[发明专利]二次电池和用于制造该二次电池的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年8月31日提交的日本专利申请2006-237070的优先权，该专利申请的全部内容通过引用清楚地结合在此。

技术领域

本发明涉及一种二次电池，更具体而言，一种电解质层主要由电解质颗粒组成的二次电池，并且涉及一种用于制造该二次电池的方法。

背景技术

随着便携式设备如个人电脑和便携式电话的发展，近年来小尺寸的轻重量电池作为便携式设备的电源的需要表现出急剧的增加。

特别是，预测锂电池实现高的能量密度，因为锂具有降低的原子量和增加的电离能。在这方面进行了广泛的研究，作为其结果，现在锂电池广泛用作便携式设备的电源。

锂电池市场的膨胀要求锂电池具有更高的能量密度。为了顺应这种需求，通过增加在电池中包含的活性材料的量，使锂电池的内能变得更大。

伴随着这种趋势，在电解质(电解质溶液)中包含的有机溶剂，即在电池中填充的易燃材料的量变得显著增加。这导致电池着火的危险增加，因此，近年来电池安全的问题有待解决。

用于确保锂电池的安全性的高效方法之一是使用不可燃的固体电解质代替含有有机溶剂的电解质。其中，使用锂离子传导无机固体电解质可以研制具有提高的安全性的全固态锂电池。目前在这方面正在进行积极的研究。

作为一个实例，S.D.Jhones和J.R.Akridge，J.Power Sources，43-44，505(1993)公开了一种全固态薄膜锂二次电池，所述全固态薄膜锂二次电池通过使用沉积装置或溅射装置依次形成阴极薄膜、电解质薄膜和阳极薄膜而制备。据报导薄膜锂二次电池具有优良的几千次或更多循环的充电-放电循环特性。

然而，使用这种薄膜锂二次电池，对于电池单元，不可能保留大量电极活性材料，从而难以获得高容量的电池。为了提高电池容量，在电极中应该含有大量电极活性材料，为此目的，需要构建体相型(bulk type)电池。

体相型电池典型地通过下列方法制造：将整个电池单元在压机的模具中压缩成型，从模具中取出电池单元，并且将电池单元安置在硬币型(R621)电池壳中。然而，在体相型电池，特别是使用硫化物基锂离子传导固体电解质的全固态锂二次电池的情况下，已知的是在经过至多几次充电-放电操作的循环时，其容量从它的初始容量降低约7％(参见，例如DENKIKAGAKU，66，No.9(1998))。

因此，现在需要研制性能得到提高并且能够防止电池容量在经过充电-放电循环后降低的二次电池(整相型全固态二次电池)。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种二次电池，所述二次电池可以避免电池容量在经过充电-放电循环后降低并且可以具有高性能，并且提供一种用于制造该二次电池的方法。

本发明的第一方面涉及一种二次电池。所述二次电池包含第一电极层、第二电极层和安置在第一和第二电极层之间的电解质层，所述电解质层包含电解质颗粒，其中第一和第二电极层中的至少一个包含具有其上形成多个凹部的主表面的基底构件(base member)和至少填充在所述凹部中的电极材料，所述主表面面向所述电解质层。

根据上述二次电池，可以抑制或防止在使用二次电池(充电-放电操作)时发生的电极层的膨胀和收缩(变形)。这可以抑制或防止在电解质层中含有的电解质颗粒之间形成或产生间隙(间隔)或电极层和电解质层分离。此外，还可以在整体上增加二次电池的机械强度。

结果，可以在充电-放电操作的过程中防止在电极层中的电子结合(electronic bond)破坏，或在电极层中、在电极层和电解质层之间或在电解质层中的离子传导通道断开。

这可以提供一种二次电池，所述二次电池可以避免电池容量在经过充电-放电循环后降低并且可以具有高性能。

本发明的第二方面涉及一种二次电池。所述二次电池包含第一电极层、第二电极层和安置在第一和第二电极层之间的电解质层，所述电解质层包含电解质颗粒，其中第一和第二电极层中的至少一个包含具有其上形成多个凸部的主表面的基底构件和安置成覆盖所述凸部的电极材料，所述主表面面向所述电解质层。

根据上述二次电池，也可以抑制或防止在使用二次电池(充电-放电操作)时发生的电极层的膨胀和收缩(变形)。这可以抑制或防止在电解质层中含有的电解质颗粒之间形成或产生间隙(间隔)，或电极层和电解质层分离。此外，还可以在整体上增加二次电池的机械强度。