二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的一個(gè)方式設(shè)及一種裡離子二次電池及其制造方法。
[0002] 注意，本發(fā)明的一個(gè)方式不局限于上述技術(shù)領(lǐng)域。本說(shuō)明書(shū)等所公開(kāi)的發(fā)明的一 個(gè)方式的技術(shù)領(lǐng)域設(shè)及一種物體、方法或制造方法?；蛘?，本發(fā)明的一個(gè)方式設(shè)及一種工序 (process)、機(jī)器（machine)、產(chǎn)品（manufacture)或組成物（compositionofmatter)。由 此，具體而言，作為本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的本發(fā)明的一個(gè)方式的技術(shù)領(lǐng)域的例子可W舉出半導(dǎo) 體裝置、顯示裝置、發(fā)光裝置、蓄電裝置、存儲(chǔ)裝置、該些裝置的驅(qū)動(dòng)方法或者該些裝置的制 造方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 作為二次電池可W舉出鑲氨電池、鉛蓄電池及裡離子二次電池等。
[0004] 該些二次電池用作W手機(jī)等為代表的便攜式信息終端的電源。其中，尤其是裡離 子二次電池可W實(shí)現(xiàn)高容量化W及小型化，所W對(duì)其的開(kāi)發(fā)日益火熱。
[0005] 裡離子二次電池的高容量化實(shí)現(xiàn)便攜式設(shè)備的輕量化或使用時(shí)間的延長(zhǎng)、汽車的 行車距離的增加，所W裡離子二次電池的高容量化是很大的研究開(kāi)發(fā)方針。例如，正極活性 物質(zhì)是決定有助于電池反應(yīng)的裡離子量的重要要素。因?yàn)樨?fù)極活性物質(zhì)需要W與在正極起 反應(yīng)的裡離子量相同量起可逆反應(yīng)，所W負(fù)極活性物質(zhì)也是重要要素。
[0006] 在裡離子二次電池中，作為正極活性物質(zhì)材料，例如已知專利文獻(xiàn)1所示的磯酸 鐵裡（LiFeP〇4)、磯酸鋪裡（LiMnP〇4)、磯酸鉆裡（LiCoP〇4)及磯酸鑲裡（LiNiP〇4)等具有橄 攬石結(jié)構(gòu)且包含裡及鐵、鋪、鉆或鑲的磯酸化合物等。在專利文獻(xiàn)2中，例如作為負(fù)極活性 物質(zhì)材料除了石墨材料之外，還公開(kāi)了娃、錫及該些的氧化物作為呈現(xiàn)高容量的材料。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007][專利文獻(xiàn)1]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)平11-25983號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)2]日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)2007-106634號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[000引裡的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（平衡電位）非常小，為-3. 045V(vs.S肥），例如是在負(fù)極中大 部分的有機(jī)溶劑被還原并分解的電位。但是，在一部分的有機(jī)溶劑中，隨著還原分解，分解 物留在表面而成為涂膜，并且抑制再發(fā)生有機(jī)溶劑的分解。因此，隨著涂膜的形成，與可逆 反應(yīng)的裡離子的反應(yīng)相比不容易起不可逆容量的電解液的分解反應(yīng)。就是說(shuō)，主要在初次 充放電中起不可逆反應(yīng)，因此電荷移動(dòng)，該移動(dòng)的電荷量相當(dāng)于可逆反應(yīng)和不可逆反應(yīng)電 荷總量。
[0009] 在初次充電中，除了W伴隨從正極的裡離子釋放的可逆反應(yīng)時(shí)移動(dòng)的電荷W外， 還W不可逆反應(yīng)時(shí)的電荷電荷量增加。將伴隨不可逆反應(yīng)的電荷的移動(dòng)量稱為不可逆容 量，另一方面，將伴隨可逆反應(yīng)的電荷的移動(dòng)量稱為可逆容量，不可逆容量和可逆容量的總 和為初次充電容量。
