JP2016507875A - 薄型フィルムリチウムイオン電池を形成するシステム、方法、及び装置 - Google Patents

Abstract

薄型フィルム電池を形成するシステム及び方法は、基板と、基板の上に形成された第１電流コレクタと、第１電流コレクタの一部の上に形成されたカソード層と、カソード層の上に形成された電解質材料の固体層と、電解質材料の固体層の上に形成されたシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層と、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層と電気的に結合した第２電流コレクタとを含む。薄型フィルム電池を形成する方法とシステムもまた開示される。【選択図】図１

Description

本発明は、一般的には電力貯蔵システムに関するものであり、特に薄型フィルム電池システム及び薄型フィルム電池の形成方法に関する。

現代の生活様式は、より多くの携帯電子装置の使用を要求する。携帯電子装置は個人用の電子機器（例えば、携帯電話、カメラ、玩具など）からコードレスの電力工具、電子器具、電気自動車やハイブリッド自動車などを含む。携帯電子装置のより一層の需要は、携帯電力貯蔵システムの貯蔵性能と提供時間との増加を要求する。

例えば様々な種類のバッテリーなどの典型的な携帯電力貯蔵システムは、比較的乏しい単位重さあたりの貯蔵性能を備え、比較的コストが高い。その結果、電子工具や電子器具、電気自動車やハイブリッド自動車などの高い電力を要求する使用の性能は、コストとバッテリーの重さによって制限される。これらを考慮すると、より軽く、より高性能で、より低いコストの電力貯蔵システムが求められている。

概して、本発明は、より軽く、より高性能で、より低コストな電力貯蔵システムを提供することによってこれらの要求を満たす。本発明は、工程、装置、システム、コンピュータ読み取り可能媒体、デバイスなどの多くのやり方で実施可能だと評価されるべきである。本発明のいくつかの独創的な実施形態は以下において開示される。

１つの実施形態は、基板と、基板の上に形成された第１電流コレクタと、第１電流コレクタの一部の上に形成されたイオン含有物質の層と、イオン含有物質の層の上に形成された電解質層と、電解質層の上に形成されたシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層と、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層と電気的に結合する第２電流コレクタとを含む薄型フィルム電池を提供する。

シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層は多数の交互に重なる層の対を含んでおり、交互に重なる層の対の第１層はシリコンを含み、第２層は炭素、スズ、銀、アルミニウム、インジウム、チタニウム、タリウム、銅、又はそれらの組み合わせを少なくとも１つ含んでいる。交互に重なる層の対は、各々２ｎｍから５００ｎｍの厚さである。交互に重なる層の対の第１層は１ｎｍから４９９ｎｍの厚さであり、第２層も１ｎｍから４９９ｎｍの厚さである。

シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層は、１％から９９％の交互に重なる第１の対と、９９％から１％の交互に重なる第２の対とを備える。第１電流コレクタと、リチウムイオンを含んだ物質のカソード層と、電解質材料の層と、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層との厚さの合計が、１０マイクロメートルから５０マイクロメートルの間である。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層の厚さが２マイクロメートルから１０マイクロメートルの間である。基板は柔軟性基板である。

他の実施形態は、薄型フィルム電池を形成する方法を提供する。その方法は、基板の上に第１電流コレクタを形成することと、第１電流コレクタの上にカソード層を形成することと、カソード層の上に固体電解質層を形成することと、電解質材料の固体層の上にシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層を形成することと、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層と第２電流コレクタとを電気的に結合することを備える。

シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層は、多数の交互に重なる層の対を備えており、それは１つのプロセスチャンバーで形成され、そのプロセスチャンバーは少なくとも２つのソースと移送システムを備えており、交互に重なる層を形成することは、基板を少なくとも２つのソースの間に交互に移送させることを含んでいる。多数の交互に重なる層の対はまた、１つの回転式プロセスチャンバーで形成され、その回転式プロセスチャンバーは少なくとも２つのソースと回転式移送システムを備えており、交互に重なる層を形成することは、基板を少なくとも２つのソースの間に交互に移送させることを含んでいる。

更に他の実施形態は薄型フィルム電池の製造システムを提供する。そのシステムは、少なくとも２つのソースと移送システムを備えたチャンバーを備えており、その移送システムは基板を少なくとも２つのソースの間に交互に移送させることができる。チャンバーは更に少なくとも２つのソースのそれぞれの間にガスカーテンを備える。チャンバーは更に少なくとも２つのソースのそれぞれの間に隔離壁を備える。

システムは更にコントローラを備えることができる。そのコントローラは、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された基板の上に第１電流コレクタを形成するロジックと、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された第１電流コレクタの上にカソード層を形成するロジックと、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶されたカソード層の上に電解質層を形成するロジックと、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された電解質層の上にシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層を形成するロジックと、コンピュータ読み取り可能媒体に記憶されたシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層と第２電流コレクタとを結合するロジックと、を含んでいる。

他の様式や発明の有利な点は、発明の原理の例示として描かれた付属の図面と合わせた後述の詳細な説明から明らかになる。

本発明は付属の図面と合わせた後続の詳細な説明によって容易に理解される。
本発明の実施形態に係る薄型フィルム電池の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄型フィルム電池の断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る薄型フィルム電池の断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る薄型フィルム電池の断面図である。 本発明の実施形態に係るシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層の断面図である。 本発明の実施形態に係るアノードのＡＢ層のパーセンテージのグラフである。 本発明の実施形態に係るアノードの多重ＡＢ層のパーセンテージのグラフである。 本発明の実施形態に係るカソード層とアノード層とのパーセンテージのグラフである。 本発明の実施形態に係る堆積システムの単純化した模式図である。 本発明の実施形態に係る薄型フィルム電池を製造するための製造システムの単純化した模式図である。 本発明の実施形態に係る回転式堆積システムの単純化した模式図である。 本発明の１つの実施形態に係る薄型フィルム電池を形成する際に実行される動作方法を図示したフローチャート図である。 本発明に係る工程を実行するための例示のコンピュータシステムのブロック図である。 本発明の実施形態に係る１つかそれ以上の堆積システムと製造システムとを含む統合システムのブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

