JP2011089160A - Method and apparatus for manufacturing lithium film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウム電池等に用いられる、リチウムまたはリチウム合金からなるリチウム膜を基材フィルムに堆積するためのリチウム膜の製造方法およびリチウム膜製造装置に関するものである。 The present invention relates to a lithium film manufacturing method and a lithium film manufacturing apparatus for depositing a lithium film made of lithium or a lithium alloy on a base film used in a lithium battery or the like.
近年、各種電子機器,特に蓄電デバイスの高機能化,小型化の要請に応じ、電池に対しても軽量化が求められている。そこで、負極などの電池の要素として、リチウムまたはリチウム合金からなる膜(以下、「リチウム膜」という)を用いるとともに、リチウム膜のさらなる薄膜化が要求されている。 In recent years, in response to the demand for higher functionality and smaller size of various electronic devices, particularly power storage devices, the batteries are also required to be lighter. Therefore, a film made of lithium or a lithium alloy (hereinafter referred to as “lithium film”) is used as a battery element such as a negative electrode, and further thinning of the lithium film is required.
リチウム膜の製造技術として代表的な方法は、リチウムまたはリチウム合金のインゴットからの圧延によりリチウム箔を形成する圧延法であるが、より薄膜化を図るために、たとえば、特許文献1に開示されるように、蒸着により、基材上にリチウム膜を堆積する方法が提案されている。蒸着法とは、チャンバー内でリチウムまたはリチウム合金の原料を蒸発させて、飛散したその粒子を基材上に堆積させる方法である。 A typical method for producing a lithium film is a rolling method in which a lithium foil is formed by rolling from an ingot of lithium or a lithium alloy. However, in order to achieve a thinner film, for example, disclosed in Patent Document 1 Thus, a method for depositing a lithium film on a substrate by vapor deposition has been proposed. The vapor deposition method is a method in which a lithium or lithium alloy raw material is evaporated in a chamber and the scattered particles are deposited on a substrate.
ところで、蒸着法を用いた場合、蒸発した粒子は、蒸発源からあらゆる方向に飛散するために、基材だけでなく、チャンバー内の周辺の部材上にもリチウムまたはリチウム合金が堆積される。たとえば、蒸着法では、周辺の部材として蒸発源を囲む遮蔽板を配置して、基材の蒸着領域以外への粒子の飛散をできるだけ少なくしている。よって、遮蔽板にも相当量のリチウムまたはリチウム合金が堆積されることになる。
そのために、原料ロスによって、材料歩留まりが悪化し、製造コストが高くつく。また、リチウムは空気に触れると反応するので、周辺の部材上に堆積したリチウムを清掃する作業には繊細な注意と繁雑な作業とが必要となり、製造コストの増大につながる。
また、化学的堆積法を用いた場合には、熱分解温度に維持されているあらゆる部材にリチウムまたはリチウム合金が堆積されるので、同様の問題がある。
By the way, when the vapor deposition method is used, the evaporated particles are scattered in all directions from the evaporation source, so that lithium or a lithium alloy is deposited not only on the substrate but also on the peripheral members in the chamber. For example, in the vapor deposition method, a shielding plate that surrounds the evaporation source is disposed as a peripheral member so as to minimize the scattering of particles outside the vapor deposition region of the substrate. Therefore, a considerable amount of lithium or lithium alloy is deposited on the shielding plate.
For this reason, the raw material loss deteriorates the material yield and increases the manufacturing cost. Further, since lithium reacts when exposed to air, the work of cleaning lithium deposited on the surrounding members requires delicate attention and complicated work, leading to an increase in manufacturing cost.
In addition, when the chemical deposition method is used, since lithium or a lithium alloy is deposited on any member maintained at the thermal decomposition temperature, there is a similar problem.
本発明の目的は、気相法によりリチウムまたはリチウム合金を堆積しつつ、原料ロスの低減と作業性の向上とを実現しうる、リチウム膜の製造方法およびリチウム膜製造装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a lithium film manufacturing method and a lithium film manufacturing apparatus capable of realizing reduction of raw material loss and improvement of workability while depositing lithium or a lithium alloy by a vapor phase method. .
