TW201214850A - Lithium-ion secondary battery, vehicle, electronic device and manufacturing method of lithium-ion secondary battery - Google Patents

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201214850 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 質之間介存電解質層 之車輛及電子機器、 而 以 本發明係關於於正負兩極活性物 成之鋰離子二次電池、具備該電池 及該電池之製造方法。 【先前技術】 作為具有於正負兩極活性物皙 槐、Α 旺物質之間積層電解質層而成之 構坆之鋰離子二次電池，已知有 ..有使作為分別附著有正極活 性物質及負極活性物質之隼雷辦 買（杲電體之金屬箔，介隔間隔件重 5 ’且使電解液含浸於間隔件者 . _ 干有在此種電池之技術領域 中’要求進一步小型化·大輸出化 荆®化’為響應如此之要求， 提案有各種之技術。 例如，於專利文獻1，揭示右 句丁有以使正極活性物質層與電 解質層之接觸面，及電解質眉鱼自先 負層興員極活性物質層之接觸面 為立體之凹凸構造的方式’藉由噴墨法於作為集電體之金 屬箔上積層形成各功能層之技術。又，於專利文獻2，揭 示有藉由經由配置於集電體t方夕雄# 萊电餿上万之網格之真空蒸鍍法或濺 鑛法’於集電體表面堆積柱狀活性物f薄膜作為二次電池 用電極之構造。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]曰本特開2005-116248號公報（例如，段落 0029) [專利文獻2]曰本特開2〇〇2-279974號公報（例如，圖 1540l7.doc 201214850 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而，上述之專利文獻1及 ^ , 雖揭不有能夠製造具有立體 構k之電池之可能性，但用於 a»仙 β 别立之構造之電池之步 驟複雜。又，關於所製造之電 电池之特性（電化學特性）並未 詳細記載。如此，關於電化學特性良好，且可以優良之生 產性製造之電池之具體的構造及其製造方法至今仍未實用 化。 本發明係鑑於上述問題而完成者，其目的在於提供一種 小型且電化學特性良好之鋰離子二次電池，及以優良之生 產性製造該電池之技術。 [解決問題之技術手段] 為達成上述目的，本發明之鋰離子二次電池，其特徵為 具有依序積層以下而成之構造：負極集電體層、包含作為 活性物質材料之Li4Ti5〇12之負極活性物質層、&含聚氧化 乙烯及聚苯乙烯之固體電解質層、包含作為活性物質材料 之1^(：〇〇2之正極活性物質層、及正極集電體層；上述負極 活性物質層具有包含隔離配置於上述負極集電體層表面、 且相互平行之複數個直線狀圖案之條紋構造；在上述直線 狀圖案與上述負極集電體層之接觸點處，與上述負極活性 物質層相切之切線與上述負極集電體層表面所成之角中、 包含上述負極活性物質層之側之角小於9〇度。 細節容後述’若根據本申請案者等人所獲得之新的發 現’則可以相對較少之製造步驟製造具有如上所述之組成 I54017.doc 201214850 及構造之鋰離子二次電池，又，儘管小型.薄型，電化學 特性部依舊良好。具體而言，本發明之鋰離子二次電池具 有高電容及良好之充放電特性。 此處，亦可例如在直線狀圖案與負極集電體層之接觸點 處，以負極集電體層與固體電解質層接觸的方式構成。在 如此之構成中，在接觸點附近夾有非常薄之負極活性物質 層地使負極集電體層與固體電解質層對向，充放電特性尤 其良好。 例汝正父於直線狀圖案之延設方向之剖面之直線狀圖 案的剖面形狀之構成亦可為與負極集電體層接觸之部分之 寬度為20μηι至300 μηι’高度為1〇卿至3〇〇㈣高度對寬 度之比為0.5以上。