JP2003007288A - リチウム二次電池用電極の製造方法 - Google Patents
リチウム二次電池用電極の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】集電体の両面に複数の層からなる活物質層を形
成する場合に、集電体の成分の活物質層への拡散状態を
適切に制御することによって、放電容量が高く、かつ、
良好な充放電特性を得ることが可能なリチウム二次電池
用電極の製造方法を提供する。 【解決手段】このリチウム二次電池用電極の製造方法
は、高周波マグネトロンスパッタ形成装置を用いて、集
電体１１の第１の面１１ａ上に、３つの層２１、２２お
よび２３からなる第１活物質層を形成する工程と、高周
波マグネトロンスパッタ形成装置を用いて、集電体１１
の第２の面１１ｂ上に、３つの層３１、３２および３３
からなる第２活物質層を形成する工程とを備えている。
そして、第１活物質層を構成する全ての層２１〜２３を
形成する前に、第２活物質層を構成する少なくとも１つ
の層を形成する。
成する場合に、集電体の成分の活物質層への拡散状態を
適切に制御することによって、放電容量が高く、かつ、
良好な充放電特性を得ることが可能なリチウム二次電池
用電極の製造方法を提供する。 【解決手段】このリチウム二次電池用電極の製造方法
は、高周波マグネトロンスパッタ形成装置を用いて、集
電体１１の第１の面１１ａ上に、３つの層２１、２２お
よび２３からなる第１活物質層を形成する工程と、高周
波マグネトロンスパッタ形成装置を用いて、集電体１１
の第２の面１１ｂ上に、３つの層３１、３２および３３
からなる第２活物質層を形成する工程とを備えている。
そして、第１活物質層を構成する全ての層２１〜２３を
形成する前に、第２活物質層を構成する少なくとも１つ
の層を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、リチウム二次電
池用電極の製造方法に関し、より特定的には、集電体の
両面上に活物質層を形成するリチウム二次電池用電極の
製造方法に関する。
池用電極の製造方法に関し、より特定的には、集電体の
両面上に活物質層を形成するリチウム二次電池用電極の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、研究開発が盛んに行われているリ
チウム二次電池は、用いる電極によって、充放電電圧、
充放電サイクル寿命特性および保存特性などの電池特性
が大きく左右される。このため、電極に用いる活物質を
改善することにより、電池特性の改善および向上が図ら
れている。
チウム二次電池は、用いる電極によって、充放電電圧、
充放電サイクル寿命特性および保存特性などの電池特性
が大きく左右される。このため、電極に用いる活物質を
改善することにより、電池特性の改善および向上が図ら
れている。
【０００３】負極活物質としてリチウム金属を用いて電
池を作成する場合、重量当たりおよび体積当たりのエネ
ルギー密度の高い電池が得られることが知られている。
この場合、負極上では、充電によってリチウムが析出す
るとともに、放電によってリチウムが溶解する。この電
池の充放電を繰り返し行うことによって、負極上でのリ
チウムの析出と溶解とが繰り返し行われる。これによ
り、負極上にリチウムがデンドライト状（樹枝状）に析
出するという不都合が生じる。その結果、内部短絡が発
生するという問題点があった。
池を作成する場合、重量当たりおよび体積当たりのエネ
ルギー密度の高い電池が得られることが知られている。
この場合、負極上では、充電によってリチウムが析出す
るとともに、放電によってリチウムが溶解する。この電
池の充放電を繰り返し行うことによって、負極上でのリ
チウムの析出と溶解とが繰り返し行われる。これによ
り、負極上にリチウムがデンドライト状（樹枝状）に析
出するという不都合が生じる。その結果、内部短絡が発
生するという問題点があった。
【０００４】そこで、従来、充電時に電気化学的にリチ
ウムと合金化するアルミニウム、シリコンおよび錫など
を負極活物質として用いることによって、上記のような
リチウムのデンドライト状の析出を抑制したリチウム二
次電池が提案されている。これらは、たとえば、Ｓｏｌ
ｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ，１１３−１１５，ｐ
５７（１９９８）などに報告されている。これらのアル
ミニウム、シリコンおよび錫などのうち、特に、シリコ
ンは理論容量が大きいので、高い容量を示す電池の負極
活物質として有望な材料である。
ウムと合金化するアルミニウム、シリコンおよび錫など
を負極活物質として用いることによって、上記のような
リチウムのデンドライト状の析出を抑制したリチウム二
次電池が提案されている。これらは、たとえば、Ｓｏｌ
ｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ，１１３−１１５，ｐ
５７（１９９８）などに報告されている。これらのアル
ミニウム、シリコンおよび錫などのうち、特に、シリコ
ンは理論容量が大きいので、高い容量を示す電池の負極
活物質として有望な材料である。
【０００５】本出願人は、国際公開ＷＯ０１／２９９１
２号公報において、ＣＶＤ法やスパッタリング法などを
用いて、集電体上に微結晶シリコン層または非晶質シリ
コン層からなる負極活物質層を形成したリチウム二次電
池用電極を提案している。また、本出願人は、国際公開
ＷＯ０１／２９９１８号公報において、板状の集電体の
両面上に、プラズマＣＶＤ法を用いて微結晶シリコン層
または非晶質シリコン層などの活物質層を形成したリチ
ウム二次電池用電極を提案している。
２号公報において、ＣＶＤ法やスパッタリング法などを
用いて、集電体上に微結晶シリコン層または非晶質シリ
コン層からなる負極活物質層を形成したリチウム二次電
池用電極を提案している。また、本出願人は、国際公開
ＷＯ０１／２９９１８号公報において、板状の集電体の
両面上に、プラズマＣＶＤ法を用いて微結晶シリコン層
または非晶質シリコン層などの活物質層を形成したリチ
ウム二次電池用電極を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記出願人が提案した
技術において、微結晶シリコン層または非晶質シリコン
層を集電体の両面上にプラズマＣＶＤ法などを用いて形
成する際に、複数の層からなる活物質層を集電体の両面
にそれぞれ形成する場合がある。
技術において、微結晶シリコン層または非晶質シリコン
層を集電体の両面上にプラズマＣＶＤ法などを用いて形
成する際に、複数の層からなる活物質層を集電体の両面
にそれぞれ形成する場合がある。
【０００７】この場合、集電体の一方の面に複数の層か
らなる活物質層を連続的に形成した後、集電体の他方の
面にさらに複数の層からなる活物質層を連続的に形成す
ると、先に形成した方の活物質層は、後の活物質層の形
成時に、再度熱を受ける。このため、先に形成した方の
活物質層に集電体の成分が過剰に拡散するという不都合
があった。これにより、集電体の一方の面に形成される
活物質層への集電体の成分の拡散状態と、他方の面に形
成される活物質層への集電体の成分の拡散状態とが異な
ることになるので、集電体の一方の面に形成される活物
質層および他方の面に形成される活物質層の拡散状態を