本発明のリチウム膜の製造方法は、製造用部材が配置されたチャンバー内で、気相法により、基材上にリチウムまたはリチウム合金からなるリチウム膜を堆積させる方法であり、以下のような特徴を有している。
本発明の方法では、製造用部材のうち特定部材をリチウムまたはリチウム合金によって構成しておく。この特定部材は、チャンバー内を、リチウムと他の物質との反応が生じない非活性雰囲気にしてから、チャンバー内に配置される。その後、チャンバー内で、気相法により、基材上にリチウム膜を堆積させる。
「気相法」には、PVD法(物理的堆積法)とCVD法(化学的堆積法)とがあり、いずれを用いてもよい。
「リチウム膜」には、純リチウムだけでなく、リチウム−アルミニウム合金のようなリチウム合金からなる膜も含まれる。リチウム合金としては、リチウムリッチな合金であれば特に限定されない。
The method for producing a lithium film of the present invention is a method for depositing a lithium film made of lithium or a lithium alloy on a base material by a vapor phase method in a chamber in which a production member is arranged. have.
In the method of the present invention, the specific member of the manufacturing member is made of lithium or a lithium alloy. The specific member is disposed in the chamber after the chamber is in an inert atmosphere in which no reaction between lithium and other substances occurs. Thereafter, a lithium film is deposited on the substrate by a vapor phase method in the chamber.
The “vapor phase method” includes a PVD method (physical deposition method) and a CVD method (chemical deposition method), and any of them may be used.
The “lithium film” includes not only pure lithium but also a film made of a lithium alloy such as a lithium-aluminum alloy. The lithium alloy is not particularly limited as long as it is a lithium-rich alloy.
この方法により、以下の作用効果が得られる。
気相法により、リチウム膜を形成する際には、リチウムまたはリチウム合金(以下、「リチウム等」ともいう)が、基材上だけでなく、製造用部材にも堆積するので、原料ロスが生じる。また、製造用部材に堆積したリチウム等を除去する定期的なメンテナンスが必要となる。
たとえば、蒸着法やスパッタリング法などの物理的堆積法を用いた場合には、原料からリチウム等の粒子が多方向に飛散して、遮蔽部材にも堆積される。本発明では、遮蔽部材を特定部材として、リチウム等によって構成しておけばよい。
そして、メンテナンスの際には、リチウム等が堆積した遮蔽部材等の特定部材は、堆積したリチウム等を除去することなく取り外して、新品の特定部材と交換すればよい。
その後、特定部材とその上に堆積したリチウム等とは、加熱溶融して、原料や新たな遮蔽部材として再利用することができる。すなわち、原料ロスを低減することができる。
また、特定部材に堆積したリチウム等を除去する作業が不要となるので、メンテナンスの際に、煩雑な作業が不要となる。
以上のように、原料ロスの低減と、メンテナンス作業の簡素化とにより、製造コストの大幅な削減が実現する。
なお、化学的堆積法を用いて,リチウム等を含むガスを分解することにより、リチウム膜を形成する場合には、ガスの熱分解温度に保持されているあらゆる部位にリチウム膜が堆積される。この場合にも、製造用部材の一部を特定部材として、特定部材をリチウムまたはリチウム合金によって構成することにより、上述の作用効果が得られる。
By this method, the following effects can be obtained.
When a lithium film is formed by a vapor phase method, lithium or a lithium alloy (hereinafter also referred to as “lithium or the like”) is deposited not only on a substrate but also on a manufacturing member, resulting in loss of raw materials. . In addition, periodic maintenance for removing lithium and the like deposited on the manufacturing member is required.
For example, when a physical deposition method such as a vapor deposition method or a sputtering method is used, particles such as lithium are scattered in multiple directions from the raw material and are also deposited on the shielding member. In the present invention, the shielding member may be made of lithium or the like as the specific member.
During maintenance, the specific member such as a shielding member on which lithium or the like is deposited may be removed without removing the deposited lithium or the like and replaced with a new specific member.
Thereafter, the specific member and lithium or the like deposited thereon can be heated and melted and reused as a raw material or a new shielding member. That is, raw material loss can be reduced.
Moreover, since the operation | work which removes the lithium etc. which accumulated on the specific member becomes unnecessary, a complicated operation | work becomes unnecessary in the case of a maintenance.
As described above, the manufacturing cost can be significantly reduced by reducing the raw material loss and simplifying the maintenance work.
Note that when a lithium film is formed by decomposing a gas containing lithium or the like by using a chemical deposition method, the lithium film is deposited at any portion maintained at the thermal decomposition temperature of the gas. In this case as well, the above-described effects can be obtained by using a part of the manufacturing member as the specific member and configuring the specific member with lithium or a lithium alloy.
