JP4795244B2 - 少なくとも1つの電極および電解質が共通原子団〔xy1y2y3y4〕を各々含んでなる小型電池、並びに該小型電池の製造方法 - Google Patents
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Description
‐少なくともAx2T′y2〔XY1Y2Y3Y4〕z2B′w2タイプの化合物および化学元素E′を含んでなる第一スパッタリングターゲットにより、第二電極を形成する第一薄層、
‐少なくとも〔XY1Y2Y3Y4〕タイプの原子団を含んでなる第二スパッタリングターゲットにより、電解質(4)を形成する第二薄層、
‐および少なくともAx1Ty1〔XY1Y2Y3Y4〕z1Bw1タイプの原子団および化学元素Eを含んでなる第三スパッタリングターゲットにより、第一電極を形成する第三薄層
を付着させることからなる、という事実により達成される。
‐少なくともAx2T′y2〔XY1Y2Y3Y4〕z2B′w2タイプの化合物および化学元素E′を含んでなる第一スパッタリングターゲットにより、カソード3を形成する第一薄層
‐少なくとも〔XY1Y2Y3Y4〕タイプの原子団を含んでなる第二スパッタリングターゲットにより、窒素ガスの存在下で付着させうる、電解質4を形成する第二薄層
‐および、少なくともAx1Ty1〔XY1Y2Y3Y4〕z1Bw1タイプの原子団および化学元素Eを含んでなる第三スパッタリングターゲットにより、アノード5を形成する第三薄層
を付着させることにより得られる。
Claims (23)
- 中間に固体電解質(4)が配置された少なくとも第一および第二電極(3、5)を、薄層の形で含んでなる小型電池(1)であって、
第一電極(5)および電解質(4)が双方とも〔XY1Y2Y3Y4〕タイプの少なくとも1つの共通原子団を含んでなり、ここで頂点が化学元素Y1、Y2、Y3およびY4で各々形成された四面体の中にXが存在し、化学元素Xがリン、ホウ素、ケイ素、イオウ、モリブデン、バナジウムおよびゲルマニウムから選択され、化学元素Y1、Y2、Y3およびY4がイオウ、酸素、フッ素および塩素から選択され、
上記固体電解質はアルカリ金属イオンAを含んでなり、
上記第一電極は上記アルカリ金属イオンAを吸蔵および脱吸蔵し、上記第二電極は上記アルカリ金属イオンを供給することを特徴とする、小型電池。 - 化学元素Y1、Y2、Y3およびY4が同一である、請求項1に記載の小型電池。
- Y1、Y2、Y3およびY4から選択される少なくとも1つの化学元素が、2つの四面体に共通した頂点を形成している、請求項1または2に記載の小型電池。
- 電解質(4)が窒素を含んでなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の小型電池。
- 電解質(4)が、リチウムおよびナトリウムから選択されるアルカリ金属イオンAを含んでなる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の小型電池。
- 第一電極(5)が、金属および炭素から選択される化学元素Eが化合物中に分散された、〔XY1Y2Y3Y4〕原子団を有する、x1およびw1≧0でy1およびz1>0の、Ax1Ty1〔XY1Y2Y3Y4〕z1Bw1タイプの化合物を形成するように、アルカリ金属イオンA、チタン、バナジウム、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、銅、ニオブ、モリブデンおよびタングステンから選択される少なくとも1種の遷移金属イオンを含めた金属イオンTの混合物と、イオウ、酸素、フッ素および塩素から選択される化学元素Bを含んでなる、請求項5に記載の小型電池。
- 第二電極(3)が、〔X′Y′1Y′2Y′3Y′4〕タイプの少なくとも1つの原子団を含んでなり、ここで頂点が化学元素Y′1、Y′2、Y′3およびY′4で各々形成された四面体の中にX′が存在し、化学元素X′がリン、ホウ素、ケイ素、イオウ、モリブデン、バナジウムおよびゲルマニウムから選択され、化学元素Y′1、Y′2、Y′3およびY′4がイオウ、酸素、フッ素および塩素から選択される、請求項6に記載の小型電池。