制御するのが困難であるという問題点があった。
らなる活物質層を連続的に形成した後、集電体の他方の
面にさらに複数の層からなる活物質層を連続的に形成す
ると、先に形成した方の活物質層は、後の活物質層の形
成時に、再度熱を受ける。このため、先に形成した方の
活物質層に集電体の成分が過剰に拡散するという不都合
があった。これにより、集電体の一方の面に形成される
活物質層への集電体の成分の拡散状態と、他方の面に形
成される活物質層への集電体の成分の拡散状態とが異な
ることになるので、集電体の一方の面に形成される活物
質層および他方の面に形成される活物質層の拡散状態を
制御するのが困難であるという問題点があった。
【０００８】このため、従来では、充放電容量が高く、
かつ、良好な充放電サイクル特性を有するリチウム二次
電池用電極を得るのは困難であった。
かつ、良好な充放電サイクル特性を有するリチウム二次
電池用電極を得るのは困難であった。
【０００９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の１つの目的は、
集電体の両面上に複数の活物質層を形成する際に、放電
容量が高く、かつ、良好な充放電サイクル特性を得るこ
とが可能なリチウム二次電池用電極の製造方法を提供す
ることである。
ためになされたものであり、この発明の１つの目的は、
集電体の両面上に複数の活物質層を形成する際に、放電
容量が高く、かつ、良好な充放電サイクル特性を得るこ
とが可能なリチウム二次電池用電極の製造方法を提供す
ることである。
【００１０】この発明のもう１つの目的は、上記のリチ
ウム二次電池用電極の製造方法において、集電体の両面
上に複数の活物質層を形成する際に、集電体の成分の活
物質層への拡散状態を所定の拡散状態に制御することで
ある。
ウム二次電池用電極の製造方法において、集電体の両面
上に複数の活物質層を形成する際に、集電体の成分の活
物質層への拡散状態を所定の拡散状態に制御することで
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の一の局面によるリチウム二次電池用電極
の製造方法は、原料を気相中に放出して供給する方法を
用いて、集電体の第１の面上に、複数の層からなる第１
活物質層を形成する工程と、原料を気相中に放出して供
給する方法を用いて、集電体の第２の面上に、複数の層
からなる第２活物質層を形成する工程とを備え、第１活
物質層を構成する全ての層を形成する前に、第２活物質
層を構成する少なくとも１つの層を形成する。なお、本
発明における「原料を気相中に放出して供給する方法」
とは、たとえば、スパッタ法や蒸着法などのＰＶＤ（Ｐ
ｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法、および、プラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を含
む広い概念である。
に、この発明の一の局面によるリチウム二次電池用電極
の製造方法は、原料を気相中に放出して供給する方法を
用いて、集電体の第１の面上に、複数の層からなる第１
活物質層を形成する工程と、原料を気相中に放出して供
給する方法を用いて、集電体の第２の面上に、複数の層
からなる第２活物質層を形成する工程とを備え、第１活
物質層を構成する全ての層を形成する前に、第２活物質
層を構成する少なくとも１つの層を形成する。なお、本
発明における「原料を気相中に放出して供給する方法」
とは、たとえば、スパッタ法や蒸着法などのＰＶＤ（Ｐ
ｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法、および、プラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を含
む広い概念である。
【００１２】この一の局面によるリチウム二次電池用電
極の製造方法では、第１活物質層を構成する全ての層を
形成する前に、第２活物質層を構成する少なくとも１つ
の層を形成することによって、その第２活物質層の少な
くとも１つの層の形成時の熱が第１活物質層の全ての層
にかかるのを防止することができる。これにより、第２
活物質層の少なくとも１つの層の形成時に、集電体の成
分が第１活物質層へ過剰に拡散するのを防止することが
できるので、第１活物質層の拡散状態および第２活物質
層の拡散状態を所定の拡散状態に容易に制御することが
できる。その結果、放電容量が高く、かつ、良好な充放
電サイクル特性を得ることができる。
極の製造方法では、第１活物質層を構成する全ての層を
形成する前に、第２活物質層を構成する少なくとも１つ
の層を形成することによって、その第２活物質層の少な
くとも１つの層の形成時の熱が第１活物質層の全ての層
にかかるのを防止することができる。これにより、第２
活物質層の少なくとも１つの層の形成時に、集電体の成
分が第１活物質層へ過剰に拡散するのを防止することが
できるので、第１活物質層の拡散状態および第２活物質
層の拡散状態を所定の拡散状態に容易に制御することが
できる。その結果、放電容量が高く、かつ、良好な充放
電サイクル特性を得ることができる。
【００１３】上記一の局面によるリチウム二次電池用電
極の製造方法において、好ましくは、第１活物質層を構
成するｎ番目の層と、第２活物質層を構成するｎ番目の
層とを形成した後、第１活物質層を構成するｎ＋１番目
の層と、第２活物質層を構成するｎ＋１番目の層とを形
成する。このように構成すれば、たとえば、第２活物質
層のｎ番目の層の形成時の熱が、第１活物質層のｎ＋１
番目の層にかかるのを防止することができる。これによ
り、第２活物質層のｎ番目の層の形成時に、集電体の成
分が第１活物質層へ過剰に拡散するのを防止することが
できるので、第１活物質層の拡散状態および第２活物質
層の拡散状態を所定の拡散状態に容易に制御することが
できる。その結果、放電容量が高く、かつ、良好な充放
電サイクル特性を得ることができる。
極の製造方法において、好ましくは、第１活物質層を構
成するｎ番目の層と、第２活物質層を構成するｎ番目の
層とを形成した後、第１活物質層を構成するｎ＋１番目
の層と、第２活物質層を構成するｎ＋１番目の層とを形
成する。このように構成すれば、たとえば、第２活物質
層のｎ番目の層の形成時の熱が、第１活物質層のｎ＋１
番目の層にかかるのを防止することができる。これによ
り、第２活物質層のｎ番目の層の形成時に、集電体の成
分が第１活物質層へ過剰に拡散するのを防止することが
できるので、第１活物質層の拡散状態および第２活物質
層の拡散状態を所定の拡散状態に容易に制御することが
できる。その結果、放電容量が高く、かつ、良好な充放
電サイクル特性を得ることができる。
【００１４】上記のリチウム二次電池用電極の製造方法
において、好ましくは、第１活物質層を形成する工程
は、非晶質層および微結晶質層のいずれかからなる第１
活物質層を形成する工程を含み、第２活物質層を形成す
る工程は、非晶質層および微結晶質層のいずれかからな
る第２活物質層を形成する工程を含む。このように構成
すれば、原料を気相中に放出して供給する方法を用いて
第１活物質層および第２活物質層を形成する場合に、良
好な特性を有する第１活物質層および第２活物質層を形
成することができる。
において、好ましくは、第１活物質層を形成する工程
は、非晶質層および微結晶質層のいずれかからなる第１
