, lithium sulfate, and phosphoryl nitride. at least one, or containing a lithium compound comprising at least one of these raw materials, the lithium ion secondary battery according to claim 24, wherein one of the group consisting of lithium. 前記電解質は、電解液,ゲル状電解質あるいは高分子電解質を含む請求項14記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to claim 14 , wherein the electrolyte includes an electrolytic solution, a gel electrolyte, or a polymer electrolyte. 前記電解質および前記正極は、乾式成膜法または湿式成膜法により形成された請求項14記載のリチウムイオン二次電池。The lithium ion secondary battery according to claim 14 , wherein the electrolyte and the positive electrode are formed by a dry film forming method or a wet film forming method. 成膜用基体の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により、チタンまたはタンタルよりなる拡散防止層を形成する工程と、
この拡散防止層の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により負極集電体層を形成する工程と
を含む、リチウムイオン二次電池用負極の製造方法。
Forming a diffusion prevention layer made of titanium or tantalum on a substrate for film formation by a dry film formation method or a wet film formation method;
Forming a negative electrode current collector layer on the diffusion prevention layer by a dry film forming method or a wet film forming method. A method for producing a negative electrode for a lithium ion secondary battery .
更に、負極集電体層の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により、イオン伝導性を有する無機化合物層を形成する工程を含む請求項29記載のリチウムイオン二次電池用負極の製造方法。Further, on the negative electrode collector layer, a dry film formation method or a wet film-forming method, comprising the step of forming an inorganic compound layer with ion conductivity, claim 29 of the lithium-ion secondary battery negative electrode of Production method. 更に、負極集電体層の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により負極活物質層を形成する工程を含む請求項29記載のリチウムイオン二次電池用負極の製造方法。Further, negatively on the electrode collector layer, comprising the step of forming the anode active material layer by a dry film forming method or a wet film formation method, according to claim 29 for a lithium ion secondary battery negative electrode manufacturing method according. 更に、負極活物質層の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により、イオン伝導性を有する無機化合物層を形成する工程を含む請求項31記載のリチウムイオン二次電池用負極の製造方法。Further, on the negative electrode active material layer, by a dry film forming method or a wet film-forming method, comprising the step of forming an inorganic compound layer having ion conductivity, manufacturing of claim 31 negative electrode for a lithium ion secondary battery according Method. 正極および負極と共に電解質を備えたリチウムイオン二次電池の製造工程が、
成膜用基体の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により、チタンまたはタンタルよりなる拡散防止層を形成する工程と、
この拡散防止層の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により負極集電体層を形成する工程と
を含む、リチウムイオン二次電池の製造方法。
A manufacturing process of a lithium ion secondary battery including an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode
Forming a diffusion prevention layer made of titanium or tantalum on a substrate for film formation by a dry film formation method or a wet film formation method;
Over the diffusion preventing layer, and forming a negative electrode current collector layer by a dry film forming method or a wet film formation method, method for manufacturing a lithium ion secondary battery.
更に、負極集電体層の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により、イオン伝導性を有する無機化合物層を形成する工程を含む請求項33記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。Further, on the negative electrode collector layer, a dry film formation method or a wet film-forming method, comprising the step of forming an inorganic compound layer having ion conductivity, a manufacturing method of a lithium ion secondary battery of claim 33 . 更に、負極集電体層の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により負極活物質層を形成する工程を含む請求項33記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。Further, on the negative electrode collector layer, comprising the step of forming the anode active material layer by a dry film forming method or a wet film formation method, a manufacturing method of a lithium ion secondary battery of claim 33. 更に、負極活物質層の上に、乾式成膜法または湿式成膜法により、イオン伝導性を有する無機化合物層を形成する工程を含む請求項35記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。Further, on the negative electrode active material layer, by a dry film forming method or a wet film-forming method, comprising the step of forming an inorganic compound layer having ion conductivity, a manufacturing method of a lithium ion secondary battery according to claim 35, wherein. 更に、乾式成膜法または湿式成膜法により、電解質および正極を形成する工程を含む請求項33記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。Further, the dry deposition method or a wet film formation method, electrolyte and comprising the step of forming a positive electrode, a manufacturing method of a lithium ion secondary battery of claim 33.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022037341A (en) * 2020-08-25 2022-03-09 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Negative electrode for secondary battery, its manufacturing method and secondary battery using it

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8021778B2 (en) * 2002-08-09 2011-09-20 Infinite Power Solutions, Inc. Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate
JP4961846B2 (en) * 2006-06-12 2012-06-27 パナソニック株式会社 Method for producing electrode for lithium battery
US11404726B2 (en) * 2017-06-09 2022-08-02 Nippon Electric Glass Co., Ltd. All-solid-state sodium ion secondary battery
KR102459678B1 (en) * 2018-10-31 2022-10-28 주식회사 엘지에너지솔루션 An anode for lithium secondary battery, a battery comprising the same and manufacturing method therof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0536440A (en) * 1991-07-31 1993-02-12 Toshiba Corp Lithium secondary battery
JPH09120818A (en) * 1995-10-26 1997-05-06 Sony Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP3405380B2 (en) * 1996-04-25 2003-05-12 セイコーインスツルメンツ株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same
JP3812324B2 (en) * 2000-11-06 2006-08-23 日本電気株式会社 Lithium secondary battery and manufacturing method thereof
JP4318405B2 (en) * 2001-04-23 2009-08-26 三洋電機株式会社 Lithium secondary battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022037341A (en) * 2020-08-25 2022-03-09 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Negative electrode for secondary battery, its manufacturing method and secondary battery using it
JP7599681B2 (en) 2020-08-25 2024-12-16 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Anode for secondary battery, method for producing same, and secondary battery using same

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