JP7337498B2 - 電極フィルムおよび電気化学測定システム - Google Patents
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Description
電極フィルム1は、所定の厚みを有するフィルム形状(シート形状を含む)を有し、厚み方向と直交する所定方向(面方向)に延び、平坦な上面(厚み方向一方面)および平坦な下面(厚み方向他方面)を有する。
可撓性基材2は、可撓性を有し、機能層3および導電性カーボン層4を支持する基材である。可撓性基材2は、電極フィルム1の最下層であって、フィルム形状を有する。可撓性基材2は、機能層3の下面と接触するように、機能層3の下面全面に配置されている。
機能層3は、可撓性基材2が導電性カーボン層4に与える悪影響を抑制する層である。機能層3は、フィルム形状を有する。機能層3は、可撓性基材2の上面に接触するように、可撓性基材2の上面全面に配置されている。より具体的には、機能層3は、可撓性基材2の上面および導電性カーボン層4の下面に接触するように、可撓性基材2と導電性カーボン層4との間に配置されている。
導電性カーボン層4は、電極特性(電位窓の広さ、導電性など)を有し、電極としての役割を担う層である。
電極フィルム1は、例えば、可撓性基材2を用意する工程、可撓性基材2に機能層3を設ける工程、および、機能層3に導電性カーボン層4を設ける工程により、製造される。
この電極フィルム1は、各種の電極として用いることができ、好ましくは、電気化学測定法を実施する電気化学測定用の電極(好ましくは、作用電極)として用いることができる。
この電極フィルム1によれば、基材として可撓性基材2を使用しているので、ロールトゥロール工程で製造することができる。そのため、生産性に優れる。また、可撓性基材2と導電性カーボン層4との間に機能層3を備えているため、可撓性基材2が導電性カーボン層4の成膜時に与える悪影響を抑制できる。
電極フィルム1は、可撓性基材2、機能層3および導電性カーボン層4からなるが、例えば、図示しないが、可撓性基材2と機能層3との間に、厚み1~100nmのアンダーコート層をさらに備えていてもよい。これにより、機能層3との密着性をより一層向上させたり、または、表面粗さを調整することができる。
可撓性基材として、厚みが50μmであるポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)を用意した。DCマグネトロンスパッタ法により、不活性ガスが存在する環境下で、PETフィルムの上面に、ガスバリア層(機能層)として、厚みが10nmであるチタン層(金属層)を形成した。なお、ターゲット材としてチタンを用い、基材温度を40℃、成膜時の真空度を0.6Paとした。
チタン層の厚みを15nmとした以外は、実施例1と同様にして電極フィルムを作製した。
チタン層の厚みを5nmとした以外は、実施例1と同様にして電極フィルムを作製した。
実施例3において、チタン層を形成した後、スパッタ装置から電極フィルムを取り出し、大気圧下で24時間放置し、チタン層の上面を酸化させて、金属酸化層(酸化チタン層)を形成した。続いて、実施例3と同様にしてカーボン層を形成して、電極フィルムを製造した。
チタン層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、電極フィルムを製造した。
PETフィルムの代わりにシリコン基板を用いて、そのシリコン基板の上面に実施例1と同様の条件でカーボン層を形成することにより、電極基板を製造した。
各実施例および各実施例の電極フィルムおよび電極基板を用いて、FIBマイクロサンプリング法によりTEM用断面試料を作製し、電界放射型透過電子顕微鏡(FE-TEM、JOEL社製、「JEM-2800」)を用いて断面観察して、各層の厚みを測定した。
各実施例および各実施例において、X線光電子分光分析装置(ESCA)を用いて、各導電性カーボン層の表面に、X線を照射することにより、結合エネルギー(単位:eV、横軸)および強度(単位:CPS、縦軸)を測定し、これらに基づいて、グラフを作成した。
X線源 :モノクロAlKα
X線設定 :200μmφ[15kV、30W]
光電子取出し角 :試料表面に対して45°
帯電中和条件 :電子中和銃とArイオン銃(中和モード)の併用
結合エネルギー :C-C結合に由来するピークを285.0eVに設定
各実施例および各比較例の導電性カーボン層のグラフのいずれにおいても、sp3のピークおよびsp2のピークが確認されたので、sp2結合およびsp3結合の両方を有していることが分かった。
各実施例および各比較例において、導電性カーボン層側の表面(上面)を、JIS K 7194に準じて、4端子法により測定した。結果を表1に示す。
各実施例および各比較例に対して、JISK5400に準じて、碁盤目剥離試験(各マス1mm□、合計100マス)を実施し、下記の基準にて密着性を評価した。結果を表1に示す。
剥がれが0マスであった場合を○と評価した。
剥がれが1マス以上10マス以下であった場合を△と評価した。
剥がれが11マス以上であった場合を×と評価した。
2 可撓性基材
3 機能層
4 導電性カーボン層
Claims (7)
- 可撓性基材と、
前記可撓性基材の厚み方向一方側に配置された厚み5nm以下の機能層と、
前記機能層の厚み方向一方側に配置され、sp2結合およびsp3結合を有する導電性カーボン層であって、前記sp2結合に対する前記sp3結合の存在比率が0.05以上2.00以下である厚み5nm以上の導電性カーボン層と、を備えることを特徴とする、電極フィルム。 - 前記機能層が、ガスバリア層であることを特徴とする、請求項1に記載の電極フィルム。
- 前記機能層が、金属層であることを特徴とする、請求項1または2に記載の電極フィルム。
- 前記機能層内の厚み方向一方面に形成される酸化膜の厚みが、3nm未満であることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の電極フィルム。
- 前記可撓性基材が、高分子フィルムであることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の電極フィルム。
- 電気化学測定用の電極であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の電極フィルム。
- 請求項6に記載の電極フィルムを備えることを特徴とする、電気化学測定システム。
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