より軽く、より高性能で、より低コストな電力貯蔵システムのいくつかの例示的な実施形態が説明される。当業者にとって、本発明がここで設定されたいくつか又は全ての特定の詳細無しに実施されることは明らかである。

シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層は薄型リチウムイオン電池の作製に使用される。薄型リチウムイオン電池のアノード物質に使用される薄型フィルムのハイブリッドシリコン（Ｓｉ）−炭素（Ｃ）又はハイブリッドシリコン（Ｓｉ）−軽金属（例えば、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、タリウム（Ｔｌ）及び銅（Ｃu））を作製するために、様々な方法が使用される。薄型フィルム構造は調整可能な機械的、化学的、電気的性質を備える。２つの層が堆積するこの新しいクラスの薄型フィルムアノード物質の例は、ＰＶＤ及び／又はＣＶＤを用いたＳｉとＳｎとの薄型フィルム層である。

図１Ａは、本発明の実施形態に係る薄型フィルム電池１００の断面図である。薄型フィルム電池１００は絶縁性の土台となる基板１０２を備える。基板１０２は柔軟性を持つか、又は実質的に柔軟性を持たない。例として、基板１０２はシリコン、ガラス、セラミック、柔軟性ポリマー、又は以下で示される層１０４、１０５、１１０、１２０を支持できるその他の適用可能な基材で形成することができる。

電流コレクタ１０４と１０６とは金属やその他の適用可能な電導性物質である。例として、第１電流コレクタ１０４と第２電流コレクタ１０６とはアルミニウム又は銅、それらの組み合わせ又は合金とすることができる。電流コレクタ１０４、１０６は薄型フィルム電池１００の電極端子を提供する。電流コレクタ１０４、１０６はそれぞれおよそ１０００オングストロームの厚さＤ２、Ｄ３を持つ。層１０２、１０４、１０５、１１０、１２０、１３０は縮尺を合わせて描かれていないと理解しないといけない。更に、第１電流コレクタ１０４の厚さＤ２は第２電流コレクタの厚さＤ３よりも小さいか又は大きいということを理解しないといけない。

リチウム含有層１０５は電流コレクタ１０４の上に形成される。リチウム含有層１０５は少なくとも１つのＬｉＣｏＯ２（酸化リチウムコバルト）、及び／又はＬｉＮｉＯ２（酸化リチウムニッケル）、及び／又はＬｉＭｎＯ２（酸化リチウムマンガン）、及び／又はＬｉＭｎ_２Ｏ_４（二酸化リチウムマンガン）、及び／又はその他の適用可能なリチウムや類似イオン物質やそれらの組み合わせの層を１つ又は複数含む。リチウム含有物質１０５はおよそ８〜４０マイクロメートルの厚さＤ４を持つ。

電解質層１１０は、リチウム含有層１０５の上に形成される。電解質層はＬｉＰＯＮを含む（リチウム窒化リン酸化物）。電解質層１１０は約０．５マイクロメートルから約１０マイクロメートルの間の厚さＤ５を持つ。

シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０は、電解質層１１０の上に形成される。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０は以下においてより詳細に説明される。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０は約２マイクロメートルから約１０マイクロメートルの間の厚さＤ６を持つ。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０は約２マイクロメートルから約１０マイクロメートルより大きな厚さＤ６を持つこともできる。

絶縁体１２２は、層１０４、１０５、１１０、１２０の積層の側面１１０Ａに形成される。電導層１３０は、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の上に形成される。絶縁体１２２は、層１０４、１０５、１１０、１２０の積層の側面１１０Ａを電導層１３０から絶縁する。電導層１３０は約２マイクロメートルから約５マイクロメートルの間の厚さを持つ。電導層１３０は、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の頂上表面１２０Ａと第２電流コレクタ１０６とを電気的に結合する。電導層１３０はシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の頂上表面１２０Ａの上に単に積み重ねられ、第２電流コレクタ１０６とワイヤー又は同様の電導構造によって結合される。

図１Ｂは、本発明の実施形態に係る代わりの薄型フィルム電池１１０´の断面図である。代わりの薄型フィルム電池１１０´は、積み重ねられた１０４、１０５Ａ、１０５Ｂ、１２０、１１０、基板１０２の上に電導層１３０によって形成される代わりの第２電流コレクタ１０６Ｂ構造を備え、それによって図１Ａに描かれた第２電流コレクタ１０６構造を必要のないものとする。

図１Ｃは、本発明の実施形態に係る代わりの薄型フィルム電池１１０´´の断面図である。代わりの薄型フィルム電池１１０´´は上述の第２電流コレクタ１０６を備える。電解質層１１０はリチウム含有層１０５を覆い、それによって電解質層はリチウム含有層の頂上１０５Ａと端部１０５Ｂ、１０５Ｃとを囲う。電解質層１１０は第１電流コレクタ１０４の一部１０４Ａを覆わない。電解質層１１０は第２電流コレクタ１０６の一部１０６Ｃまで延びる。

シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０は電解質層１１０の頂上表面１１０Ａの上と第２電流コレクタ１０６の第２部分１０６Ｄとの上に形成される。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０は第２電流コレクタ１０６の一部１０６Ｃを覆うところまで延びる端部１１０Ｂを少なくとも覆う。第２電流コレクタ１０６の第３部分１０６Ｅは覆われないままであり、代わりの薄型フィルム電池１１０´´のアノード電気端子として利用できる。第１電流コレクタ１０４の覆われていない部分１０４Ａは代わりの薄型フィルム電池１００´´のカソード端子として利用できる。