特定部材は、チャンバー内で作成してもよいが、非活性雰囲気下にある別の室内で作成してもよい。その場合には、特定部材を取り囲む雰囲気を非活性雰囲気に維持しつつ、チャンバー内に設置することで、作られた特定部材を安全にチャンバーまで移動させることができる。 Although a specific member may be created in a chamber, it may be created in another room under an inactive atmosphere. In that case, the created specific member can be safely moved to the chamber by being installed in the chamber while maintaining the atmosphere surrounding the specific member in an inert atmosphere.
特に、リチウム膜の製造には、チャンバー内でリチウムまたはリチウム合金の粒子を飛散させる、物理的堆積法を用いることが多い。物理的堆積法としては、抵抗加熱,電子ビーム蒸着,分子線エピタキシーなどの蒸着法や、イオンめっき、イオンビームデポジション、スパッタリングなどがある。 In particular, a lithium film is often manufactured by a physical deposition method in which lithium or lithium alloy particles are scattered in a chamber. Examples of physical deposition methods include resistance heating, electron beam evaporation, molecular beam epitaxy, ion plating, ion beam deposition, sputtering, and the like.
特定部材としては、チャンバーに配置される製造用部材の中から任意に選択して特定部材とすることができる。
特に、物理的堆積法を用いる場合、非活性状態に保持されたチャンバー内でリチウムまたはリチウム合金の原料を保持部材に設置するとともに、特定部材として、保持部材を囲み基材のリチウム膜が堆積される領域を開口した遮蔽部材をチャンバー内に配置する。そして、原料からリチウム等の粒子を飛散させることにより、リチウム膜を堆積させる。
物理的堆積法を用いた場合、遮蔽部材の開口付近には、基材上とほぼ同量のリチウム等の粒子が飛散するので、製造時には、相当な厚みのリチウム等が累積して堆積される。したがって、遮蔽部材のメンテナンス頻度が相当に多くなるので、遮蔽部材を特定部材とすることにより、上述のような本発明の作用効果をより顕著に得ることができる。
As a specific member, it can select arbitrarily from the members for manufacture arrange | positioned in a chamber, and can be made into a specific member.
In particular, when a physical deposition method is used, a lithium or lithium alloy material is placed on the holding member in a chamber held in an inactive state, and the lithium film of the base material is deposited as a specific member surrounding the holding member. A shielding member having an open area is disposed in the chamber. Then, a lithium film is deposited by scattering particles such as lithium from the raw material.
When the physical deposition method is used, almost the same amount of lithium particles and the like as the base material scatters in the vicinity of the opening of the shielding member. . Therefore, since the maintenance frequency of the shielding member is considerably increased, the above-described operational effects of the present invention can be obtained more significantly by using the shielding member as the specific member.
本発明のリチウム膜の製造装置は、気相法により、基材上にリチウムまたはリチウム合金からなるリチウム膜を堆積させるための装置である。そして、基材が配置されるチャンバーと、チャンバー内に配置される製造用部材とを備え、製造用部材のうち少なくとも1つは、リチウムまたはリチウム合金によって構成される特定部材である。 The apparatus for producing a lithium film of the present invention is an apparatus for depositing a lithium film made of lithium or a lithium alloy on a substrate by a vapor phase method. And it has the chamber in which a base material is arrange | positioned, and the member for manufacture arrange | positioned in a chamber, At least 1 is a specific member comprised by lithium or a lithium alloy among members for manufacture.
この製造装置により、上述の作用効果を奏しつつ、リチウム膜の製造方法を実施することができる。 With this manufacturing apparatus, the method for manufacturing a lithium film can be carried out while exhibiting the above-described effects.
特に、気相法の中でも物理的堆積法を用いる場合には、製造用部材は、リチウムまたはリチウム合金の原料を保持する保持部材と、基材のリチウム膜が堆積される領域を開口した遮蔽部材とを含んでいる。そして、上述のように、遮蔽部材が特定部材であることにより、本発明の作用効果をより顕著に得ることができる。 In particular, when the physical deposition method is used in the vapor phase method, the manufacturing member includes a holding member that holds a raw material of lithium or a lithium alloy, and a shielding member that opens an area where the lithium film of the base material is deposited Including. And as mentioned above, when a shielding member is a specific member, the effect of this invention can be acquired more notably.
本発明によると、気相法によりリチウムまたはリチウム合金を堆積しつつ、原料ロスの低減と作業性の向上とを実現しうる、リチウム膜の製造方法およびリチウム膜製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lithium film manufacturing method and lithium film manufacturing apparatus which can implement | achieve reduction of a raw material loss and improvement of workability | operativity can be provided, depositing lithium or a lithium alloy by a gaseous-phase method.
