[发明专利]电极体、制造电极体的方法及具有电极体的电池

说明书

技术领域

本发明涉及当用在电池中时可使电池的放电容量增加超过常规电池而同时减小电压降的电极体，并涉及制造这样的电极体的方法。

背景技术

在二次电池中，伴随化学反应递减的化学能可被转化为电能，使得电池可放电；同样，电能可通过使电流以与放电过程中相反的方向流动而被转化为化学能并被充存在电池中。在二次电池中，以锂二次电池为代表的二次电池表现出高的能量密度，并因此被广泛用作笔记本式个人计算机、移动式电话等中的电源。

在锂二次电池中，在其中使用石墨(由C表示)作为负电极活性材料的情况下，放电过程中负电极中将发生下式(I)所表示的反应。

Li_xC₆→6C+xLi⁺+xe^-(I)(在式(I)中，0＜x＜1)

式(I)的反应中生成的电子流过外电路、在外负载处做功并到达正电极。式(I)中生成的锂离子(Li⁺)通过电渗经由包夹在负电极和正电极之间的电解质从负电极向正电极移动。

在其中使用锂钴氧化物(Li_1-xCoO₂)作为正电极活性材料的情况下，放电过程中正电极中将发生下式(II)所表示的反应。

Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe^-→LiCoO₂(II)(在式(II)中，0＜x＜1)

在充电过程中，负电极和正电极中将分别发生式(I)和式(II)的反应的逆反应，使得在负电极中通过石墨嵌入而再生其中结合了锂的石墨(Li_xC₆)，并且在正电极中再生锂钴氧化物(Li_1-xCoO₂)。因此使得再放电成为可能。

当制成薄膜时，在全固态锂二次电池中用作正电极活性材料的LiCoO₂具有呈现c-轴取向的强烈倾向，因此正电极活性材料和固体电解质之间的锂离子交换不会平稳地发生，结果是全固态锂二次电池的输出电流减小。为解决这样的问题，日本专利申请公开第2012-099405号(JP2012-099405A)公开了一种倾斜地使锂钴氧化物晶体中的c-轴相对于基板的法线倾斜的技术。该技术依赖于具有导电基板并在导电基板的至少一个表面上具有通过磁取向形成的取向层的烧结体，其中所述取向层由锂钴氧化物(LiCoO₂)的球形颗粒组成，并且锂钴氧化物的c-轴在相对于导电基板的法向倾斜预定的角度以上的预定方向上取向。

发明内容

本发明人的研究结果已表明，采用通过在给定方向上对准钴酸锂的c-轴来取向的烧结体的锂电池，例如JP2012-099405A中公开的锂电池，如下面描述的对比例4中一样，呈现出低的放电容量，这是成问题的。鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供一种当用在电池中时可增加电池的放电容量使之超过常规电池而同时减小电压降的电极体，并提供一种制造所述电极体的方法。

所述电极体具有基板并且在基板的至少一个表面上具有取向层。取向层包含活性材料颗粒，所述活性材料颗粒具有在垂直于<001>方向的方向上呈现出最高离子电导率的晶体结构，使得在与取向层中的活性材料颗粒相关且其中平行于基板的平面被定义为赤道面的(001)极图中，A面的Lotgering因子f_a(001)和B面的Lotgering因子f_b(001)满足下面的两个表达式(1)和(2)，A面为垂直于连接(001)极图的中心与在赤道面的外周处归属于(001)面的峰的最大XRD强度的点的线的赤道截面，B面为垂直于连接(001)极图的中心与在赤道面的外周处归属于(001)面的峰的最小XRD强度的点的线的赤道截面：

f_a(001)＞0.3     表达式(1)

f_a(001)-f_b(001)＜1.0     表达式(2)。