[0010] 另一方面，在初次放電中，由于正極和裡離子所發(fā)生的可逆化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生相當(dāng)于 可逆容量的電荷移動(dòng)，而沒(méi)有發(fā)生相當(dāng)于不可逆反應(yīng)的電荷移動(dòng)。就是說(shuō)，可逆容量相當(dāng)于 放電容量。在此，將放電容量與充電容量的比例稱為充放電效率。該意味著在不可逆容量 大時(shí)充放電效率低。
[0011] 正極活性物質(zhì)材料是決定正極的不可逆容量的要素之一，優(yōu)選為不可逆容量低且 充放電效率高的正極活性物質(zhì)材料。
[0012] 但是，在很多情況下，循環(huán)特性良好且容量高的正極活性物質(zhì)材料具有較高的不 可逆容量，該正極活性物質(zhì)材料的充放電效率較低。當(dāng)作為正極活性物質(zhì)材料使用充放 電效率較低的材料時(shí)，在初次充電中除了可逆容量W外還發(fā)生相當(dāng)于不可逆容量的電荷移 動(dòng)。在此，在電池反應(yīng)中，正極反應(yīng)的電荷量和負(fù)極反應(yīng)的電荷量一致。因此，在負(fù)極中，除 了由于可逆容量的電荷W外，還由于相當(dāng)于不可逆容量的電荷而相應(yīng)地需要更多的負(fù)極活 性物質(zhì)材料。于是，負(fù)極的質(zhì)量和體積增加，該導(dǎo)致每單位質(zhì)量及單位體積的電池容量的降 低。并且，在第二次W后的充放電中，增加的負(fù)極活性物質(zhì)材料不助于電池反應(yīng)，是沒(méi)用的。
[0013] 負(fù)極也是相同的。就是說(shuō)，在很多情況下，高容量的負(fù)極活性物質(zhì)材料具有較高的 不可逆容量，并具有低充放電效率。因此，在將高容量的負(fù)極活性物質(zhì)材料用于二次電池的 負(fù)極時(shí)，負(fù)極反應(yīng)的電荷量與正極反應(yīng)的電荷量一致，因此為了對(duì)應(yīng)不可逆容量需要準(zhǔn)備 額外的正極活性物質(zhì)材料。于是，正極的質(zhì)量和體積增加，該導(dǎo)致每單位質(zhì)量及單位體積的 電池容量的降低。并且，增加的正極活性物質(zhì)材料不助于電池反應(yīng)，是沒(méi)用的。
[0014] 本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種每單位質(zhì)量及單位體積的容量高的二 次電池。本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種沒(méi)有浪費(fèi)地使用電極活性物質(zhì)材料的二 次電池。本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種配合比適當(dāng)?shù)碾姌O活性物質(zhì)。本發(fā)明的 一個(gè)方式的目的之一是提供一種決定電極活性物質(zhì)的適當(dāng)?shù)呐浜媳惹抑圃於坞姵氐姆?法。本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種每單位質(zhì)量及單位體積的容量高的二次電池 的制造方法。本發(fā)明的一個(gè)方式的目的之一是提供一種新穎的二次電池、新穎的蓄電裝置、 二次電池的新穎的制造方法或者蓄電裝置的新穎的制造方法。
[0015] 注意，該些目的的記載不妨礙其他目的的存在。此外，本發(fā)明的一個(gè)方式并不需要 實(shí)現(xiàn)所有上述目的。另外，上述W外的目的可從說(shuō)明書(shū)、附圖、權(quán)利要求書(shū)等的記載顯而易 見(jiàn)，且可W從說(shuō)明書(shū)、附圖、權(quán)利要求書(shū)等的記載中抽出上述W外的目的。 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)手段
[0016] 本發(fā)明的一個(gè)方式是一種裡離子二次電池，該裡離子二次電池包括第一電極W及 第二電極，第一電極包括第一電極活性物質(zhì)，第二電極包括第二電極活性物質(zhì)及第=電極 活性物質(zhì)，第二電極活性物質(zhì)的充放電效率與第=電極活性物質(zhì)不同。
[0017] 本發(fā)明的另一個(gè)方式是一種裡離子二次電池，該裡離子二次電池包括第一電極W 及第二電極，第一電極包括第一電極活性物質(zhì)，第二電極包括第二電極活性物質(zhì)及第=電 極活性物質(zhì)，第二電極活性物質(zhì)的充放電效率高于第一電極活性物質(zhì)，第=電極活性物質(zhì) 的充放電效率低于第二電極活性物質(zhì)。
