JP6198905B2

JP6198905B2 - 蓄電装置の電極

Info

Publication number: JP6198905B2
Application number: JP2016154279A
Authority: JP
Inventors: 敏彦竹内; 哲平小國; 剛長多
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: JP6035054B2; US9620769B2; CN102842704A; US20120328962A1; CN102842704B; JP2017004964A; TWI562438B; JP2013030464A; TW201308727A; CN105914338A; KR20130007443A

Description

本発明は、蓄電装置とその電極に関する。

なお、本明細書において、蓄電装置には、蓄電機能を有する素子及び蓄電機能を有する
装置全般を含む。

近年、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ及び空気電池などの蓄電装
置の開発が盛んに行われている。また、そのような蓄電装置を冷蔵庫（特許文献１参照）
、エアコンディショナー（特許文献２参照）、室内照明装置（特許文献３参照）、電子レ
ンジ（特許文献４参照）等の各種電気機器に用いることも提案されている。

蓄電装置用の電極は、例えば、集電体の一表面に活物質を形成することにより作製され
る。リチウムを吸蔵する活物質としては、例えば炭素またはシリコンなど、キャリアとな
るイオンの吸蔵と放出が可能な材料が用いられる。特に、シリコンは、炭素に比べて理論
容量が大きく、蓄電装置の大容量化が可能であるため、注目されている。

例えば、非特許文献１には、正極にウィスカー状の単結晶シリコンを用いたリチウムイ
オン二次電池が開示されている。非特許文献１によれば、ウィスカー状の単結晶シリコン
を用いることにより、リチウムイオンの吸蔵と放出によってシリコンの体積が変化しても
、電極の構造破壊を引き起こしにくくなり、充放電特性を向上させることができるとされ
ている。

米国特許出願公開第２００９／００４５６８０号明細書米国特許第６１３４９０２号明細書米国特許第４７６４８５３号明細書米国特許出願公開第２００７／０２９５７１８号明細書

ＣＡＮＤＡＣＥＫ．ＣＨＡＮｅｔａｌ．、「Ｈｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙａｎｏｄｅｓｕｓｉｎｇｓｉｌｉｃｏｎｎａｎｏｗｉｒｅｓ」、ｎａｔｕｒｅｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＵｎｉｔｅｄＫｉｎｇｄｏｍ、ＮａｔｕｒｅＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＧｒｏｕｐ、２００７年１２月１６日、Ｖｏｌ．３、ｐ．３１−３５

本発明の一態様は、ウィスカー状の活物質を用いた場合に、活物質と活物質の被形成面
の間の密着性を高くすることを課題とする。

本発明の一態様は、充放電サイクル特性が高い蓄電装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様は、充放電容量の高い蓄電装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様である電極は、少なくとも外殻が非晶質構造（例えばアモルファスシリ
コン）であるウィスカー状の物質を蓄電装置の活物質として用いる。ウィスカー状の物質
の芯は結晶性（例えば結晶シリコン）としてもよい。なお、前記活物質は、一部のみがウ
ィスカー状であってもよい。また、この活物質中には一部に結晶が含まれていてもよい。

なお、前記構成において、ウィスカー状の活物質は、一部に結晶性を有していてもよい
。また、ウィスカー状の活物質の９０％以上が非晶質構造であることが好ましい。

蓄電装置の活物質としてウィスカー状の物質を用いる場合、充電を繰り返し行うために
は、活物質が脱離せぬように、ウィスカー状の物質と被形成面の間の密着性を高くするべ
きである。

本発明の一態様は、集電体または金属層と、該集電体または該金属層の金属元素と活物
質が反応して形成された前記集電体または前記金属層上の混合層と、該混合層上のウィス
カー状の活物質を有する層と、を有し、前記混合層の厚さが５０ｎｍ以下であることを特
徴とする蓄電装置である。なお、該混合層は結晶性を有しないことが好ましい。

なお、前記混合層は５０ｎｍ以下と薄いが、溶接の例によれば混合層が厚いほど密着性
は向上するものと推定される。しかし、後の実施例にて示すように、混合層（例えば、シ
リサイド層）が５０ｎｍ以下であり、且つ薄いほど活物質の密着性が高く、蓄電装置の充
放電サイクル特性が向上するのである。なお、前記混合層は５０ｎｍ以下であることが好
ましいが、１００ｎｍ以下であれば、本発明の一態様の技術的範囲に含まれるものとする
。

本発明の一態様は、集電体と、該集電体上に設けられた活物質層と、を有し、前記活物
質層は、複数のウィスカー状の活物質体を有し、前記複数のウィスカー状の活物質体はそ
れぞれ、少なくとも芯と、該芯を覆って設けられた外殻と、を有し、前記外殻は非晶質構
造であり、前記集電体と前記活物質体の前記芯との間は非晶質構造であることを特徴とす
る蓄電装置の電極である。

なお、前記構成において、前記活物質は、一部に結晶性を有してもよい。また、好まし
くは、前記活物質の９０％以上が非晶質構造であるとよい。

前記構成において、前記活物質層の材料としては例えばシリコンを挙げることができる
。

前記構成において、前記活物質体の長軸方向の長さは、０．５μｍ以上１０００μｍ以
下とするとよい。

前記構成において、前記活物質体の前記芯の断面における幅は、５０ｎｍ以上１０００
０ｎｍ以下であるとよい。

前記構成において、前記集電体及び前記金属層の材料としては、例えばチタンを挙げる
ことができる。

また、本発明の一態様は、集電体または金属層上に、堆積性ガスを加熱して行う減圧Ｃ
ＶＤ（ＬＰＣＶＤ：ＬｏｗＰｒｅｓｓｕｒｅＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）法により、少なくとも一部がウィスカー状である活物質層を形成する蓄
電装置の作製方法である。

本発明の一態様である蓄電装置の電極は、集電体と活物質層の密着性が高く、キャリア
となるイオンの吸蔵と放出に伴って活物質層の体積が変化しても、電極の構造破壊を引き
起こしにくく、充放電サイクル特性を高くすることができる。

また、本発明の一態様である蓄電装置の電極は、複数のウィスカー状の活物質体を有し
、該活物質体の芯が例えば結晶シリコンであるため、導電性が高く、蓄電装置の充放電容
量を高くすることができる。