根據本申請案發明者等之實驗，於如 此之尺寸形◎極活性物f層時，作為電池之性能尤其良 好0 又，例如複數個直線狀圖案之各自中，除與負極集電體 層接觸之部分外之表面亦可為平滑之曲面。具有包含固體 電解質之電解質層之鐘離子二次電池由於不使用主要包含 有機溶媒之電解液，故容易操作。在該情形下，若負極活 性物質層之直線狀圖案之表面為平滑之曲面，則可使固體 電解質層與負極活性物質層之密接性增高，使作為電池之 性能穩定。 具有如上所述之構造之鐘離子二次電池考慮有各種之應 用領域’例如可作為電動車等之各種車輛之電源，又，適 用於具備以該鐘離子二次電池為電源進行動作之電子電路 154017.doc 201214850 f之各種電子機器。更具體而言，由於可以薄型構成高性 能之電源，故能夠尤佳地適用於例如如ic卡般，具備保持 電池與電子電路部之卡片型框體之電子機器。 又，為達成上述目的，本發明之鋰離子二次電池之製造 方法’其特徵為具備以下步驟：帛i步驟，於作為負極集 電體層之基材之表面，形成含有作為負極活性物質材料之 LUThO,2且包含相互隔離之平行之複數個直線狀圖案之條 紋構造的負極活性物質| ;第2步驟，藉由包含聚氧化乙 婦及聚苯乙烯之固體電解質，形成—起覆蓋上述負極活性 物質層之表面及未由上述負極活性物質層覆蓋之上述基材 之露出表面的固體電解質層；及第3步驟，於上述固體電 質層之表面積層含有作為正極活性物質材料之Lic〇〇2 之正極活性物質層、與正極集電體；且在上述第1步驟 中，在上述直線狀圖案與上述負極集電體層之接觸點處， 使與上述負極活性物質層相切之切線與上述負極集電體層 表面所成之角中、包含上述負極活性物質層之側之角小於 90 度。 、 在如此構成之發明中，適宜地控制構成負極活性物質層 之直線狀圖案之剖面形狀，藉此可以優良之生產性製造具 有上述之條紋構造之特性良好之鋰離子二次電池。又，藉 由如此之製造方法製造之鋰離子二次電池如上所述，為小 型·薄型且電性特性良好者。 在上述之第1步驟中，亦可例如由噴嘴喷出含有負極活 性物質材料之塗布液，並塗布於基材表面，從而形成負極 154017.doc 201214850 活性物質層。針對如此之所謂的噴嘴分配方式之塗布技術 進仃研究’適宜地調整塗布液之組成，從而可控制性良好 地形成具有上述之條紋構造之負極活性物質層。再者，亦 可使嘴嘴相對於基材表面向料方向相對移動將塗布液直 線狀，塗布於基材表面。根據如此之構成，可形成直線寬 度或高度穩定之圖案，從而可穩定製造性能良好之電池。 又，例如在第2步驟中，亦可於第丨步驟中形成之積層基 材與負極活性物質層而成之積層體之表面，塗布含有電解 質材料之塗布液，從而形成固體電解質層。在本發明中， 由於在直線狀圖案與負極集電體層之接觸點處，兩者之表 面所成之角小於90度，故藉由塗布含有電解質材料之塗布 液，可不會於集電體層、活性物質層及電解質層之接觸點 形成空隙地積層該等。 [發明之效果] 根據本發明，使用分別含有LUTisOu作為負極活性物 質、含有LiCo〇2作為正極活性物質、含有聚氧化乙烯與聚 苯乙烯作為固體電解質之材料。且採用包含將負極活性物 質層相互隔離配置之複數個直線狀圖案之條紋構造。與其 同時’在直線狀圖案與負極集電體層之接觸點處，使與負 極活性物質層相切之切線與負極集電體層表面所成之角小 於90度。藉此’可提供一種小型且電化學特性良好，且生 產性亦優良之鋰離子二次電池及具備該電池之各種機器。 【實施方式】 圖1A係顯示作為本發明之一實施形態之鋰離子二次電池 154017.doc 201214850 模組之剖面構造圖，圖1B係其之概觀立體圖。該鋰離子二 次電池模組1具有於負極集電體i 1之表面依序積層負極活 性物質層12、固體電解質層13、正極活性物質層14及正極 集電體15之構造。