JP2009277565A - 成膜方法および電池 - Google Patents
成膜方法および電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009277565A JP2009277565A JP2008129186A JP2008129186A JP2009277565A JP 2009277565 A JP2009277565 A JP 2009277565A JP 2008129186 A JP2008129186 A JP 2008129186A JP 2008129186 A JP2008129186 A JP 2008129186A JP 2009277565 A JP2009277565 A JP 2009277565A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- electrolyte layer
- positive electrode
- active material
- electrode active
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【解決手段】 正極集電体1aの上に、正極活物質層1bを形成する。正極活物質層1bを500℃程度の温度に加熱して、アニールを行う。正極活物質層1bの温度(基材温度)を200℃を超え300℃以下の範囲内に保持し、固体電解質層3を形成する。このとき、真空蒸着,スパッタリング,レーザーアブレーション,イオンプレーティング等の気相成長法を用いる。固体電解質層3は、リン,珪素,ゲルマニウム,およびガリウムから選ばれた少なくとも1つの物質と、リチウムと、硫黄とを含んでいる。このうち、リチウムの原子百分率は、20%以上65%以下である。その後、半田リフロー炉に通しても、固体電解質層3にクラックが生じない。
【選択図】図1
Description
電池は、電子回路基板への実装段階などにおいて、リフロー炉に通される。リフロー炉の温度は、260℃程度であるので、固体電解質層が非晶質から結晶質に相変化すると考えられる。この相変化により固体電解質層の体積が変化するので、固体電解質層自身に熱応力が発生する。また、固体電解質層と周囲の部材との間でも熱応力が発生する。このいずれかの熱応力に起因して、固体電解質層にクラックが発生して、電気的短絡が生じている可能性が高い。
気相成長法としては、物理的堆積法(PVD法)と、化学的堆積法(CVD法)とがある。PVD法には、スパッタリング,真空蒸着,レーザーアブレーション,イオンプレーティングなどがある。CVD法には、熱CVD法、プラズマCVD法などがある。
よって、本発明の成膜方法により形成された固体電解質層のイオン伝導度は、ほとんど低下しない。むしろ、Liの含有率よっては、イオン伝導度が上昇することもある。
図1(a)〜(d)は、リチウム二次電池の蓄電部Aを形成する手順を示す縦断面図である。
気相成長法には、物理的堆積法(PVD法)と、化学的堆積法(CVD法)とがある。PVD法には、スパッタリング,真空蒸着,レーザーアブレーション,イオンプレーティングなどがある。CVD法には、熱CVD法、プラズマCVD法などがある。
正極活物質層1bは、LiCoO2,LiMnO2,MnO2などの酸化物系の活物質からなる。正極活物質層1bの厚みは、10μm程度である。
気相成長法には、物理的堆積法(PVD法)と、化学的堆積法(CVD法)とがある。PVD法には、スパッタリング,真空蒸着,レーザーアブレーション,イオンプレーティングなどがある。CVD法には、熱CVD法、プラズマCVD法などがある。
固体電解質層3は、Li−P−S系の硫化物からなり、正極活物質層1bを覆うように、形成されている。
負極活物質層2bは、リチウムイオンの吸蔵および放出を行う活物質からなる。リチウムイオンの吸蔵,放出を行う物質として代表的なものはカーボンである。また、リチウム膜(Li膜)あるいは、リチウムと合金を形成できる物質も適している。リチウムと合金を形成できる物質として、Al,Si,Sn,Bi,またはこれらの複合物がある。具体的には、Li金属膜,合金膜,あるいはLTO膜(チタン酸リチウム膜)などがある。上記合金膜としては、Li−Al,Li−Mn−Al,Si−N,Si−Co,Si−Feなどがある。負極活物質層2bの厚みは、5μm未満である。以上の工程により、単位電池Uが形成される。
なお、セラミック膜に代えて、樹脂膜などの有機絶縁膜を用いることもできる。
電池の構造としては、図4に示す構造に限定されるものではなく、種々の形態を作用することができる。平面形状も矩形に限らず、丸型(コイン型)、トラック形状など、各種形状を採ることができる。
よって、本発明の成膜方法により形成された固体電解質層のイオン伝導度は、ほとんど低下しない。むしろ、イオン伝導度が向上することもある。
次に、本発明の効果を確認するために行なった実験例について説明する。
図5は、実験例に用いたサンプルの形状を示す斜視図である。このサンプルは、正極活物質層と、固体電解質層と、負極活物質層とを積層したものである。
正極活物質層は、LiCoO3からなり、径が16mmで、厚みが1μmである。固体電解質層は、Li2S−P2S5からなり、径が16mmで、厚みが5μmである。負極活物質層は、Li膜からなり、径が10mmで、厚みが1μmである。
サンプルA,Bを半田リフロー炉に通して、各サンプルの表面観察と電気的特性の測定とを行なった。
図6(a)に示すように、リフロー炉に通す前のサンプルAの固体電解質層には、クラックは生じていない。しかし、図6(b)に示すように、サンプルAの固体電解質層を、リフロー炉に通すと、クラックが生じている。
図7(a)に示すように、リフロー炉に通す前のサンプルBの固体電解質層には、クラックは生じていない。また、図7(b)に示すように、サンプルBの固体電解質層を、リフロー炉に通しても、クラックは生じていない。
B 電池
D 基材
U 単位電池
1 正極部材
1a 集電体
1b 正極
2 負極部材
2a 集電体
2b 負極
3 固体電解質層
8 正極接続部
9 負極接続部
11 正極端子
12 負極端子
13 基板
15 キャップ
30 成膜装置
31 真空チャンバー
32 板状防着板
32a 開口
33 成膜部
35 気体粒子生成部
35a ボート
35b ボート台
36 原料ペレット
Claims (4)
- 気相成長法により、基材上に、リン,珪素,ゲルマニウム,およびガリウムから選ばれた少なくとも1つの物質と、リチウムと、硫黄とを含む固体電解質層を形成する工程を含み、
前記工程では、前記基材を、200℃を超え300℃以下の温度に保持する、成膜方法。 - 請求項1記載の成膜方法において、
前記工程では、前記固体電解質層中のリチウムの原子百分率を、20%以上65%以下とする、成膜方法。 - 請求項1または2記載の成膜方法において、
前記固体電解質層を形成する工程の前に、前記基材となる正極活物質膜を形成する工程をさらに備え、
前記固体電解質層を形成する工程では、前記正極活物質膜の上に、前記固体電解質層を形成する、成膜方法。 - 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載の成膜方法によって形成された固体電解質層を備えている電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008129186A JP2009277565A (ja) | 2008-05-16 | 2008-05-16 | 成膜方法および電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008129186A JP2009277565A (ja) | 2008-05-16 | 2008-05-16 | 成膜方法および電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009277565A true JP2009277565A (ja) | 2009-11-26 |
Family
ID=41442796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008129186A Pending JP2009277565A (ja) | 2008-05-16 | 2008-05-16 | 成膜方法および電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009277565A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011142037A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非水電解質電池の製造方法および非水電解質電池 |