本発明の一態様である蓄電装置の電極表面を説明するための断面図。本発明の一態様である蓄電装置の電極表面を説明するための断面図。実施例の電極表面のＳＥＭ像。実施例の電極表面のＳＴＥＭ像。実施例の電極表面のＳＴＥＭ像。本発明の一態様である蓄電装置の構造を示す斜視図。比較例の電極表面のＳＥＭ像。比較例の電極表面のＳＴＥＭ像。（Ａ）実施例の電極表面と（Ｂ）比較例の電極表面のＳＥＭ像。（Ａ）実施例の電極表面と（Ｂ）比較例の電極表面のＳＴＥＭ像。実施例電池と比較例電池の充放電サイクル特性を比較する図。実施例の電極と比較例の電極の密着性試験後の写真。本発明の一態様である蓄電装置の例を示す図。本発明の一態様である蓄電装置の応用例を示す図。ウィスカー状の活物質体の形成初期を示すＳＥＭ像。図１５のラマンスペクトル。

本発明の実施の形態の一例について、図面を参照して以下に説明する。但し、本発明は
以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び
詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下
に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではないとする。なお、説明中に
図面を参照するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる場合が
ある。また、同様のものを指す際には同じハッチパターンを使用し、特に符号を付さない
場合がある。

本実施の形態では、本発明の一態様である電極とその作製方法について図面を参照して
説明する。

図２は、本発明の一態様である電極の表面の一部の断面の模式図を示す。図２に示す電
極は、集電体１０１と、集電体１０１上に設けられた活物質層１０３と、を有する。

活物質層１０３は、集電体１０１に接して設けられた領域１０３ａと、領域１０３ｂと
、を有する。領域１０３ｂは、領域１０３ａ上に設けられており、複数のウィスカー状の
活物質体を有する。領域１０３ｂに設けられる複数のウィスカー状の活物質体は、芯１０
５と、外殻１０７と、を有する。

なお、芯１０５は、芯１０５ａ、芯１０５ｂ及び芯１０５ｃの総称である。また、外殻
１０７は、外殻１０７ａ、外殻１０７ｂ及び外殻１０７ｃの総称である。

なお、領域１０３ａと領域１０３ｂの界面は明確ではない。このため、領域１０３ｂが
有する複数のウィスカー状の活物質体の間に形成される谷のうち最も深い谷の底を通り、
且つ集電体１０１の表面と平行な面を、領域１０３ａと領域１０３ｂの界面として定義す
る。

集電体１０１は、電極の集電体として機能し、箔状、板状または網状の導電性部材であ
る。

集電体１０１の材料は、導電性材料であればよいが、白金、アルミニウム、銅またはチ
タンなどの導電性の高い金属元素を用いることが好ましい。また、集電体１０１の材料と
しては、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウムまたはモリブデンなどの耐熱性を向
上させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いてもよい。

または、活物質層１０３がシリコンにより形成されている場合には、集電体１０１の材
料として、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素を用いてもよい。シリコン
と反応してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム
、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルトまたは
ニッケルなどが挙げられる。

なお、集電体１０１の表面に薄い混合層が設けられる場合には、混合層としてシリサイ
ドが形成されるように、集電体１０１の少なくとも表面には、シリコンと反応してシリサ
イドを形成する前記金属元素を有する。

なお、活物質層１０３がシリコンにより形成されている場合には、リンまたはボロンな
どの一導電型を付与する不純物元素が添加されていてもよい。シリコンに、リンまたはボ
ロンなどの一導電型を付与する不純物元素が添加されると、その導電性が高くなるため、
電極全体としての導電性を高くすることができる。

活物質層１０３の領域１０３ａは、集電体１０１を覆って設けられている。領域１０３
ａの一部は非晶質構造であるが、領域１０３ａには結晶構造が含まれていてもよい。また
は、領域１０３ａが集電体１０１の材料を含んでいてもよい。

領域１０３ａは一部が非晶質構造であるため、領域１０３ａが結晶構造のみからなる場
合よりも集電体１０１と領域１０３ａの密着性が向上する。これは、非晶質構造の活物質
層１０３のほうが、被形成面である集電体１０１の表面に対する順応性が高いためである
。換言すると、非晶質構造の活物質層１０３のほうが、集電体１０１の表面と整合するよ
うに形成されやすいためである。そのため、充放電による剥離を防止することができ、充
放電サイクル特性の向上した蓄電装置を提供することができる。

活物質層１０３の領域１０３ｂが有する複数のウィスカー状の活物質体は、ランダムに
分散して設けられている。

領域１０３ｂに設けられる複数のウィスカー状の活物質体が有する芯１０５の断面にお
ける幅は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であればよく、好ましくは５００ｎｍ以下であ
ればよい。

また、芯１０５の長さは特に限定されないが、０．５μｍ以上１０００μｍ以下とすれ
ばよく、好ましくは２．５μｍ以上１００μｍ以下であればよい。

領域１０３ｂに設けられる複数のウィスカー状の活物質体の断面における幅は、５０ｎ
ｍ以上１００００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。また、
ウィスカー状の活物質体の長さは、０．５μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは２．５
μｍ以上１００μｍ以下である。

なお、芯１０５及び外殻１０７における「長さ」とは、芯１０５または外殻１０７の、
ウィスカー状の活物質体の頂点（または上面の中心）を通る軸に沿う方向の該頂点と領域
１０３ａの間隔をいう。

なお、領域１０３ｂに設けられる複数のウィスカー状の活物質体は、柱状（円柱状また
は角柱状）であってもよいし、錐状（円錐状または角錐状、針状と呼んでもよい。）でも
よい。また、該活物質体の頂部は、湾曲していてもよい。

また、領域１０３ｂに設けられる複数のウィスカー状の活物質体の長手方向は、同一方
向に揃っていなくてよい。ウィスカー状の活物質体の長手方向が異なると、図２には、活
物質体の長手方向の断面形状（芯１０５ｃと外殻１０７ｃで示される部分の断面形状）の
みならず、活物質体の輪切りの断面形状（芯１０５ａと外殻１０７ａで示される部分の断
面形状）も示されることになる。ウィスカー状の活物質体の輪切りの断面には、場所によ
って、ウィスカー状の活物質体に芯１０５が観察される場合もあるし、観察されない場合
もある。また、ウィスカー状の活物質体の輪切りの断面は、ウィスカー状の活物質体が円
柱状または円錐状である場合には円形であるが、ウィスカー状の活物質体が角柱状または
角錐状である場合には多角形状である。ウィスカー状の活物質体の長手方向が不揃いであ
ると、一のウィスカー状の活物質体と他のウィスカー状の活物質体が絡まる場合があるた
め、充放電中にウィスカー状の活物質体の脱離（または剥離）が生じにくく好ましい。

