JP2003217580A - リチウム二次電池用電極およびその製造方法 - Google Patents
リチウム二次電池用電極およびその製造方法Info
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
エネルギ密度の高いリチウム二次電池用電極を提供す
る。 【課題】 【解決手段】このリチウム二次電池用電極は、集電体７
と、集電体７上に、スパッタリングにより形成され、Ｌ
ｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層とを備え、スパッタ
リングにより形成されたＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層は、Ｘ線回折
法により評価した場合、２θ＝６５．９±１．０°の範
囲にピークＩ（１１０）を有するとともに、２θ＝１
８．８±１．０°の範囲のピークＩ（００３）を実質的
に有しない。
る。 【課題】 【解決手段】このリチウム二次電池用電極は、集電体７
と、集電体７上に、スパッタリングにより形成され、Ｌ
ｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層とを備え、スパッタ
リングにより形成されたＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層は、Ｘ線回折
法により評価した場合、２θ＝６５．９±１．０°の範
囲にピークＩ（１１０）を有するとともに、２θ＝１
８．８±１．０°の範囲のピークＩ（００３）を実質的
に有しない。
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、盛んに研究開発が行われているリ
チウム二次電池は、用いる電極によって、充放電特性、
充放電サイクル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。従来のリチウム二次電池の正極には、ＬｉＣｏＯ
2が用いられている。従来のリチウム二次電池用正極で
あるＬｉＣｏＯ2は、導電性が十分でなく、かつ、集電
体に接着させる必要がある。このため、従来では、Ｌｉ
ＣｏＯ2の粉体に導電材および結着材を加えたものを集
電体上に塗布することによって、集電体上にＬｉＣｏＯ
2を含む正極活物質層を形成していた。
チウム二次電池は、用いる電極によって、充放電特性、
充放電サイクル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。従来のリチウム二次電池の正極には、ＬｉＣｏＯ
2が用いられている。従来のリチウム二次電池用正極で
あるＬｉＣｏＯ2は、導電性が十分でなく、かつ、集電
体に接着させる必要がある。このため、従来では、Ｌｉ
ＣｏＯ2の粉体に導電材および結着材を加えたものを集
電体上に塗布することによって、集電体上にＬｉＣｏＯ
2を含む正極活物質層を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のリチウム二次電池の正極では、導電材や結着材
などの充放電に寄与しない材料が正極に含まれるため、
正極の重量あたりまたは体積あたりのエネルギ密度が低
下してしまうという問題点があった。
た従来のリチウム二次電池の正極では、導電材や結着材
などの充放電に寄与しない材料が正極に含まれるため、
正極の重量あたりまたは体積あたりのエネルギ密度が低
下してしまうという問題点があった。
【０００４】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、
エネルギ密度の高いリチウム二次電池用電極を提供する
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、
エネルギ密度の高いリチウム二次電池用電極を提供する
ことである。
【０００５】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において、粉体のＬｉＣｏＯ2とは
異なるＸ線回折法によるピーク強度を有する新たな充放
電可能なＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極を得ることであ
る。
ウム二次電池用電極において、粉体のＬｉＣｏＯ2とは
異なるＸ線回折法によるピーク強度を有する新たな充放
電可能なＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極を得ることであ
る。
【０００６】この発明のさらにもう１つの目的は、エネ
ルギ密度の高いリチウム二次電池用電極を容易に形成す
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。
ルギ密度の高いリチウム二次電池用電極を容易に形成す
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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の局面によるリチウム二次電池用電
極は、集電体と、集電体上に、スパッタリングにより形
成され、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層とを備
え、スパッタリングにより形成されたＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層
は、Ｘ線回折法により評価した場合、２θ＝６５．９±
１．０°の範囲に第１ピークを有するとともに、２θ＝
１８．８±１．０°の範囲の第２ピークを実質的に有し
ない。
に、この発明の第１の局面によるリチウム二次電池用電
極は、集電体と、集電体上に、スパッタリングにより形
成され、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層とを備
え、スパッタリングにより形成されたＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層
は、Ｘ線回折法により評価した場合、２θ＝６５．９±
１．０°の範囲に第１ピークを有するとともに、２θ＝
１８．８±１．０°の範囲の第２ピークを実質的に有し
ない。
【０００８】この第１の局面によるリチウム二次電池用
電極では、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層は、Ｘ線回折法により評価
した場合、２θ＝６５．９±１．０°の範囲に第１ピー
クを有するとともに、２θ＝１８．８±１．０°の範囲
の第２ピークを実質的に有しないので、従来の粉体のＬ
ｉＣｏＯ2とは異なるＸ線回折法によるピーク強度を有
する。このため、充放電が可能な新たなＬｉ−Ｃｏ−Ｏ
層であると考えられる。このような新たなＬｉ−Ｃｏ−
Ｏ層を用いれば、高容量なリチウム二次電池を提供する
ことができる。また、集電体上にスパッタリングにより
Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層を形成することに
よって、集電体上にＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質
層を密着して形成することができるので、粉体の塗布に
より正極活物質層を形成する場合のように結着材などを
用いる必要がない。これにより、正極内に充放電に関与
しない結着材などが含まれないので、エネルギ密度を高
