特許7206100IP Force 特許公報全文掲載

ホーム > 特許ランキング > 株式会社アルバック > 特許7206100

技術分野

全固体型薄膜リチウム電池用負極および全固体型薄膜リチウム電池に係る。

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

特許文献１に記載されているシリコン粒子は、シリコン単結晶からなるため、充放電時のリチウムイオンの吸蔵または放出による体積変化量が大きくなるおそれがある。 一方、特許文献２に記載されているような全体として異方性がない骨格構造を持つ非晶質のシリコンは、充放電時のリチウムイオンの吸蔵または放出によるクラックの影響は結晶質シリコンよりも小さい。また、特許文献２に記載されているホウ素ドープシリコンターゲットは、純シリコンと比較して抵抗率が低いため、ＤＣスパッタ法により、非晶質シリコン膜を成膜することが可能となる。しかしながら、このホウ素ドープシリコンターゲットを用いて成膜された非晶質シリコン膜は、スパッタ時にホウ素が揮発するため、抵抗率が純シリコンと同程度と高くなってしまう。負極活物質である非晶質シリコン膜の抵抗率が高くなると、電池の抵抗率も高くなるため、出力特性が低下して、高電流値での放電容量が低くなる。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明に係る全固体型薄膜リチウム電池用負極は、負極集電体層と、前記負極集電体層の表面に形成されている負極活物質層とを有し、前記負極活物質層は、非晶質シリコンと、前記非晶質シリコンに分散されているリチウムに対して不活性な導電性物質とを含み、前記負極活物質層の相対密度が７０％以上９０％以下の範囲内にあることを特徴とする。

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明の全固体型薄膜リチウム電池用負極は、負極集電体層と、この負極集電体の表面に形成されている負極活物質層とを有する。負極活物質層は、非晶質シリコンと、この質シリコンに分散されているリチウムに対して不活性な導電性物質とを含むので、導電性が高い。よって、本発明の全固体型薄膜リチウム電池用負極は、負極活物質層の抵抗率が低くなり、出力特性が向上する。また、導電性物質はリチウムに対して不活性であるので、負極活物質層は長期間にわたって安定する。このため、サイクル特性や耐熱特性にも優れる。

また、本発明の全固体型薄膜リチウム電池は、負極として、上述の本発明に係る全固体型薄膜リチウム電池用負極を用いるので、負極活物質層の抵抗率が低く、出力特性が向上する。

以上のとおり、本発明によれば、非晶質シリコンを用いながらも抵抗率が低く、出力特性に優れる全固体型薄膜リチウム電池用負極および全固体型薄膜リチウム電池を提供することが可能となる。

この特許の権利範囲[特許請求の範囲]

知財ポータルサイト IP Force にログインして確認する (無料)

この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 本発明の一全固体型薄膜リチウム電池の模式断面図である。
【図2】 本発明の一全固体型薄膜リチウム電池の負極活物質層の構造を示す模式図である。
【図3】 本発明の一全固体型薄膜リチウム電池の製造方法の工程を示す模式平面図である。
【図4】 本発明の一全固体型薄膜リチウム電池用負極の負極活物質層を形成するためのコスパッタ装置の一例を示す模式断面図である。
【図5】 実施例１で作製した非晶質シリコン膜の断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図6】 実施例１で作製した非晶質シリコン膜の組成と抵抗率の関係を示すグラフである。ある。
【図7】 実施例１で作製した非晶質シリコン膜のＸ線回折パターンである。
【図8】 実施例２で作製した非晶質シリコン膜のＸ線回折パターンである。
【図9】 実施例３で作製した非晶質シリコン膜評価用のハーフセルの放電カーブを示すグラフである。
【図10】 実施例３で作製した非晶質シリコン膜評価用のハーフセルにおける非晶質シリコン膜の組成と放電容量の関係を示すグラフである。
【図11】 実施例３で作製した非晶質シリコン膜評価用のハーフセルにおける非晶質シリコン膜の組成と、非晶質シリコン膜の抵抗率と、放電容量との関係を示すグラフである。
【図12】 実施例４で作製した全固体型薄膜リチウム電池の１サイクル目の放電カーブを示すグラフである。
【図13】 実施例４で作製した全固体型薄膜リチウム電池の出力特性を示すグラフである。
【図14】 実施例４で作製した全固体型薄膜リチウム電池の電気化学インピーダンスの測定結果を示すグラフである。
【図15】 全固体型薄膜リチウム電池における電気化学インピーダンス特性を説明する概念図である。
【図16】 実施例４で作製した全固体型薄膜リチウム電池の固体電解質層と負極の界面を説明する概念図である。
【図17】 実施例４で作製した全固体型薄膜リチウム電池のサイクル特性を示すグラフである。
【図18】 実施例４で作製した全固体型薄膜リチウム電池の耐熱特性を示すグラフである。

代表図 図1本件の代表的な図

１ 全固体型薄膜リチウム電池、１０ 基板、２０ 正極、２１ 正極集電体層、２２ 正極活物質層、３０ 固体電解質層、３５ 界面層、４０ 負極、４１ 負極集電体層、４２ 負極活物質層、４３ シリコン原子、４４ 導電性物質、５０ 封止材、６０ コスパッタ装置、６１ シリコンターゲット、６２ 導電性物質ターゲット、６３ ステージ

全ての図面はログインすると無料で閲覧できます。ログイン・ユーザー登録

［広告欄］

ログインすれば広告は減ります

ログインすれば広告は減ります

Copyright © Science Impact Inc. All Rights Reserved.