図１Ｄは本発明の実施形態に係る代わりの薄型フィルム電池１００´´´の断面図である。代わりの薄型フィルム電池１００´´´は前出の図１Ｃで描かれた代わりの薄型フィルム電池１００´´と実質的に同様である。代わりの薄型フィルム電池１００´´´は連続した薄く交互に同じ形に堆積した層２０２、２０４で形成されたシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０を、電解質層１１０の頂上表面１１０Ａと第２電流コレクタ１０６の第２部分１０６Ｄとの上に備える。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０は少なくとも、第２電流コレクタ１０６の一部１０６Ｃまで延びる端部１１０Ｂを覆う。

図２Ａは、本発明の実施形態に係るシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の断面図である。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０は層２０２、２０４の多重に交互に重なる対を備える。多重に交互に重なる層２０２、２０４はそれぞれ１ｎｍから５００ｎｍの間の厚さＤ７及びＤ８を持つ。

Ａ層２０２はシリコンを用いた薄層とすることができる。Ｂ層２０４は炭素（例えばグラファイト）を用いて非金属の薄層とすることができる。代わりに、Ｂ層２０４をスズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、タリウム（Ｔｌ）、銅（Ｃｕ）、又はそれらの組み合わせなどの薄い金属材料とすることができる。Ｂ層２０４は炭素と金属材料の組み合わせとすることもできる。交互に積み重なるＡ層とＢ層とはシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の超格子構造を形成する。

シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の超格子構造を形成するための交互に重なるＡＢ物質の層２０２、２０４はいくつかの異なる組み合わせでも形成することができる。例としてＡＢ、ＡＢＡＢ_１、ＡＢＡＢ_１ＡＢ_２、又はＡＢＡＢ_１ＡＢ_２ＡＢ_３などであり、ここでＢ、Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３などはそれぞれ上述の異なる炭素又は金属物質である。

シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０内の層２０２、２０４のそれぞれの厚さは１ｎｍから５００ｎｍの間とすることができる。例として、もし物質Ａの層２０２の厚さＤ７が約１ｎｍだとすると、物質Ｂの層の厚さＤ８は約４９９ｎｍまでとすることができる。交互に重なる物質ＡＢの層２０２、２０４は約２ｎｍから５００ｎｍとすることができる。

図２Ｂは、本発明の実施形態に係るアノードのＡＢ層のパーセンテージのグラフ２５０である。アノードの超格子構造は物質Ａ（例えばシリコン）の層と物質Ｂ（例えばスズ）の層とが交互に堆積した薄層によって織り重なる。アノードのトータルの厚さの幅は２μｍ〜１０μｍとなる。この厚さにおいて、層Ａと層Ｂとは物質の組み合わせを備え、それぞれの厚さはリチウム化機能のための特別な厚さの比率を備える。Ａ層とＢ層との厚さの比率は１：９、２：８、３：７、４：６の間とすることができる。

Ａ物質とＢ物質とのそれぞれの層２０２、２０４の混合比率は１％から９９％とすることができる。ＡとＢとの理想の比率は１０％（Ｓｉ）／９０％（Ｓｎ）から４０％（Ｓｉ）／６０％（Ｓｎ）の間となる。ＡＢ層は、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの薄膜耐性、層の自己組立、インクジェットプリントなどで形成することができる。

図２Ｃは本発明の実施形態に係るアノードの多重ＡＢ層のパーセンテージのグラフ２７０である。上述の通り、アノード層は異なる比率で形成することができる。例えば、第１アノードは、線２７２で見られるように、１０％のＳｉと９０％のＳｎの比率を持つ。第２アノードは、線２７４で見られるように、２０％のＳｉと８０％のＳｎの比率を持つ。第３アノードは、線２７６で見られるように、３０％のＳｉと７０％のＳｎの比率を持つ。第４アノードは、線２７８で見られるように、４０％のＳｉと６０％のＳｎの比率を持つ。

シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の超格子構造はいくつかの異なる堆積技術を用いて形成することができる。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の超格子構造のための気相成長法は、比率振動（ＲＦ）スパッタリング、直流（ＤＣ）スパッタリング、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化型化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、分子層堆積（ＭＬＤ）、レーザーアシスト堆積（ＬＡＤ）などのスパッタリング堆積を含む。

電導物質又は絶縁物質のためのＲＦのような物理蒸着法と電導物質のためのＤＣスパッタリングは薄型フィルム製作のために広く適用されている。

図２Ｄは本発明の実施形態に係るカソード層とアノード層との厚さのグラフ２９０である。カソードＬｉＣｏＯ_２のトータルの厚さは８μｍから４０μｍであり、電解質ＵＰＯＮのトータルの厚さは０．５μｍから１０μｍである。カソードとアノードとの厚さの比率は、薄型フィルムＬｉイオン電池内でカソードＬｉＣｏＯ_２はアノードＳｉ−Ｓｉｔの４倍厚い。例えば、もしアノードの厚さが２μｍならば、図２Ｃに示すカソードの厚さは８μｍとなる。この４倍厚いカソードは起動を改善する。電解質（ＬｉＰＯＮ）の厚さは密度に依存して変化する。

図３Ａは本発明の実施形態に係る堆積システム３００の単純化した模式図である。堆積システム３００は、基板移送システム３０６と多重堆積ステーション３０４Ａ、３０４Ｂとを備えるチャンバー３０１を含む。多重堆積ステーション３０４Ａ、３０４Ｂのそれぞれは、対応する堆積ソース３０２Ａ、３０２Ｂを持つ。チャンバー３０１には２つ以上の堆積ステーションとそれに対応するソースとが含まれ得ると理解されなければいけない。