くすることができる。また、スパッタリングを用いれ
ば、粉体の塗布により正極活物質層を形成する場合に比
べてより薄く正極活物質層を形成することができるの
で、電池本体を小型化することができる。また、正極活
物質層を薄く形成することができるので、導電性が十分
となり、その結果、導電材を用いる必要がない。これに
よっても、エネルギ密度を高くすることができる。
電極では、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層は、Ｘ線回折法により評価
した場合、２θ＝６５．９±１．０°の範囲に第１ピー
クを有するとともに、２θ＝１８．８±１．０°の範囲
の第２ピークを実質的に有しないので、従来の粉体のＬ
ｉＣｏＯ2とは異なるＸ線回折法によるピーク強度を有
する。このため、充放電が可能な新たなＬｉ−Ｃｏ−Ｏ
層であると考えられる。このような新たなＬｉ−Ｃｏ−
Ｏ層を用いれば、高容量なリチウム二次電池を提供する
ことができる。また、集電体上にスパッタリングにより
Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層を形成することに
よって、集電体上にＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質
層を密着して形成することができるので、粉体の塗布に
より正極活物質層を形成する場合のように結着材などを
用いる必要がない。これにより、正極内に充放電に関与
しない結着材などが含まれないので、エネルギ密度を高
くすることができる。また、スパッタリングを用いれ
ば、粉体の塗布により正極活物質層を形成する場合に比
べてより薄く正極活物質層を形成することができるの
で、電池本体を小型化することができる。また、正極活
物質層を薄く形成することができるので、導電性が十分
となり、その結果、導電材を用いる必要がない。これに
よっても、エネルギ密度を高くすることができる。
【０００９】上記第１の局面によるリチウム二次電池用
電極において、好ましくは、正極活物質層は、２５０℃
以下の基板温度および１．０Ｐａ以下のガス圧の条件下
でスパッタリングにより集電体上に形成されている。こ
のような条件下で正極活物質層を形成すれば、容易に、
Ｘ線回折法により評価した場合に、２θ＝６５．９±
１．０°の範囲に第１ピークを有するとともに、２θ＝
１８．８±１．０°の範囲の第２ピークを実質的に有し
ないＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を形成することができる。
電極において、好ましくは、正極活物質層は、２５０℃
以下の基板温度および１．０Ｐａ以下のガス圧の条件下
でスパッタリングにより集電体上に形成されている。こ
のような条件下で正極活物質層を形成すれば、容易に、
Ｘ線回折法により評価した場合に、２θ＝６５．９±
１．０°の範囲に第１ピークを有するとともに、２θ＝
１８．８±１．０°の範囲の第２ピークを実質的に有し
ないＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を形成することができる。
【００１０】上記のリチウム二次電池用電極において、
好ましくは、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層の組
成は、１．０≦Ｌｉ／Ｃｏ≦１．９、２．６≦Ｏ／Ｃｏ
≦４．７である。また、集電体は、Ａｌを含むのが好ま
しい。
好ましくは、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層の組
成は、１．０≦Ｌｉ／Ｃｏ≦１．９、２．６≦Ｏ／Ｃｏ
≦４．７である。また、集電体は、Ａｌを含むのが好ま
しい。
【００１１】この発明の第２の局面によるリチウム二次
電池用電極の製造方法は、集電体上に、２５０℃以下の
集電体温度および１．０Ｐａ以下のガス圧でスパッタリ
ングによりＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層を形成
する工程を備える。
電池用電極の製造方法は、集電体上に、２５０℃以下の
集電体温度および１．０Ｐａ以下のガス圧でスパッタリ
ングによりＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層を形成
する工程を備える。
【００１２】この第２の局面によるリチウム二次電池用
電極の製造方法では、上記のように、集電体上に、２５
０℃以下の集電体温度および１．０Ｐａ以下のガス圧で
スパッタリングによりＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物
質層を形成することによって、容易に、Ｘ線回折法によ
り評価した場合に、２θ＝６５．９±１．０°の範囲に
第１ピークを有するとともに、２θ＝１８．８±１．０
°の範囲の第２ピークを実質的に有しないＬｉ−Ｃｏ−
Ｏ層を形成することができる。これにより、粉体のＬｉ
ＣｏＯ2とは異なるＸ線回折法によるピーク強度を有す
るＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を形成することができる。本願発明
者らは、このような粉体のＬｉＣｏＯ2とは異なるＸ線
回折法によるピーク強度を有するＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を用
いることによっても、充放電が可能であることを見い出
した。また、集電体上にスパッタリングによりＬｉ−Ｃ
ｏ−Ｏ層を含む正極活物質層を形成することによって、
集電体上にＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層を密着
して形成することができるので、粉体の塗布により正極
活物質層を形成する場合のように結着材などを用いる必
要がない。これにより、正極内に充放電に関与しない結
着材などが含まれないので、エネルギ密度を高くするこ
とができる。また、スパッタリングを用いれば、粉体の
塗布により正極活物質層を形成する場合に比べてより薄
く正極活物質層を形成することができるので、電池本体
を小型化することができる。また、正極活物質層を薄く
形成することができるので、導電性が十分となり、その
結果、導電材を用いる必要がない。これによっても、エ
ネルギ密度を高くすることができる。
電極の製造方法では、上記のように、集電体上に、２５
０℃以下の集電体温度および１．０Ｐａ以下のガス圧で
スパッタリングによりＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物
質層を形成することによって、容易に、Ｘ線回折法によ
り評価した場合に、２θ＝６５．９±１．０°の範囲に
第１ピークを有するとともに、２θ＝１８．８±１．０
°の範囲の第２ピークを実質的に有しないＬｉ−Ｃｏ−
Ｏ層を形成することができる。これにより、粉体のＬｉ
ＣｏＯ2とは異なるＸ線回折法によるピーク強度を有す
るＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を形成することができる。本願発明
者らは、このような粉体のＬｉＣｏＯ2とは異なるＸ線
回折法によるピーク強度を有するＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を用
いることによっても、充放電が可能であることを見い出