なお、ウィスカー状の活物質体が領域１０３ａから伸張している方向を長手方向と呼び
、長手方向に切断した断面形状を長手方向の断面形状と呼ぶ。また、ウィスカー状の活物
質体の長手方向とは略垂直な面において切断した断面形状を輪切り断面形状と呼ぶ。

領域１０３ｂに設けられている外殻１０７は、一部または全部が非晶質構造である。こ
のため、蓄電装置の電極に適用した場合に、結晶構造のみからなるウィスカー状の活物質
体を用いる場合よりも、キャリアとなるイオンの吸蔵と放出に伴って電極の体積の変化に
強く、電極の破壊を引き起こしにくい。

図１には、本発明の一態様であって、混合層を有する形態を示す。

混合層１０９は、活物質層１０３が一定温度以上の加熱を伴う方法（例えば、ＬＰＣＶ
Ｄ法）により形成される場合に、活物質層１０３の一部が集電体１０１中に拡散すること
で形成されるものである。そのため、前記加熱の温度が高いほど、混合層１０９は厚くな
る。ただし、混合層１０９の厚さは形成温度のみにより決定されるものではない。活物質
層１０３の材料がシリコンであり、集電体１０１の材料がチタンである場合と集電体１０
１の材料がニッケルである場合を比較すると、加熱温度が同じであれば、集電体１０１の
材料がニッケルである場合のほうが混合層１０９は厚く形成される。ニッケルの方がチタ
ンよりもシリサイドを形成する温度が低いためである。

集電体１０１と活物質層１０３の密着性の観点からは、混合層１０９は薄くすることが
好ましいため、形成時の加熱温度は低いことが好ましい。しかしながら、ウィスカー状の
活物質体を形成する場合には、一定以上の温度を要する。

なお、集電体１０１と混合層１０９の間の境界、及び混合層１０９と活物質層１０３の
境界はＳＴＥＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭ
ｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）などを用いても明確に観察されない場合がある。

なお、本発明の一態様においては、活物質層が芯を含んでいなくてもよい。図１（Ａ）
〜（Ｃ）は、本発明の一態様であって、図２とは異なる形態を示す。図１（Ａ）は、混合
層が薄く、観察されない形態を示す。図１（Ｂ）は、集電体１０１上に混合層１０９が設
けられた形態を示す。図１（Ｃ）は、基板１１５上に金属層１１１が設けられた形態を示
す。

図１（Ａ）において、活物質層１０３は、集電体１０１に接して設けられた領域１０３
ａと、領域１０３ｂと、を有する。領域１０３ｂは、領域１０３ａ上に設けられており、
複数のウィスカー状の活物質体を有する。領域１０３ａは、例えばアモルファスシリコン
により形成され、領域１０３ｂは、例えばウィスカー状のアモルファスシリコン層により
形成されている。

なお、図１（Ａ）〜（Ｃ）においても、領域１０３ａと領域１０３ｂの界面は明確では
ない。このため、領域１０３ｂが有する複数のウィスカー状の活物質体の間に形成される
谷のうち最も深い谷の底を通り、且つ集電体１０１の表面と平行な面を、領域１０３ａと
領域１０３ｂの界面として定義する。

なお、図１（Ａ）〜（Ｃ）において、領域１０３ａが存在しないか、存在しても極めて
薄い場合がある。

領域１０３ｂは、複数のウィスカー状の活物質体１１３ａ、活物質体１１３ｂ及び活物
質体１１３ｃを有する。

また、領域１０３ａと領域１０３ｂは、それぞれの体積の９０％以上がアモルファスで
あることが好ましいが、一部に結晶が含まれていてもよい。

領域１０３ａは、集電体１０１の表面の大部分を覆っている。また、図１には、形状が
ひげ状のウィスカー状の活物質体１１３ａ、活物質体１１３ｂ及び活物質体１１３ｃが図
示されているが、これに限定されず、円柱状、円錐状または針状でもよい。ひげ状のウィ
スカー状の活物質体１１３ａ、活物質体１１３ｂ及び活物質体１１３ｃのひげ状の部分は
、湾曲していてもよい。該ひげ状の部分の幅は、０．０５μｍ以上１０μｍ以下、好まし
くは０．５μｍ以上３μｍ以下である。また、該ひげ状の部分の軸方向の長さｈは、０．
５μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは２．５μｍ以上１００μｍ以下である。

なお、ひげ状の部分の軸方向の長さｈは、ひげ状の部分の頂点または上面の中心を通る
軸における、頂点と領域１０３ａの距離である。また、活物質層１０３の厚さは、領域１
０３ａの厚さと、領域１０３ｂの該ひげ状の部分の頂点から領域１０３ａまでの垂線の長
さ（すなわち、高さ）の和となる。

なお、該ひげ状の部分が領域１０３ａから伸張する方向を長手方向と呼び、長手方向に
沿った断面を長手断面という。また、長手方向が法線方向となる面を輪切り断面と呼ぶ。
例えば、図１（Ａ）〜（Ｃ）におけるウィスカー状の活物質体１１３ａは、輪切り断面を
示しており、ウィスカー状の活物質体１１３ｃは長手断面を示している。

本実施の形態に示す蓄電装置の電極は、活物質層に接して、幅が０．０５μｍ以上１０
μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上３μｍ以下であり、軸方向の長さｈが、０．５μｍ
以上１０００μｍ以下、好ましくは２．５μｍ以上１００μｍ以下であるウィスカー状の
活物質体を複数有する。このため、活物質層の表面積を広くすることが可能であり、充放
電容量を高めることができる。

なお、ウィスカー状の活物質体の長手方向は不揃いであることが好ましい。ウィスカー
状の活物質体の長手方向が不揃いであると、ウィスカー状の活物質体同士が絡む場合があ
るため、蓄電装置の充放電を行ってもウィスカー状の活物質体が脱離しにくいため不揃い
であることが好ましい。

ここで、集電体１０１と活物質層１０３の間の混合層１０９の厚さを１００ｎｍ以下、
好ましくは５０ｎｍ以下とすると密着性を高くすることができる。そのため、繰り返しの
充放電を行っても充放電容量を維持することができ、充放電サイクル特性を向上させるこ
とができる。