基板１０２は移送システム３０６によって、３０３Ａ及び３０３Ｂ方向に移送され、堆積システム３０４Ａと３０４Ｂとの間を行ったり来たりする。コントローラ３３０と１つかそれ以上のプロセスガスソース３４０はチャンバー３０１と連携している。チャンバー３０１は更にガスカーテン３０８、又は、真空及び／又は１つかそれ以上の物理構造３１０（例えば部分壁）を備え、堆積システム３０４Ａと３０４Ｂとを分離している。

スパッタリング技術を用いて、堆積ソース３０２Ａ及び３０２ＢそれぞれからのＡＢ物質がスパッタリングされる。シリコンソースと選択された金属のソースとがＡＢ層を形成するための使用され得る、なぜならシリコンと金属はいずれも単体物質であるため、堆積された薄型フィルムはソース対象物質を倣ってきれいな界面を形成する。

基板１０２は毎分およそ０．１ｍ〜４．０ｍの速さで３０３Ａ、３０３Ｂの方向に移動することができる。ソース３０２Ａ、３０２Ｂは基板１０２からおよそ７ｃｍから１４ｃｍの距離を隔離されている。ソース３０２Ａ、３０２Ｂの周りはそれぞれプロセスガスソース３４０から供給される１つかそれ以上のプロセスガスによって囲まれている。

基板移送システム３０６は可逆的であり、柔軟性のある基板のためのロールツーロールシステムを、多重ステップスパッタリング堆積又はチャンバー３０１を開けることなくプラズマ強化化学蒸着工程を可能にするために、受け入れることができる。堆積システム３００は、超格子のアノード薄型フィルムとしての同じ形で安定した無機多重堆積を供給し、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０を形成する。

基板ホルダーとソース３０２Ａ、３０２Ｂは長方形とすることができ、どのような適用可能な物質でも形成することができる。例として、ステンレススチールやアルミニウムのような他の金属、そして銅のような他の物質、そしてそれらの組み合わせを基板ホルダーとソース３０２Ａ、３０２Ｂを形成するために使用することができる。ステンレススチール容器は真空下において、又は大気圧下かつ周囲の温度条件において、基板を移送するのに理想的である。基板ホルダーは鋳型成形された掴むための端部を備え、容器の取り扱いが容易となっている。

ある実施形態では、基板ホルダーは長さがおよそ２０インチ（５０ｃｍ）であり、幅がおよそ１０インチ（２５ｃｍ）、深さが０．５インチ（１．２ｃｍ）である。ソース３０２Ａと３０２Ｂとは長さがおよそ１２インチ（３０ｃｍ）であり、幅が６インチ（１５ｃｍ）であり、深さが０．５インチ（１．２ｃｍ）である。

薄型フィルムリチウムイオン電池は上述の通り３つの異なる部分：電極（アノードとカソード）と電解質とを備えており、電極と電解質とはリチウムイオン電池内で固体であり、固体電解質はカソードとアノードとの間にリチウムイオンを伝導する層である。蓄電段階においては、リチウムイオンはカソードからアノードへリチウムイオンを伝導する固体電解質層を通って移動する。放電段階においては、リチウムイオンはアノードからカソードへ同じリチウムイオンを伝導する固体電解質層を通って戻ってくる。電池１００の蓄電又は放電の間のシリコン層２０２への電気化学的なリチウムイオンの挿入又は抜き取りは、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０内のシリコンへのリチウムイオンがもたらす拡張によるストレスを引き起こす。リチウムイオンのシリコンへの挿入は、アノードのシリコンに対しておよそ４００％の容量増加をもたらす。この拡張はアノードの崩壊又は分解を引き起こす。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の超格子構造は、典型的で画一的なアノード構造と比べてより容易に容量増加のストレスを解消する。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の超格子構造内のシリコンと金属からなる薄型フィルムの交互に積み重なる層は、電気化学的なリチウムイオンの挿入によるシリコンの容量拡張を制御する。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０を通しての薄型フィルムの一様な厚さは、リチウム化の間にリチウムイオンが拡散するための短いパスを提供し、それによってＡ物質とＢ物質との層２０２、２０４を通しての移動の比率が高くなる。

融合されたシリコンアノード薄型フィルムの電気化学的な結果は、典型的なアノード構造と比較して、リチウムイオンの電導性の増加と蓄電と放電の繰り返しに対する性能の保持の劇的な改良とを示す。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の体積量に基づくエネルギー密度は、非常に効果的なアノード構造を提供する。

アルゴンイオンなどのスパッタリングガス又は「ソース／ターゲット」３０２Ａ、３０２Ｂ上の原子の衝撃は、物質をソースから基板上へと押し出す。ソース３０２Ａ、３０２Ｂから飛ばされた原子は広いエネルギー分布を持ち、数１０ｅＶにもなる。

スパッタリングが堆積システム３００で使用される一方で、他の体積技術もスパッタリングの代わりに、又は追加として使用することができる。プラズマ強化型化学蒸着堆積（ＰＥＣＶＤ）は半導体の製造でしばしば用いられ、薄型の共形フィルムを金属層や他の温度に敏感な構造を含む基板の上に堆積する。初期の核生成を制御するＰＥＣＶＤもまたある最速の堆積率をもたらし、一方で、均一性を犠牲にして、密度、強度、欠陥の無さなどの品質をスパッタリング堆積や熱／電子ビーム蒸発と比べて維持する。

有機金属化学蒸着堆積（ＭＯＣＶＤ）法は、エピタキシャルIII−Ｖ半導体層、及び、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０のようなハイブリッド二重金属シリコン、又は多重金属シリコンの薄型フィルムの形成に用いられる。

原子層堆積（ＡＬＤ）は、連続した気相反応と自己制御式界面化学とに基づいた薄型フィルム堆積技術である。原子単層堆積ではＡＬＤフィルムは極度に共形で、フィルム成長の間に厚さがオングストロームレベルで制御される。ＡＬＤもまたシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０を形成するのに使用される。