活物質層を形成する工程を含み、第２活物質層を形成す
る工程は、非晶質層および微結晶質層のいずれかからな
る第２活物質層を形成する工程を含む。このように構成
すれば、原料を気相中に放出して供給する方法を用いて
第１活物質層および第２活物質層を形成する場合に、良
好な特性を有する第１活物質層および第２活物質層を形
成することができる。
【００１５】上記のリチウム二次電池用電極の製造方法
において、好ましくは、第１活物質層および第２活物質
層は、シリコンおよびゲルマニウムの少なくともいずれ
かを含む。このような材料を用いれば、原料を気相中に
放出して供給する方法を用いて第１活物質層および第２
活物質層を容易に形成することができる。また、シリコ
ンを主成分とする第１活物質層および第２活物質層を用
いれば、高い充放電容量を得ることができる。
において、好ましくは、第１活物質層および第２活物質
層は、シリコンおよびゲルマニウムの少なくともいずれ
かを含む。このような材料を用いれば、原料を気相中に
放出して供給する方法を用いて第１活物質層および第２
活物質層を容易に形成することができる。また、シリコ
ンを主成分とする第１活物質層および第２活物質層を用
いれば、高い充放電容量を得ることができる。
【００１６】上記のリチウム二次電池用電極の製造方法
において、好ましくは、第１活物質層を形成する工程お
よび第２活物質層を形成する工程の少なくとも一方は、
第１活物質層および第２活物質層の少なくとも一方を構
成する少なくとも１つの層を、その層のすぐ下の層の形
成温度よりも低い形成温度で形成する工程を含む。この
ように構成すれば、その層のすぐ下の層に拡散した集電
体の成分の拡散状態がその上の層の形成によって変化す
るのが抑制される。これにより、所定の拡散状態を制御
性よく得ることができる。
において、好ましくは、第１活物質層を形成する工程お
よび第２活物質層を形成する工程の少なくとも一方は、
第１活物質層および第２活物質層の少なくとも一方を構
成する少なくとも１つの層を、その層のすぐ下の層の形
成温度よりも低い形成温度で形成する工程を含む。この
ように構成すれば、その層のすぐ下の層に拡散した集電
体の成分の拡散状態がその上の層の形成によって変化す
るのが抑制される。これにより、所定の拡散状態を制御
性よく得ることができる。
【００１７】この場合、好ましくは、第１活物質層を形
成する工程は、集電体の第１の面に接する層の形成温度
が、残りの層の形成温度よりも高くなるように形成する
工程を含み、第２活物質層を形成する工程は、集電体の
第２の面に接する層の形成温度が、残りの層の形成温度
よりも高くなるように形成する工程を含む。このように
構成すれば、集電体の第１の面に接する層および集電体
の第２の面に接する層に対する集電体の成分の拡散状態
が、残りの層の形成によって変化するのが抑制されるの
で、集電体の第１の面に接する層および集電体の第２の
面に接する層に対する集電体の成分の拡散状態を、容易
に、所定の拡散状態に制御することができる。
成する工程は、集電体の第１の面に接する層の形成温度
が、残りの層の形成温度よりも高くなるように形成する
工程を含み、第２活物質層を形成する工程は、集電体の
第２の面に接する層の形成温度が、残りの層の形成温度
よりも高くなるように形成する工程を含む。このように
構成すれば、集電体の第１の面に接する層および集電体
の第２の面に接する層に対する集電体の成分の拡散状態
が、残りの層の形成によって変化するのが抑制されるの
で、集電体の第１の面に接する層および集電体の第２の
面に接する層に対する集電体の成分の拡散状態を、容易
に、所定の拡散状態に制御することができる。
【００１８】上記のリチウム二次電池用電極の製造方法
において、好ましくは、第１活物質層を形成する工程
は、少なくとも集電体の第１の面に接する層として、集
電体の成分が拡散して固溶体を構成する第１拡散層を形
成する工程を含み、第２活物質層を形成する工程は、少
なくとも集電体の第２の面に接する層として、集電体の
成分が拡散して固溶体を構成する第２拡散層を形成する
工程を含む。このように構成すれば、第１拡散層および
第２拡散層によって、集電体と第１活物質層および第２
活物質層との良好な密着性を得ることができる。その結
果、放電容量が高く、かつ、良好な充放電サイクル特性
を得ることができる。
において、好ましくは、第１活物質層を形成する工程
は、少なくとも集電体の第１の面に接する層として、集
電体の成分が拡散して固溶体を構成する第１拡散層を形
成する工程を含み、第２活物質層を形成する工程は、少
なくとも集電体の第２の面に接する層として、集電体の
成分が拡散して固溶体を構成する第２拡散層を形成する
工程を含む。このように構成すれば、第１拡散層および
第２拡散層によって、集電体と第１活物質層および第２
活物質層との良好な密着性を得ることができる。その結
果、放電容量が高く、かつ、良好な充放電サイクル特性
を得ることができる。
【００１９】この場合、第１拡散層および第２拡散層を
形成する工程は、集電体の第１の面に接する層および集
電体の第２の面に接する層を形成した後、熱処理するこ
とによって、集電体の成分が拡散して固溶体を構成する
第１拡散層および第２拡散層を形成する工程を含む。こ
のように構成すれば、熱処理によって、適度に集電体成
分が拡散された第１拡散層および第２拡散層を形成する
ことができるので、第１拡散層および第２拡散層によっ
て、集電体と第１活物質層および第２活物質層との良好
な密着性を得ることができる。
形成する工程は、集電体の第１の面に接する層および集
電体の第２の面に接する層を形成した後、熱処理するこ
とによって、集電体の成分が拡散して固溶体を構成する
第１拡散層および第２拡散層を形成する工程を含む。こ
のように構成すれば、熱処理によって、適度に集電体成
分が拡散された第１拡散層および第２拡散層を形成する
ことができるので、第１拡散層および第２拡散層によっ
て、集電体と第１活物質層および第２活物質層との良好
な密着性を得ることができる。
【００２０】上記のリチウム二次電池用電極の製造方法
において、好ましくは、第１活物質層を形成する工程
は、原料を気相中に放出して供給する方法を用いて、大
気に晒すことなく、複数の層からなる第１活物質層を形
成する工程を含み、第２活物質層を形成する工程は、原
料を気相中に放出して供給する方法を用いて、大気に晒
すことなく、複数の層からなる第２活物質層を形成する
工程を含む。このように構成すれば、良好な充放電サイ
クル特性を得ることができる。この点は、後述する実施
例において確認済みである。
において、好ましくは、第１活物質層を形成する工程
は、原料を気相中に放出して供給する方法を用いて、大
気に晒すことなく、複数の層からなる第１活物質層を形
成する工程を含み、第２活物質層を形成する工程は、原
料を気相中に放出して供給する方法を用いて、大気に晒
すことなく、複数の層からなる第２活物質層を形成する
工程を含む。このように構成すれば、良好な充放電サイ
クル特性を得ることができる。この点は、後述する実施
例において確認済みである。
【００２１】また、上記のリチウム二次電池用電極の製
造方法において、原料を気相中に放出して供給する方法
として、プラズマＣＶＤ法、高周波マグネトロンスパッ
タ法、直流マグネトロンスパッタ法、電子ビーム蒸着法
およびプラズマ溶射法のうちの少なくともいずれかを用