した。また、集電体上にスパッタリングによりＬｉ−Ｃ
ｏ−Ｏ層を含む正極活物質層を形成することによって、
集電体上にＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層を密着
して形成することができるので、粉体の塗布により正極
活物質層を形成する場合のように結着材などを用いる必
要がない。これにより、正極内に充放電に関与しない結
着材などが含まれないので、エネルギ密度を高くするこ
とができる。また、スパッタリングを用いれば、粉体の
塗布により正極活物質層を形成する場合に比べてより薄
く正極活物質層を形成することができるので、電池本体
を小型化することができる。また、正極活物質層を薄く
形成することができるので、導電性が十分となり、その
結果、導電材を用いる必要がない。これによっても、エ
ネルギ密度を高くすることができる。
【００１３】上記第２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、正極活物質層を
形成した後、正極活物質を６５０℃以下の温度で熱処理
する工程をさらに備える。このように、正極活物質をＡ
ｌの融点（６６０．５℃）よりも低い６５０℃以下の温
度で熱処理することによって、正極活物質の結晶性を向
上させることができるとともに、集電体としてＡｌを用
いることができる。
電極の製造方法において、好ましくは、正極活物質層を
形成した後、正極活物質を６５０℃以下の温度で熱処理
する工程をさらに備える。このように、正極活物質をＡ
ｌの融点（６６０．５℃）よりも低い６５０℃以下の温
度で熱処理することによって、正極活物質の結晶性を向
上させることができるとともに、集電体としてＡｌを用
いることができる。
【００１４】
【実施例】まず、本発明のリチウム二次電池用電極の実
施例を説明する前に、実施例で用いたスパッタ装置につ
いて説明する。図１は、本発明の実施例で用いたスパッ
タ装置の全体構成を示した概略図である。このスパッタ
装置１は、チャンバー２と、平板３と、カソード４と、
バッキングプレート５とを備えている。カソード４に
は、ＲＦ電源６が接続されている。カソード４上に固定
されたバッキングプレート５は、平板３と対向するよう
に配置されている。この平板３上には、試料となる集電
体７が固定される。バッキングプレート５上には、スパ
ッタ源となるターゲット８が固定される。
施例を説明する前に、実施例で用いたスパッタ装置につ
いて説明する。図１は、本発明の実施例で用いたスパッ
タ装置の全体構成を示した概略図である。このスパッタ
装置１は、チャンバー２と、平板３と、カソード４と、
バッキングプレート５とを備えている。カソード４に
は、ＲＦ電源６が接続されている。カソード４上に固定
されたバッキングプレート５は、平板３と対向するよう
に配置されている。この平板３上には、試料となる集電
体７が固定される。バッキングプレート５上には、スパ
ッタ源となるターゲット８が固定される。
【００１５】上記したスパッタ装置１を用いて、以下の
実施例１〜４によるリチウム二次電池用電極（正極）ａ
１〜ａ４を作製した。
実施例１〜４によるリチウム二次電池用電極（正極）ａ
１〜ａ４を作製した。
【００１６】（実施例１）まず、実施例１の電極ａ１の
集電体７として、約２０μｍの厚みを有する圧延Ａｌ箔
を準備した。そして、以下の表１に示す成膜条件下で、
スパッタリングを行うことによって、集電体７上に、Ｌ
ｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形成した。
集電体７として、約２０μｍの厚みを有する圧延Ａｌ箔
を準備した。そして、以下の表１に示す成膜条件下で、
スパッタリングを行うことによって、集電体７上に、Ｌ
ｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形成した。
【００１７】
【表１】
具体的な作製プロセスとしては、図１に示したスパッタ
装置１のバッキングプレート５上に、ＬｉＣｏＯ2から
なる円形状（直径；１０．１６ｃｍ（４インチ），厚
み；５ｍｍ）のターゲット８を固定するとともに、平板
３に、上記した圧延Ａｌ箔からなる集電体７を固定し
た。この状態で、上記した表１に示すような条件下で、
集電体７の表面上に、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活
物質層を形成した。すなわち、ＲＦ電力；３５０Ｗ（電
力密度４．３２Ｗ／ｃｍ2）、チャンバー２内のＡｒガ
ス流量；１００ｓｃｃｍ、ガス圧；０．１０Ｐａ、基板
（集電体７）の温度；室温の条件下で、スパッタリング
を行った。なお、通常、スパッタリングにより薄膜形成
を行う場合、チャンバー２内を２〜３Ｐａ程度のガス圧
に維持してスパッタリングを行うが、実施例１では、
０．１０Ｐａの低圧下（ガス圧）でスパッタリングを行
った。また、スパッタ時の基板（集電体７）の温度に関
しても、通常、２５０℃程度またはそれ以上の温度に設
定されるが、実施例１では室温で行った。これにより、
集電体７上に、約１．５μｍの厚みを有するＬｉ−Ｃｏ
−Ｏ層からなる正極活物質層を形成した。なお、正極活
物質層形成前の基板（集電体７）の前処理は行っていな
い。
装置１のバッキングプレート５上に、ＬｉＣｏＯ2から
なる円形状（直径；１０．１６ｃｍ（４インチ），厚
み；５ｍｍ）のターゲット８を固定するとともに、平板
３に、上記した圧延Ａｌ箔からなる集電体７を固定し
た。この状態で、上記した表１に示すような条件下で、
集電体７の表面上に、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活
物質層を形成した。すなわち、ＲＦ電力；３５０Ｗ（電
力密度４．３２Ｗ／ｃｍ2）、チャンバー２内のＡｒガ
ス流量；１００ｓｃｃｍ、ガス圧；０．１０Ｐａ、基板
（集電体７）の温度；室温の条件下で、スパッタリング
を行った。なお、通常、スパッタリングにより薄膜形成
を行う場合、チャンバー２内を２〜３Ｐａ程度のガス圧
に維持してスパッタリングを行うが、実施例１では、
０．１０Ｐａの低圧下（ガス圧）でスパッタリングを行
った。また、スパッタ時の基板（集電体７）の温度に関
しても、通常、２５０℃程度またはそれ以上の温度に設
定されるが、実施例１では室温で行った。これにより、
集電体７上に、約１．５μｍの厚みを有するＬｉ−Ｃｏ
−Ｏ層からなる正極活物質層を形成した。なお、正極活
物質層形成前の基板（集電体７）の前処理は行っていな
い。
【００１８】最後に、上記のように形成した正極活物質
層と集電体７とを２ｃｍ×２ｃｍの大きさに切断するこ
とによって、実施例１の電極ａ１を作製した。
層と集電体７とを２ｃｍ×２ｃｍの大きさに切断するこ
とによって、実施例１の電極ａ１を作製した。
【００１９】（実施例２）まず、実施例２の電極ａ２の
集電体７として、実施例１と同様の約２０μｍの厚みを
有する圧延Ａｌ箔を準備した。そして、上記表１に示し
た実施例１と同様の条件下でスパッタリングを行うこと
によって、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形
成した。なお、この実施例２では、実施例１と異なり、
集電体７上に正極活物質層を形成した後、アニール処理
を行った。
集電体７として、実施例１と同様の約２０μｍの厚みを
有する圧延Ａｌ箔を準備した。そして、上記表１に示し
た実施例１と同様の条件下でスパッタリングを行うこと
によって、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形