分子層堆積（ＭＬＤ）は、自己制御と連続界面化学に基づいているＡＬＤととても似ている。ＭＬＤもまたシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０を形成するのに使用される。ＡＬＤと同様に、ＭＬＤはピンホール無し又は欠陥無しの薄型フィルム製造工程である。加えて、分子片はフィルムが低温で成長するように堆積されるため、ＭＬＤは柔軟性のある低密度と低弾性を備える薄型フィルム製造にとってとても有効な技術である。このことは、柔軟性のあるアノード薄型フィルムの形成に有益である。

多重スリットガスソースヘッドは、ソース３０２Ａ、３０２Ｂの代わりに用いられ、多重スリットガスソースヘッドの基板１０２は、各々の堆積構成のために互いに対して移動させることができる。ガスソースヘッドは反応物質を空間的に分離する一連のチャネルを備えている。このデザインは、Ａ物質層とＢ物質層との２つの連続した堆積又は多重の連続した堆積での基板１０２の１回の前後の移動における１回のＡＢ層の堆積を許容する。多重スリットガスソースヘッドと基板１０２との間隔は固定され、又は変更され、およそ１０μｍ〜およそ１５ｃｍとすることができる。

ＡＬＤやＭＬＤでは、気相反応物質が拡散するのを防ぐ作動条件を決定するために、窒素（Ｎ_２）をキャリアやタグガスとして使用することができる。多重スリットガスソースヘッドと基板１０２との間のおよそ３０μｍの間隔を基板が前後に移動することの機械的耐性は十分である。

レーザーアシスト堆積（ＬＡＤ）は、レーザー切除に基づいて大きくて複雑な表面基板への高品質の単層又は複層のエピタキシャル金属酸化物の薄型フィルムを製造する技術である。単純性と清潔性のおかげで、ＬＡＤは、比較的低い温度において安全性と毒性とを制御する点で重要な小さなターゲットを用いて高品質の薄型フィルムを製造する可変的な方法である。

図３Ｂは、本発明の実施形態に係る薄型フィルム電池１００を製造するための製造システム３５０の単純化した模式図である。製造システム３５０は、多重プロセスステーション３００、３５２〜３６０を備えている。プロセスステーションのそれぞれは、対応する層１０４、１０５、１１０、１２０、１３０の１つかそれ以上を基板１０２の上に形成し、薄型フィルム電池１００を形成する。例として、基板１０２は電流コレクタ１０４、１０６が基板の上に形成されるプロセスステーション３５２へ移動される。その後、基板１０２はリチウム含有カソード層１０５が形成されるプロセスステーション３５４へ移動する。その後、基板１０２は電解質層１１０が形成されるプロセスステーション３５６へ移動する。その後、基板１０２はシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０が形成されるプロセスステーション３００へ移動する。その後、基板１０２は電導層１３０が形成されるプロセスステーション３５８へ移動する。洗浄、エッチング、マスキング、乾燥などの付加的なプロセスステーションは必要に応じてプロセスステーション３００、３５２〜３６０へ混合される。

図４は本発明の実施形態に係る回転堆積システム４００の単純化した模式図である。回転堆積システム４００は、回転移送システム４０５と多重堆積ソース４０４Ａ〜４０４Ｄを持つチャンバー４０１を備える。基板１０２は基板ホルダー４０６Ａ〜４０６Ｄと堆積ソース４０４Ａ〜４０４Ｄとに設置され、基板ホルダー４０６Ａ〜４０６Ｄを越して堆積ソース４０４Ａ〜４０４Ｄのそれぞれを通過するように回転移送システム４０５によって方向４１０、４１１に移送される。コントローラ３３０と１つかそれ以上のガスソース３４０もまたチャンバー４０１と連携している。チャンバー４０１は基板ホルダー４０６Ａ〜４０６Ｄを隔離する１つかそれ以上のガスカーテン（図示せず）を備える。

回転堆積システム４００は外壁４０３と回転移送システム４０５とで形成される。例示的な実施形態として、外壁４０３の直径はおよそ６０インチ（１５０ｃｍ）で、回転移送システム４０５はおよそ５１インチ〜５６インチ（１２５ｃｍ〜１４０ｃｍ）の直径を持っている。外壁４０３と回転移送システム４０５との間隔はおよそ３インチ〜８インチ（７ｃｍ〜２０ｃｍ）であり、それぞれの壁の厚さはおよそ０．５インチ（１．２ｃｍ）である。

フィルム堆積の間のチャンバー４０１での基本圧力はおよそ１０^−６トルで、反応物質の粒子圧力はおよそ５ミリトル〜２０ミリトルである。回転移送システム４０５は１ｒｐｍから１０００ｒｐｍまでの範囲で回転速度を変えることができる。

基板ホルダー４０６Ａ〜４０６Ｄは実質的に長方形のデザインで、ステンレスで形成することができる。基板ホルダー、チャンバー４０１、外壁４０３、回転移送システム４０５はあらゆる適用できる物質で形成することができる。例として、ステンレスは基板ホルダー、チャンバー４０１、外壁４０３、及び回転移送システム４０５にとって理想的な物質である。基板ホルダーは、扱いが容易になるために鋳型成形された端部又は把持部を回転堆積システム４００内に備えることができる。

基板ホルダー４０６Ａ〜４０６Ｄは長さがおよそ１５インチ（３５ｃｍ）で幅がおよそ６インチ（１５ｃｍ）、深さがおよそ０．５インチ（１．２ｃｍ）である。４つの基板ホルダー４０６Ａ〜４０６Ｄとソース４０４Ａ〜４０４Ｄのみが描かれているが、それ以上又はそれ以下の基板ホルダーとソースを使用することができ、基板ホルダーとソースとの数は異なるものとすることもできる。例として、ハイブリッドシリコンソフト金属薄型フィルムアノードを１つ〜４つの基板に形成するために、６つのソースを用いることができる。