なお、図１（Ａ）及び（Ｂ）には、集電体１０１が、箔状、板状または網状の導電性部
材で形成される形態を示したが、これに限定されない。図１（Ｃ）に示すように、基板１
１５上に金属層１１１が設けられていてもよい。金属層１１１は、スパッタリング法、蒸
着法、印刷法、インクジェット法またはＣＶＤ法などを用いて形成し、金属層１１１上に
活物質層１０３を形成してもよい。金属層１１１に用いる材料は、前記したシリサイドを
形成する材料から選ばれることが好ましい。

基板１１５の材料などは特に限定されないが、可とう性を有することが好ましい。なお
、金属層１１１は集電体としても機能させることができる。

なお、活物質層１０３の形成を石英製のチャンバー中でＬＰＣＶＤ法などの加熱を伴う
方法により行うと、チャンバー壁から酸素が脱離して活物質層１０３と混合層１０９に、
不純物としての酸素が含まれることがある。

次に、本発明の一態様である電極の作製方法について説明する。すなわち、図２に示す
電極の作製方法について説明する。図２に示す電極は、集電体１０１上に活物質層１０３
を形成することにより作製することができる。活物質層１０３の材料としてシリコンを用
いる場合の作製方法について以下に説明する。

活物質層１０３は、好ましくはＬＰＣＶＤ法により形成することができる。ここで、活
物質層１０３の形成時の温度は、４００℃より高く、且つＬＰＣＶＤ装置及び集電体１０
１が耐えうる温度以下であって、且つ活物質層１０３のシリコンが非晶質構造とならない
温度未満、好ましくは５００℃以上５８０℃未満、より好ましくは５３０℃以上５８０℃
未満とするとよい。ただし、ＬＰＣＶＤ法に限定されず、プラズマＣＶＤ法または熱ＣＶ
Ｄ法を用いてもよい。

また、活物質層１０３の形成に用いるシリコンを含む堆積性ガスとしては、水素化シリ
コン、フッ化シリコンまたは塩化シリコンが挙げられる。例えば、具体的には、ＳｉＨ_４
、Ｓｉ_２Ｈ_６、ＳｉＦ_４、ＳｉＣｌ_４、Ｓｉ_２Ｃｌ_６などが挙げられる。なお、原料ガス
に、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンなどの希ガス及び水素ガスのいずれか一以上
を含ませてもよい。

また、活物質層１０３の形成時の圧力は、１０Ｐａ以上１０００Ｐａ以下、好ましくは
２０Ｐａ以上２００Ｐａ以下とするとよい。ただし、活物質層１０３のシリコンが非晶質
構造となる圧力範囲とする。

なお、ＬＰＣＶＤ法を用いると、集電体１０１と活物質層１０３の界面におけるイオン
と電子の移動が容易であり、密着性を高めることができる。また、スループットを高める
ことができる。

なお、活物質層１０３の形成ガスにホスフィンまたはジボランなどを含ませると、複数
のウィスカー状の活物質体の芯１０５に一導電型を付与する不純物元素（リンまたはボロ
ンなど）を含ませることができる。芯１０５に一導電型を付与する不純物元素を含ませる
ことで、電極全体としての導電性を高めることができ、蓄電装置の充放電容量を高めるこ
とができる。

また、温度によっては、図１（Ｂ）に示すように、集電体１０１上に混合層１０９が形
成される。混合層１０９は、主にシリサイドで形成される。シリサイドは、集電体１０１
を形成する金属元素とシリコンにより形成されている。上述の通り、混合層１０９の厚さ
は１００ｎｍ以下とすればよく、５０ｎｍ以下とすることが好ましい。

なお、本実施の形態では集電体１０１が板状の導電性部材である形態を示したが、ガラ
ス基板などの上に、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、インクジェット法またはＣＶＤ
法などにより、集電体を形成したものを用いてもよい。

本実施の形態にて説明した電極を蓄電装置に適用することで、充放電サイクル特性の高
い蓄電装置を得ることができる。

本実施の形態にて説明した電極の作製方法によれば、複数のウィスカー状の活物質体を
長くすることができる。

本実施例では、本発明の一態様である蓄電装置（二次電池）について、図面を参照して
説明する。本実施例では、本発明の一態様を適用した蓄電装置である二次電池（以下、実
施例電池と呼ぶ。）と、比較用の他の二次電池（以下、比較例電池と呼ぶ。）と、を作製
し、これらの特性を比較した。

＜実施例電池の電極の作製工程＞
まず、実施例電池の電極の作製工程を説明する。まず、集電体１０１上に活物質層１０
３を形成した。

集電体１０１としては、純度９９．５％、直径１２ｍｍ、厚さ１００μｍのシート状の
チタン膜（チタンシートとも呼ぶ。）を用いた。なお、集電体１０１は、活物質層１０３
を形成する前に０．５％のフッ酸で１０分間洗浄した。

活物質層１０３としては、芯１０５が結晶シリコンであり、外殻１０７がアモルファス
シリコンであり、集電体１０１（チタンシート）との界面の一部がアモルファスシリコン
であるウィスカー状のシリコンにより活物質層１０３を形成した。

具体的には、集電体１０１であるチタンシート上にＬＰＣＶＤ法を用いて、活物質層１
０３としてシリコンを形成した。活物質層１０３の形成には、材料ガスとしてシランガス
と窒素ガスの流量をＳｉＨ_４／Ｎ_２＝３００ｓｃｃｍ／３００ｓｃｃｍとして反応室内に
導入し、反応室内の圧力を１５０Ｐａとし、基板温度を５５０℃として行った。成膜時間
は６０分である。反応室は石英製のものを用いた。集電体１０１の昇温時には、少量のヘ
リウムガスを反応室内に導入した。なお、ここで成膜は、ホットウォール方式を用いて行
った。ホットウォール方式とは、反応室の壁面の温度を基板温度とほぼ等しくなるように
設定し、熱的に平衡の状態で反応させる方式をいう。

以上説明したように実施例電池の電極を作製した。

＜実施例電池の電極の構成＞
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、上記の工程により得られた実施例電池の電極表面の平面ＳＥ
Ｍ（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像を示す。図３（Ａ
）の倍率は１０００倍、図３（Ｂ）の倍率は５０００倍である。

図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、実施例電池の電極は、表面に複数のウィスカー状
の活物質体を有する。このため、活物質層の表面積が広い。ウィスカー状の活物質体の軸
に沿う長さは、長いもので８０μｍ〜１００μｍ程度であった。また、ウィスカー状の活
物質体の断面における幅は、０．７μｍ〜１．０μｍであった。ウィスカー状の活物質体
の頂部は湾曲しているものもあった。ウィスカー状の活物質体の長手方向は、不揃いであ
った。