いるのが好ましい。
造方法において、原料を気相中に放出して供給する方法
として、プラズマＣＶＤ法、高周波マグネトロンスパッ
タ法、直流マグネトロンスパッタ法、電子ビーム蒸着法
およびプラズマ溶射法のうちの少なくともいずれかを用
いるのが好ましい。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００２３】ここでは、まず、実施例を説明する前に、
実施例で用いた高周波マグネトロンスパッタ形成装置に
ついて説明する。図１は、本発明の実施例で用いた高周
波マグネトロンスパッタ形成装置の全体構成を示した概
略図である。この高周波マグネトロンスパッタ形成装置
は、図１に示すように、集電体１１を複数の位置で支持
する複数の支持ローラ１２と、複数のターゲット１３
と、複数の基板加熱／冷却機構１４と、集電体１１を供
給する供給ローラ１６と、集電体１１を巻き取る巻き取
りローラ１７と、真空槽１８とを備えている。
実施例で用いた高周波マグネトロンスパッタ形成装置に
ついて説明する。図１は、本発明の実施例で用いた高周
波マグネトロンスパッタ形成装置の全体構成を示した概
略図である。この高周波マグネトロンスパッタ形成装置
は、図１に示すように、集電体１１を複数の位置で支持
する複数の支持ローラ１２と、複数のターゲット１３
と、複数の基板加熱／冷却機構１４と、集電体１１を供
給する供給ローラ１６と、集電体１１を巻き取る巻き取
りローラ１７と、真空槽１８とを備えている。
【００２４】ターゲット１３および基板加熱／冷却機構
１４は、集電体１１の表面および裏面にそれぞれ３層の
活物質層を形成することが可能なように、６箇所に配置
されている。なお、ターゲット１３と集電体１１との間
には、放電領域１５が形成される。
１４は、集電体１１の表面および裏面にそれぞれ３層の
活物質層を形成することが可能なように、６箇所に配置
されている。なお、ターゲット１３と集電体１１との間
には、放電領域１５が形成される。
【００２５】上記のような構成を有する高周波マグネト
ロンスパッタ形成装置を用いて、以下のような実施例を
行った。
ロンスパッタ形成装置を用いて、以下のような実施例を
行った。
【００２６】（実施例１）まず、集電体１１として、２
５μｍの厚みを有する電解銅箔（銅はリチウムと固溶体
を形成しない金属元素）からなる基板を準備した。そし
て、図２に示すように、集電体１１の第１の面１１ａ上
に、第１Ａ層２１、第２Ａ層２２および第３Ａ層の３層
構造の非晶質シリコン層からなる第１活物質層を形成す
るとともに、集電体１１の第２の面１１ｂ上に、第１Ｂ
層３１、第２Ｂ層３２および第３Ｂ層３３の３層構造の
非晶質シリコン層からなる第２活物質層を形成した。
５μｍの厚みを有する電解銅箔（銅はリチウムと固溶体
を形成しない金属元素）からなる基板を準備した。そし
て、図２に示すように、集電体１１の第１の面１１ａ上
に、第１Ａ層２１、第２Ａ層２２および第３Ａ層の３層
構造の非晶質シリコン層からなる第１活物質層を形成す
るとともに、集電体１１の第２の面１１ｂ上に、第１Ｂ
層３１、第２Ｂ層３２および第３Ｂ層３３の３層構造の
非晶質シリコン層からなる第２活物質層を形成した。
【００２７】この場合、図１に示した高周波マグネトロ
ンスパッタ形成装置の原料供給用のターゲット１３とし
て、銅バッキングプレート上に配置した単結晶シリコン
（ｐ型、抵抗率３０Ω・ｃｍ〜６０Ω・ｃｍ、サイズ：
１５ｃｍ×３０ｃｍ×５ｍｍ）を用いた。また、真空槽
１８内を、１×１０-3Ｐａ以下になるまで排気した後、
アルゴンガスをガス導入口（図示せず）から導入して真
空槽１８内の圧力が０．５Ｐａになるように調整した。
この状態で、５ｃｍ／分の速度で銅箔からなる集電体１
１を送りながら、以下の表１に示すパワー密度、ターゲ
ット−基板間距離および形成温度で、各層２１、２２、
２３、３１、３２および３３を、それぞれ、２μｍの厚
みで形成した。
ンスパッタ形成装置の原料供給用のターゲット１３とし
て、銅バッキングプレート上に配置した単結晶シリコン
（ｐ型、抵抗率３０Ω・ｃｍ〜６０Ω・ｃｍ、サイズ：
１５ｃｍ×３０ｃｍ×５ｍｍ）を用いた。また、真空槽
１８内を、１×１０-3Ｐａ以下になるまで排気した後、
アルゴンガスをガス導入口（図示せず）から導入して真
空槽１８内の圧力が０．５Ｐａになるように調整した。
この状態で、５ｃｍ／分の速度で銅箔からなる集電体１
１を送りながら、以下の表１に示すパワー密度、ターゲ
ット−基板間距離および形成温度で、各層２１、２２、
２３、３１、３２および３３を、それぞれ、２μｍの厚
みで形成した。
【００２８】
【表１】
また、この実施例１においては、各層の形成温度を、第
１層目（第１Ａ層２１および第１Ｂ層３１）は、２５０
℃、第２層目（第２Ａ層２２および第２Ｂ層３２）は、
１８０℃、第３層目（第３Ａ層２３および第３Ｂ層３
３）は、１２０℃というように、順次温度を下げて形成
を行った。
１層目（第１Ａ層２１および第１Ｂ層３１）は、２５０
℃、第２層目（第２Ａ層２２および第２Ｂ層３２）は、
１８０℃、第３層目（第３Ａ層２３および第３Ｂ層３
３）は、１２０℃というように、順次温度を下げて形成
を行った。
【００２９】また、この実施例１の場合、第１および第
２活物質層を構成する各層の形成順序は、第１Ａ層→第
１Ｂ層→第２Ａ層→第２Ｂ層→第３Ａ層→第３Ｂ層であ
る。すなわち、集電体１１の第１の面１１ａ上に、第１
Ａ層２１を形成した後、集電体１１の第２の面１１ｂ上
に、第１Ｂ層３１を形成した。次に、再び集電体１１の
第１の面１１ａ上の第１Ａ層２１上に、第２Ａ層２２を
形成した後、集電体１１の第２の面１１ｂ上の第１Ｂ層
３１上に、第２Ｂ層３２を形成した。さらに、集電体１
１の第１の面１１ａ上の第２Ａ層２２上に、第３Ａ層２
３を形成した後、集電体１１の第２の面１１ｂ上の第２
Ｂ層３２上に、第３Ｂ層３３を形成した。つまり、集電
体１１の第１の面１１ａおよび第２の面１１ｂ上に交互
に各層を形成した。
２活物質層を構成する各層の形成順序は、第１Ａ層→第
１Ｂ層→第２Ａ層→第２Ｂ層→第３Ａ層→第３Ｂ層であ
る。すなわち、集電体１１の第１の面１１ａ上に、第１
Ａ層２１を形成した後、集電体１１の第２の面１１ｂ上
に、第１Ｂ層３１を形成した。次に、再び集電体１１の
第１の面１１ａ上の第１Ａ層２１上に、第２Ａ層２２を
形成した後、集電体１１の第２の面１１ｂ上の第１Ｂ層
３１上に、第２Ｂ層３２を形成した。さらに、集電体１
１の第１の面１１ａ上の第２Ａ層２２上に、第３Ａ層２
３を形成した後、集電体１１の第２の面１１ｂ上の第２
Ｂ層３２上に、第３Ｂ層３３を形成した。つまり、集電
体１１の第１の面１１ａおよび第２の面１１ｂ上に交互
に各層を形成した。
【００３０】このようにして、集電体１１の第１の面１
１ａおよび第２の面１１ｂ上に、それぞれ、６μｍの非
晶質シリコン層からなる第１活物質層および第２活物質
層を形成することによって、実施例１の電極１を得た。
１ａおよび第２の面１１ｂ上に、それぞれ、６μｍの非
晶質シリコン層からなる第１活物質層および第２活物質
層を形成することによって、実施例１の電極１を得た。
【００３１】（実施例２）この実施例２では、上記した
実施例１に対して、第１および第２活物質層を構成する
各層の形成順序のみを変更し、その他は実施例１と同様
にして実施例２の電極２を形成した。具体的には、この
実施例２では、第１および第２活物質層を構成する各層