成した。なお、この実施例２では、実施例１と異なり、
集電体７上に正極活物質層を形成した後、アニール処理
を行った。
【００２０】具体的な作製プロセスとしては、図１に示
したスパッタ装置１のバッキングプレート５上に、Ｌｉ
ＣｏＯ2からなる円形状（直径；１０．１６ｃｍ，厚
み；５ｍｍ）のターゲット８を固定するとともに、平板
３上に、上記した圧延Ａｌ箔からなる集電体７を固定し
た。この状態で、上記した表１に示した実施例１と同様
の条件下で、集電体７の表面上に、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層か
らなる正極活物質層を形成した。すなわち、ＲＦ電力；
３５０Ｗ（電力密度４．３２Ｗ／ｃｍ2）、チャンバー
２内のＡｒガス流量；１００ｓｃｃｍ、ガス圧；０．１
０Ｐａ、基板（集電体７）の温度；室温、の条件下で、
スパッタリングを行った。これにより、集電体７上に約
１．５μｍの厚みを有するＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正
極活物質層を形成した。なお、正極活物質層形成前の基
板（集電体７）の前処理は行っていない。
したスパッタ装置１のバッキングプレート５上に、Ｌｉ
ＣｏＯ2からなる円形状（直径；１０．１６ｃｍ，厚
み；５ｍｍ）のターゲット８を固定するとともに、平板
３上に、上記した圧延Ａｌ箔からなる集電体７を固定し
た。この状態で、上記した表１に示した実施例１と同様
の条件下で、集電体７の表面上に、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層か
らなる正極活物質層を形成した。すなわち、ＲＦ電力；
３５０Ｗ（電力密度４．３２Ｗ／ｃｍ2）、チャンバー
２内のＡｒガス流量；１００ｓｃｃｍ、ガス圧；０．１
０Ｐａ、基板（集電体７）の温度；室温、の条件下で、
スパッタリングを行った。これにより、集電体７上に約
１．５μｍの厚みを有するＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正
極活物質層を形成した。なお、正極活物質層形成前の基
板（集電体７）の前処理は行っていない。
【００２１】次に、実施例２では、正極活物質層と集電
体７とに対して、６００℃の大気中で２時間のアニール
処理を行った。
体７とに対して、６００℃の大気中で２時間のアニール
処理を行った。
【００２２】最後に、上記のように形成した正極活物質
層と集電体７とを２ｃｍ×２ｃｍの大きさに切断するこ
とによって、実施例２の電極ａ２を作製した。
層と集電体７とを２ｃｍ×２ｃｍの大きさに切断するこ
とによって、実施例２の電極ａ２を作製した。
【００２３】（実施例３）まず、実施例３の電極ａ３の
集電体７として、実施例１と同様の約２０μｍの厚みを
有する圧延Ａｌ箔を準備した。そして、以下の表２に示
す成膜条件下でスパッタリングを行うことによって、Ｌ
ｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形成した。
集電体７として、実施例１と同様の約２０μｍの厚みを
有する圧延Ａｌ箔を準備した。そして、以下の表２に示
す成膜条件下でスパッタリングを行うことによって、Ｌ
ｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形成した。
【００２４】
【表２】
具体的な作製プロセスとしては、図１に示したスパッタ
装置１のバッキングプレート５上に、ＬｉＣｏＯ2から
なる円形状（直径；１０．１６ｃｍ，厚み；５ｍｍ）の
ターゲット８を固定するとともに、平板３に、上記した
圧延Ａｌ箔からなる集電体７を固定した。この状態で、
上記した表２に示すような条件下で、集電体７の表面上
に、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形成し
た。すなわち、ＲＦ電力；３５０Ｗ（電力密度４．３２
Ｗ／ｃｍ2）、チャンバー２内のＡｒガス流量；１００
ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量；２０ｓｃｃｍ、ガス圧；０．
１０Ｐａ、基板（集電体７）の温度；室温の条件下で、
スパッタリングを行った。なお、実施例３では、実施例
１と異なり、チャンバー２内への流入ガスとして、Ａｒ
ガスとＯ2ガスとの混合ガスを用いた。これにより、集
電体７上に、約１．８μｍの厚みを有するＬｉ−Ｃｏ−
Ｏ層からなる正極活物質層を形成した。なお、正極活物
質層形成前の基板（集電体７）の前処理は行っていな
い。
装置１のバッキングプレート５上に、ＬｉＣｏＯ2から
なる円形状（直径；１０．１６ｃｍ，厚み；５ｍｍ）の
ターゲット８を固定するとともに、平板３に、上記した
圧延Ａｌ箔からなる集電体７を固定した。この状態で、
上記した表２に示すような条件下で、集電体７の表面上
に、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形成し
た。すなわち、ＲＦ電力；３５０Ｗ（電力密度４．３２
Ｗ／ｃｍ2）、チャンバー２内のＡｒガス流量；１００
ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量；２０ｓｃｃｍ、ガス圧；０．
１０Ｐａ、基板（集電体７）の温度；室温の条件下で、
スパッタリングを行った。なお、実施例３では、実施例
１と異なり、チャンバー２内への流入ガスとして、Ａｒ
ガスとＯ2ガスとの混合ガスを用いた。これにより、集
電体７上に、約１．８μｍの厚みを有するＬｉ−Ｃｏ−
Ｏ層からなる正極活物質層を形成した。なお、正極活物
質層形成前の基板（集電体７）の前処理は行っていな
い。
【００２５】次に、実施例３では、正極活物質層と集電
体７とに対して、６００℃の大気中で２時間のアニール
処理を行った。
体７とに対して、６００℃の大気中で２時間のアニール
処理を行った。
【００２６】最後に、上記のように形成した正極活物質
層と集電体７とを２ｃｍ×２ｃｍの大きさに切断するこ
とによって、実施例３の電極ａ３を作製した。
層と集電体７とを２ｃｍ×２ｃｍの大きさに切断するこ
とによって、実施例３の電極ａ３を作製した。
【００２７】（実施例４）まず、実施例４の電極ａ４の
集電体７として、実施例１と同様の約２０μｍの厚みを
有する圧延Ａｌ箔を準備した。そして、以下の表３に示
す成膜条件下でスパッタリングを行うことによって、Ｌ
ｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形成した。
集電体７として、実施例１と同様の約２０μｍの厚みを
有する圧延Ａｌ箔を準備した。そして、以下の表３に示
す成膜条件下でスパッタリングを行うことによって、Ｌ
ｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形成した。
【００２８】
【表３】
具体的な作製プロセスとしては、図１に示したスパッタ
装置１のバッキングプレート５上に、ＬｉＣｏＯ2から
なる円形状（直径；１０．１６ｃｍ，厚み；５ｍｍ）の
ターゲット８を固定するとともに、平板３上に、上記し
た圧延Ａｌ箔からなる集電体７を固定した。この状態
で、上記した表３に示すような条件下で、集電体７の表
面上に、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形成
した。すなわち、ＲＦ電力；３５０Ｗ（電力密度４．３