回転堆積システム４００は大気圧と周囲の温度条件における大量生産のための空間的な反応装置（spatial reactor）として使用することもできる。

図５は、本発明の１つの実施形態に係る薄型フィルム電池１００を形成するために実行される作動５００を描いたフローチャート図である。ここに描かれた作動は例示であり、いくつかの動作は補助的な動作を備え、ある例においてはここで描かれたある動作は含まれないものとすることができるということを理解されるべきである。このことに留意して、方法及び作動５００を以下に説明する。

作動５０５では、プロセスチャンバー又はステーションの中で第１電流コレクタ１０４が基板１０２の上に形成される。第１電流コレクタ１０４を形成することは選択的に第２電流コレクタを形成することを含むことができる。第１電流コレクタ１０４を形成することは第１電流コレクタ１０４が形成されない基板１０２の範囲をマスクするマスキング工程を含む。第１電流コレクタ１０４を形成することは、マスキング材料及び／又は第１電流コレクタ１０４のあらゆる不必要な部分を取り除くためのエッチング、洗浄、平坦化作業も含むことができる。

作動５１０では、リチウム含有カソード層１０５が第１電流コレクタ１０４の上に形成される。第１電流コレクタ１０４を形成することのように、リチウム含有カソード層１０５を形成することはリチウム含有カソード層１０５が形成されない基板１０２の範囲をマスクするマスキング工程、及び／又はマスキング材料やリチウム含有層のあらゆる不必要な部分を取り除くためのエッチング、洗浄、平坦化作業を含むことができる。

作動５１５では、電解質層１１０がリチウム含有カソード層１０５の上に形成される。第１電流コレクタ１０４を形成すること及びリチウム含有カソード層１０５を形成することのように、電解質層１１０を形成することは電解質層が形成されない基板１０２の範囲をマスクするマスキング工程、及び／又はマスキング材料やリチウム含有層のあらゆる不必要な部分を取り除くためのエッチング、洗浄、平坦化作業を含むことができる。

作動５２０では、基板１０２は薄型フィルムプロセスチャンバー３０１、４０１の上に設置される。基板１０２はプロセスチャンバー３０１、４０１内の基板ホルダーの上に設置することもできる。基板は作動５２５において第１プロセスステーション３０４Ａ、４０４Ａへ移動され、ここで薄型（例えば１ｎｍからおよそ４９９ｎｍの間）シリコン層２０２が作動５３０において電解質層１１０の上に形成される。

作動５３５では基板１０２は第２プロセスステーション３０４Ｂ、４０４Ｂへと移動され、ここで薄型（例えば１ｎｍからおよそ４９９ｎｍの間）炭素及び／又は金属層２０４が作動５４０において薄型シリコン層２０２の上に形成される。

作動５４５では基板は第１プロセスステーション３０４Ａ、４０４Ａへ移動され、ここで薄型（例えば１ｎｍからおよそ４９９ｎｍの間）シリコン層２０２は作動５５０において薄型炭素及び／又は金属層２０４の上に形成される。

作動５５５において、望ましい厚さのシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０が形成されるように作動５３５〜５５０が反復して繰り返される。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０を形成することは、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層が形成されない基板１０２の範囲をマスクするマスキング工程、及び／又はマスキング材料やシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層のあらゆる不必要な部分を取り除くためのエッチング、洗浄、平坦化作業を含むことができる。

作動５６０では、絶縁体１２２が層１０４、１０５、１１０、１２０の堆積体の側面１１０Ａに形成される。作動５６５では、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の頂上表面１２０Ａの上に電導層１３０Ａが形成される。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の頂上表面１２０Ａの上に電導層１３０Ａを形成することは、第２電流コレクタ１０６と電気的に結合することを含む。上述の通り、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の頂上表面１２０Ａの上に電導層１３０Ａを形成することは、第２電流コレクタ１０６Ｂとコンダクタ１３０Ｂとを形成し、電導層１３０Ａを第２電流コレクタ１０６Ｂに電気的に結合することを含むことができる。シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層１２０の頂上表面１２０Ａの上の電導層１３０Ａは、完成した電池１００の物理的結合の要求によって必要ならば第２電流コレクタ１０６Ｂとして使用することができると理解されるべきである。工程はこれによって終了する。

図６は本発明の工程を実行するための例示的なコンピュータシステム６００のブロック図である。コンピュータシステム６００は堆積システム３００、４００と連携し、更に製造システム３５０と連携し、プロセスチャンバーの作動を制御する（例えばコントローラ３３０）。コンピュータシステム６００はデジタルコンピュータ６０２、ディスプレイスクリーン（又はモニタ）６０４、プリンタ６０６、フロッピーディスク又は他の取り外し可能なコンピュータ読み取り可能媒体６０８、ハードディスクデバイス又は類似の一時的でない記憶デバイス６１０、ネットワークインタフェース６１２、キーボード６１４を含む。デジタルコンピュータ６０２はマイクロプロセッサ６１６、メモリーバス６１８、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６２０、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）６２２、ツールバス６２４、キーボードコントローラ（ＫＢＣ）６２６を含む。デジタルコンピュータ６０２はパーソナルコンピュータ（ＩＢＭと互換性のあるパーソナルコンピュータ、マッキントッシュコンピュータ、マッキントッシュと互換性のあるコンピュータ）、ワークステーション型のコンピュータ（サンマイクロシステム又はヒューレッドパッカードのワークステーション）、又は他のタイプのコンピュータとすることができる。