の形成順序を、第１Ａ層→第１Ｂ層→第２Ｂ層→第２Ａ
層→第３Ａ層→第３Ｂ層の順序で形成した。つまり、こ
の実施例２では、集電体１１の第１の面１１ａ上に第１
Ａ層２１を形成した後、集電体１１の第２の面１１ｂ上
に第１Ｂ層３１および第２Ｂ層３２を連続して形成し
た。その後、集電体１１の第１の面１１ａ上の第１Ａ層
２１上に、第２Ａ層２２および第３Ａ層２３を連続して
形成した。さらに、その後、集電体１１の第２の面１１
ｂ上の第２Ｂ層上に、第３Ｂ層３３を形成した。
実施例１に対して、第１および第２活物質層を構成する
各層の形成順序のみを変更し、その他は実施例１と同様
にして実施例２の電極２を形成した。具体的には、この
実施例２では、第１および第２活物質層を構成する各層
の形成順序を、第１Ａ層→第１Ｂ層→第２Ｂ層→第２Ａ
層→第３Ａ層→第３Ｂ層の順序で形成した。つまり、こ
の実施例２では、集電体１１の第１の面１１ａ上に第１
Ａ層２１を形成した後、集電体１１の第２の面１１ｂ上
に第１Ｂ層３１および第２Ｂ層３２を連続して形成し
た。その後、集電体１１の第１の面１１ａ上の第１Ａ層
２１上に、第２Ａ層２２および第３Ａ層２３を連続して
形成した。さらに、その後、集電体１１の第２の面１１
ｂ上の第２Ｂ層上に、第３Ｂ層３３を形成した。
【００３２】（実施例３）この実施例３では、第１およ
び第２活物質層の形成途中で大気にさらした場合の影響
を検討するために、第１および第２活物質層を構成する
各層を第１Ａ層→第１Ｂ層→第２Ａ層→第２Ｂ層まで形
成したところで、真空槽１８から大気中に集電体１１を
取り出した。そして、再度、真空槽１８内の供給ローラ
１６側に銅箔からなる集電体１１を設置して同様の手順
で、第３Ａ層→第３Ｂ層の順序で形成することによっ
て、実施例３の電極３を形成した。その他の形成条件
は、実施例１と同様である。
び第２活物質層の形成途中で大気にさらした場合の影響
を検討するために、第１および第２活物質層を構成する
各層を第１Ａ層→第１Ｂ層→第２Ａ層→第２Ｂ層まで形
成したところで、真空槽１８から大気中に集電体１１を
取り出した。そして、再度、真空槽１８内の供給ローラ
１６側に銅箔からなる集電体１１を設置して同様の手順
で、第３Ａ層→第３Ｂ層の順序で形成することによっ
て、実施例３の電極３を形成した。その他の形成条件
は、実施例１と同様である。
【００３３】（実施例４）この実施例４では、活物質層
を構成する各層２１〜２３および３１〜３３の形成温度
を一定（高温）にしたときの影響を検討するために、各
層２１〜２３および３１〜３３の形成温度を全て２５０
℃にして実施例４の電極４を形成した。なお、この実施
例４におけるその他の形成条件は、実施例１と同様であ
る。
を構成する各層２１〜２３および３１〜３３の形成温度
を一定（高温）にしたときの影響を検討するために、各
層２１〜２３および３１〜３３の形成温度を全て２５０
℃にして実施例４の電極４を形成した。なお、この実施
例４におけるその他の形成条件は、実施例１と同様であ
る。
【００３４】（実施例５）この実施例５では、上記した
実施例４と同様、活物質層を構成する各層２１〜２３お
よび３１〜３３の形成温度を一定（低温）にしたときの
影響を検討するために、各層２１〜２３および３１〜３
３の形成温度を全て１２０℃にして実施例５の電極５を
形成した。なお、この実施例５におけるその他の形成条
件は、実施例１と同様である。
実施例４と同様、活物質層を構成する各層２１〜２３お
よび３１〜３３の形成温度を一定（低温）にしたときの
影響を検討するために、各層２１〜２３および３１〜３
３の形成温度を全て１２０℃にして実施例５の電極５を
形成した。なお、この実施例５におけるその他の形成条
件は、実施例１と同様である。
【００３５】（比較例１）この比較例１では、活物質層
を構成する各層の形成順序を、第１Ａ層→第２Ａ層→第
３Ａ層→第１Ｂ層→第２Ｂ層→第３Ｂ層として比較例１
の電極６を形成した。すなわち、この比較例１では、集
電体１１の第１の面１１ａ上に、第１Ａ層２１、第２Ａ
層２２および第３Ａ層２３の３層を連続的に形成した
後、集電体１１の第２の面１１ｂ上に、第１Ｂ層３１、
第２Ｂ層３２および第３Ｂ層３３の３層を連続的に形成
した。なお、この比較例１における各層のその他の形成
条件は、実施例１と同様である。
を構成する各層の形成順序を、第１Ａ層→第２Ａ層→第
３Ａ層→第１Ｂ層→第２Ｂ層→第３Ｂ層として比較例１
の電極６を形成した。すなわち、この比較例１では、集
電体１１の第１の面１１ａ上に、第１Ａ層２１、第２Ａ
層２２および第３Ａ層２３の３層を連続的に形成した
後、集電体１１の第２の面１１ｂ上に、第１Ｂ層３１、
第２Ｂ層３２および第３Ｂ層３３の３層を連続的に形成
した。なお、この比較例１における各層のその他の形成
条件は、実施例１と同様である。
【００３６】（比較例２）この比較例２では、上記比較
例１の形成順序で活物質層を構成する各層を形成すると
ともに、その各層の形成温度を全て同じ２５０℃にして
比較例２の電極７を形成した。その他の形成条件は、上
記した比較例１と同様である。
例１の形成順序で活物質層を構成する各層を形成すると
ともに、その各層の形成温度を全て同じ２５０℃にして
比較例２の電極７を形成した。その他の形成条件は、上
記した比較例１と同様である。
【００３７】（比較例３）この比較例３では、活物質層
を構成する各層の形成順序を比較例１と同じにするとと
もに、活物質層を構成する各層の形成温度を全て同じ１
２０℃にして比較例３の電極８を形成した。その他の形
成条件は、上記した比較例１と同様である。
を構成する各層の形成順序を比較例１と同じにするとと
もに、活物質層を構成する各層の形成温度を全て同じ１
２０℃にして比較例３の電極８を形成した。その他の形
成条件は、上記した比較例１と同様である。
【００３８】［リチウム二次電池による充放電特性の評
価］上記実施例１〜５および比較例１〜３の電極１〜電
極８を負極として用いたリチウム二次電池を作製してそ
の充放電特性を評価した。なお、リチウム二次電池は、
以下のようにして作製した。
価］上記実施例１〜５および比較例１〜３の電極１〜電
極８を負極として用いたリチウム二次電池を作製してそ
の充放電特性を評価した。なお、リチウム二次電池は、
以下のようにして作製した。
【００３９】まず、正極は、以下のようにして作製し
た。ＬｉＣｏＯ2粉末９０重量部および導電剤としての
人造黒鉛粉末５重量部を、結着剤としてのポリフッ化ビ
リニデンを５重量部含む５重量％のＮ−メチルピロリド
ン溶液に混合し、正極合剤スラリーとした。このスラリ
ーをドクターブレード法により、正極集電体である２０
μｍの厚みを有するアルミニウム箔上に塗布した後乾燥
することによって、正極活物質を形成した。そして、正
極活物質を塗布しなかったアルミニウム箔の領域の上
に、正極タブを取り付けることによって、正極を完成し
た。
た。ＬｉＣｏＯ2粉末９０重量部および導電剤としての
人造黒鉛粉末５重量部を、結着剤としてのポリフッ化ビ
リニデンを５重量部含む５重量％のＮ−メチルピロリド
ン溶液に混合し、正極合剤スラリーとした。このスラリ
ーをドクターブレード法により、正極集電体である２０
μｍの厚みを有するアルミニウム箔上に塗布した後乾燥
することによって、正極活物質を形成した。そして、正
極活物質を塗布しなかったアルミニウム箔の領域の上
に、正極タブを取り付けることによって、正極を完成し