在本說明書中，χ、丫及2座標方向分別 如圖1Α所示定義。 如圖1Β所示，負極活性物質層12呈將沿著γ方向延伸之 直線狀圖案121隔以一定間隔複數並列於χ方向之直線與空 間構造（條紋構造）。又，固體電解質層13係藉由固體電解 質形成，其下面呈對應於負極活性物質層12之凹凸之凹凸 形狀’另一方面，上面為大致平坦。 且如此，於大致平坦地形成之固體電解質層13積層正極 活性物質層14及正極集電體15，從而形成鋰離子二次電池 模組1。於該鋰離子二次電池模組丨設置適當側片電極，或 積層複數個模組’從而構成鋰離子二次電池。 此處，作為構成各層之材料，可分別使用例如銅羯、鋁 箔作為負極集電體11、正極集電體15。又，可分別使用例 如以LiCo〇2(LCO)為主體者作為正極活性物質，例如以 LUTisC^dLTO)為主體者作為負極活性物質。又，可使用 例如聚氧化乙烯及聚苯乙烯，作為固體電解質層13。 具有如此之構成（組成及構造）之鋰離子二次電池模組丄 為薄型且容易彎曲。又，由於將負極活性物質層丨2設為具 有圖示之凹凸之立體構造，使表面積相對於其體積增大， 故可大幅取得與介隔薄固體電解質層13之正極活性物質層 14之對向面積，獲得高效率.高輪出。如此，具有上述構 154017.doc

S 201214850 造之鋰離子二次電池為小型且可獲得高性能者。 其次，說明製造上述之鋰離子二次電池模組丨之方法。 先則，此種之模組係藉由積層對應於各功能層之薄膜材料 而形成，而在本製造方法中，模組之高密度化具有限界。 又，在上述之專利文獻1所記載之製造方法中，步驟多且 製造需花費時間，且難以進行各功能層間之分離。相對於 此，在以下說明之製造方法中，可以較少之步驟，且使用 既存之處理裝置，製造如上所述之構造之鋰離子二次電池 模組1。 圖2係顯示圖丨八之電池之製造方法之一例的流程圖。在 該製造方法中，首先，準備作為負極集電體η之金屬综， 例如銅落（步驟S101)。薄鋼落搬送或操作較難。因此，較 佳為例如預先藉由將單面貼附於玻璃板或樹脂薄片等載體 等’從而提高搬送性。 其次，藉由喷嘴分配法，其中例如使噴出塗布液之喷嘴 相對於塗布對象面相對移動之嗔嘴掃描法，於㈣之一面 塗布含負極活性物質材料之塗布液（步驟作為塗布 液可使用例如含有上述之負極活性物質之有機系材 料。塗布液中除負極活性物質以外，可使用混合有作為導 電助劑之乙快黑（AB)、或導電碳黑（阿印，作為妹 著劑之聚職乙婦（P卿）、丁苯橡膠⑽R)、聚乙烯料 咬酮（PVP)、聚乙烯醇（p VA)、或聚四說乙烯（pTFE)，作為 溶劑之N-甲基-2“比钱酮_p)等者。再者，在後述之實 施例之試製所使用之塗布液中，係將LTO ·· AB ·· P VDF之 1540I7.doc 201214850 組成比大致設為8:1:1。 圖3 A係從X方向觀察利用噴嘴掃描法之塗布之情況之 圖’圖3B及圖3C係分別從γ方向、斜上方觀察相同之情況 之圖。由於藉由喷嘴掃描法將塗布液塗布於基材之技術眾 所周知，亦可在本方法中適用如此之已知技術，故就裝置 構成省略說明。 在喷嘴掃描法中’係將穿設有1個或複數個用於喷出上 述有機系LTO材料作為塗布液之喷出口 311之噴嘴31，配置 於銅箔11之上方。且一面從喷出口 311喷出一定量之塗布 液32, 一面使喷嘴31以一定速度，相對於銅箔^向箭頭方 向Dn相對掃描移動。藉此，使塗布液32沿著γ方向直線狀 地塗布於銅羯11上。藉由於噴嘴31設置複數個喷出口 3 11，可以1次掃描移動形成複數個條紋。因應需要，重複 掃描移動，藉此可於銅箔11之整面直線狀地塗布塗布液。 使其乾燥硬化，藉此於銅箔丨丨之上面形成負極活性物質之 直線狀圖案121 ^又，亦可於塗布後進行加熱促進乾燥， 或於塗布液添加光硬化性樹脂，於塗布後進行光照射使其 硬化。 在該時點，係呈負極活性物質層12相對於大致平坦之銅 泊11之表面局部***之狀態。相較於單純使上面平坦的方 式塗布塗布液之情形，可使相對活性物質之使用量之表面 積增大。因此，可使與後形成之正極活性物質之對向面積 增大，從而獲得高輸出。 繼續說明圖2之流程圖。藉由適宜之塗布方法，例如刮 154017.doc