図1は、本発明の実施の形態に係るリチウム膜製造装置Aの側面図である。図2は、本発明の実施の形態に係る遮蔽部材の裏面図である。
図1に示すように、実施の形態に係るリチウム膜製造装置Aは、真空チャンバー10と、真空チャンバー10との間で各種部材を回収・導入するパスボックス12とを備えている。このパスボックス12は、半導体製造装置などにおいて周知であるクラスタリング構造の一部を利用したものである。すなわち、リチウムは常温で酸素と反応する性質を有することから、真空チャンバー10は、不活性ガス雰囲気または真空雰囲気、あるいは不活性ガスを含む減圧雰囲気など、非活性雰囲気に維持する必要がある。本実施の形態では、真空チャンバー10は、減圧雰囲気に維持されている。そこで、真空チャンバー10と同様の非活性雰囲気に維持されるパスボックス12を真空チャンバー10に隣接して配置し、パスボックス12を介して、製造物,原料,製造用部材などを真空チャンバー10に導入、あるいは真空チャンバー10から回収する。
FIG. 1 is a side view of a lithium film manufacturing apparatus A according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a back view of the shielding member according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the lithium film manufacturing apparatus A according to the embodiment includes a
真空チャンバー10内には、基材フィルム21上に、リチウムまたはリチウム合金からなるリチウム膜22を堆積してリチウム積層膜23とするための製造用部材が配置されている。リチウム膜22が堆積される前の基材フィルム21を巻回した基材リール24は、天井面に固定された支持部材27に回転可能に取り付けられており、リチウム積層膜23を巻回した製品リール25は、天井面に固定された支持部材29に回転可能に取り付けられている。また、基材リール24から製品リール25まで基材フィルム21が送られる間、基材フィルム21を案内する回転ロール26が配置されている。回転ロール26は、天井面に固定された支持部材28に回転自在に取り付けられている。
In the
また、回転ロール26の下方には、リチウムまたはリチウム合金(リチウム等)の原料が入れられた原料るつぼ13(または原料ボート)(保持部材)が配置されている。そして、原料るつぼ13内のリチウム等を、るつぼ13を加熱したり,側方からの電子ビームの照射などによってリチウム等を蒸発させる構成となっている。
A raw material crucible 13 (or a raw material boat) (holding member) in which a raw material of lithium or a lithium alloy (lithium or the like) is placed is disposed below the
また、一般的な蒸着法で用いられるように、原料るつぼ13を囲み、基材フィルム21の成膜領域に開口15を有する遮蔽板14(遮蔽部材)が配置されている。蒸発したリチウム等の粒子は、遮蔽板14の開口15に位置する領域で、基材フィルム21上に堆積される。
図2は、遮蔽板14を裏面側(下方側)からみた構造を示す裏面図である。本実施の形態は、コ字状溝を有する1対の遮蔽板14の端面同士が接触し、1対のコ字状溝により開口15が形成されている。ただし、各遮蔽板14の端面は、コ字状溝がないフラットな形状であってもよい。その場合には、各遮蔽板14の端面同士が接触せずに離間して、両端面の間が開口15となる(図2の破線参照)。
Further, as used in a general vapor deposition method, a shielding plate 14 (shielding member) that surrounds the
FIG. 2 is a back view showing the structure of the shielding
ここで、本実施の形態の特徴は、遮蔽板14がリチウム等によって構成されている点である。
ただし、遮蔽板14を構成するリチウムまたはリチウム合金の組成が、堆積されるリチウム膜22と全く同じ組成である必要はない。多少組成がずれていても、原料として再利用が可能であればよいからである。
Here, the feature of this embodiment is that the shielding
However, the composition of lithium or lithium alloy constituting the shielding
本実施の形態にいては、基材フィルム21としてプラスチックフィルムを用いているが、金属フィルムを用いてもよい。
プラスチックからなる基材フィルム21としては、リチウム膜の保護フィルムとして機能する程度の機械的強度を有するフィルム(腰のあるフィルム)であれば、特に限定されないが、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンーポリプロピレン共重合体等の汎用樹脂のフィルム他、エンジニアリングプラスチック等のフィルムなどがある。
In the present embodiment, a plastic film is used as the
The
これらの中でも、分子式がCnH2n+2-2mで表されるポリオレフィン,PET,ポリ塩化ビニリデンおよび塩化ビニリデンを主成分とするポリマーは、リチウム膜10との反応が生じにくいので、基材フィルム21の材料として用いることにより、基材フィルム21やリチウム膜22のフレアの発生を抑制することができる。
Among these, polyolefin, PET, polyvinylidene chloride and polymers having vinylidene chloride as a main component whose molecular formula is represented by CnH2n + 2-2m are unlikely to react with the