図４（Ａ）、（Ｂ）及び図５は、上記の工程により得られた実施例電池の電極表面の任
意の部分における断面ＳＴＥＭ像を示す。図４（Ａ）の倍率は１５０００倍、図４（Ｂ）
の倍率は６００００倍、図５の倍率は２０００００倍である。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の一部を拡大したものである。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に
示すように、集電体１０１上には活物質層としてシリコン層が設けられている。シリコン
層は、領域１０３ａと、領域１０３ａ上に設けられたウィスカー状の活物質体が存在する
領域と、を有する。領域１０３ａは、アモルファスシリコンにより形成されている。ウィ
スカー状の活物質体が存在する領域は、結晶シリコンにより形成されている芯１０５と、
アモルファスシリコンにより形成されている外殻１０７と、を有する。アモルファスシリ
コンと結晶シリコンはコントラストの違いから判別することができる。

図５は、ウィスカー状の活物質体が存在する領域を拡大したものである。ウィスカー状
の活物質体が存在する領域が、結晶シリコンにより形成されている芯１０５と、アモルフ
ァスシリコンにより形成されている外殻１０７と、を有することがわかる。

このように形成されるウィスカー状の活物質体の形成初期の状態を観察するために、前
記形成条件により形成し、形成時間を１分間としたウィスカー状の活物質体の平面ＳＥＭ
像を図１５に示す。図１５の倍率は５０００倍である。

図１５によれば、集電体１０１上には塊（株とも呼ぶ。）が形成され（ａｒｅａＡ）、
この塊から糸状の物体が伸びている。この糸状の物体がウィスカー状の活物質体の芯１０
５であると考えられる。

図１６には、図１５のａｒｅａＡとａｒｅａＢにて取得したラマンスペクトルを示す。
図１６によれば、ａｒｅａＢで取得したラマンスペクトルはブロードであり非晶質構造で
あり、ａｒｅａＡで取得したラマンスペクトルは５２０ｃｍ^−１近傍にピークを有し、ａ
ｒｅａＡの株は、結晶性シリコンであることがわかる。

＜実施例電池の作製工程＞
本実施例の実施例電池の作製工程について図６を参照して説明する。

ここでは、実施例電池として、コイン型の二次電池を作製した。以下に、コイン型の二
次電池の作製方法について、図６を参照して説明する。

図６に示すように、コイン型の二次電池は、電極２０４、参照電極２３２、セパレータ
２１０、電解液（図示せず）、筐体２０６及び筐体２４４を有する。このほかにはリング
状絶縁体２２０、スペーサー２４０及びワッシャー２４２を有する。電極２０４は、上記
工程により得られたものを用いた。参照電極２３２は、参照電極活物質層２３０を有する
。また、参照電極活物質層２３０には、リチウム箔を用いた。セパレータ２１０には、ポ
リプロピレンを用いた。筐体２０６、筐体２４４、スペーサー２４０及びワッシャー２４
２は、ステンレス（ＳＵＳ）製のものを用いた。筐体２０６及び筐体２４４は、電極２０
４及び参照電極２３２を外部と電気的に接続する。

本実施例では、集電体１０１としてチタンシートを用い、活物質層１０３を上記のアモ
ルファスシリコンあるいは結晶性シリコンで形成した。

これらの電極２０４、参照電極２３２及びセパレータ２１０を電解液に含浸させた。そ
して、図６に示すように、筐体２０６を下にして電極２０４、セパレータ２１０、リング
状絶縁体２２０、参照電極２３２、スペーサー２４０、ワッシャー２４２及び筐体２４４
をこの順で重ねて、「コインかしめ機」で筐体２０６と筐体２４４とをかしめてコイン型
の二次電池を作製した。

電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の
混合溶媒（混合比１：１）にＬｉＰＦ_６を１Ｍ（体積モル濃度）で溶解させたものを用い
た。

＜比較例電池の電極の作製工程＞
次に、比較例電池の電極の作製工程を説明する。実施例電池と比較例電池は、活物質層
の作製工程が異なるのみである。

比較例電池の活物質層としては、芯が結晶シリコンであり、外殻がアモルファスシリコ
ンであり、チタンシートとの界面が結晶シリコンであるシリコンを用いた。

比較例電池の活物質層の形成には、材料ガスとしてシランガスの流量をＳｉＨ_４＝７０
０ｓｃｃｍとして反応室内に導入し、反応室内の圧力を１００Ｐａとし、基板温度を６０
０℃として行った。成膜時間は７０分である。反応室は石英製のものを用いた。集電体の
昇温時には、少量のヘリウムガスを反応室内に導入した。なお、ここで活物質層の形成は
上記の条件により２段階で行った。すなわち、上記条件により活物質層の形成を行った後
に反応室内へのシランガスの供給を止めて反応室内を真空状態とし（この時間をインター
バル時間と呼ぶ。）、その後更に同じ条件で活物質層の形成を行った。なお、ここで成膜
は、ホットウォール方式を用いて行った。

＜比較例電池の電極の構成＞
図７（Ａ）及び（Ｂ）は、インターバル時間を５分として上記の工程により得られた比
較例電池の電極表面の平面ＳＥＭ像を示す。図７（Ａ）の倍率は１０００倍、図７（Ｂ）
の倍率は５０００倍である。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、比較例電池の電極も、
表面に複数のウィスカー状の活物質体を有する。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は、インターバル時間を５分として上記の工程により得られた比
較例電池の電極表面の任意の部分における断面ＳＴＥＭ像を示す。図８（Ａ）の倍率は６
０００倍、図８（Ｂ）の倍率は２５０００倍である。

図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の一部を拡大したものである。図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す
ように、集電体上には活物質層としてシリコン層が設けられている。シリコン層の一部に
はウィスカー状の活物質体が存在するが、集電体近傍のシリコン層は結晶性シリコンによ
り形成されている。

なお、比較例電池の電極表面に存在するウィスカー状の活物質体は、実施例電池の電極
表面に存在するウィスカー状の活物質体よりも粗大化している。

＜実施例電池と比較例電池の観察結果の比較＞
ここで、実施例電池の電極表面と比較例電池の電極表面を図９にて比較する。図９（Ａ
）は、図３とは異なる部分にて観察した実施例電池の電極表面のＳＥＭ像を示す。図９（
Ｂ）は、図７とは異なる部分にて観察した比較例電池の電極表面のＳＥＭ像を示す。

