JP6622802B2 - シリコン二次電池 - Google Patents
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Description
以下では、図2を参照して本発明の第1実施例に係るシリコン二次電池について詳細に説明する。
以下では、図3を参照して本発明の第2実施例に係るシリコン二次電池に対して説明する。
以下では、本発明の第3実施例に係るシリコン二次電池について詳細に説明する。
以下では、本発明の第4実施例に係るシリコン二次電池ユニットについて詳細に説明する。
以下では、本発明の第5実施例に係るシリコン二次電池について詳細に説明する。
以下では、本発明の第6実施例に係るシリコン二次電池を含むマイクロ電池について詳細に説明する。
以下では、本発明の第7実施例に係るシリコン二次電池について詳細に説明する。
前記シリコン二次電池の基本原理は、陽極においては炭化ケイ素のうち最も安定しているSiCによる化合物を採用しており、陰極においては窒化ケイ素のうち最も安定しているSi3N4による化合物を採用している。
Claims (17)
- シリコンイオンを利用して充電および放電を遂行するシリコン二次電池において、
充電時にシリコン陽イオンを発生させ、放電時にシリコン陰イオンを発生させるための第1シリコン化合物からなるシリコン陽極化薄膜層を複数個積層した第1シリコン複数積層薄膜部であって、前記シリコン陽極化薄膜層は接合物質でコーティングされた粉末形態の前記第1シリコン化合物が圧着されている、前記第1シリコン複数積層薄膜部と、
充電時にシリコン陰イオンを発生させ、放電時にシリコン陽イオンを発生させるための第2シリコン化合物からなるシリコン陰極化薄膜層を複数個積層した第2シリコン複数積層薄膜部であって、前記シリコン陰極化薄膜層は接合物質でコーティングされた粉末形態の前記第2シリコン化合物が圧着されている、前記第2シリコン複数積層薄膜部と、
前記第1シリコン複数積層薄膜部および前記第2シリコン複数積層薄膜部の間に位置し、前記第1シリコン複数積層薄膜部と前記第2シリコン複数積層薄膜部間に充電および放電時にシリコンイオンを伝達するための電解質部と、
前記第1シリコン複数積層薄膜部の前記電解質部側とは反対側面において前記第1シリコン複数積層薄膜部に結合され、電荷を集電する陽極集荷体と、
前記第2シリコン複数積層薄膜部の前記電解質部側とは反対側面において前記第2シリコン複数積層薄膜部に結合され、電荷を集電する陰極集荷体と、を含み、
前記陽極集荷体及び前記陰極集荷体は、多孔網の形状であるか発泡形状であり、かつ伝導性ポリマーがコーティングされており、
前記シリコン陽イオンおよび前記シリコン陰イオンを含むシリコンイオンを利用して充電および放電を遂行することを特徴とする、シリコン二次電池。 - 前記シリコン陽極化薄膜層および/または前記シリコン陰極化薄膜層はフラーレン(fullerene)またはエクスパンデッドグラファイト(expanded graphite)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のシリコン二次電池。
- 前記シリコン陽極化薄膜層および/または前記シリコン陰極化薄膜層は伝導性を有することを特徴とする、請求項2に記載のシリコン二次電池。
- 前記シリコン陽極化薄膜層および/または前記シリコン陰極化薄膜層は非活物質粒子を含むことを特徴とする、請求項1に記載のシリコン二次電池。
- 前記シリコン陽極化薄膜層および/または前記シリコン陰極化薄膜層は伝導性高分子をさらに含むことを特徴とする、請求項4に記載のシリコン二次電池。
- 前記シリコン陽極化薄膜層および/または前記シリコン陰極化薄膜層はメッシュ(mesh)形状であることを特徴とする、請求項1に記載のシリコン二次電池。
- 前記第1シリコン複数積層薄膜部および/または第2シリコン複数積層薄膜部と前記電解質部の間に位置し、金属または炭素同素体からなる中間層を含むことを特徴とする、請求項1に記載のシリコン二次電池。
- 前記中間層は前記第1シリコン複数積層薄膜部および前記第2シリコン複数積層薄膜部の厚さより薄いことを特徴とする、請求項7に記載のシリコン二次電池。
- 前記金属はアルミニウム、金、銀のうち選択されたいずれか一つまたは2以上の合金であることを特徴とする、請求項7に記載のシリコン二次電池。
- 前記炭素同素体はグラフェン(graphene)、炭素ナノチューブ(carbon nano tube)、フラーレン(fullerene)のうち選択されたいずれか一つであることを特徴とする、請求項7に記載のシリコン二次電池。
- 前記シリコン陽極化薄膜層および/または前記シリコン陰極化薄膜層は薄膜層の表面のうちいずれか一面または両面に凹凸が形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のシリコン二次電池。
- シリコンイオンを利用して充電および放電を遂行するシリコン二次電池において、
充電時にシリコン陽イオンを発生させ、放電時にシリコン陰イオンを発生させる陽極活物質層であって、接合物質でコーティングされた粉末形態の第1シリコン化合物が圧着されている前記陽極活物質層と、