２Ｗ／ｃｍ2）、チャンバー２内のＡｒガス流量；１０
００ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量；２００ｓｃｃｍ、ガス
圧；１．０Ｐａ、基板（集電体７）の温度；室温の条件
下で、スパッタリングを行った。なお、実施例４では、
実施例１と異なり、ガス圧を１．０Ｐａに設定するとと
もに、チャンバー２内への流入ガスとして、Ａｒガスと
Ｏ2ガスとの混合ガスを用いた。これにより、集電体７
上に、約１．２μｍの厚みを有するＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層か
らなる正極活物質層を形成した。なお、正極活物質層形
成前の基板（集電体７）の前処理は行っていない。
装置１のバッキングプレート５上に、ＬｉＣｏＯ2から
なる円形状（直径；１０．１６ｃｍ，厚み；５ｍｍ）の
ターゲット８を固定するとともに、平板３上に、上記し
た圧延Ａｌ箔からなる集電体７を固定した。この状態
で、上記した表３に示すような条件下で、集電体７の表
面上に、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層を形成
した。すなわち、ＲＦ電力；３５０Ｗ（電力密度４．３
２Ｗ／ｃｍ2）、チャンバー２内のＡｒガス流量；１０
００ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量；２００ｓｃｃｍ、ガス
圧；１．０Ｐａ、基板（集電体７）の温度；室温の条件
下で、スパッタリングを行った。なお、実施例４では、
実施例１と異なり、ガス圧を１．０Ｐａに設定するとと
もに、チャンバー２内への流入ガスとして、Ａｒガスと
Ｏ2ガスとの混合ガスを用いた。これにより、集電体７
上に、約１．２μｍの厚みを有するＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層か
らなる正極活物質層を形成した。なお、正極活物質層形
成前の基板（集電体７）の前処理は行っていない。
【００２９】次に、実施例４では、正極活物質層と集電
体７とに対して、６００℃の大気中で２時間のアニール
処理を行った。
体７とに対して、６００℃の大気中で２時間のアニール
処理を行った。
【００３０】最後に、正極活物質層と集電体７とを２ｃ
ｍ×２ｃｍの大きさに切断することによって、実施例４
の電極ａ４を作製した。
ｍ×２ｃｍの大きさに切断することによって、実施例４
の電極ａ４を作製した。
【００３１】（比較例）この比較例では、粉末状のＬｉ
ＣｏＯ2を集電体に塗布する方法により、比較例の電極
ｂ１（粉体ＬｉＣｏＯ2）を作製した。
ＣｏＯ2を集電体に塗布する方法により、比較例の電極
ｂ１（粉体ＬｉＣｏＯ2）を作製した。
【００３２】具体的な作製プロセスとしては、出発材料
として、Ｌｉ2Ｃｏ3およびＣｏＣＯ 3を用いて、Ｌｉと
Ｃｏとの原子比が１：１となるように秤量して乳鉢で混
合した。これを直径１７ｍｍの金型でプレスすることに
より加圧成形した後、８００℃の大気中で２４時間焼成
することによって、ＬｉＣｏＯ2の焼成体を形成した。
そして、この焼成体を乳鉢で平均粒子径が約２０μｍに
なるまで粉砕することによって、ＬｉＣｏＯ2粉末を形
成した。このようにして得られたＬｉＣｏＯ2粉末を、
結着材などを用いて、集電体上に塗布することによっ
て、比較例の電極ｂ１（粉体ＬｉＣｏＯ2）を作製し
た。
として、Ｌｉ2Ｃｏ3およびＣｏＣＯ 3を用いて、Ｌｉと
Ｃｏとの原子比が１：１となるように秤量して乳鉢で混
合した。これを直径１７ｍｍの金型でプレスすることに
より加圧成形した後、８００℃の大気中で２４時間焼成
することによって、ＬｉＣｏＯ2の焼成体を形成した。
そして、この焼成体を乳鉢で平均粒子径が約２０μｍに
なるまで粉砕することによって、ＬｉＣｏＯ2粉末を形
成した。このようにして得られたＬｉＣｏＯ2粉末を、
結着材などを用いて、集電体上に塗布することによっ
て、比較例の電極ｂ１（粉体ＬｉＣｏＯ2）を作製し
た。
【００３３】［電池（三極式セル）の作製］次に、上記
した実施例１〜４および比較例で作製した電極（正極）
ａ１〜ａ４およびｂ１を用いて電池（三極式セル）を作
成した。図２は、本発明の実施例１〜４および比較例で
作製した電極（正極）ａ１〜ａ４、ｂ１の充放電サイク
ル特性を評価するために作製した電池（三極式セル）の
全体構成を示した概略図である。電池（三極式セル）１
０は、ビーカーセル１１と、電解液１２と、対極（負
極）１３と、作用極（正極）１４と、参照極１５とから
構成されている。電解液１２は、エチレンカーボネート
とジエチルカーボネートとの等体積混合溶媒にＬｉＰＦ
6を１モル／リットル溶解することによって作製した。
対極（負極）１３および参照極１５にはリチウム金属か
らなる電極を使用した。また、作用極（正極）１４に
は、上記実施例１〜４および比較例で作製した電極（正
極）ａ１〜ａ４およびｂ１をそれぞれ使用した。
した実施例１〜４および比較例で作製した電極（正極）
ａ１〜ａ４およびｂ１を用いて電池（三極式セル）を作
成した。図２は、本発明の実施例１〜４および比較例で
作製した電極（正極）ａ１〜ａ４、ｂ１の充放電サイク
ル特性を評価するために作製した電池（三極式セル）の
全体構成を示した概略図である。電池（三極式セル）１
０は、ビーカーセル１１と、電解液１２と、対極（負
極）１３と、作用極（正極）１４と、参照極１５とから
構成されている。電解液１２は、エチレンカーボネート
とジエチルカーボネートとの等体積混合溶媒にＬｉＰＦ
6を１モル／リットル溶解することによって作製した。
対極（負極）１３および参照極１５にはリチウム金属か
らなる電極を使用した。また、作用極（正極）１４に
は、上記実施例１〜４および比較例で作製した電極（正
極）ａ１〜ａ４およびｂ１をそれぞれ使用した。
【００３４】［充放電サイクル特性評価試験］上記した
電池（三極式セル）１０を用いて、電極ａ１〜ａ４およ
びｂ１の充放電サイクル特性評価試験を行った。具体的
な実験方法は次の通りである。まず、２５℃の温度条件
下で、０．１ｍＡの定電流充電によって、参照極１５を
基準電位とする作用極１４の電位が４．２Ｖになるまで
充電した。その後、０．１ｍＡの定電流放電によって参
照極１５を基準電位とする作用極１４の電位が２．５Ｖ
になるまで放電を行った。これを１サイクルとした場合
の１サイクル目の放電容量、１サイクル目の充放電効率
および平均放電電位を測定した。なお、１サイクル目の
充放電効率および平均放電電位はそれぞれ以下の式で定
義される。
電池（三極式セル）１０を用いて、電極ａ１〜ａ４およ
びｂ１の充放電サイクル特性評価試験を行った。具体的
な実験方法は次の通りである。まず、２５℃の温度条件
下で、０．１ｍＡの定電流充電によって、参照極１５を
基準電位とする作用極１４の電位が４．２Ｖになるまで
充電した。その後、０．１ｍＡの定電流放電によって参
照極１５を基準電位とする作用極１４の電位が２．５Ｖ
になるまで放電を行った。これを１サイクルとした場合
の１サイクル目の放電容量、１サイクル目の充放電効率
および平均放電電位を測定した。なお、１サイクル目の
充放電効率および平均放電電位はそれぞれ以下の式で定
義される。
【００３５】１サイクル目の充放電効率（％）＝（１サ
イクル目の放電容量／１サイクル目の充電容量）×１０
０ 平均放電電位（Ｖ）＝〔１サイクル目の放電電力量（ｍ
Ｗｈ／ｇ）／１サイクル目の放電容量（ｍＡｈ／ｇ）〕 このようにして測定した電極ａ１〜ａ４、ｂ１を用いた