なお、基材フィルム21の厚みは、リチウム膜22の幅、厚み、製品リール25への巻き取り速度などの作業状況に合わせて適宜最適なものを選択して用いればよい。汎用樹脂を用いる場合、腰のある強度を保つためには最低でも5μm以上好ましくは10μm以上の厚さが必要であり、上限はいくらでも構わないが、好ましくは3mm以下、より好ましくは、リチウム積層膜23を製品リール25に連続的に巻き取るために、100μm以下とするのがよい。
リチウム膜22の厚みは、1〜20μm程度が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。
In addition, what is necessary is just to select and use the optimal thing for the thickness of the
The thickness of the
なお、基材フィルム21やリチウム積層膜23をリールに巻き取るのではなく、例えば、1辺15cm以上の薄板(X−Yステージを用いた枚葉タイプなど)として加工する場合は、厚み1mm程度以上の基材フィルム21を用い、その表面にリチウム膜22を積層することもできる。
In addition, when the
次に、本実施の形態におけるリチウム膜の製造手順(成膜手順)について説明する。
図3は、本実施の形態におけるリチウム膜の製造手順を示すフローチャートである。
まず、ステップST1で、真空チャンバー10の排気処理を行う。このとき、減圧下で、ヘリウム,アルゴン,ネオン,クリプトン,窒素などの不活性ガスを混在させてもよい。
Next, the manufacturing procedure (deposition procedure) of the lithium film in the present embodiment will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for manufacturing a lithium film in the present embodiment.
First, in step ST1, the
次に、ステップST2で、特定部材(本実施の形態では、遮蔽板14)を真空チャンバー10内に配置する。また、基材リール24や製品リール25を支持部材27,29に取り付けておく。
次に、ステップST3で、原料るつぼ13に、リチウムまたはリチウム合金の原料を導入する。ただし、ステップST3は、ステップST2の前に行ってもよい。
Next, in step ST <b> 2, the specific member (the shielding
Next, a raw material of lithium or a lithium alloy is introduced into the
次に、ステップST4で、原料るつぼ13を加熱して、リチウム等の原料を融点以上で沸点以下の温度に維持することにより、リチウム等を蒸発させて、リチウム等の粒子を真空チャンバー10内で飛散させる。このとき、ほとんどのリチウム等の粒子は、多方向に飛散する。
Next, in step ST4, the
その結果、ステップST5に示すように、リチウム等が基材フィルム21に堆積して,リチウム膜22が形成される。そして、ST6で、製品リール25を真空チャンバー10からパスボックス12を介して取り出す。リチウム膜22は基材フィルム21から蓄電デバイス等の電子部品の一部に転写され、あるいは、基材フィルム21に堆積したままで、蓄電デバイス等の部材として用いられる。
As a result, as shown in step ST5, lithium or the like is deposited on the
一方、ステップST7に示すように、特定部材(本実施の形態では、遮蔽板14)にもリチウム等が堆積するので、ステップST8で、特定部材を取り出して、新品の特定部材と交換する。 On the other hand, as shown in step ST7, since lithium or the like is deposited on the specific member (in this embodiment, the shielding plate 14), the specific member is taken out and replaced with a new specific member in step ST8.
その後、ステップST9に示すように、特定部材は堆積したリチウム等と共に加熱溶融されて、原料または新たな特定部材として再利用される。 Thereafter, as shown in step ST9, the specific member is heated and melted together with the deposited lithium or the like and reused as a raw material or a new specific member.
本実施の形態によると、以下の効果を発揮することができる。
上述のように、蒸着法により、リチウム膜を堆積させる際には、リチウムまたはリチウム合金(リチウム等)の粒子が多方向に飛散する。そして、基材フィルム21上だけでなく、遮蔽板14(特定部材)にも相当な厚みのリチウム等が堆積するので、原料ロスが生じる。また、遮蔽板14に堆積したリチウム等を除去する定期的なメンテナンスが必要となる。
しかし、本発明では、メンテナンスの際に、リチウム等が堆積した遮蔽板14等の特定部材は、堆積したリチウム等を除去することなく取り外して、新品の特定部材と交換すればよい。そして、特定部材とその上に堆積したリチウム等とは、加熱溶融して原料として再利用することができる。すなわち、原料ロスを低減することができる。
また、特定部材に堆積したリチウム等を除去する作業が不要となるので、メンテナンスの際に、煩雑な作業が不要となる。
以上のように、原料ロスの低減と、メンテナンス作業の簡素化とにより、製造コストの大幅な削減が実現する。
According to the present embodiment, the following effects can be exhibited.