図９（Ａ）と（Ｂ）を比較すると、実施例電池の電極に設けられたウィスカー状の活物
質体は比較例電池の電極に設けられたウィスカー状の活物質体よりも細いことがわかる。

図１０（Ａ）は、図３とは異なる部分にて観察した実施例電池の電極表面のＳＴＥＭ像
を示す。図１０（Ｂ）は、図７とは異なる部分にて観察した比較例電池の電極表面のＳＴ
ＥＭ像を示す。

図１０（Ａ）に示されるように、実施例電池の電極表面のウィスカー状のシリコンはほ
とんどがアモルファスシリコンであったが、一部に結晶性シリコンも観察された。また、
チタンシート上のシリコンの層が極めて薄い場所も観察された。

図１０（Ｂ）に示されるように、比較例電池の電極表面ではチタンシート上に厚い結晶
性シリコンの層が形成されていた。すなわち、チタンシートは、ウィスカー状のシリコン
または結晶性シリコンで覆われている。

＜実施例電池と比較例電池の特性の比較＞
上記の工程により作製した実施例電池と比較例電池の充放電サイクル特性を調査した。

充放電サイクル特性は、充放電測定機を用いて実施例電池及び比較例電池のそれぞれの
充放電容量を測定することにより調査した。充放電の測定には定電流方式を採用し、充放
電のレートは約０．１Ｃ、上限電圧を１．０Ｖ、下限電圧を０．０３Ｖとしておこなった
。なお、すべての測定は、室温で行った。

図１１は、実施例電池と比較例電池の充放電サイクル特性を示す。実施例と比較例（比
較例は、活物質層形成時のインターバル時間を５分としたものとインターバル時間を６０
分としたものの２種類）を比較すると、比較例の充放電サイクル特性よりも実施例の充放
電サイクル特性のほうが良好である。すなわち、実施例電池の電極は繰り返しの充放電に
よる劣化が小さいといえる。

また、実施例電池では、充放電回数の増加に伴う充放電容量の低下はゆるやかであり、
充放電を４０回繰り返した後でも充放電容量が初期の７０％以上である。しかしながら、
比較例電池では劣化が著しく、充放電を３０回繰り返した段階で初期の１０％以下にまで
落ち込んでいる。

このように比較例電池において劣化が著しい主たる理由は、充放電を繰り返すと集電体
から活物質が剥がれるためである。一方、実施例電池では充放電を繰り返しても集電体か
らの活物質の剥がれは抑制されている。

このように、本発明の一態様を適用した実施例電池では長期の使用に耐えうる電極を有
する。これは、集電体と活物質の界面に結晶性の層が存在せず、該界面における密着性が
高いからであると考えられる。

従って、本発明の一態様により、繰り返しの充放電による劣化が小さい蓄電装置を作製
することができる。

＜密着性の確認と比較＞
上記の工程により作製した実施例電池の電極と比較例電池の電極に銅箔テープを貼り、
これを剥がすことで両者の密着性を比較した。図１２（Ａ）は、実施例電池の電極に銅箔
テープを貼り、これを剥がした後のサンプル表面の写真を示す。図１２（Ｂ）は、比較例
電池の電極に銅箔テープを貼り、これを剥がした後のサンプル表面の写真を示す。図１２
（Ａ）では集電体であるチタンシートが剥き出しになっていないが、図１２（Ｂ）では集
電体であるチタンシートが剥き出しになっている。

従って、本発明の一態様により、電極の集電体と活物質層の密着性を向上させ、充放電
サイクル特性が高い蓄電装置（信頼性が高い蓄電装置）を作製することができる。さらに
は、本発明の一態様により集電体と活物質層の密着性が向上するため作製工程中における
集電体と活物質層の剥離を防止することができ、歩留まりを向上させることができる。

本実施例では、蓄電装置である二次電池の他の態様について以下に説明する。二次電池
の一例であるリチウム含有金属酸化物を用いたリチウムイオン電池は、高い充放電容量を
有し、室温でも使用可能なため、多くの電気機器で使用されている。ここでは、二次電池
としてリチウムイオン電池の構造について、図１３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する
。

図１３（Ａ）は、蓄電装置３０１の平面図であり、図１３（Ａ）の一点鎖線Ａ−Ｂの断
面図を図１３（Ｂ）に示す。図１３（Ａ）に示す蓄電装置３０１は、外装部材３０３の内
部に蓄電セル３０５を有する。また、蓄電セル３０５に接続する端子部３０７及び端子部
３０９を有する。外装部材３０３は、ラミネートフィルム、高分子フィルム、金属フィル
ム、金属ケース及びプラスチックケースなどを用いることができる。

図１３（Ｂ）に示すように、蓄電セル３０５は、負極３１３と、正極３１５と、セパレ
ータ３１７と、電解液３１９と、により構成されている。セパレータ３１７は、負極３１
３と正極３１５の間に設けられている。電解液３１９は、外装部材３０３に囲まれた部分
中に満たされ、蓄電セル３０５及びセパレータ３１７が電解液３１９に浸されている。

負極３１３は、負極集電体３２１及び負極活物質層３２３により構成される。正極３１
５は、正極集電体３２５及び正極活物質層３２７により構成される。負極活物質層３２３
は、負極集電体３２１の一方または両方の面に設けられている。正極活物質層３２７は、
正極集電体３２５の一方または両方の面に設けられている。

また、負極集電体３２１は、端子部３０９に接続される。また、正極集電体３２５は、
端子部３０７に接続される。また、端子部３０７及び端子部３０９は、それぞれ一部が外
装部材３０３の外側に導出されている。

なお、本実施例では、蓄電装置３０１の外部形態として密封された薄型蓄電装置を示し
ているが、これに限定されず、蓄電装置３０１の外部形態としては、ボタン型、円筒型ま
たは角型など様々な形状を用いることができる。また、本実施例では、正極、負極及びセ
パレータが積層された構造を示したが、正極、負極及びセパレータが捲回された構造であ
ってもよい。

負極集電体３２１としては、図２に示す集電体１０１を用いることができる。または、
図１（Ｃ）に示すような金属層１１１が形成された基板１１５を用いてもよい。

負極活物質層３２３は、図２に示すアモルファスシリコン層で形成される活物質層１０
３を用いることができる。また、ＬＰＣＶＤ装置において、負極集電体３２１を枠状のサ
セプターで保持しながらアモルファスシリコンにより活物質層１０３を形成することで、
負極集電体３２１の両面に同時に活物質層１０３を形成することが可能であるため、負極
集電体３２１の両面を用いて電極を構成する場合に工程数を削減することができる。