S 10- 201214850 刀塗布法或棒塗層法，對如此形成之於銅箔^積層負極活 性物質層12而成之積層體之上面，塗布電解質塗布液（步 驟S103)。作為電解質塗布液，可使用混合有上述之高分 子電解.質材料，例如聚氧化乙烯、聚苯乙烯等之樹脂、作 為載體鹽之例如LiPF6及作為溶劑之例如二甘醇碳酸酯等 者。作為此處之塗布方法並不限定於上述，較佳為可使塗 布後之表面大致平坦之方法。 其次，積層正極活性物質層14及作為正極集電體之鋁箔 15。此處，說明其中一例。首先，於作為正極集電體之鋁 泊15預先塗布包含正極活性物質之塗布液，於鋁箔Η之表 面形成大致相同之正極活性物質層丨4。作為含有正極活性 物質之塗布液，可使用例如混合有上述之正極活性物質、 作為導電助劑之例如乙炔黑、作為結著劑之咖、作為分 散劑之羧甲基纖維素（CMC)及作為溶劑之純水等之水系 LC〇材料。又，作為塗布方法，除上述之到刀塗布法或棒 塗層法以外，可適宜採用如旋轉塗布法般，可於平面上形 成平坦之膜之眾所周知之塗布方法。 且 任v驟Sl〇3t，在所塗布之電解質塗布液硬化前， 貼合形成有正極活性物質層14之㈣15，使正極活性物質 層二與電解質塗布液密接（步驟slG4Wb時，為進一步提 冋在接性，亦可於Μ 15表面之正極活性物質層14預先塗 布電解質塗布液。 藉此’形成依序積層有負極集電體i i、負極活性物質層 12 '固體電解質層13、正極活性物質層14及正極集電體15 • 154017.doc 201214850 而成之鋰離子二次電池模組1。再者，除上述方法以外， 亦可例如在塗布電解質塗布液後，使其硬化形成固體電解 質層13後’塗布含有正極活性物質之塗布液，形成正極活 性物質層14，進而貼合正極集電體15。 其次，一面參照圖4至圖7C，一面詳細地說明鋰離子二 次電池模組1之負極活性物質層之構造。圖4係顯示負極活 性物質層之剖面形狀之放大剖面圖。又，圖5A、圖5β、 圖6A及圖6B係顯示本實施形態之電池之特性之實測資料 的圖表。又，圖7A、圖7B及圊7C係模式性顯示本發明之 電池之構造、與先前之電池模組之構造的差異之圖。 如圖1B所示，本實施形態之負極活性物質層12具有於γ 方向延伸之複數個直線狀圖案121於X方向相互隔離配置之 島狀構造。圖4顯示有以X-Z平面切斷之直線狀圖案121之 剖面。如圖4所示，直線狀圖案121之表面向上（z方向）呈 凸之平滑之曲面。 本申請案發明者等試製之電池模組1之各部分之代表性 尺寸係直線狀圖案121之寬度Da為大約170 μηι，高度][13為 大約100 μπι。又，鄰接之直線狀圖案121、121間之距離8 為大約160 μηι»又，固體電解質層13之厚度Hd為大約200 μηι 〇 又，在圖4中由符號Θ所示之負極集電體11、負極活性物 質之直線狀圖案〗21及固體電解質層13 三 者相互接觸之 「接觸點」Ρ之「接地角」小於90度。在本說明書中，接 觸點Ρ是指直線狀圖案121從負極集電體11立起之位置。 154017.doc 12 201214850 又，接地角Θ是指接觸點p之直線狀圖案121表面之梯度、 換而言之，為在接觸點P處，與直線狀圖案121相切之切線 與負極集電體層11所成之角中，包含直線狀圖案121之側 之角。 本申請案發明者等在各種實驗之結果，發現若由以使該 接地角Θ小於90度之值（在該例中為約6〇度）的方式形成之直 線狀圖案121構成負極活性物質層丨2，則可獲得作為電池 之良好之特性。具體而言，本申請案發明者等在常溫 (30°C )下，首次成功製作了同時具有良好之充放電特性及 高電容之電池。以下所揭示之實測結果均為在常溫（3〇t>c ) 下測定者。 