マイクロプロセッサ６１６は一般の目的のデジタルプロセッサで、コンピュータシステム６００の作動を制御する。マイクロプロセッサ６１６はシングルチッププロセッサとすることができ、又は多重コンポーネントで実行することができる。メモリから引き出した指示を用いて、マイクロプロセッサ６１６は入力データと出力データと出力デバイスへのデータの表示との受信と操作を制御する。

メモリーバス６１８はマイクロプロセッサ６１６によってＲＡＭ６２０とＲＯＭ６２２とにアクセスするために使用される。ＲＡＭ６２０はマイクロプロセッサ６１６によって一般的な記憶領域として、更に作業用記憶領域として使用され、入力データと処理されたデータとを記憶するために使用される。ＲＯＭ６２２は他のデータだけでなくマイクロプロセッサ６１６でフォローされた指示やプログラムコードを記憶するために使用される。

ツールバス６２４はデジタルコンピュータ６０２で使用される入力装置、出力装置、記憶装置とアクセスするために使用される。描かれた実施形態では、これらのデバイスはディスプレイスクリーン６０４、プリンタデバイス６０６、フロッピーディスクデバイス６０８、ハードディスクデバイス６１０、ネットワークインタフェース６１２を含む。キーボードコントローラ６２６はキーボード６１４からの入力を受け取り、それぞれのキーのための平文化された記号を、バス６２８を越えてマイクロプロセッサ６１６へ送るために使用される。

ディスプレイスクリーン６０４は、ツールバス６２４を通してマイクロプロセッサ６１６によって提供されるデータ又はコンピュータシステム６００内の他のコンポーネントによって提供されるデータのイメージを表示する出力装置である。プリンタデバイス６０６は、プリンタとして作動したとき、紙やそのようなものの表面にイメージを提供する。プロッタやタイプセッタなどの他の出力装置をプリンタデバイス６０６の代わりに、又は追加して使用することもできる。

フロッピーディスク又は他の取り出し可能なコンピュータ読み取り可能媒体６０８及びハードディスクドライブ又は他の一時的でない記憶媒体６１０を様々なタイプのデータを記憶するのに使用することができる。フロッピーディスクドライブ６０８はそのようなデータを他のコンピュータシステムに移送するのを容易にし、ハードディスクドライブ６１０は記憶された大量のデータを素早くアクセスするのを可能とする。

マイクロプロセッサ６１６はオペレーティングシステムと共にコンピュータコードを実行し、データの生成及び使用を行う。コンピュータコードとデータはＲＡＭ６２０、ＲＯＭ６２２、又はハードディスクドライブ６１０内にある。コンピュータコードとデータはまた、取り出し可能なプログラム媒体に存在することもでき、必要なときにコンピュータシステム６００上へロード又はインストールすることができる。取り出し可能なプログラム媒体は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ，ＰＣカード、フロッピーディスク、フラッシュメモリ、光学媒体、磁気テープを含む。

ネットワークインタフェース６１２は、ネットワークを越えて他のコンピュータシステムへデータを送信し、受信するために使用される。インタフェースカード又は同様のデバイス、更にマイクロプロセッサ６１６によって実行された適当なソフトウェアがコンピュータシステム６００を存在するネットワークに接続し、標準プロトコルによってデータを移送する。

キーボード６１４は使用者によってコマンドや他の指示をコンピュータシステム６００へ入力するために使用される。他のタイプの入力装置も本発明と共に使用することができる。例えば、マウス、トラックボール、ペン入力、タブレットを一般の目的のコンピュータのスクリーン上のポインタを操作するために使用することができる。

図７は本発明の実施形態に係る、１つかそれ以上の堆積システム３００、４００、製造システム３５０を含む統合システム７００のブロック図である。統合システム７００は１つかそれ以上の堆積システム３００、４００、製造システム３５０を含み、統合システムコントローラ７１０は堆積システム、製造システムと連携している。統合システムコントローラ７１０は（例えば有線又は無線のネットワーク７１２を通して）ユーザインタフェース７１４を含んでいるか、又は連携している。ユーザインタフェース７１４は使用者が読み取り可能な出力と指示を提供し、使用者のインプットを受信することができ、統合システムコントローラ７１０へのアクセスを提供する。

統合システムコントローラは特殊な目的のコンピュータ又は一般の目的のコンピュータを含むことができる。統合システムコントローラは、堆積システム３００、４００、製造システム３５０のために、コンピュータプログラム及び／又はロジックをデータ７１８（例えば性能履歴、性能又は欠陥の分析、作動履歴、経過情報など）を監視し、管理し、修正し、記憶するために実行することができる。例として、統合システムコントローラ７１０は、もし修正されたデータがそれらの作動に対して調整を要求した場合に、堆積システム３００、４００、製造システム３５０及び／又はそこにあるコンポーネント（例えば温度、流率、圧力、配置、移動、基板１０２のロード及びアンロードなど）の作動を調整することができる。

発明の一部を形成するここに述べられた作動はいずれも役に立つ機械の動作である。発明はこれら作動を実行するデバイス又は装置にも関係する。装置は要求される目的によって構成され、又は一般の目的のコンピュータが改良され、又はそのコンピュータ内のプログラムによって構成される。特に、様々な一般の目的の機械がここで述べられたことに従って書かれたコンピュータプログラムとともに使用される。又は、要求された作動を実行するためにより特殊な装置を構成することはより容易である。

発明はコンピュータ読み取り可能媒体のコンピュータ読み取り可能コード及び／又はロジックとして具体化することができる。コンピュータ読み取り可能媒体はデータを記憶して、その後にコンピュータシステムによってそのデータを読み取り可能とする任意のデータ記憶装置である。コンピュータ読み取り可能媒体の例として、ハードドライブ、ネットワークアタッチストレージ、論理回路、リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、及び他の光学又は非光学データ記憶装置である。コンピュータ読み取り可能媒体は、ネットワークを越えて配置されてコンピュータシステムと結合し、それによってコンピュータ読み取り可能コードが配置された形式で記憶され、実行される。