JP2011142038A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非水電解質電池の製造方法および非水電解質電池 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002184455A (ja) * | 2000-12-13 | 2002-06-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 無機固体電解質薄膜の形成方法 |
JP2002329524A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-11-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 無機固体電解質およびリチウム電池部材 |
JP2007305552A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 固体電解質とその形成方法 |
JP2007335122A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄膜電池用電極材、その製造方法および薄膜電池 |
JP2008019459A (ja) * | 2006-07-11 | 2008-01-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 成膜装置 |
JP2008091328A (ja) * | 2006-09-04 | 2008-04-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リチウム二次電池およびその製造方法 |
JP2008103287A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 無機固体電解質層の形成方法 |
-
2008
- 2008-05-16 JP JP2008129186A patent/JP2009277565A/ja active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002184455A (ja) * | 2000-12-13 | 2002-06-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 無機固体電解質薄膜の形成方法 |
JP2002329524A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-11-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 無機固体電解質およびリチウム電池部材 |
JP2007305552A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 固体電解質とその形成方法 |
JP2007335122A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄膜電池用電極材、その製造方法および薄膜電池 |
JP2008019459A (ja) * | 2006-07-11 | 2008-01-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 成膜装置 |
JP2008091328A (ja) * | 2006-09-04 | 2008-04-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リチウム二次電池およびその製造方法 |
JP2008103287A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 無機固体電解質層の形成方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011142037A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非水電解質電池の製造方法および非水電解質電池 |
JP2011142038A (ja) * | 2010-01-08 | 2011-07-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非水電解質電池の製造方法および非水電解質電池 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI796295B (zh) | 於電極與電解質層間具有中間層之能量儲存元件 | |
Lobe et al. | Physical vapor deposition in solid‐state battery development: from materials to devices | |
JP6681603B2 (ja) | 全固体リチウムイオン二次電池、および、その製造方法 | |
Cras et al. | All‐solid‐state lithium‐ion microbatteries using silicon nanofilm anodes: high performance and memory effect | |
JP5515308B2 (ja) | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 | |
JP5515307B2 (ja) | 薄膜固体リチウムイオン二次電池 | |
US20140234725A1 (en) | Method for producing nonaqueous-electrolyte battery and nonaqueous-electrolyte battery | |
WO2010090125A1 (ja) | 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法 | |
JP4165536B2 (ja) | リチウム二次電池負極部材およびその製造方法 | |
JP5495196B2 (ja) | 非水電解質電池の製造方法、および非水電解質電池 | |
CN105247724B (zh) | 用于固态电池的衬底 | |
WO2011148824A1 (ja) | 非水電解質電池、およびその製造方法 | |
JP2008152925A (ja) | 電池構造体およびそれを用いたリチウム二次電池 | |
WO2005076389A9 (en) | Self-contained, alloy type, thin film anodes for lithium-ion batteries | |
JP5217455B2 (ja) | リチウム電池、及びリチウム電池の製造方法 | |
JP2015032535A (ja) | 積層プレス前に負極層側に緻密な電解質層を有する積層電極体 | |
JP2009272051A (ja) | 全固体電池 | |
JP5772533B2 (ja) | 二次電池およびその製造方法 | |
JP2011113735A (ja) | 非水電解質電池 | |
JP2009277565A (ja) | 成膜方法および電池 | |
US10784506B1 (en) | Solid solution cathode for solid-state battery | |
JP2010080210A (ja) | 電池およびその製造方法 | |
JP2016018653A (ja) | 負極集電体、非水電解質電池用の負極及び非水電解質電池 | |
JP2011154890A (ja) | 非水電解質電池および非水電解質電池用固体電解質層の形成方法 | |
JP2011138662A (ja) | 正極体の製造方法、正極体、および非水電解質電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091222 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121023 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121112 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130409 |