電池（三極式セル）１０の充放電サイクル特性評価試験
の実験結果を以下の表４に示す。
イクル目の放電容量／１サイクル目の充電容量）×１０
０ 平均放電電位（Ｖ）＝〔１サイクル目の放電電力量（ｍ
Ｗｈ／ｇ）／１サイクル目の放電容量（ｍＡｈ／ｇ）〕 このようにして測定した電極ａ１〜ａ４、ｂ１を用いた
電池（三極式セル）１０の充放電サイクル特性評価試験
の実験結果を以下の表４に示す。
【００３６】
【表４】
上記表４を参照して、本発明の実施例２〜４で作製した
電極ａ２〜ａ４の充放電サイクル特性は、比較例で作製
した電極ｂ１（粉体ＬｉＣｏＯ2）と比べて、１サイク
ル目の充放電効率は若干劣るものの、他の充放電特性に
関してはほぼ同等の特性を有することがわかった。
電極ａ２〜ａ４の充放電サイクル特性は、比較例で作製
した電極ｂ１（粉体ＬｉＣｏＯ2）と比べて、１サイク
ル目の充放電効率は若干劣るものの、他の充放電特性に
関してはほぼ同等の特性を有することがわかった。
【００３７】また、上記した充放電サイクル特性評価に
おいて、実施例１および実施例２で作製した電極ａ１お
よび電極ａ２の１サイクル目の充電時および放電時にお
ける容量と電位とを連続的に測定した。図３は、この場
合の容量と電位との関係を示したグラフである。
おいて、実施例１および実施例２で作製した電極ａ１お
よび電極ａ２の１サイクル目の充電時および放電時にお
ける容量と電位とを連続的に測定した。図３は、この場
合の容量と電位との関係を示したグラフである。
【００３８】図３を参照して、実施例２の電極ａ２は実
施例１の電極ａ１よりも放電容量が大きく、かつ、放電
電位も高いことがわかった。これは、集電体７上に正極
活物質層を形成した後、アニール処理を行ったことによ
り、正極活物質層の結晶性が向上したためであると考え
られる。
施例１の電極ａ１よりも放電容量が大きく、かつ、放電
電位も高いことがわかった。これは、集電体７上に正極
活物質層を形成した後、アニール処理を行ったことによ
り、正極活物質層の結晶性が向上したためであると考え
られる。
【００３９】図３に示した実施例２の電極ａ２の放電カ
ーブは、ＬｉＣｏＯ2粉末を集電体に塗布することによ
り作製された電極ｂ１の放電カーブと類似しており、平
坦性に優れた放電電位特性を有するといえる。
ーブは、ＬｉＣｏＯ2粉末を集電体に塗布することによ
り作製された電極ｂ１の放電カーブと類似しており、平
坦性に優れた放電電位特性を有するといえる。
【００４０】［Ｘ線回折法、ＩＣＰ発光分析法およびＥ
ＰＭＡ法による組成分析］次に、本発明による実施例１
〜４で作製した電極ａ１〜ａ４の表面の正極活物質層、
および、比較例の電極ｂ１に用いたＬｉＣｏＯ2粉末を
ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法により評価した。図４〜
図７は、本発明の実施例による電極ａ１〜ａ４表面の正
極活物質層のＸ線回折法による測定結果を示したグラフ
である。また、図８は、比較例の電極ｂ１に用いたＬｉ
ＣｏＯ2粉末のＸ線回折法による測定結果を示したグラ
フである。なお、図中、集電体７（Ａｌ）に対応するピ
ークの一部、および、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層に対応するピー
クＩ（００３）（２θ＝１８．８±１．０°）と、ピー
クＩ（１１０）（２θ＝６５．９±１．０°）とを図示
した。
ＰＭＡ法による組成分析］次に、本発明による実施例１
〜４で作製した電極ａ１〜ａ４の表面の正極活物質層、
および、比較例の電極ｂ１に用いたＬｉＣｏＯ2粉末を
ＣｕＫα線を用いたＸ線回折法により評価した。図４〜
図７は、本発明の実施例による電極ａ１〜ａ４表面の正
極活物質層のＸ線回折法による測定結果を示したグラフ
である。また、図８は、比較例の電極ｂ１に用いたＬｉ
ＣｏＯ2粉末のＸ線回折法による測定結果を示したグラ
フである。なお、図中、集電体７（Ａｌ）に対応するピ
ークの一部、および、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層に対応するピー
クＩ（００３）（２θ＝１８．８±１．０°）と、ピー
クＩ（１１０）（２θ＝６５．９±１．０°）とを図示
した。
【００４１】図４〜図８を参照して、実施例１〜４によ
る電極ａ１〜ａ４の集電体７に形成されたＬｉ−Ｃｏ−
Ｏ層からなる正極活物質層は、比較例によるＬｉＣｏＯ
2粉末で検出されるピークＩ（１１０）（２θ＝６５．
９±１．０°）を有する一方、ＬｉＣｏＯ2粉末で検出
されるピークＩ（００３）（２θ＝１８．８±１．０
°）を実質的に有しない。これにより、実施例１〜４に
よる電極ａ１〜ａ４の集電体７上に形成されたＬｉ−Ｃ
ｏ−Ｏ層からなる正極活物質層は、比較例によるＬｉＣ
ｏＯ2粉末とは異なる結晶構造を有していると考えられ
る。
る電極ａ１〜ａ４の集電体７に形成されたＬｉ−Ｃｏ−
Ｏ層からなる正極活物質層は、比較例によるＬｉＣｏＯ
2粉末で検出されるピークＩ（１１０）（２θ＝６５．
９±１．０°）を有する一方、ＬｉＣｏＯ2粉末で検出
されるピークＩ（００３）（２θ＝１８．８±１．０
°）を実質的に有しない。これにより、実施例１〜４に
よる電極ａ１〜ａ４の集電体７上に形成されたＬｉ−Ｃ
ｏ−Ｏ層からなる正極活物質層は、比較例によるＬｉＣ
ｏＯ2粉末とは異なる結晶構造を有していると考えられ
る。
【００４２】また、実施例１〜４による電極ａ１〜ａ４
のＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層の組成（Ｌｉ
／Ｃｏ比、Ｏ／Ｃｏ比）を、ＩＣＰ発光分析（Ｉｎｄｕ
ｃｔｉｖｅｒｙ Ｃｏｕｐｌｅ Ｐｌａｓｍａ ｓｐｅ
ｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）法およびＥＰＭＡ（Ｅｌｃｔｒｏ
ｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｉｓ）法を
用いて測定した。その測定結果と、ＬｉＣｏＯ2粉末の
化学量論比とを併せて以下の表５に示す。
のＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層の組成（Ｌｉ
／Ｃｏ比、Ｏ／Ｃｏ比）を、ＩＣＰ発光分析（Ｉｎｄｕ
ｃｔｉｖｅｒｙ Ｃｏｕｐｌｅ Ｐｌａｓｍａ ｓｐｅ
ｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）法およびＥＰＭＡ（Ｅｌｃｔｒｏ
ｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｉｓ）法を
用いて測定した。その測定結果と、ＬｉＣｏＯ2粉末の
化学量論比とを併せて以下の表５に示す。
【００４３】
【表５】
上記した表５を参照して、実施例１〜４による電極ａ１
〜ａ４のＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層の組成
は、１．０≦Ｌｉ／Ｃｏ≦１．９、２．６≦Ｏ／Ｃｏ≦
４．７となっていることがわかった。これにより、実施
例１〜４による電極ａ１〜ａ４のＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層から
なる正極活物質層は、ＬｉＣｏＯ2粉末とは異なる組成
を有することがわかった。
〜ａ４のＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物質層の組成