試製之電池模組1係使用分別以銅箔作為負極集電體 11，以LuTisO,2為主體者作為負極活性物質層12，·於高分 子材料（聚氧化乙烯及聚苯乙烯）含有作為載體鹽之[卬匕者 作為固體電解質層13;以uc〇〇2為主體者作為正極活性物 質層14，且以紹箔作為正極集電體層Η者。 圖5A及圖5B顯示有在試製之電池模組i中經實測之循環 伏安圖。更詳細而言，圖5八係顯示在具有上述之尺寸之本 實施形態之電池模組i中之實測結果（cv曲線又，圖化 係另行準備之比較例之實測結果。該比較例各功能層之組 成與本實施形態相同’但並非為如本實施形態般之條紋構 &，而疋於負極集電體層表面形成有厚度大致相同之負極 活性物質膜者，其膜厚為大約43 μηι。 〃體而σ，使對電池模組施加之電壓慢慢增加後逐漸減 154017.doc 13 201214850 少，測定其間之電流密度。施加電壓之最大值係設為理論 上不會破壞電池之3 V。在圖5Α、圖5Β及後面之圖6Α、圖 6Β中’貫線箭頭表示施加電壓增大時，即’充電時之繪 圖’另一方面’虛線箭頭表示施加電壓降低時，即放電時 之繪圖。 在圖5Α及圖5Β所示之循環伏安圖中，本實施形態之電 池模組1與比較例並無大差異。即，如圖5 Α 一點鏈線八所 示，觀察到充電時（實線箭頭）之曲線之上升及放電時（虛線 箭頭）之曲線之下降’施加電壓在大約2 35 V附近。此電壓 相當於該電池模組之電動勢。再者，若能確認在分別以假 想線B 1、B2表示之各電位之中間值，即半波電位之位置 曲線之上升、下降’則亦可將此時之電位設為電動勢。在 本次之結果中，如此求得之值亦與上述之值（2·35 v)大致 一致。 所獲得之電動勢之值2.35 V與從正極活性物質（LC0)與 負極活性物質（LTO)之組合獲得之理論上之電動勢一致。 根據圖5 A ’可確認本實施形態之電池模組1產生與理論值 相同之電動勢。 所獲得之電流密度在本實施形態與比較例中大致相同。 然而’負極活性物質（LTO)之使用量在比較例中為ι〇.26 mg/cm2 ,與此相對在採用條紋構造之本實施形態中為4 〇8 mg/cm2 ’約為其40%左右。因此，若從負極活性物質之利 用效率來看，本實施形態相較於比較例，具有大約2 5倍 之高度。這表示本實施形態之構造之電池只需要很少之活 154017.doc -14 - 201214850 陡物質之使用量即可獲得相同之理論電流密度。再者，在 重複複數次進行之測定中（各圖中，將3次測定結果分別設 為「1st」、「2nd」'「3rd」），未發現顯著之差。 圖6Α及圖6Β顯示充放電特性，圖6Α顯示本實施形態之 實測結果，而圖6Β顯示與上述相同之比較例之實測結果。 從電流源對電池施予電流密度一定之電流，測定電池之動 作電壓之變化。於注入電流之充電時，時間與動作電壓一 起上升。而當電池之動作電壓一達到3 ¥時，使電流之方 向反轉。由於動作電壓轉變成降低，故在動作電壓降低至 1 v為止進行測定。充放電之電容係對從放電開始至動作 電壓變成1 V為止之時間乘以電流密度，並將其除以活性 物貝之使用量，藉此求得每丨g活性物質使用量之電容。 在圖6B所示之比較例中，以G1 c放電速率下電容為25 :Ah至40 mAh左右’與此相對’在圖6績示之本實施形 態中，以更嚴格之0.3 C放電速率，可獲得6〇 mAt^8〇 mAh左右之高電容。 如此，確認本實施形態之鋰離子二次電池模組丨兼具高 電容與良好之充放電特性。 再者，根據本中請案發明者等之發現，獲得料電池良 好之特性之各部分之尺寸之㈣概如下所示。即， 直線狀圖案121之寬度Da為20_至· _，其高度取為 大約1〇叫至3〇〇 μϊΏ，且剖面之縱橫比，即高度Ha相對於 寬度Da之比較佳為〇·5以上。 針對本實施形態之電池顯示良好之特性之理由，本申請 I540I7.doc •15- 201214850 案發明者等如下般考慮。如圖7a所示，考慮有於本實施形 態之經離子二次電池模組1連接外部直流電源Ve，對正極 集電體15施予較負極集電體11高之電位之情形。