上述の図における作動で表される指示は説明された通りの順序で実行されることを要求されるわけではなく、作動によって表される工程は必ずしも発明を実施するために必要ではないということが理解される。更に、上述の図のいずれかにおいて描かれた工程は、ＲＡＭ，ＲＯＭ，又はハードディスクドライブの組み合わせのいずれか１つ又は組み合わせに記憶されたソフトウェアによって実行することができる。

前述の発明について明瞭な理解のためにいくらか詳細を説明しているが、添付の請求項の範囲において何らかの変更や修正がされることは明らかである。つまり、発明の実施形態は例示であって制限するものではないとみなされるべきであり、本発明はここで描かれた詳細によって制限されず、添付の請求項の範囲及び均等物内において修正され得る。

Claims (20)

1. 基板と、
   前記基板の上に形成された第１電流コレクタと、
   前記第１電流コレクタの一部の上に形成されたカソード層と、
   前記カソード層の上に形成された固体電解質層と、
   前記固体電解質層の上に形成されたシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層と、
   前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層と電気的に結合した第２電流コレクタとを備えることを特徴とする電池。
2. 請求項１の電池であって、
   前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層は多数の交互に重なる層の対を含んでおり、
   前記交互に重なる層の対の第１層はシリコンを含み、第２層は炭素、スズ、銀、アルミニウム、インジウム、チタニウム、タリウム、銅、又はそれらの組み合わせを少なくとも１つ含んでいることを特徴とする電池。
3. 請求項１の電池であって、
   前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層は多数の交互に重なる層の対を含んでおり、
   前記交互に重なる層の対は、各々２ｎｍから５００ｎｍの厚さであることを特徴とする電池。
4. 請求項１の電池であって、
   前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層は多数の交互に重なる層の対を含んでおり、
   前記交互に重なる層の対の第１層は、１ｎｍから４９９ｎｍの厚さであることを特徴とする電池。
5. 請求項１の電池であって、
   前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層は多数の交互に重なる層の対を含んでおり、
   前記交互に重なる層の対の第２層は、１ｎｍから４９９ｎｍの厚さであることを特徴とする電池。
6. 請求項１の電池であって、
   前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層は多数の交互に重なる層の対を含んでおり、
   前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノードは、１％から９９％の交互に重なる第１の対と、９９％から１％の交互に重なる第２の対とを備えることを特徴とする電池。
7. 請求項１の電池であって、
   前記第１電流コレクタと、リチウムイオンを含んだ前記カソード層と、前記電解質層と、前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層との厚さの合計が、１０マイクロメートルから５０マイクロメートルの間であることを特徴とする電池。
8. 請求項１の電池であって、
   前記アノード層の厚さが２マイクロメートルから１０マイクロメートルの間であることを特徴とする電池。
9. 請求項１の電池であって、
   前記固体電解質層の厚さは０．５マイクロメートルから１０マイクロメートルの間であることを特徴とする電池。
10. 請求項１の電池であって、
    前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層の厚さは２マイクロメートルから１０マイクロメートルの間であることを特徴とする電池。
11. 請求項１の電池であって、前記基板は柔軟性基板であることを特徴とする電池。
12. 薄型フィルム電池を形成する方法であって、
    基板の上に第１電流コレクタを形成することと、
    前記第１電流コレクタの上にカソード層を形成することと、
    前記カソード層の上に固体電解質層を形成することと、
    前記固体電解質層の上にシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層を形成することと、
    前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層と第２電流コレクタとを電気的に結合することと、を備えることを特徴とする方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層は多数の交互に重なる層の対を含んでおり、
    前記交互に重なる層の対は、各々２ｎｍから５００ｎｍの厚さであることを特徴とする方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記多数の交互に重なる層の対は１つのプロセスチャンバーで形成され、
    前記プロセスチャンバーは少なくとも２つのソースと移送システムを備えており、
    前記交互に重なる層を形成することは、前記基板を少なくとも２つのソースの間に交互に移送させることを含んでいることを特徴とする方法。
15. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記多数の交互に重なる層の対は１つの回転式プロセスチャンバーで形成され、
    前記プロセスチャンバーは少なくとも２つのソースと回転式移送システムを備えており、
    前記交互に重なる層を形成することは、前記基板を少なくとも２つのソースの間に交互に移送させることを含んでいることを特徴とする方法。
16. 薄型フィルム電池を作製するシステムであって、
    少なくとも２つのソースと、
    基板を少なくとも２つのソースの間に交互に移送させる移送システムと、を備えるチャンバーを備えることを特徴とするシステム。
17. 請求項１６に記載のシステムであって、チャンバーは更に少なくとも２つのソースのそれぞれの間にガスカーテンを備えることを特徴とするシステム。
18. 請求項１６に記載のシステムであって、チャンバーは更に少なくとも２つのソースのそれぞれの間に隔離壁を備えることを特徴とするシステム。
19. 請求項１６に記載のシステムであって、更にコントローラを備えており、
    前記コントローラは、
    コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された、基板の上に第１電流コレクタを形成するロジックと、
    コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された、第１電流コレクタの上にカソード層を形成するロジックと、
    コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された、カソード層の上に電解質層を形成するロジックと、
    コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された、電解質層の上にシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層を形成するロジックと、
    コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された、シリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層と第２電流コレクタとを結合するロジックと、を含んでいることを特徴とするシステム。
20. 請求項１９に記載のシステムであって、
    前記コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された、電解質層の上にシリコンと金属からなる薄型フィルムアノード層を形成するロジックは、
    コンピュータ読み取り可能媒体に記憶された、各々２ｎｍから５００ｎｍの厚さである多数の交互に重なる層の対を形成するロジックを含んでいることを特徴とするシステム。
    

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