は、１．０≦Ｌｉ／Ｃｏ≦１．９、２．６≦Ｏ／Ｃｏ≦
４．７となっていることがわかった。これにより、実施
例１〜４による電極ａ１〜ａ４のＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層から
なる正極活物質層は、ＬｉＣｏＯ2粉末とは異なる組成
を有することがわかった。
【００４４】上記のように、本発明の実施例１〜４によ
る電極ａ１〜ａ４のＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物
質層は、従来の粉体のＬｉＣｏＯ2とは異なるピーク強
度を有するとともに、粉体ＬｉＣｏＯ2とは異なる組成
を有することがわかった。これにより、本発明の実施例
１〜４による電極ａ１〜ａ４のＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層からな
る正極活物質層は、従来の粉体のＬｉＣｏＯ2とは異な
る組成と結晶構造を有する充放電が可能な新たなＬｉ−
Ｃｏ−Ｏ層であると考えられる。
る電極ａ１〜ａ４のＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層からなる正極活物
質層は、従来の粉体のＬｉＣｏＯ2とは異なるピーク強
度を有するとともに、粉体ＬｉＣｏＯ2とは異なる組成
を有することがわかった。これにより、本発明の実施例
１〜４による電極ａ１〜ａ４のＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層からな
る正極活物質層は、従来の粉体のＬｉＣｏＯ2とは異な
る組成と結晶構造を有する充放電が可能な新たなＬｉ−
Ｃｏ−Ｏ層であると考えられる。
【００４５】上記した実施例１〜４では、２５０℃以下
の基板（集電体７）の温度および１．０Ｐａ以下のガス
圧で、スパッタリングによりＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正
極活物質層を形成することによって、容易に、Ｘ線回折
法により評価した場合に、２θ＝６５．９±１．０°の
範囲にピークＩ（１１０）を有するとともに、２θ＝１
８．８±１．０°の範囲のピークＩ（００３）を実質的
に有しないＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を形成することができた。
これにより、ＬｉＣｏＯ2の粉末とは異なるＸ線回折法
によるピーク強度を有するＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を形成する
ことができた。本願発明者らは、このような粉体のＬｉ
ＣｏＯ2とは異なるＸ線回折法によるピーク強度を有す
るＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を用いることによっても、充放電が
可能であることを見い出した。
の基板（集電体７）の温度および１．０Ｐａ以下のガス
圧で、スパッタリングによりＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正
極活物質層を形成することによって、容易に、Ｘ線回折
法により評価した場合に、２θ＝６５．９±１．０°の
範囲にピークＩ（１１０）を有するとともに、２θ＝１
８．８±１．０°の範囲のピークＩ（００３）を実質的
に有しないＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を形成することができた。
これにより、ＬｉＣｏＯ2の粉末とは異なるＸ線回折法
によるピーク強度を有するＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を形成する
ことができた。本願発明者らは、このような粉体のＬｉ
ＣｏＯ2とは異なるＸ線回折法によるピーク強度を有す
るＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を用いることによっても、充放電が
可能であることを見い出した。
【００４６】また、上記実施例１〜４では、集電体７上
にスパッタリングによりＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を直接形成す
ることによって、集電体７上にＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む
正極活物質層を密着して形成することができるので、粉
体の塗布により正極活物質層を形成する場合のように結
着材などを用いる必要がない。これにより、正極内に充
放電に関与しない結着材などが含まれないので、エネル
ギ密度を高くすることができる。また、スパッタリング
を用いれば、粉体の塗布により正極活物質層を形成する
場合に比べてより薄く正極活物質層を形成することがで
きるので、電池本体を小型化することができる。また、
正極活物質層を薄く形成することができるので、導電性
が十分となり、その結果、導電材を用いる必要がない。
これによっても、エネルギ密度を高くすることができ
る。
にスパッタリングによりＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を直接形成す
ることによって、集電体７上にＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む
正極活物質層を密着して形成することができるので、粉
体の塗布により正極活物質層を形成する場合のように結
着材などを用いる必要がない。これにより、正極内に充
放電に関与しない結着材などが含まれないので、エネル
ギ密度を高くすることができる。また、スパッタリング
を用いれば、粉体の塗布により正極活物質層を形成する
場合に比べてより薄く正極活物質層を形成することがで
きるので、電池本体を小型化することができる。また、
正極活物質層を薄く形成することができるので、導電性
が十分となり、その結果、導電材を用いる必要がない。
これによっても、エネルギ密度を高くすることができ
る。
【００４７】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。
【００４８】たとえば、上記実施例では、基板（集電
体）の温度；室温、ガス圧；０．１０Ｐａまたは１．０
Ｐａの条件下でスパッタリングを行ったが、本発明はこ
れに限らず、２５０℃以下の基板温度および１．０Ｐａ
以下のガス圧の条件下であれば他の条件でスパッタリン
グを行ってもよい。
体）の温度；室温、ガス圧；０．１０Ｐａまたは１．０
Ｐａの条件下でスパッタリングを行ったが、本発明はこ
れに限らず、２５０℃以下の基板温度および１．０Ｐａ
以下のガス圧の条件下であれば他の条件でスパッタリン
グを行ってもよい。
【００４９】また、上記実施例では、Ａｌからなる集電
体を用いたが、本発明はこれに限らず、他の材料からな
る集電体であってもよい。たとえば、Ａｌ合金からなる
集電体でもよい。
体を用いたが、本発明はこれに限らず、他の材料からな
る集電体であってもよい。たとえば、Ａｌ合金からなる
集電体でもよい。
【００５０】また、上記実施例２〜４では、集電体に正
極活物質を形成した後、６００℃の大気中でアニール処
理を行ったが、本発明はこれに限らず、集電体として用
いたＡｌの融点（６６０．２℃）以下でアニール処理す
るのが好ましい。具体的には、６５０℃以下でアニール
処理するのが好ましい。また、アニール処理による効果