- 第二電極(3)が、金属および炭素から選択される化学元素E′が化合物中に分散された、〔X′Y′1Y′2Y′3Y′4〕原子団を有する、x2およびw2≧0でy2およびz2>0の、Ax2T′y2〔X′Y′1Y′2Y′3Y′4〕z2B′w2タイプの化合物を形成して、第一および第二電極(5、3)がアルカリ金属イオンAの異なるインターカレーション電位を有するように、アルカリ金属イオンA、チタン、バナジウム、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、銅、ニオブ、モリブデンおよびタングステンから選択される少なくとも1種の遷移金属イオンを含めた金属イオンT′の混合物と、イオウ、酸素、フッ素および塩素から選択される化学元素B′を含んでなる、請求項7に記載の小型電池。
- TおよびT′が同一である、請求項8に記載の小型電池。
- EおよびE′が同一である、請求項8または9に記載の小型電池。
- 電解質(4)が原子団〔XY1Y2Y3Y4〕および〔X′Y′1Y′2Y′3Y′4〕を含んでなる、請求項7〜10のいずれか一項に記載の小型電池。
- 元素X′、Y′1、Y′2、Y′3およびY′4が元素X、Y1、Y2、Y3およびY4と各々同一である、請求項7〜10のいずれか一項に記載の小型電池。
- 第二電極(3)が、アルカリ金属Aまたはアルカリ金属Aの合金により形成されている、請求項6に記載の小型電池。
- 第二電極(3)が、アルカリ金属Aと合金化可能な物質により形成されている、請求項6に記載の小型電池。
- アルカリ金属Aと合金化可能な物質が、ケイ素、炭素またはスズ製である、請求項6に記載の小型電池。
- 第二電極(3)が、遷移金属を含めた混合カルコゲニドにより形成されている、請求項6に記載の小型電池。
- 第一電極(5)および電解質(4)の諸成分を含んでなる第一中間薄層(8)が、第一電極(5)と電解質(4)との間に配置され、第一電極(5)の諸成分および電解質(4)の諸成分の濃度が、電解質(4)から第一電極(5)方向へ、各々0から1および1から0と変わる、請求項11〜16のいずれか一項に記載の小型電池。
- 第二電極(3)および電解質(4)の諸成分を含んでなる第二中間薄層(7)が、第二電極(3)と電解質(4)との間に配置され、第二電極(3)および電解質(4)の諸成分の濃度が、電解質(4)から第二電極(3)方向へ、各々0から1および1から0と変わる、請求項17に記載の小型電池。
- 連続的に基板(1a)上へ:
‐少なくともAx2T′y2〔XY1Y2Y3Y4〕z2B′w2タイプの化合物および化学元素E′を含んでなる第一スパッタリングターゲットにより、第二電極(3)を形成する第一薄層、
‐少なくとも〔XY1Y2Y3Y4〕タイプの原子団を含んでなる第二スパッタリングターゲットにより、電解質(4)を形成する第二薄層、
‐および少なくともAx1Ty1〔XY1Y2Y3Y4〕z1Bw1タイプの原子団および化学元素Eを含んでなる第三スパッタリングターゲットにより、第一電極(5)を形成する第三薄層
を付着させることを特徴とする、請求項12に記載された小型電池(1)の製造方法。 - 第一中間薄層(7)が、電解質(4)の付着前に、第一および第二スパッタリングターゲットにより第二電極(3)上に付着される、請求項19に記載の小型電池の製造方法。
- 第二中間薄層(8)が、第一電極(5)の付着前に、第二および第三スパッタリングターゲットにより電解質(4)上に付着される、請求項20に記載の小型電池の製造方法。
- 電解質(4)が窒素ガスの存在下で付着される、請求項19〜21のいずれか一項に記載の小型電池の製造方法。
- 第一および第二集電体(2、6)が、第二電極(3)の付着前に、カソードスパッタリングにより、基板(1a)上に付着される、請求項19〜22のいずれか一項に記載の小型電池の製造方法。
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