正極集電体３２５の材料としては、アルミニウムまたはステンレスなどを用いる。正極
集電体３２５の形状は、箔状、板状または網状などにすることができる。

正極活物質層３２７は、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４
、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＭｎ_２ＰＯ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃ
ｒ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２、その他のリチウム化合物を材料として用いることができる。なお、
キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン
、ベリリウムイオンまたはマグネシウムイオンの場合には、正極活物質層３２７として、
前記リチウム化合物におけるリチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムま
たはカリウムなど）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウムまたはバ
リウムなど）、ベリリウムまたはマグネシウムを用いてもよい。

電解液３１９の溶質としては、キャリアイオンであるリチウムイオンを移送することが
可能で、且つリチウムイオンが安定して存在することが可能な材料を用いる。電解液３１
９の溶質として例えば、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、Ｌｉ（
Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎなどのリチウム塩がある。なお、キャリアイオンが、リチウム以外
のアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンの場合には、電解液３１９の溶質と
して、アルカリ金属塩（例えば、ナトリウム塩またはカリウム塩など）、アルカリ土類金
属塩（例えば、カルシウム塩、ストロンチウム塩またはバリウム塩など）、ベリリウム塩
またはマグネシウム塩などを用いることができる。

また、電解液３１９の溶媒としては、リチウムイオンの移送が可能な材料を用いる。電
解液３１９の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒と
しては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン及
びテトラヒドロフランなどが挙げられ、これらの一または複数を用いることができる。ま
た、電解液３１９の溶媒としては、ゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性を含
めた安全性が高まり、蓄電装置３０１の薄型化及び軽量化が可能となる。ゲル化される高
分子材料の代表例としては、シリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリ
エチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドまたはフッ素系ポリマーなどが挙げられ
る。

電解液３１９としては、Ｌｉ_３ＰＯ_４などの固体電解質を用いることができる。

セパレータ３１７は、絶縁性の多孔体を用いる。セパレータ３１７の材料としては、例
えば、セルロース（紙）、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。

リチウムイオン電池は、メモリー効果が小さく、エネルギー密度が高く、充放電容量が
大きい。また、出力電圧が高い。そのため、小型化及び軽量化が可能である。また、充放
電の繰り返しによる劣化が少なく、長期間の使用が可能であり、コスト削減が可能である
。

なお、本実施例の蓄電装置は、キャパシタであってもよい。キャパシタとしては、例え
ば、電気二重層キャパシタ及びリチウムイオンキャパシタなどが挙げられる。リチウムイ
オンキャパシタは、充放電の効率が高く、急速充放電が可能であり、繰り返し利用による
寿命も長い。

なお、キャパシタの場合には、図１３（Ｂ）に示す二次電池の正極活物質層３２７の代
わりに、リチウムイオン及びアニオンを可逆的に吸蔵放出できる材料のいずれか一方また
は双方を用いればよい。正極活物質層３２７として、例えば、活性炭、導電性高分子また
はポリアセン有機半導体（ＰＡＳ）が挙げられる。

負極３１３に実施の形態で説明した電極を用いることで、充放電容量の高い蓄電装置を
作製することができる。

なお、蓄電装置として空気電池を用いて、該空気電池の負極に実施の形態で説明した電
極を用いることで、充放電容量の高い空気電池を作製することができる。

本発明の一態様である蓄電装置の電極では、集電体と活物質層の密着性が高いため、負
極集電体３２１を折り曲げても、集電体１０１（あるいは金属層１１１）から活物質層１
０３が剥がれにくい。そのため、電極を小さな曲率半径で湾曲させ、または塑性変形しな
い程度に折り曲げることもでき、可とう性を有する蓄電装置を作製することもできる。

本発明の一態様の蓄電装置は、電力により駆動する様々な製品の電源として用いること
ができる。本実施例では、このような応用例について説明する。

本発明の一態様の蓄電装置を用いた製品（以下、このような製品を応用例と呼び、電気
製品及び電子製品の双方を含む。）の具体例として、表示装置、照明装置、デスクトップ
型或いはノート型のパーソナルコンピュータ、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉ
ｌｅＤｉｓｃ）などの記録媒体に記憶された静止画または動画を再生する画像再生装置
、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチル
カメラ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、エアコンディショナ
ーなどの空調設備、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、透
析装置などが挙げられる。また、蓄電装置からの電力を用いて電動機により推進する移動
体なども含まれるものとする。前記移動体として、例えば、電気自動車、内燃機関と電動
機を併せ持った複合型自動車（ハイブリッドカー）、電動アシスト自転車を含む原動機付
自転車などが挙げられる。

なお、本実施例で説明する応用例には、消費電力の殆ど全てを賄うための蓄電装置（主
電源と呼ぶ。）として、本発明の一態様の蓄電装置を用いることができる。または、応用
例は、主電源からの電力の供給が停止した場合に、電気機器への電力の供給を行うことが
できる非常用電源の蓄電装置として、本発明の一態様の蓄電装置を用いることができる。
或いは、前記電気機器は、前記主電源や商用電源からの電気機器への電力の供給と並行し
て、電気機器への電力の供給を行うための蓄電装置（補助電源と呼ぶ。）として、本発明
の一態様の蓄電装置を用いることができる。

図１４は、様々な応用例が備えられた居室を示す図である。図１４において、表示装置
４００は、応用例の一である。表示装置４００は、テレビジョン装置に相当し、筐体４０
１、表示部４０２、スピーカー部４０３及び蓄電装置４０４などを有する。蓄電装置４０
４は、筐体４０１の内部に設けられている。表示装置４００の電力としては、外部から供
給されるものを用いてもよいし、蓄電装置４０４の電力を用いてもよい。よって、停電な
どにより外部からの電力の供給が停止しても、蓄電装置４０４として本発明の一態様の蓄
電装置を用いることで、表示装置４００を動作させることが可能となる。

表示部４０２としては、液晶表示装置、有機ＥＬ素子などの発光素子を各画素に備えた
発光装置、電気泳動表示装置、ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅ
ｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌ
ｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）などの半導体表示装置を用いることができる。