該狀態， 相當於由外部直流電源Ve將㈣子二次電池模w進行充 電之It形Jtb時’正極活性物質i 4内之鐘原子釋放電子 (圖中以「e-」表示）成為鋰離子（圖中以「Li+」表示），在 固體電解質層13内泳動到達至負極活性物f層丨2 (直線狀 圖案121)。且經由負極集電體u，與供給至負極活性物質 層12之電子再結合。如此將鋰原子存儲於負極活性物質層 12,從而若從外部觀察，鋰離子二次電池模組丨在充電。 在本實施形態中，接觸點P之接地角㊀小於9〇度。因此， 直線狀圖案121之厚度在接觸點p處極小。尤其在本實施形 態中，由於在接觸點p處，負極集電體η與固體電解質層 13接觸’故厚度為零，隨著與接觸點ρ遠離而厚度逐漸增 大。因此，在接觸點Ρ之附近，負極集電體u與固體電解 質層13夾著非常薄之負極活性物質層12而對向。因此，由 於在負極活性物質層12内鋰離子與電子會再結合，故只需 要很短的移動距離。相反的，負極活性物質層i 2内之經原 子在釋放電子之放電時亦相同》其係認為有助於充放電特 性之提高。另一方面，在與接觸點P遠離之區域内，由於 負極活性物質層12具有充分之厚度，故可存儲較多之經原 子，從而可獲得大電容。如此，本實施形態之鋰離子二次 電池模組1可同時實現良好之充放電特性與大電容。 在上述之先前技術之電池中’亦考慮有例如如圖7B所 154017.doc -16 - 201214850 示，藉由極薄地形成負極活性物質層而可獲得良好之充放 電特性。然而’由於在如此之構成中所使用之負極活性物 :之f(體積)較少，故可存儲之鋰原子之量有限，而難以 冋電令化X ’如圖7C所示，若加厚負極活性物質層，則 可增加電谷。但在接地角0為9〇度或90度以上之情形，由 於在負極活性物質層内之離子或電子之移動距離變長，故 使得充放電特性劣化。 又’尤其是在藉由塗布含有電解質材料之塗布液而形成 固體電解質層之情形，若接地W㈣度以上，則塗布液 無法順利地繞入負極集電體與負極活性物質之接觸點，於 接觸點P有產生空隙之虞。相對於此，若如本實施形態 般’將接地角Θ設為小於90度，則電解質材料可確實地繞 入於負極集電體與負極活性物質之接觸點。藉此，可使負 極集電體、負極活性物f及固體電解質在接觸點p相互接 觸，從而可如上所述獲得特性優良之電池。 如上料’在本實施形態'巾，在依序積層負極集電體 11、負極活性物質層12、固體電解質層13、正極活性物質 層14及正極集電體15而成之鋰離子二次電池模組1中，分 別以LuTisCh2為主材料作為負極活性物質、以聚氧化乙烯 及聚苯乙埽為主材料作為固體電解質、以Lic〇〇2為主材料 作為正極活性物質使用。且將負極活性物質層丨2設為配置 有複數個直線狀圖案121之條紋構造。且使直線狀圖案i2i 相對於負極集電體n之接地角0小於9()度。藉由如此之構 造，可構成在常溫下動作、高電容且充放電特性亦良好之 154017.doc •17· 201214850 電池。 此處’構成負極活性物質層12之直線狀圖案121，係藉 由使喷出含有負極活性物質之塗布液之喷嘴3 1相對於基材 (負極集電體11)表面於Y方向相對移動而形成者，在如此 之利用所謂的喷嘴掃描法之圖案形成中，可以短時間、控 制性良好地形成相互平行之複數個直線狀圖案，亦可形成 微細之圖案。因此’可以優良之生產性且低製造成本製造 電性特性良好且穩定之電池。 又’將直線狀圖案121之表面設為無銳角之平滑的曲 面’從而可提高負極集電體1]L及負極活性物質層12所形成 之負極側構造體與固體電解質層丨3之密接度。藉此，可構 成不易受到例如因彎曲電池模組而使得該等之界面剝離等 之損傷、特性穩定之電池。藉此，可構成能夠彎曲之電 池’對各種形狀之容器之收納亦變得容易。且上述之利用 喷嘴掃描法之塗布係尤其適宜形成具有如此之剖面形狀之 直線狀圖案121的方法。 