正极及蓄电装置的制造方法
【专利说明】正极及蓄电装置的制造方法
[0001 ] 本申请是申请日2012年4月13日，申请号201210124226.3，发明名称为“正极及蓄电装置的制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]所公开的发明的一个方式涉及一种正极及蓄电装置的制造方法。
[0003]另外，蓄电装置是指具有蓄电功能的所有元件及装置。
【背景技术】
[0004]近年来，对锂离子二次电池及锂离子电容器等的蓄电装置进行了开发。
[0005]伴随于此，作为锂离子二次电池的正极活性物质，对能够稳定地供应锂的材料进行了开发。
[0006]例如，作为锂供应源，已知钴酸锂(LiCoO2)等包含锂(Li)及钴(Co)的化合物等(参照专利文献I)。
[0007][专利文献I]日本专利申请公开2009— 295514号公报
[0008]在专利文献I中，作为正极活性物质，使用通过脉冲激光沉积法而形成的钴酸锂(LiCoO2)13在专利文献I中形成的钴酸锂是边将衬底加热到600°C边进行外延生长而成的单晶薄膜。
[0009]通过在高温下加热待形成钴酸锂的衬底，钴酸锂被分解，而产生分解生成物。如果分解生成物量多于钴酸锂量，则有蓄电装置的充放电容量减小的忧虑。
[0010]另外，在使用钛作为正极集电体并在集电体上在高温下形成钴酸锂时，钴酸锂中的氧与正极集电体中的钛起反应，使得钛变成氧化钛。当正极集电体中的钛被氧化而变成氧化钛时，有正极集电体的电阻变高的担忧。另外，由于氧从钴酸锂流失，所以有在钴酸锂中产生结晶缺陷以及使钴酸锂的结晶结构产生变化的担忧。
【发明内容】
[0011]鉴于上述问题，所公开的发明的一个方式的目的之一是:抑制钴酸锂被分解而产生分解生成物。
[0012]另外，所公开的发明的一个方式的目的之一是:抑制钴酸锂中的氧与集电体起反应。
[0013]另外，所公开的发明的一个方式的目的之一是:得到充放电容量大的蓄电装置。
[0014]在所公开的发明的一个方式中，在将正极活性物质层形成在正极集电体上的工序中，边在400°C以上且低于600°C的温度下加热该集电体，边形成钴酸锂层作为该正极活性物质层。由此，可以形成在垂直于该集电体表面的方向上呈c轴取向的结晶钴酸锂层。
[0015]因为边在400°C以上且低于600°C的低温度下加热正极集电体，边形成钴酸锂层，所以可以抑制钴酸锂的分解。因为抑制了钴酸锂的分解，所以未产生分解生成物。
[0016]另外，因为边在400°C以上且低于600°C的低温下加热正极集电体边形成钴酸锂层，所以可以抑制钴酸锂中的氧与集电体起反应。由此，可以抑制集电体的电阻的增高。另夕卜，可以抑制在钴酸锂中产生结晶缺陷并且可以抑制钴酸锂的结晶结构产生变化。
[0017]所公开的发明的一个方式是一种蓄电装置的制造方法，包括如下步骤:在通过使用包含钴酸锂的靶材和包含Ar的溅射气体的溅射法在正极集电体上形成钴酸锂层时，在使钴酸锂的结晶呈c轴取向且不产生氧化钴的温度下加热该正极集电体，其中该正极集电体的加热温度为400°C以上且低于600°C。
[0018]在所公开的发明的一个方式中，上述正极集电体的材料为钛、不锈钢、铂以及铝中的任何一种。
[0019]根据所公开的发明的一个方式，可以抑制钴酸锂被分解而产生分解生成物。
[0020]另外，根据所公开的发明的一个方式，可以抑制钴酸锂中的氧与集电体起反应。
[0021]另外，根据所公开的发明的一个方式，可以得到充放电容量大的蓄电装置。
【附图说明】
[0022]图1是蓄电装置的截面图；
[0023]图2是示出XRD测定的结果的图；
[0024]图3是示出XRD测定的结果的图；
[0025]图4是示出利用TEM进行观察的结果的图像；
[0026]图5A至5C是示出容量与充放电电压的关系的图；
[0027]图6A和6B是示出XRD测定的结果的图；
[0028]图7A和7B是示出容量与充放电电压的关系的图；
[0029]图8A和8B是示出XRD测定的结果的图；
[0030]图9A至9C是蓄电装置的截面图；