As described above, when a lithium film is deposited by an evaporation method, particles of lithium or a lithium alloy (such as lithium) are scattered in multiple directions. And since lithium etc. of considerable thickness accumulates not only on the
However, in the present invention, during maintenance, the specific member such as the shielding
Moreover, since the operation | work which removes the lithium etc. which accumulated on the specific member becomes unnecessary, a complicated operation | work becomes unnecessary in the case of a maintenance.
As described above, the manufacturing cost can be significantly reduced by reducing the raw material loss and simplifying the maintenance work.
ここで、具体的に、遮蔽板14に堆積するリチウム等の厚みを概算すると、以下のようになる。
たとえば、リチウム膜22を堆積する基材フィルム21の全面積をW×L1とし、基材フィルム21のうち開口15に位置する領域の面積をW×L2とする(L2は基材の送り方向における開口15の寸法(送り方向寸法)にほぼ等しい)。基材フィルム21は移動するが、遮蔽板14は移動しないので、基材フィルム21の全領域にリチウム膜22が形成される間、遮蔽板14には絶えずリチウム等が累積して堆積される。
つまり、遮蔽板14の特に開口14に隣接する領域では、概算すると、厚みt=W×L1/W×L2=L1/L2のリチウム等が堆積される。
したがって、基材フィルム21の全長L2を100m程度とし、開口15の送り方向寸法L1を10cm程度とすると、遮蔽板14の開口15付近の領域には、基材フィルム21に形成されるリチウム膜22の厚みの約1000倍の厚みのリチウム等が堆積される。リチウム膜22の厚みは、1〜20μm程度であるので、1回の成膜時には、遮蔽板14の開口15付近の領域に、厚み数mmのリチウム等が堆積されることになる。
Here, specifically, the thickness of lithium or the like deposited on the shielding
For example, the total area of the
That is, in the region adjacent to the
Therefore, when the total length L2 of the
以上の概算からわかるように、遮蔽板14にはきわめて厚くリチウム等が堆積されるので、遮蔽板14の交換頻度も多くせざるを得ない。よって、上述した本発明の効果が非常に大きいことがわかる。
As can be seen from the above estimation, lithium or the like is deposited very thick on the shielding
−遮蔽板の変形例−
図4は、遮蔽板14の変形例を示す縦断面である。上記実施の形態では,1対の遮蔽板14を配置したが、図4に示すように、1枚のリチウム等の板を折り曲げて、遮蔽板14を作成してもよい。この場合、開口15の形状は、図2の実線で示される形状であってもよいし、破線で示される形状であってもよい。
特に、リチウムの純度が高いほどリチウム等の板は柔らかくなるので、手作業または器具を用いて簡単に折り曲げることができる。
-Modification of shielding plate-
FIG. 4 is a longitudinal section showing a modification of the shielding
In particular, the higher the purity of lithium, the softer the plate of lithium or the like, so that it can be easily folded by hand or using an instrument.
上記実施の形態では、特定部材が遮蔽板14(遮蔽部材)だけである例について説明したが、特定部材は遮蔽板14に限定されるものではない。
たとえば、遮蔽板14の開口15が、図2の破線で示される形状である場合には、遮蔽板14の上方にも相当量のリチウム等の粒子が飛散する。したがって、そのような場合には、遮蔽板14の上方に,別の遮蔽板を設置することが好ましい。
In the above embodiment, an example in which the specific member is only the shielding plate 14 (shielding member) has been described. However, the specific member is not limited to the shielding
For example, when the
−リチウム膜製造装置の変形例−
図5は、変形例に係るリチウム膜製造装置Aの概略構成をチャンバー内部を破断して示す側面図である。
この変形例では、特定部材として、実施の形態または上述の変形例における遮蔽板14に加えて、真空チャンバー10の内壁を覆う保護板17が配置されている。リチウム等のほとんどの蒸発粒子は、直進して遮蔽板14に衝突するが、遮蔽板14の隙間などから後方に回り込むものもある。また、遮蔽板14が図2の破線で示す形状を有する場合には、相当量のリチウム等の粒子が遮蔽板14の後方まで飛散する。そのため、真空チャンバー10の内壁には、次第にリチウム等が堆積されてゆく。このような場合でも、メンテナンス作業として、真空チャンバー10の内壁を清掃することなく、保護板17を交換するだけで済むので、上記実施の形態と同様の作用効果が得られる。
なお、原料を保持する原料るつぼ13(保持部材)をリチウムまたはリチウム合金によって構成してもよい。また、図1,図5に示す各種部材や、それ以外の部材を真空チャンバー10内に配置する場合にも、適宜、それらの部材をリチウムまたはリチウム合金によって構成することができる。
-Variation of lithium film manufacturing equipment-
FIG. 5 is a side view showing a schematic configuration of a lithium film manufacturing apparatus A according to a modification, with the interior of the chamber being broken.