た。
【００４０】また、負極については、非晶質シリコン層
が形成されていない領域の上に負極タブを取り付けるこ
とによって、負極を完成した。
が形成されていない領域の上に負極タブを取り付けるこ
とによって、負極を完成した。
【００４１】以上のようにして得られた正極および負極
を用いて、図３に示すようなリチウム二次電池を作製し
た。すなわち、正極４１と負極４２との間にセパレータ
４３を配置するとともに、正極４１の上にセパレータ４
３を配置した状態で、これを巻き付けて扁平状態にした
後、外装体４０内に挿入した。次に、外装体４０内に電
解液を注入した後、外装体４０の開口部４０ａを封口す
ることによって、リチウム二次電池を完成した。この場
合、電解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボ
ネートとの体積比１：１の混合溶媒にＬｉＰＦ6を１モ
ル／リットル溶解させることによって作製した。
を用いて、図３に示すようなリチウム二次電池を作製し
た。すなわち、正極４１と負極４２との間にセパレータ
４３を配置するとともに、正極４１の上にセパレータ４
３を配置した状態で、これを巻き付けて扁平状態にした
後、外装体４０内に挿入した。次に、外装体４０内に電
解液を注入した後、外装体４０の開口部４０ａを封口す
ることによって、リチウム二次電池を完成した。この場
合、電解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボ
ネートとの体積比１：１の混合溶媒にＬｉＰＦ6を１モ
ル／リットル溶解させることによって作製した。
【００４２】上記のようにして作製した各リチウム二次
電池について、充放電サイクル試験を行った。充放電の
条件は、充放電ともに１４０ｍＡの定電流で、４．２Ｖ
になるまで充電した後、２．７５Ｖになるまで放電し、
これを１サイクルの充放電として、２５サイクルまで充
放電を行った。そして、１サイクル目および２サイクル
目の放電容量と、以下の式で定義される容量維持率とを
測定した。
電池について、充放電サイクル試験を行った。充放電の
条件は、充放電ともに１４０ｍＡの定電流で、４．２Ｖ
になるまで充電した後、２．７５Ｖになるまで放電し、
これを１サイクルの充放電として、２５サイクルまで充
放電を行った。そして、１サイクル目および２サイクル
目の放電容量と、以下の式で定義される容量維持率とを
測定した。
【００４３】容量維持率（％）＝（２５サイクル目の放
電容量／１サイクル目の放電容量）
電容量／１サイクル目の放電容量）
【００４４】
【表２】
上記表２に示すように、本発明に従った方法で製造され
た実施例１、実施例２、実施例３および実施例５の電極
１、２、３および５を用いたリチウム二次電池は、比較
例１、比較例２および比較例３の電極６、７および８を
用いたリチウム二次電池に比べて良好な充放電サイクル
特性が得られた。また、活物質層の形成途中で大気にさ
らした実施例３では、容量維持率が、実施例１や実施例
２と比べて低くなっており、活物質層の形成途中で活物
質層表面を大気に晒さない方が良好なサイクル特性が得
られることが分かった。
た実施例１、実施例２、実施例３および実施例５の電極
１、２、３および５を用いたリチウム二次電池は、比較
例１、比較例２および比較例３の電極６、７および８を
用いたリチウム二次電池に比べて良好な充放電サイクル
特性が得られた。また、活物質層の形成途中で大気にさ
らした実施例３では、容量維持率が、実施例１や実施例
２と比べて低くなっており、活物質層の形成途中で活物
質層表面を大気に晒さない方が良好なサイクル特性が得
られることが分かった。
【００４５】また、活物質層を構成する各層の全てを２
５０℃で形成した実施例４では、集電体１１からの銅の
拡散が過剰であるために、他の実施例に比べて容量が低
くなっている。このため、本発明では、活物質層を構成
する各層の形成温度は２５０℃よりも低い方が好ましい
ことが分かる。このように集電体から活物質層への銅の
拡散が過剰であると、集電体１１と活物質層との密着性
が悪くなるので、集電特性が悪化し、その結果、充放電
容量が低下するなどの不都合が生じる。したがって、本
発明では、活物質層を構成する全ての層を同一温度で形
成する場合には、２５０℃よりも低い温度である方が好
ましい。
５０℃で形成した実施例４では、集電体１１からの銅の
拡散が過剰であるために、他の実施例に比べて容量が低
くなっている。このため、本発明では、活物質層を構成
する各層の形成温度は２５０℃よりも低い方が好ましい
ことが分かる。このように集電体から活物質層への銅の
拡散が過剰であると、集電体１１と活物質層との密着性
が悪くなるので、集電特性が悪化し、その結果、充放電
容量が低下するなどの不都合が生じる。したがって、本
発明では、活物質層を構成する全ての層を同一温度で形
成する場合には、２５０℃よりも低い温度である方が好
ましい。
【００４６】また、活物質層を構成する全ての層を１２
０℃で形成した実施例５では、集電体１１からの活物質
層への銅の拡散が少ないために、実施例１、実施例２お
よび実施例４と比べてサイクル特性（容量維持率）が低
くなっている。このように、集電体１１から活物質層へ
の銅の拡散が少なすぎる場合にも、集電体１１と活物質
層との密着性が悪化するので集電特性が悪化し、その結
果、充放電サイクル特性が悪化するなどの不都合が生じ
る。したがって、本発明では、活物質層の全ての層を同
一温度で形成する場合には、１２０℃よりも高い温度で
形成するのが好ましい。
０℃で形成した実施例５では、集電体１１からの活物質
層への銅の拡散が少ないために、実施例１、実施例２お
よび実施例４と比べてサイクル特性（容量維持率）が低
くなっている。このように、集電体１１から活物質層へ
の銅の拡散が少なすぎる場合にも、集電体１１と活物質
層との密着性が悪化するので集電特性が悪化し、その結
果、充放電サイクル特性が悪化するなどの不都合が生じ
る。したがって、本発明では、活物質層の全ての層を同
一温度で形成する場合には、１２０℃よりも高い温度で
形成するのが好ましい。
【００４７】なお、上記の実施例１においては、活物質
層を構成する各層の形成温度を、１層目は２５０℃、２
層目は１８０℃、３層目は１２０℃と順次下げて形成を
行ったが、以下のように形成しても実施例１と同様の効
果が得られた。すなわち、１層目の第１Ａ層２１および
第１Ｂ層３１を１８０℃で形成した後、第２層目の第２
Ａ層２２および第２Ｂ層３２の形成前に、大気にさらす
ことなく活物質層形成時と同じアルゴン雰囲気におい
て、２５０℃で熱処理を行うことによっても、実施例１
と同様の効果が得られた。これは、２５０℃の熱処理に
よって、集電体１１から銅が活物質層である第１Ａ層２
１および第１Ｂ層３１内に拡散することによって、実施
例１と同様の構造が実現されているためであると考えら
れる。
層を構成する各層の形成温度を、１層目は２５０℃、２
層目は１８０℃、３層目は１２０℃と順次下げて形成を
行ったが、以下のように形成しても実施例１と同様の効
果が得られた。すなわち、１層目の第１Ａ層２１および
第１Ｂ層３１を１８０℃で形成した後、第２層目の第２
Ａ層２２および第２Ｂ層３２の形成前に、大気にさらす
ことなく活物質層形成時と同じアルゴン雰囲気におい
て、２５０℃で熱処理を行うことによっても、実施例１
と同様の効果が得られた。これは、２５０℃の熱処理に