其次’說明如上所述構成之電池之用途。由於本實施形 態之鐘離子二次電池模組1係在常溫下為高電容且充放電 特性良好者’故如下所示例，考慮對各種機器之應用。再 者’以下係不例能夠應用本實施形態之電池之機器之態樣 之分’本發明之電池之適用範圍並不限定於此。 圖8係模式性顯示作為搭載有本發明之電池之機器之一 例的車輛’具體而言係電動車之圖。該電動車70具備車輪 71、驅動該車輪71之馬達72、及對該馬達72供給電力之電 154017.doc 201214850 池73。作為該電池73 ’可採料並聯連接有多個上述之鐘 離子二次電池模組i之構成。如此構成之電池乃由於小 型、具有咼電流供給能力，且可進行短時間内之充電，故 適宜作為電動車70等之車輛之驅動用電源。 圖9係模式性顯示作為搭載有本發明之電池之機器之另 一例的電子機器，具體而言為1(：卡（智慧卡）之圖。該冗卡 80具備藉由相互重合而構成卡片型封裝體之丨對框體μ、 82、收容於該框體内之電路模組83及作為該電路模組μ之 電源之電池84。其中，電路模組83具備用於與外部通信之 環狀天線831，與包含執行經由該天線831與外部機器進行 資料交換及各種運算、記憶處理之積體電路（IC)的電路塊 832。又，作為電池84,亦可使用具備丨組或複數組上述之 鋰離子二次電池模組1者。 根據如此之構成，相較於其自身不具備電源之一般之… 卡，可擴大與外部機器之可通信距離，且可進行更複雜之 處理。由於本發明之電池84係小型·薄型且可獲得大電 谷’故能夠較佳地適用於如此之卡片型機器。 除此以外，對電動輔助自行車.電動工具.機械人等之機 械類’或個人電腦、行動電話.行動型音樂播放器·數位相 機攝像機專之移動機器、遊戲機、可攜式測定機器·通信 機器及玩具等各種之電子機器，亦可採用本發明之電池。 如上所s兒明’在上述實施形態中，圖2之流程圖之步驟 S101及S102相當於本發明之「第i步驟」，另一方面，步驟 S103相當於本發明之「第2步驟」。又，步驟1〇4相當於本 154017.doc 201214850 發明之「第3步驟」。且，本實施形態之喷嘴3丨係作為本發 明之「喷嘴」發揮功能。 又，上述實施形態之電動車7〇相當於本發明之「車 輛」。再者，上述實施形態之1(：卡80相當於本發明之「電 子機器」。其中，框體81、82作為本發明之「框體」，電路 模組83作為本發明之「電子電路部」分別發揮功能❶ 再者，本發明並不限定於上述之實施形態，只要不脫離 其主旨之範圍内，除上述者以外，可進行各種之變更。例 如，在上述實施形態中，負極活性物質層係以利用噴嘴掃 描法之塗布形成，而固體電解質層係以利用到刀塗布法或 棒塗層法之塗布形成1而’各層之形成方法並不限定於 此，可適用眾所周知之各種塗布方法。 又在上述實施形態中，係藉由對包含負極集電體、負 極活性物質層及固體電解質層之刚，貼合另行形成之 包含正極活性物質層及正極集電體之㈣體，製造電池， 仁並不限疋於此。例如’亦可於包含負極集電體、負極活 性物質層及固體電解質層之積㈣，塗布包含正極活性物 質材料之塗布液’形成正極活性物質層，並對其貼合正極 集電體。 [產業上之可利用性] 由於本發明之經離子_ 办 一-人電池兼具小型.薄型仍高電 ”良好之充放電特性，且生產性亦優良，故可較佳地 適用於搭載電池之車輛或各種電子機器。 【圖式簡單說明】 154〇17.d〇c •20- 201214850 圖1A係顯示本發明之電池之一實施形態之鋰離子二次電 池模組之剖面構造圖。 圖1Β係本實施形態之鋰離子二次電池模組之概觀立體 圖2係顯示圖1Α之電池之製造方法之一例的流程圖。 圖3A係從X方向觀察利用噴嘴掃描法之塗布之情況之 圖，圖3B及圖3C係分別從Y方向、斜上方觀察相同之情況 之圖。 圖4係顯示負極活性物質層之剖面形狀之放大剖面圖。 圖5A、圖5B、圖6A及圖6B係顯示本實施形態之電池之 特性之實測資料的圖表。 