[0031]图10是示出电子衍射测定的结果的图；
[0032]图11是示出容量与充放电电压的关系的图。
【具体实施方式】
[0033]以下，参照附图对本说明书中公开的发明的实施方式进行说明。但是，本说明书中公开的发明可以以多种不同形式实施，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容可以在不脱离本说明书中公开的发明的宗旨及其范围的情况下被变换为各种形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在本实施方式所记载的内容中。在如下所述的附图中，相同部分或具有相同功能的部分用相同的符号表示，并且省略对它们的重复说明。
[0034]为了容易理解，附图等所示出的各结构的位置、大小和范围等有时不表示实际上的位置、大小和范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图等所公开的位置、大小、范围等。
[0035]另外，本说明书等中的“第一”、“第二”、“第三”等的序数词是为了避免结构要素的混同而附记的，而不是用于在数目方面上进行限制。
[0036]实施方式I
[0037]在本实施方式中，说明本发明的蓄电装置及其制造方法。
[0038]以下，参照图1说明本实施方式的蓄电装置的一个方式。这里，作为蓄电装置，将对二次电池的截面结构进行说明。
[0039]作为二次电池，使用含锂金属氧化物的锂离子电池具有高容量和高安全性。在此，对作为二次电池的典型例子的锂离子电池的结构进行说明。
[0040]图1是蓄电装置100的截面图。
[0041 ]蓄电装置100由负极101、正极111以及被负极101及正极111夹持的电解质121构成。另外，负极101也可以由负极集电体102及负极活性物质层103构成。正极111也可以由正极集电体112及正极活性物质层113构成。另外，电解质121被隔离体保持。该隔离体与负极活性物质层103及正极活性物质层113接触。
[0042]负极集电体102和正极集电体112分别与不同的外部端子连接。另外，负极101、包含电解质121的隔离体以及正极111被未图示的外封装部件覆盖。
[0043]另外，活性物质是指有关作为载流子的离子的嵌入及脱嵌的物质。在利用涂敷法制造正极及负极等电极时，有时将混合其表面形成有碳层的活性物质和导电助剂、粘合剂、溶剂等其他材料而成的物质作为活性物质层形成在集电体上。在此情况下，区别“活性物质”与“活性物质层”。
[0044]通过在正极集电体112上形成正极活性物质层113，而形成正极111。另外，通过在负极集电体102上形成负极活性物质层103，而形成负极101。如下所述，在负极活性物质层103具有足以用作负极集电体102的导电性时，也可以将负极活性物质层103单体用作负极101。通过在正极活性物质层113与负极活性物质层103之间夹持电解质121，可以制造蓄电装置100。
[0045]另外，电解质121既可如如上所述那样被隔离体保持，又可如如下所述那样在不需要隔离体时被配置在正极111与负极101之间，更具体地说，被配置在正极活性物质层113与负极活性物质层103之间。
[0046]接着，说明包含在本实施方式所示的蓄电装置100中的正极111。
[0047]正极集电体112可以使用钛、不锈钢、铂、铝和铜等高导电性材料。另外，正极集电体112也可以使用该高导电性材料的叠层。作为正极集电体112，可以适当地使用箔状、板状、膜状等的形状。在本实施方式中，作为正极集电体112，使用厚度为10ym的钛膜或不锈钢膜。
[0048]作为正极活性物质层113，使用钴酸锂(LiCoO2)层。该钴酸锂(LiCoO2)层通过边在400°C以上且低于600°C的温度下加热正极集电体112边利用溅射法而形成。作为该溅射法，以钴酸锂为靶材，在用作正极集电体112的钛膜或不锈钢膜上形成厚度为10nmWilOOym以下的钴酸锂层。
[0049]在本实施方式中，使用由CAN0NANELVAC