を得るためには、４００℃以上で行うのが好ましい。ま
た、大気以外の雰囲気中でアニール処理を行っても同様
の効果が得られる。たとえば、真空中または酸素雰囲気
中で行ってもよい。
極活物質を形成した後、６００℃の大気中でアニール処
理を行ったが、本発明はこれに限らず、集電体として用
いたＡｌの融点（６６０．２℃）以下でアニール処理す
るのが好ましい。具体的には、６５０℃以下でアニール
処理するのが好ましい。また、アニール処理による効果
を得るためには、４００℃以上で行うのが好ましい。ま
た、大気以外の雰囲気中でアニール処理を行っても同様
の効果が得られる。たとえば、真空中または酸素雰囲気
中で行ってもよい。
【００５１】なお、上記実施例では、集電体上にスパッ
タリングにより正極活物質層を形成したが、スパッタ時
にイオンビームなどを集電体に照射することによって、
正極活物質層の結晶構造を乱すようにしてもよい。
タリングにより正極活物質層を形成したが、スパッタ時
にイオンビームなどを集電体に照射することによって、
正極活物質層の結晶構造を乱すようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、エネル
ギ密度の高いリチウム二次電池用電極を提供することが
できる。
ギ密度の高いリチウム二次電池用電極を提供することが
できる。
【図１】本発明の実施例で用いたスパッタ装置の全体構
成を示した概略図である。
成を示した概略図である。
【図２】本発明の実施例および比較例で作製した電極
（正極）の充放電サイクル特性を評価するために作製し
た電池（三極式セル）の全体構成を示した概略図であ
る。
（正極）の充放電サイクル特性を評価するために作製し
た電池（三極式セル）の全体構成を示した概略図であ
る。
【図３】実施例１および実施例２で作製した電極ａ１お
よびａ２の１サイクル目の充電時および放電時における
容量と電位とを連続的に測定した場合の容量と電位との
関係を示したグラフである。
よびａ２の１サイクル目の充電時および放電時における
容量と電位とを連続的に測定した場合の容量と電位との
関係を示したグラフである。
【図４】電極ａ１表面の正極活物質層のＸ線回折法によ
る実験結果を示したグラフである。
る実験結果を示したグラフである。
【図５】電極ａ２表面の正極活物質層のＸ線回折法によ
る実験結果を示したグラフである。
る実験結果を示したグラフである。
【図６】電極ａ３表面の正極活物質層のＸ線回折法によ
る実験結果を示したグラフである。
る実験結果を示したグラフである。
【図７】電極ａ４表面の正極活物質層のＸ線回折法によ
る実験結果を示したグラフである。
る実験結果を示したグラフである。
【図８】比較例の電極ｂ１に用いたＬｉＣｏＯ2粉末の
Ｘ線回折法による実験結果を示したグラフである。
Ｘ線回折法による実験結果を示したグラフである。
７ 集電体
１４ 作用極（リチウム二次電池用電極）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 樽井 久樹
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三
洋電機株式会社内
Ｆターム(参考） 5H017 AA03 AS02 BB01 BB08 BB17
BB19 CC01 DD05 EE05 HH00
HH01 HH05 HH07 HH08
5H029 AJ02 AJ03 AJ14 AK03 AL12
AM03 AM05 AM07 CJ02 CJ24
CJ28 CJ30 DJ07 EJ05 HJ02
HJ12 HJ13 HJ14 HJ15
5H050 AA02 AA08 AA19 BA17 CA08
CB12 DA02 DA08 FA18 GA02
GA24 GA27 GA29 HA02 HA12
HA13 HA14 HA15
Claims (6)
- 【請求項１】 集電体と、 前記集電体上に、スパッタリングにより形成され、Ｌｉ
−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層とを備え、 前記スパッタリングにより形成されたＬｉ−Ｃｏ−Ｏ層
は、Ｘ線回折法により評価した場合、２θ＝６５．９±
１．０°の範囲に第１ピークを有するとともに、２θ＝
１８．８±１．０°の範囲の第２ピークを実質的に有し
ない、リチウム二次電池用電極。 - 【請求項２】 前記正極活物質層は、２５０℃以下の集
電体温度および１．０Ｐａ以下のガス圧の条件下でスパ
ッタリングにより前記集電体上に形成されている、請求
項１に記載のリチウム二次電池用電極。 - 【請求項３】 前記Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質
層の組成は、１．０≦Ｌｉ／Ｃｏ≦１．９、２．６≦Ｏ
／Ｃｏ≦４．７である、請求項１または２に記載のリチ
ウム二次電池用電極。 - 【請求項４】 前記集電体は、Ａｌ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。 - 【請求項５】 集電体上に、２５０℃以下の集電体温度
および１．０Ｐａ以下のガス圧でスパッタリングにより
Ｌｉ−Ｃｏ−Ｏ層を含む正極活物質層を形成する工程を
備える、リチウム二次電池用電極の製造方法。 - 【請求項６】 前記正極活物質層を形成した後、前記正
極活物質を６５０℃以下の温度で熱処理する工程をさら
に備える、請求項５に記載のリチウム二次電池用電極の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002008120A JP2003217580A (ja) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | リチウム二次電池用電極およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002008120A JP2003217580A (ja) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | リチウム二次電池用電極およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003217580A true JP2003217580A (ja) | 2003-07-31 |
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ID=27646467
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|---|---|---|---|
| JP2002008120A Pending JP2003217580A (ja) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | リチウム二次電池用電極およびその製造方法 |
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| JP (1) | JP2003217580A (ja) |
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-
2002
- 2002-01-17 JP JP2002008120A patent/JP2003217580A/ja active Pending
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