In this modified example, a
In addition, you may comprise the raw material crucible 13 (holding member) holding a raw material with lithium or a lithium alloy. Moreover, also when arrange | positioning the various members shown in FIG. 1, FIG. 5 and other members in the
上記各実施の形態では、基材フィルム21として、プラスチックフィルム単体からなるものを用いたが、プラスチックフィルム上に、表面材として、ポリ塩化ビニリデン又は塩化ビニリデンを主成分とするポリマーフィルムなどが積層されたものを用い、表面材をプラスチックフィルムとリチウム膜22との間に介在させてもよい。これにより、リチウム膜22の基材フィルム21からの剥離性が向上する。
In each of the above embodiments, the
ただし、「塩化ビニリデンを主成分とするポリマー」とは、塩化ビニリデンの含有量が50重量パーセント以上のポリマーをいい、塩化ビニリデンの含有量が50重量パーセント以上であれば、塩化ビニリデンと他のモノマーとの交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体及びこれらの混合物、さらにはポリ塩化ビニリデンと他のポリマーとの混合物などを含む概念である。他のモノマーとしては、オレフィンやそのハロゲン化物が例示され、他のポリマーとしてはポリオレフィンやそのハロゲン置換体が例示される。他のモノマーとしては中でも、塩化ビニルや1,2−ジクロロエチレンを用いるのが好ましく、他のポリマーとしてはポリ塩化ビニルやポリ1,2−ジクロロエチレンを用いるのが好ましい。汎用性や安価な点を考慮すれば、塩化ビニリデンと塩化ビニルとの共重合体とするのが好ましい。 However, the “polymer having vinylidene chloride as a main component” means a polymer having a vinylidene chloride content of 50 weight percent or more, and if the vinylidene chloride content is 50 weight percent or more, vinylidene chloride and other monomers It is a concept that includes an alternating copolymer, a block copolymer, a graft copolymer and a mixture thereof, and a mixture of polyvinylidene chloride and another polymer. Examples of other monomers include olefins and halides thereof, and examples of other polymers include polyolefins and halogen-substituted products thereof. Among other monomers, it is preferable to use vinyl chloride or 1,2-dichloroethylene, and it is preferable to use polyvinyl chloride or poly1,2-dichloroethylene as the other polymer. In view of versatility and low cost, it is preferable to use a copolymer of vinylidene chloride and vinyl chloride.
上記各実施の形態では、基材フィルム21としてプラスチックフィルムを用いたが、実質的にリチウムと反応しない金属フィルムを用いてもよい。基材フィルム21として金属フィルムを用いた場合、金属フィルムとリチウム膜21とが相導通するので、金属フィルムをそのまま蓄電デバイスの一部として用いうるケースが増える。金属としては、リチウムとの反応性がほとんどない、Cu,Ni,Fe,Ta,Wなどが好ましい。
In each of the above embodiments, a plastic film is used as the
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。 The structure of the embodiment of the present invention disclosed above is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to the scope of these descriptions. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
本発明は、携帯電話,ノートパソコン,ハイブリッド車,電気自動車等の電源装置や,無停電電源装置に内蔵されるリチウム膜の製造に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for manufacturing a lithium film incorporated in a power supply device such as a mobile phone, a notebook computer, a hybrid vehicle, and an electric vehicle, or an uninterruptible power supply device.