[0018] 本發(fā)明的另一個(gè)方式是一種裡離子二次電池，該裡離子二次電池包括第一電極W 及第二電極，第一電極包括第一電極活性物質(zhì)，第二電極包括第二電極活性物質(zhì)及第=電 極活性物質(zhì)，第二電極活性物質(zhì)的充放電效率高于第一電極活性物質(zhì)，第=電極活性物質(zhì) 的充放電效率低于第二電極活性物質(zhì)，第二電極活性物質(zhì)和第一電極活性物質(zhì)的充放電效 率之間的差異與第二電極活性物質(zhì)的容量的積大于第一電極活性物質(zhì)和第=電極活性物 質(zhì)的充放電效率之間的差異與第=電極活性物質(zhì)的容量的積，第二電極活性物質(zhì)和第=電 極活性物質(zhì)的總和中的第二電極活性物質(zhì)的配合比小于第二電極活性物質(zhì)和第S電極活 性物質(zhì)的總和中的第S電極活性物質(zhì)的配合比。
[0019] 本發(fā)明的另一個(gè)方式是一種裡離子二次電池，該裡離子二次電池包括第一電極W 及第二電極，第一電極包括第一電極活性物質(zhì)，第二電極包括第二電極活性物質(zhì)及第=電 極活性物質(zhì)，第二電極活性物質(zhì)的充放電效率高于第一電極活性物質(zhì)，第=電極活性物質(zhì) 的充放電效率低于第二電極活性物質(zhì)，第二電極活性物質(zhì)和第一電極活性物質(zhì)的充放電效 率之間的差異與第二電極活性物質(zhì)的容量的積小于第一電極活性物質(zhì)和第=電極活性物 質(zhì)的充放電效率之間的差異與第=電極活性物質(zhì)的容量的積，第二電極活性物質(zhì)和第=電 極活性物質(zhì)的總和中的第二電極活性物質(zhì)的配合比大于第二電極活性物質(zhì)和第S電極活 性物質(zhì)的總和中的第S電極活性物質(zhì)的配合比。
[0020] 本發(fā)明的另一個(gè)方式是一種二次電池，該二次電池包括第一電極W及第二電極， 第一電極包括第一電極活性物質(zhì)，第二電極包括第二電極活性物質(zhì)及第=電極活性物質(zhì)， 第二電極活性物質(zhì)和第S電極活性物質(zhì)的總和中的第二電極活性物質(zhì)的配合比滿足下述 公式（1)。
[公式1]
注意，在公式（1)中，R2表示第二電極活性物質(zhì)的配合比，El表示第一電極活性物質(zhì)的 充放電效率，化表示第二電極活性物質(zhì)的容量，E2表示第二電極活性物質(zhì)的充放電效率，Q3 表示第S電極活性物質(zhì)的容量，Es表示第S電極活性物質(zhì)的充放電效率。
[0021] 在本發(fā)明的一個(gè)方式中，也可W第一電極是正極，第二電極是負(fù)極。第二電極活性 物質(zhì)也可W包含碳，第=電極活性物質(zhì)也可W包含娃和氧。
[0022] 通過(guò)使用充放電效率較低的正極活性物質(zhì)材料和充放電效率較低的負(fù)極活性物 質(zhì)材料制造容量高的二次電池，可W抵消不可逆容量所造成的問(wèn)題，而可W抑制每單位質(zhì) 量及單位體積的電池容量的降低，沒(méi)有浪費(fèi)地使用電極活性物質(zhì)材料。
[0023] 例如，在正極活性物質(zhì)材料的充放電效率比負(fù)極活性物質(zhì)材料相對(duì)高時(shí)，使用負(fù) 極活性物質(zhì)材料的因不可逆容量而增加的移動(dòng)的電荷量補(bǔ)充正極活性物質(zhì)材料的因不可 逆容量而增加的初次充電中的移動(dòng)的電荷量，由此抵消不可逆容量所造成的問(wèn)題。因此，W 相當(dāng)于所補(bǔ)充的電荷的部分不需要正極活性物質(zhì)材料，而可W抑制電池的質(zhì)量及體積的增 加?？蒞減少?zèng)]用的正極活性物質(zhì)材料。因此，可W增加每單位質(zhì)量及單位體積的電池容 量。
[0024] 另一方面，在負(fù)極活性物質(zhì)材料的充放電效率比正極活性物質(zhì)材料相對(duì)高時(shí)，W 相當(dāng)于負(fù)極活性物質(zhì)材料的不可逆容量的部分不需要負(fù)極活性物質(zhì)材料。因此可W抑制電 池的質(zhì)量及體積的增加。也可W減少?zèng)]用的正極活性物質(zhì)材料。因此，可W增加每單位質(zhì) 量及單位體積的電池容量。
[0025] 在此，如果可W使正極活性物質(zhì)材料和負(fù)極活性物質(zhì)材料的充放電效率相互靠 近，則可W提高該樣的抵消效果，增大每單位質(zhì)量及單位體積的電池容量，消除電極活性物 質(zhì)材料的浪費(fèi)。但是，對(duì)作為電極活性物質(zhì)材料可W選擇的物質(zhì)有限制，需要在滿足其他各 種要求的范圍內(nèi)選擇正極活性物質(zhì)材料和負(fù)極活性物質(zhì)材料的組合。