なお、本発明の一態様である蓄電装置を搭載可能な表示装置はテレビジョン装置に限定
されず、パーソナルコンピュータのモニター及び広告表示板などに適用することもできる
。

図１４において、照明装置４１０は、応用例の一である。照明装置４１０は、筐体４１
１、光源４１２及び蓄電装置４１３などを有する。図１４では、筐体４１１、光源４１２
及び蓄電装置４１３が天井４１４の内部に埋め込まれている場合を示している。蓄電装置
４１３は、筐体４１１の内部に設けられていてもよい。照明装置４１０の電力としては、
外部から供給されるものを用いてもよいし、蓄電装置４１３の電力を用いてもよい。よっ
て、停電などにより外部からの電力の供給が停止しても、蓄電装置４１３として本発明の
一態様の蓄電装置を用いることで、照明装置４１０を動作させることが可能となる。

なお、図１４では天井４１４に埋め込まれた照明装置４１０を例示しているが、本発明
の一態様の蓄電装置を用いる照明装置は、壁４１５、床４１６、窓４１７などに据え付け
られるものであってもよいし、卓上型の照明装置などであってもよい。

また、光源４１２としては、人工光源を用いることができる。人工光源の具体例として
は、白熱電球及び蛍光灯などの放電ランプ、ＬＥＤまたは有機ＥＬ素子などの発光素子が
挙げられる。

図１４において、エアコンディショナーは応用例の一である。図１４に示すエアコンデ
ィショナーは、室内機４２０及び室外機４２４を有する。室内機４２０は、筐体４２１、
送風口４２２及び蓄電装置４２３などを有する。図１４では、蓄電装置４２３が室内機４
２０に設けられている場合を示しているが、これに限定されず、蓄電装置４２３は室外機
４２４に設けられていてもよい。または、蓄電装置４２３が、室内機４２０及び室外機４
２４の双方に設けられていてもよい。図１４に示すエアコンディショナーの電力としては
、外部から供給されるものを用いてもよいし、蓄電装置４２３の電力を用いてもよい。特
に、室内機４２０及び室外機４２４の双方に蓄電装置４２３が設けられている場合には、
停電などにより外部からの電力の供給が停止しても、蓄電装置４２３として本発明の一態
様の蓄電装置を用いることで、エアコンディショナーを動作させることが可能となる。

なお、図１４では、室内機と室外機が分離されたエアコンディショナーを示しているが
室内機と室外機が一の筐体に収められたエアコンディショナーに本発明の一態様の蓄電装
置が用いられていてもよい。

図１４において、電気冷凍冷蔵庫４３０は、応用例の一である。図１４に示す電気冷凍
冷蔵庫４３０は、筐体４３１、冷蔵室用扉４３２、冷凍室用扉４３３、蓄電装置４３４な
どを有する。蓄電装置４３４は、筐体４３１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫４
３０の電力としては、外部から供給されるものを用いてもよいし、蓄電装置４３４の電力
を用いてもよい。よって、停電などにより外部からの電力の供給が停止しても、蓄電装置
４３４として本発明の一態様の蓄電装置を用いることで、電気冷凍冷蔵庫４３０を動作さ
せることが可能となる。

なお、電子レンジ及び電気炊飯器などの機器は、短時間で高い電力を必要とする。その
ため、このような機器では、外部から供給可能な電力が小さいときに不足分の電力を補う
ための補助電源として、本発明の一態様の蓄電装置を用いることができる。

また、電気機器の使用が頻繁でない時間帯（電力使用率が低い時間帯。主に夜間など。
）に蓄電装置に電力を蓄えると、電気機器の使用が頻繁な時間帯における電力使用率の上
昇を抑制することができる。

例えば、電気冷凍冷蔵庫４３０においては、気温が低く、冷蔵室用扉４３２と冷凍室用
扉４３３の開閉頻度が低い夜間に、蓄電装置４３４に電力を蓄えておく。そして、気温が
高く、冷蔵室用扉４３２と冷凍室用扉４３３の開閉頻度が高い昼間に、蓄電装置４３４を
補助電源として用いると、電力使用率が高い時間帯である昼間の電力使用率を低く抑える
ことができる。

１０１集電体
１０３活物質層
１０３ａ領域
１０３ｂ領域
１０５芯
１０５ａ芯
１０５ｂ芯
１０５ｃ芯
１０７外殻
１０７ａ外殻
１０７ｂ外殻
１０７ｃ外殻
１０９混合層
１１１金属層
１１３ａ活物質体
１１３ｂ活物質体
１１３ｃ活物質体
１１５基板
２０４電極
２０６筐体
２１０セパレータ
２２０リング状絶縁体
２３０参照電極活物質層
２３２参照電極
２４０スペーサー
２４２ワッシャー
２４４筐体
３０１蓄電装置
３０３外装部材
３０５蓄電セル
３０７端子部
３０９端子部
３１３負極
３１５正極
３１７セパレータ
３１９電解液
３２１負極集電体
３２３負極活物質層
３２５正極集電体
３２７正極活物質層
４００表示装置
４０１筐体
４０２表示部
４０３スピーカー部
４０４蓄電装置
４１０照明装置
４１１筐体
４１２光源
４１３蓄電装置
４１４天井
４１５壁
４１６床
４１７窓
４２０室内機
４２１筐体
４２２送風口
４２３蓄電装置
４２４室外機
４３０電気冷凍冷蔵庫
４３１筐体
４３２冷蔵室用扉
４３３冷凍室用扉
４３４蓄電装置

Claims

集電体と、該集電体上に設けられた活物質層と、前記集電体と前記活物質層との間の混合層と、を有し、
前記活物質層は、第１の領域と、前記第１の領域上の第２の領域と、を有し、
前記第１の領域は、前記集電体を覆って設けられ、
前記第２の領域は、複数のウィスカー状の活物質体を有し、
前記混合層の厚さは、１００ｎｍ以下であり、
前記複数のウィスカー状の活物質体は、少なくとも芯と、該芯を覆って設けられた外殻と、を有し、
前記外殻は非晶質構造であり、
前記集電体と前記活物質体の前記芯との間は非晶質構造であることを特徴とする蓄電装置の電極。
請求項１において、
前記混合層が、前記集電体が有する金属元素と、前記活物質層が有する活物質と、を含むことを特徴とする蓄電装置の電極。
請求項１又は請求項２において、
前記集電体の材料はチタンであることを特徴とする蓄電装置の電極。
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記活物質層の材料はシリコンであることを特徴とする蓄電装置の電極。