A リチウム膜製造装置
10 真空チャンバー
12 パスボックス
13 原料るつぼ(保持部材)
14 遮蔽板(遮蔽部材,特定部材)
15 開口
17 保護板
21 基材フィルム
22 リチウム膜
23 リチウム積層膜
24 基材リール
25 製品リール
26 回転ロール
27〜29 支持部材
A Lithium
14 Shield plate (shield member, specific member)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記チャンバー内を、リチウムと他の物質との反応が生じない非活性雰囲気にする工程(a)と、
上記製造用部材のうち少なくとも特定部材をリチウムまたはリチウム合金によって構成し、上記特定部材を、上記工程(a)の後で上記チャンバー内に配置する工程(b)と、
上記基材上にリチウム膜を堆積させる工程(c)と、
を含むリチウム膜の製造方法。 A method of depositing a lithium film made of lithium or a lithium alloy on a substrate by a vapor phase method in a chamber in which a manufacturing member is disposed,
A step (a) of setting the inside of the chamber to an inactive atmosphere in which reaction between lithium and another substance does not occur;
A step (b) in which at least the specific member of the manufacturing member is made of lithium or a lithium alloy, and the specific member is placed in the chamber after the step (a);
A step (c) of depositing a lithium film on the substrate;
A method for producing a lithium film comprising:
上記工程(b)では、非活性雰囲気下にある,上記チャンバーとは別の室内で上記特定部材を作成し、特定部材を取り囲む雰囲気を非活性雰囲気に維持しつつ、上記チャンバー内に移動させる、リチウム膜の製造方法。 In the manufacturing method of the lithium film | membrane of Claim 1,
In the step (b), the specific member is created in a room different from the chamber under an inert atmosphere, and the atmosphere surrounding the specific member is maintained in the inert atmosphere, and moved into the chamber. A method for producing a lithium film.
上記工程(c)の後で、上記特定部材とその上に堆積したリチウムまたはリチウム合金とを加熱溶融して混合する工程(d)をさらに含むリチウム膜の製造方法。 In the manufacturing method of the lithium film | membrane of Claim 1 or 2,
The method for producing a lithium film, further comprising a step (d) of heating and melting and mixing the specific member and lithium or lithium alloy deposited thereon after the step (c).
上記工程(b)では、チャンバー内にリチウムまたはリチウム合金の原料を保持部材に設置するとともに、上記特定部材として、上記保持部材を囲み上記基材のリチウム膜が堆積される領域を開口した遮蔽部材をチャンバー内に配置し、
上記工程(c)では、物理的堆積法を用いて、減圧下で上記原料からリチウムまたはリチウム合金の粒子を飛散させることにより、リチウム膜を堆積させる、リチウム膜の製造方法。 In the manufacturing method of the lithium film as described in any one of Claims 1-3,
In the step (b), a lithium or lithium alloy raw material is installed in the holding member in the chamber, and as the specific member, a shielding member that surrounds the holding member and opens a region on which the lithium film of the substrate is deposited Placed in the chamber,
In the step (c), a lithium film is deposited by scattering lithium or lithium alloy particles from the raw material under reduced pressure using a physical deposition method.
リチウムまたはリチウム合金によって構成され、リチウムまたはリチウム合金の原料を保持する保持部材を囲み、上記基材のリチウム膜が堆積される領域を開口した遮蔽部材。 It is a specific member used for the manufacturing method of the lithium film of Claim 4,
A shielding member that is made of lithium or a lithium alloy, surrounds a holding member that holds a raw material of lithium or a lithium alloy, and has an opening in a region where the lithium film of the substrate is deposited.
上記基材が配置されるチャンバーと、
上記チャンバー内に配置される製造用部材と、
を備え、
上記製造用部材のうち少なくとも1つは、リチウムまたはリチウム合金によって構成される特定部材である、リチウム膜製造装置。 An apparatus for depositing a lithium film made of lithium or a lithium alloy on a substrate by a vapor phase method,
A chamber in which the substrate is disposed;
A manufacturing member disposed in the chamber;
With
At least one of the manufacturing members is a lithium film manufacturing apparatus that is a specific member made of lithium or a lithium alloy.
物理的堆積法に用いられるリチウム膜製造装置であって、
上記製造用部材は、リチウムまたはリチウム合金の原料を保持する保持部材と、該保持部材を囲み、上記基材のリチウム膜が堆積される領域を開口した遮蔽部材とを含み、
上記遮蔽部材は上記特定部材である、リチウム膜製造装置。 The lithium film manufacturing apparatus according to claim 6,
A lithium film manufacturing apparatus used for physical deposition,
The manufacturing member includes a holding member that holds a raw material of lithium or a lithium alloy, and a shielding member that surrounds the holding member and opens a region where the lithium film of the base material is deposited,
The lithium film manufacturing apparatus, wherein the shielding member is the specific member.
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