JP2016029652A5 - - Google Patents

Description

更に詳しく言うと、給電ユニットの正極と負極との間に電圧が発生しない場合は、電力で駆動されていないため、給電ユニット内の化学反応が進行せず、したがって、ゲート層１４２は媒体（リチウムイオン含有）と反応が発生しない。
給電ユニットが充電を行う時、つまり第１回の充電を例として給電ユニットが化成（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を行う時に、ゲート層１４２は金属リチウム層１２と接触していないので、ゲート層１４２におけるリチウムイオン及び／或いは金属リチウムと反応できる成分は、媒体から提供されたリチウムイオンと合金化反応を行うだけである。要するに、ゲート層１４２が媒体と接触する界面に、形成合金物質が発生し始め、かつ反応時間を長くするに連れて、ゲート層１４２におけるリチウムイオン及び／或いは金属リチウムと反応できるほとんどすべての成分は、リチウムイオンと反応する。このとき、ゲート層１４２はほとんど完全に崩れて合金物質に形成され、合金物質は、量の増加に連れて、だんだん集電層１４のホールＨ内に充填される。これによって、媒体は合金物質を通して金属リチウム層１２の表面に達すると共に、イオンと電子との交換作用が発生する。換言すると、給電ユニットが化成終了或いは何回かの充電後に、最初に金属リチウム層１２と媒体を区別するためのゲート層１４２が合金化反応によって崩れた後に、媒体は崩れたゲート層１４２（つまり合金物質であり）によってホールＨに充填されて金属リチウム層１２と接触する。これによって、金属リチウム層１２は給電ユニット内の電気化学反応を生じさせる。このことから、ゲート層１４２は、電気化学反応が発生した後は、合金化反応によって、初始構造から微粒状の合金物質構造に潰れ、かつ最初の構造に戻れないことが分かる。
機能性から見ると、ゲート層１４２は、給電ユニットにおいて電気化学反応が発生する前、主にその金属構造又はメタロイド構造の特性を使って封止構造の役割を担うことによって、いかなる物質とも作用が発生しないように金属リチウム層１２を完全に封止する。しかし、電気化学反応が発生したら、ゲート層１４２はだんだん崩れて合金物質になる。換言すると、ゲート層１４２の金属構造は最終に消えてしまい、合金の状態で給電ユニット内に存在する。

前記集電層の材料は、銅、ニッケル、鉄、亜鉛、金、銀、チタン或いはリチウムと合金化反応を発生しない材料から選ばれる。
ゲート層１４２は一種或いは多種の金属を含んでもよく、金属材料及び／又はメタロイド材料を含み、且つゲート層１４２の様々な材料において、リチウムとリチウム合金に形成できる材料以外、リチウム合金に形成できない材料を含んでもよい。この二種類の材料は非合金態或いは合金態の何れの形態で存在してもよい。例えば、非合金態はパターン化されたスパッタリング、蒸着、メッキによって形成されるが、ゲート層１４２の組成において、リチウム合金に形成できる材料の含有量は０．１％以上であり、残部はリチウムと合金化反応を発生できる材料であってもよい。このうち、上記リチウム合金に形成できる材料として、アルミニウム、スズ、シリコン、アルミニウム合金、スズ合金、シリコン合金、他の単一の金属或いは合金材料が挙げられ、リチウム合金に形成できない材料は、単独或いは多種類の材料からなってもよく、例えば、銅、ニッケル、鉄、チタン、亜鉛、銀、金或いはこれらの組み合わせが挙げられる。
リチウム合金に形成できる材料は、アルミニウム、スズ、シリコン、アルミニウム合金、スズ合金、シリコン合金、他の単一の金属或いは合金材料、又は多種の金属或いは合金材料であってもよく、リチウム合金に形成できない材料は単一でも複数の材料の組み合わせでもよく、例えば、銅、ニッケル、鉄、チタン、亜鉛、銀、金或いはその組み合わせである。例えば、このゲート層１４２がジアロイである時に、リチウムイオン／リチウム金属と合金に形成できるスズ金属と、リチウムと合金化反応を発生しないニッケル金属からなるニッケル−スズ合金であってもよく、このうち、スズの含有量は０．１％以上である。

Claims (1)

1. 前記ゲート層は少なくとも一つの金属材料及び／又はメタロイド材料を有する、リチウム合金に形成できる材料を含み、前記リチウム合金に形成できる材料は、前記媒体から提供されるリチウムイオンと合金化反応を起こし、前記リチウム合金に形成できる材料はアルミニウム、スズ、シリコン、リチウム合金、スズ合金、シリコン合金或いはこれらの組み合わせから選ばれる請求項１に記載の金属リチウム電極板。