よって、集電体１１から銅が活物質層である第１Ａ層２
１および第１Ｂ層３１内に拡散することによって、実施
例１と同様の構造が実現されているためであると考えら
れる。
【００４８】なお、今回開示された実施例は、すべての
点で例示であって制限的なものではないと考えられるべ
きである。本発明の範囲は、上記した実施例の説明では
なく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま
れる。
点で例示であって制限的なものではないと考えられるべ
きである。本発明の範囲は、上記した実施例の説明では
なく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま
れる。
【００４９】たとえば、上記実施例では、集電体１１の
第１の面１１ａと第２の面１１ｂとの上に、それぞれ３
層の活物質層を形成する例を示したが、本発明はこれに
限らず、２層または４層以上の活物質層を形成する場合
にも同様の効果を得ることができる。
第１の面１１ａと第２の面１１ｂとの上に、それぞれ３
層の活物質層を形成する例を示したが、本発明はこれに
限らず、２層または４層以上の活物質層を形成する場合
にも同様の効果を得ることができる。
【００５０】すなわち、第１活物質層を構成する全ての
層を形成する前に、第２活物質層を構成する少なくとも
１つの層を形成することによって、その第２活物質層の
少なくとも１つの層の形成時の熱が第１活物質層の全て
の層にかかるのを防止することができる。これにより、
第２活物質層の少なくとも１つの層の形成時に、集電体
１１の成分が第１活物質層へ過剰に拡散するのを防止す
ることができるので、第１活物質層の拡散状態および第
２活物質層の拡散状態を所定の拡散状態に容易に制御す
ることができる。その結果、放電容量が高く、かつ、良
好な充放電サイクル特性を得ることができる。
層を形成する前に、第２活物質層を構成する少なくとも
１つの層を形成することによって、その第２活物質層の
少なくとも１つの層の形成時の熱が第１活物質層の全て
の層にかかるのを防止することができる。これにより、
第２活物質層の少なくとも１つの層の形成時に、集電体
１１の成分が第１活物質層へ過剰に拡散するのを防止す
ることができるので、第１活物質層の拡散状態および第
２活物質層の拡散状態を所定の拡散状態に容易に制御す
ることができる。その結果、放電容量が高く、かつ、良
好な充放電サイクル特性を得ることができる。
【００５１】また、上記実施例では、高周波マグネトロ
ンスパッタ法を用いて、集電体１１の両面にそれぞれ複
数の層からなる活物質層を形成する例を示したが、本発
明はこれに限らず、原料を気相中に放出して供給する方
法であれば他の方法を用いてもよい。たとえば、プラズ
マＣＶＤ法、直流マグネトロンスパッタ法、電子ビーム
蒸着法またはプラズマ溶射法などが考えられる。
ンスパッタ法を用いて、集電体１１の両面にそれぞれ複
数の層からなる活物質層を形成する例を示したが、本発
明はこれに限らず、原料を気相中に放出して供給する方
法であれば他の方法を用いてもよい。たとえば、プラズ
マＣＶＤ法、直流マグネトロンスパッタ法、電子ビーム
蒸着法またはプラズマ溶射法などが考えられる。
【００５２】また、上記実施例では、活物質層を構成す
る材料としてシリコンを用いたが、本発明はこれに限ら
ず、ゲルマニウム、錫、鉛、亜鉛、マグネシウム、ナト
リウム、アルミニウム、ガリウムまたはインジウムなど
を用いてもよい。この場合、シリコン、ゲルマニウムま
たはシリコンゲルマニウムを主成分とする活物質層を用
いれば、上記した原料を気相中に放出して供給する方法
を用いて容易に薄膜を形成することができるという利点
がある。
る材料としてシリコンを用いたが、本発明はこれに限ら
ず、ゲルマニウム、錫、鉛、亜鉛、マグネシウム、ナト
リウム、アルミニウム、ガリウムまたはインジウムなど
を用いてもよい。この場合、シリコン、ゲルマニウムま
たはシリコンゲルマニウムを主成分とする活物質層を用
いれば、上記した原料を気相中に放出して供給する方法
を用いて容易に薄膜を形成することができるという利点
がある。
【００５３】また、上記実施例では、非晶質シリコン層
からなる活物質層を形成する例を示したが、本発明はこ
れに限らず、微結晶シリコン層からなる活物質層を形成
してもよい。なお、非晶質シリコン層は、ラマン分光分
析において結晶領域に対応する５２０ｃｍ-1近傍のピー
クが実質的に検出されない層であり、微結晶シリコン層
は、ラマン分光分析において結晶領域に対応する５２０
ｃｍ-1近傍のピークと、非晶質領域に対応する４８０ｃ
ｍ-1近傍のピークとの両方が実質的に検出される層であ
る。また、非晶質シリコン層または微結晶シリコン層の
他に、非晶質ゲルマニウム層、微結晶ゲルマニウム層、
非晶質シリコンゲルマニウム合金層、または、微結晶シ
リコンゲルマニウム合金層も用いることが可能である。
からなる活物質層を形成する例を示したが、本発明はこ
れに限らず、微結晶シリコン層からなる活物質層を形成
してもよい。なお、非晶質シリコン層は、ラマン分光分
析において結晶領域に対応する５２０ｃｍ-1近傍のピー
クが実質的に検出されない層であり、微結晶シリコン層
は、ラマン分光分析において結晶領域に対応する５２０
ｃｍ-1近傍のピークと、非晶質領域に対応する４８０ｃ
ｍ-1近傍のピークとの両方が実質的に検出される層であ
る。また、非晶質シリコン層または微結晶シリコン層の
他に、非晶質ゲルマニウム層、微結晶ゲルマニウム層、
非晶質シリコンゲルマニウム合金層、または、微結晶シ
リコンゲルマニウム合金層も用いることが可能である。
【００５４】また、上記実施例では、集電体１１として
銅箔を用いたが、本発明はこれに限らず、ニッケル箔な
どを用いてもよい。この場合、リチウムと合金化しない
金属（銅やニッケルなど）からなるものを用いるのが好
ましい。
銅箔を用いたが、本発明はこれに限らず、ニッケル箔な
どを用いてもよい。この場合、リチウムと合金化しない
金属（銅やニッケルなど）からなるものを用いるのが好
ましい。
【００５５】また、上記実施例では、集電体１１を構成
する電解銅箔の厚みを２５μｍとしたが、本発明はこれ
に限らず、集電体の厚みは、５μｍ以上４０μｍ以下で
あることが好ましい。集電体の厚みが５μｍよりも小さ
い場合には、充放電の際に破断して集電が取れなくな
り、その結果、容量低下を引き起こすという不都合が生
じるので、好ましくない。また、集電体の厚みが４０μ
ｍよりも大きい場合には、充放電容量が同じままで電極
の重量や体積が増加するために、エネルギー密度が低く
なるので好ましくない。これらの理由から、集電体を構
成する金属箔の厚みは、５μｍ以上４０μｍ以下である
ことが好ましい。
する電解銅箔の厚みを２５μｍとしたが、本発明はこれ
に限らず、集電体の厚みは、５μｍ以上４０μｍ以下で
あることが好ましい。集電体の厚みが５μｍよりも小さ
い場合には、充放電の際に破断して集電が取れなくな
り、その結果、容量低下を引き起こすという不都合が生
じるので、好ましくない。また、集電体の厚みが４０μ
ｍよりも大きい場合には、充放電容量が同じままで電極
の重量や体積が増加するために、エネルギー密度が低く
なるので好ましくない。これらの理由から、集電体を構
成する金属箔の厚みは、５μｍ以上４０μｍ以下である
ことが好ましい。
