[發明專利]蓄電裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201310093081.X
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103326028B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 栗城和貴;小國哲平
• 申請（專利權）人: 株式會社半導體能源研究所
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 何欣亭,王忠忠

技術領域

本發明涉及能夠實現輕量化的蓄電裝置及蓄電裝置的制造方法。

背景技術

蓄電裝置安裝在移動電話或便攜式游戲機等的便攜式信息終端中。作為這種蓄電裝置利用鋰蓄電裝置。

雖然一直在謀求便攜式信息終端的輕量化，但是尚未充分實現。通過實現安裝在便攜式信息終端中的蓄電裝置的輕量化，可以實現便攜式信息終端的輕量化。

作為蓄電裝置有固體二次電池（參照專利文獻1）。固體二次電池包含固體電解質如無機固體電解質或有機固體電解質。

在與蓄電裝置不同的技術領域的顯示裝置的領域中記載了將被剝離層轉置到塑料襯底的方法（參照專利文獻2）。在專利文獻2中記載了如下方法：在襯底上形成氮化物層，在氮化物層上形成氧化物層，使氧化物層的膜應力與氮化物層的膜應力不同，并通過物理方法剝離的方法。

[專利文獻1]日本專利申請公開2007-123081號公報；

[專利文獻2]日本專利申請公開2003-109773號公報。

在專利文獻1中使用石英玻璃，而未記載輕量化。

由于蓄電裝置不具備氮化物層或氧化物層，所以難以應用專利文獻2所記載的在襯底上形成氮化物層并在氮化物層上形成氧化物層的方法。

發明內容

于是，本發明提供一種能夠實現輕量化的蓄電裝置及其制造方法。

本發明的一個方式是集流體被剝離而形成新的集流體的蓄電裝置及其制造方法。可以將其形狀為箔狀的集流體稱為金屬片。

另外，如下所述，可以適當地選擇剝離集流體的時序。

（1）形成包含負極活性物質的層（負極活性物質層），然后剝離集流體（例如金屬片）。

（2）在負極活性物質層上形成包含電解質的層（電解質層），然后剝離集流體（例如金屬片）。

（3）在負極活性物質層上形成電解質層及包含正極活性物質的層（正極活性物質層），然后剝離集流體（例如金屬片）。

（4）在負極活性物質層上形成電解質層、正極活性物質層及正極集流體，然后剝離集流體（例如金屬片）。

（5）在負極活性物質層上形成電解質層、正極活性物質層、正極集流體及覆蓋它們的保護膜，然后剝離集流體（例如金屬片）。

如上所述，可以在任何時序進行剝離，通過剝離金屬片而可以實現輕量化。為了實現輕量化，至少剝離金屬片的一部分即可，而不需要整個金屬片被剝離。

另外，通過剝離金屬片，也可以提供能夠彎曲的蓄電裝置。為了在制造工序中進行搬運，成為集流體的金屬片具備一定硬度，由此不容易彎曲金屬片。通過如上所述那樣剝離金屬片，也可以提供能夠彎曲的蓄電裝置。

為了使蓄電裝置具有柔性結構，至少金屬片的一部分被剝離即可，但是優選整個金屬片被剝離。再者，通過在剝離金屬片之后設置保護膜，可以保護蓄電裝置。作為該保護膜可以使用柔性膜（也稱為柔性襯底）。由于柔性襯底的柔性比金屬片高，而柔性襯底可以彎曲，所以可以維持與剝離后相同程度的柔性。另外，由于柔性襯底的重量比金屬片輕，即使轉置到柔性襯底也可以實現蓄電裝置的輕量化。

在作為負極活性物質使用硅時，使用包含與該硅起反應的材料的集流體。作為與硅起反應而形成硅化物的金屬元素，可以舉出鋯、鈦、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、鈷、鎳等。可以使用包含上述金屬元素的集流體。另外，可以將包含該金屬元素且其形狀為箔狀的集流體稱為金屬片，作為該金屬片可以使用鈦片、鋁片或鎳片等。

作為蓄電裝置的負極活性物質使用硅，作為金屬片使用鈦片，這意味著在鈦片上形成硅膜。該硅膜可以為非晶或多晶。通過在形成硅膜的同時或形成硅膜之后進行400℃以上的加熱處理，在鈦片的表面形成反應層（有時鈦硅化物）。以反應層附近為邊界，可以剝離硅膜和鈦片。

另外，在形成反應層時，有時形成低密度層。由于利用硅形成反應層，所以硅擴散到反應層而在低密度層中降低硅密度。在上述狀態下施加物理性力量而進行剝離時，在很多情況下在低密度層與反應層的界面產生剝離。

此外，由于在剝離鈦片時失掉負極集流體，所以需要形成新的負極集流體。新的負極集流體的厚度小于金屬片，即其厚度可以為10nm以上且1μm以下。