充電時にシリコン陰イオンを発生させ、放電時にシリコン陽イオンを発生させる陰極活物質層であって、接合物質でコーティングされた粉末形態の第2シリコン化合物が圧着されている前記陰極活物質層と
前記陽極活物質層および前記陰極活物質層間に位置し、前記陽極活物質層と前記陰極活物質層間に充電および放電時にシリコンイオンを伝達するための固体電解質層と、
前記陽極活物質層の前記固体電解質層側とは反対側面において前記陽極活物質層に結合され、電荷を集電する陽極集荷体と、
前記陰極活物質層の前記固体電解質層側とは反対側面において前記陰極活物質層に結合され、電荷を集電する陰極集荷体と、を含み、
前記陽極集荷体及び前記陰極集荷体は、多孔網の形状であるか発泡形状であり、かつ伝導性ポリマーがコーティングされており、
前記陽極活物質層および/または前記陰極活物質層はフラーレン(fullerene)またはエクスパンデッドグラファイト(expanded graphite)を含むことを特徴とする、シリコン二次電池。 - 前記陽極活物質層および/または前記陰極活物質層は伝導性を有することを特徴とする、請求項12に記載のシリコン二次電池。
- シリコンイオンを利用して充電および放電を遂行するシリコン二次電池において、
充電時にシリコン陽イオンを発生させ、放電時にシリコン陰イオンを発生させる陽極活物質層であって、接合物質でコーティングされた粉末形態の第1シリコン化合物が圧着されている前記陽極活物質層と、
充電時にシリコン陰イオンを発生させ、放電時にシリコン陽イオンを発生させる陰極活物質層であって、接合物質でコーティングされた粉末形態の第2シリコン化合物が圧着されている前記陰極活物質層と、
前記陽極活物質層および前記陰極活物質層間に位置し、前記陽極活物質層と前記陰極活物質層間に充電および放電時にシリコンイオンを伝達するための固体電解質層と、
前記陽極活物質層の前記固体電解質層側とは反対側面において前記陽極活物質層に結合され、電荷を集電する陽極集荷体と、
前記陰極活物質層の前記固体電解質層側とは反対側面において前記陰極活物質層に結合され、電荷を集電する陰極集荷体と、を含み、
前記陽極集荷体及び前記陰極集荷体は、多孔網の形状であるか発泡形状であり、かつ伝導性ポリマーがコーティングされており、
前記陽極活物質層および/または前記陰極活物質層は非活物質粒子を含むことを特徴とする、シリコン二次電池。 - 前記陽極活物質層および/または前記陰極活物質層は伝導性高分子をさらに含むことを特徴とする、請求項14に記載のシリコン二次電池。
- シリコンイオンを利用して充電および放電を遂行するシリコン二次電池において、
充電時にシリコン陽イオンを発生させ、放電時にシリコン陰イオンを発生させる陽極活物質層であって、接合物質でコーティングされた粉末形態の第1シリコン化合物が圧着されている前記陽極活物質層と、
充電時にシリコン陰イオンを発生させ、放電時にシリコン陽イオンを発生させる陰極活物質層であって、接合物質でコーティングされた粉末形態の第2シリコン化合物が圧着されている前記陰極活物質層と、
前記陽極活物質層および前記陰極活物質層間に位置し、前記陽極活物質層と前記陰極活物質層間に充電および放電時にシリコンイオンを伝達するための固体電解質層と、
前記陽極活物質層の前記固体電解質層側とは反対側面において前記陽極活物質層に結合され、電荷を集電する陽極集荷体と、
前記陰極活物質層の前記固体電解質層側とは反対側面において前記陰極活物質層に結合され、電荷を集電する陰極集荷体と、を含み、
前記陽極集荷体及び前記陰極集荷体は、多孔網の形状であるか発泡形状であり、かつ伝導性ポリマーがコーティングされており、
前記陽極活物質層および/または前記陰極活物質層はメッシュ(mesh)形状であることを特徴とする、シリコン二次電池。 - シリコンイオンを利用して充電および放電を遂行するシリコン二次電池において、
充電時にシリコン陽イオンを発生させ、放電時にシリコン陰イオンを発生させる陽極活物質層であって、接合物質でコーティングされた粉末形態の第1シリコン化合物が圧着されている前記陽極活物質層と、
充電時にシリコン陰イオンを発生させ、放電時にシリコン陽イオンを発生させる陰極活物質層であって、接合物質でコーティングされた粉末形態の第2シリコン化合物が圧着されている前記陰極活物質層と、
前記陽極活物質層および前記陰極活物質層間に位置し、前記陽極活物質層と前記陰極活物質層間に充電および放電時にシリコンイオンを伝達するための固体電解質層と、
前記陽極活物質層の前記固体電解質層側とは反対側面において前記陽極活物質層に結合され、電荷を集電する陽極集荷体と、
前記陰極活物質層の前記固体電解質層側とは反対側面において前記陰極活物質層に結合され、電荷を集電する陰極集荷体と、を含み、
前記陽極集荷体及び前記陰極集荷体は、多孔網の形状であるか発泡形状であり、かつ伝導性ポリマーがコーティングされており、
前記陽極活物質層および/または前記陰極活物質層は活物質層の表面のうちいずれか一面または両面に凹凸が形成されたことを特徴とする、シリコン二次電池。
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