【００５６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、集電体
の両面に複数の層からなる第１活物質層および第２活物
質層をそれぞれ形成する際に、集電体の成分の第１およ
び第２活物質層への拡散状態を適切に制御することがで
きるので、放電容量が高く、かつ、良好な充放電サイク
ル特性を得ることができる。
の両面に複数の層からなる第１活物質層および第２活物
質層をそれぞれ形成する際に、集電体の成分の第１およ
び第２活物質層への拡散状態を適切に制御することがで
きるので、放電容量が高く、かつ、良好な充放電サイク
ル特性を得ることができる。
【図１】本発明の実施例で用いたマグネトロンスパッタ
形成装置の全体構成を示した概略図である。
形成装置の全体構成を示した概略図である。
【図２】本発明に従って作製された電極（負極）の構造
を示した断面図である。
を示した断面図である。
【図３】本発明の実施例において作製したリチウム二次
電池を示す分解斜視図である。
電池を示す分解斜視図である。
１１ 集電体
１１ａ 第１の面
１１ｂ 第２の面
１２ 支持ローラ
１３ ターゲット
１４ 基板加熱／冷却機構
１５ 放電領域
１６ 供給ローラ
１７ 巻き取りローラ
１８ 真空槽
２１ 第１Ａ層（第１活物質層）
２２ 第２Ａ層（第１活物質層）
２３ 第３Ａ層（第１活物質層）
３１ 第１Ｂ層（第２活物質層）
３２ 第２Ｂ層（第２活物質層）
３３ 第３Ｂ層（第２活物質層）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL11 AM03
AM05 AM07 BJ03 BJ14 CJ02
CJ24 CJ28 DJ17 DJ18 EJ04
EJ12 HJ14
5H050 AA07 AA08 BA17 CA08 CB11
FA05 FA19 FA20 GA02 GA24
GA27 HA14
Claims (10)
- 【請求項１】原料を気相中に放出して供給する方法を用
いて、集電体の第１の面上に、複数の層からなる第１活
物質層を形成する工程と、 前記原料を気相中に放出して供給する方法を用いて、前
記集電体の第２の面上に、複数の層からなる第２活物質
層を形成する工程とを備え、 前記第１活物質層を構成する全ての層を形成する前に、
前記第２活物質層を構成する少なくとも１つの層を形成
する、リチウム二次電池用電極の製造方法。 - 【請求項２】前記第１活物質層を構成するｎ番目の層
と、前記第２活物質層を構成するｎ番目の層とを形成し
た後、前記第１活物質層を構成するｎ＋１番目の層と、
前記第２活物質層を構成するｎ＋１番目の層とを形成す
る、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極の製造方
法。 - 【請求項３】前記第１活物質層を形成する工程は、 非晶質層および微結晶質層のいずれかからなる第１活物
質層を形成する工程を含み、 前記第２活物質層を形成する工程は、 非晶質層および微結晶質層のいずれかからなる第２活物
質層を形成する工程を含む、請求項１または２に記載の
リチウム二次電池用電極の製造方法。 - 【請求項４】前記第１活物質層および前記第２活物質層
は、シリコンおよびゲルマニウムの少なくともいずれか
を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のリチウム
二次電池用電極の製造方法。 - 【請求項５】前記第１活物質層を形成する工程および前
記第２活物質層を形成する工程の少なくとも一方は、 前記第１活物質層および前記第２活物質層の少なくとも
一方を構成する少なくとも１つの層を、その層のすぐ下
の層の形成温度よりも低い形成温度で形成する工程を含
む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のリチウム二次
電池用電極の製造方法。 - 【請求項６】前記第１活物質層を形成する工程は、 前記集電体の第１の面に接する層の形成温度が、残りの
層の形成温度よりも高くなるように形成する工程を含
み、 前記第２活物質層を形成する工程は、 前記集電体の第２の面に接する層の形成温度が、残りの
層の形成温度よりも高くなるように形成する工程を含
む、請求項５に記載のリチウム二次電池用電極の製造方
法。 - 【請求項７】前記第１活物質層を形成する工程は、 少なくとも前記集電体の第１の面に接する層として、前
記集電体の成分が拡散して固溶体を構成する第１拡散層
を形成する工程を含み、 前記第２活物質層を形成する工程は、 少なくとも前記集電体の第２の面に接する層として、前
記集電体の成分が拡散して固溶体を構成する第２拡散層
を形成する工程を含む、請求項１〜６のいずれか１項に
記載のリチウム二次電池用電極の製造方法。 - 【請求項８】前記第１拡散層および前記第２拡散層を形
成する工程は、 前記集電体の第１の面に接する層および前記集電体の第
２の面に接する層を形成した後、熱処理することによっ
て、前記集電体の成分が拡散して固溶体を構成する前記
第１拡散層および前記第２拡散層を形成する工程を含
む、請求項７に記載のリチウム二次電池用電極の製造方
法。 - 【請求項９】前記第１活物質層を形成する工程は、 前記原料を気相中に放出して供給する方法を用いて、大
気に晒すことなく、複数の層からなる前記第１活物質層
を形成する工程を含み、 前記第２活物質層を形成する工程は、 前記原料を気相中に放出して供給する方法を用いて、大
気に晒すことなく、複数の層からなる前記第２活物質層
を形成する工程を含む、請求項１〜８のいずれか１項に
記載のリチウム二次電池用電極の製造方法。 - 【請求項１０】前記原料を気相中に放出して供給する方
法として、プラズマＣＶＤ法、高周波マグネトロンスパ
ッタ法、直流マグネトロンスパッタ法、電子ビーム蒸着
法およびプラズマ溶射法のうちの少なくともいずれかを
用いる、請求項１〜９のいずれか１項に記載のリチウム
二次電池用電極の製造方法。
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| JP2001186494A JP4330290B2 (ja) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | リチウム二次電池用電極の製造方法 |
| US10/173,738 US6921463B2 (en) | 2001-06-20 | 2002-06-19 | Method of manufacturing electrode for lithium secondary cell |
| KR1020020034309A KR100756804B1 (ko) | 2001-06-20 | 2002-06-19 | 리튬 ２차 전지용 전극의 제조 방법 |
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|---|---|
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- 2002-06-19 KR KR1020020034309A patent/KR100756804B1/ko not_active IP Right Cessation
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