[0026] 為了平衡地將電極活性物質(zhì)材料用于二次電池，優(yōu)選采用如下方法：在一個(gè)電極 中準(zhǔn)備兩種W上的不同的電極活性物質(zhì)材料，W其充放電效率適應(yīng)于另一個(gè)電極活性物質(zhì) 材料的充放電效率的方式?jīng)Q定上述不同的電極活性物質(zhì)材料的混合量的方法。例如，在使 用兩種負(fù)極活性物質(zhì)材料時(shí)，通過(guò)將其充放電效率高于正極活性物質(zhì)材料的負(fù)極活性物質(zhì) 材料與其充放電效率低于正極活性物質(zhì)材料的負(fù)極活性物質(zhì)材料混合并用作負(fù)極活性物 質(zhì)，可W使正極和負(fù)極的充放電效率相互靠近。而且，在兩種負(fù)極活性物質(zhì)材料中的具有更 靠近正極活性物質(zhì)材料的充放電效率的材料的配合比比另一個(gè)負(fù)極活性物質(zhì)材料大時(shí)，可 W使混合的負(fù)極活性物質(zhì)的充放電效率靠近正極活性物質(zhì)材料的充放電效率。同樣，既可 W使用兩種W上的正極活性物質(zhì)材料，又可W使用兩種W上的正極活性物質(zhì)材料及負(fù)極活 性物質(zhì)材料。
[0027] 根據(jù)計(jì)算決定電極活性物質(zhì)材料的配合比W使正極和負(fù)極的充放電效率一致，由 此實(shí)現(xiàn)容量高且沒(méi)有活性物質(zhì)材料的浪費(fèi)的二次電池，即可。
[002引根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，可W抑制電池容量的降低的同時(shí)使用充放電效率較低的 電極活性物質(zhì)材料，但是充放電效率較低的電極活性物質(zhì)材料大多本來(lái)具有高容量，因此 通過(guò)使用該樣的材料可W進(jìn)一步提高電池的容量。 發(fā)明效果
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式可W提供一種每單位質(zhì)量及單位體積的容量高的二次電 池。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式可W提供一種沒(méi)有浪費(fèi)地使用電極活性物質(zhì)材料的二次電池。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式可W提供一種配合比適當(dāng)?shù)碾姌O活性物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式 可W提供一種決定電極活性物質(zhì)的適當(dāng)?shù)呐浜媳惹抑圃於坞姵氐姆椒?。根?jù)本發(fā)明的一 個(gè)方式可W提供一種每單位質(zhì)量及單位體積的容量高的二次電池的制造方法。根據(jù)本發(fā)明 的一個(gè)方式可W提供一種新穎的二次電池、新穎的蓄電裝置、二次電池的新穎的制造方法 或者蓄電裝置的新穎的制造方法。
[0030] 注意，該些效果的記載不妨礙其他效果的存在。此外，本發(fā)明的一個(gè)方式并不需要 具有所有上述效果。另外，上述W外的效果可從說(shuō)明書(shū)、附圖、權(quán)利要求書(shū)等的記載顯而易 見(jiàn)，且可W從說(shuō)明書(shū)、附圖、權(quán)利要求書(shū)等的記載中抽出上述W外的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1A和圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的二次電池的圖； 圖2A至圖2D是說(shuō)明曲率半徑的圖； 圖3A至圖3C是說(shuō)明曲率半徑的圖； 圖4A至圖4D是示出安裝有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的二次電池的電子設(shè)備的圖； 圖5A至圖5C是示出安裝有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的二次電池的電子設(shè)備的圖； 圖6是示出安裝有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的二次電池的電子設(shè)備的側(cè)面的圖； 圖7是示出對(duì)裡鋪復(fù)合氧化物進(jìn)行X射線衍射測(cè)量狂RD)而得到的結(jié)果的圖； 圖8是示出半電池的充放電特性的圖； 圖9是示出硬幣型電池的