圖7A、圖7B及圖7C係模式性顯示本發明之電池之構造 與先前之電池模組之構造的差異之圖。 & 圖8係模式性顯示作為搭載有本發明之電池之 例的電動車之圖。 5 圖9係模式性顯示作為搭載有本發 一例的1C卡之圖。 明之電；也之機器 之另 【主要元件符號說明】 1 、 53 、 74 鐘離子二次電池 11 (作為負極集電體之）銅落 12 負極活性物質層 13 電解質層 14 正極活性物質層 15 (作為正極集電體之）鋁箔 154017.doc 201214850 31 喷嘴 32 負極活性物質塗布液 70 電動車（車輛） 80 1C卡（電子機器） 81、82 卡片框體（框體） 83 電路模組（電子電路部） 121 (負極活性物質之）直線狀圖案 154017.doc -22-

Claims (1)

1. 201214850 七、申請專利範圍： 1. 一種鋰離子二次電池，其特徵為： 具有依序積層以下而成之構造：負極集電體層、包含 作為活性物質材料之LhTisOu之負極活性物質層、包含 • 聚氧化乙烯及聚苯乙烯之固體電解質層、包含作為活性 . 物質材料之LiCo〇2之正極活性物質層、及正極集電體 層； 上述負極活性物質層具有包含隔離配置於上述負極集 電體層表面且相互平行之複數個直線狀圖案之條紋構 造； 在上述直線狀圖案與上述負極集電體層之接觸點處， 與上述負極活性物質層相切之切線與上述負極集電體層 表面所成之角中、包含上述負極活性物質層之側之角小 於90度》 2·如凊求項1之鋰離子二次電池，其中在上述直線狀圖案 與上述負極集電體層之接觸點處，上述負極集電體層與 上述固體電解質層接觸。 3.如”月求項2之鐘離子二次電池，丨巾正交於上述直線狀 圖案之延設方向之剖面之上述直線狀圖案的剖面形狀， _ #與上述負極集電體層接觸之部分之寬度為20 μιη至300 μπι其网度為1〇 μπι至300 ，上述高度對上述寬度之 比為0.5以上。 月长項1之鐘離子二次電池，纟中在上述直線狀圖案 中與上述負極集電體層接觸之部分除外之表面為平滑 154017.doc 201214850 之曲面。 5. 6. 8. 一種車輛’其特徵為㈣如請求項⑴令任 子二次電池。 項夂鋰離 一種電子機器，其特徵為包含： 如請求項1至钟任—項之輯子二次電池，及 ::述鐘離子二次電池為電源而動作之電子電路部。 如知求項6之電子機器，其具備保持上述鐘離 池與上述電子電路部之卡片型框體。 電 種經離子一次電池之剪^皮古、土 ΑΛ. 灸良4方法，其特徵為包含以下步 第1步驟，於作為負極隼雷髅 電體層之基材之表面，形成 备有作為負極活性物質材料之⑽爪且包含相互隔離 之平行之複數個直線狀圆案之條紋構造的負極活性物質 層； 第2步驟，藉由包含聚氧化乙烤及聚苯乙稀之固體電 解質，形成-起覆蓋上述負極活性物質層之表面及未由 上述負極活性物質層覆蓋之上述基材之露出表面的固體 電解質層；及 第3步驟，於上述固體電解質層之表面，積層含有作 為正極活性物質材料之UC〇〇2之正㉟活性物質！，及正 極集電體；且 在上述第1步驟中，在上述直線狀圖案與上述負極集 電體層之接觸點處，使與上述負極活性物質層相切之切 線與上述負極集電體層表面所成之角中、包含上述負極 154017.doc 201214850 活性物質層之側之角小於90度。 9·如請求項8之鐘離子二次f池之製造方法，#中在上述 第步驟中，使含有上述負極活性物質材料之塗布液從 噴嘴喷出並塗布於上述基材表面，而形成上述負極活性 物質層。 10.如請求項9之鐘離子二次電池之製造方法，纟中在上述 步驟中’使上述喷嘴相對於上述基材表面於特定方 向相對移動’並將上述塗布液直線狀地塗布於上述基材 表面。 如請求項8至10中任一項之鐘離子二次電池之製造方 展〆、中在上述第2步驟中’在上述第驟中形成之積 胃上述基材與上述負極活性物質層而成之積層體之表 :’塗布含有上述固體電解質之材料之塗布液而形成上 述固體電解質層。 154017.doc