JPS5931569A - 全固体電池 - Google Patents
全固体電池Info
- Publication number
- JPS5931569A JPS5931569A JP58105856A JP10585683A JPS5931569A JP S5931569 A JPS5931569 A JP S5931569A JP 58105856 A JP58105856 A JP 58105856A JP 10585683 A JP10585683 A JP 10585683A JP S5931569 A JPS5931569 A JP S5931569A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- solid
- solid electrolyte
- battery
- sputtering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、固体電解質を有する全固体′α池に関する。
〔発明の背景Ｊ
近年、固体ｔＭ質を用いた全固体！池への関心が高まり
つつある。とくにアルカリイオン伝導体を固体７１Ｍ質
とする。Ｎ ａ −８電池や、ＪＪＩ電池は、注目され
つつある。前者は、自動車用）（ツテリーや、ロードレ
ベリング用蓄′電池として、その実用化が進与つつある
。まだ後者は、電子機器の小型化、薄型化に１わい、電
池の薄型化への要望が強１ってきたため、近年急速にそ
の用途が開ｔｊつつあるものである。
つつある。とくにアルカリイオン伝導体を固体７１Ｍ質
とする。Ｎ ａ −８電池や、ＪＪＩ電池は、注目され
つつある。前者は、自動車用）（ツテリーや、ロードレ
ベリング用蓄′電池として、その実用化が進与つつある
。まだ後者は、電子機器の小型化、薄型化に１わい、電
池の薄型化への要望が強１ってきたため、近年急速にそ
の用途が開ｔｊつつあるものである。
上記電池のイオン伝導度を高める方法として、固体１ｒ
ＬＭ質を＃膜化し、幾何学的に抵抗を下げる方法が考え
られる。しかし、従来のセラミック技術では、膜厚１０
μｍ以下の薄膜を作成することは困難である。葦だ、従
来の＃１模技術でりるＣＶＤ法、スパッタリング法を用
いても、イオン伝導度の大きい薄膜は得られていなかっ
た。この原因は、（１）上記固体電解質の合成温度が高
いこと、（２）薄膜形成中にアルカリ金属酸化物が蒸発
なとによって失われるため、組成制御が困難である、こ
となどである。さらに、通常の低温における膜形成でに
、得られた１漠の７端品性が、悲いため、イオン伝導性
の良好な薄膜は得られていなかった。 ′〔発明の
目的〕 本発明の目的は、固体電解質薄１漠を有する全固体電池
を提供することにある。
ＬＭ質を＃膜化し、幾何学的に抵抗を下げる方法が考え
られる。しかし、従来のセラミック技術では、膜厚１０
μｍ以下の薄膜を作成することは困難である。葦だ、従
来の＃１模技術でりるＣＶＤ法、スパッタリング法を用
いても、イオン伝導度の大きい薄膜は得られていなかっ
た。この原因は、（１）上記固体電解質の合成温度が高
いこと、（２）薄膜形成中にアルカリ金属酸化物が蒸発
なとによって失われるため、組成制御が困難である、こ
となどである。さらに、通常の低温における膜形成でに
、得られた１漠の７端品性が、悲いため、イオン伝導性
の良好な薄膜は得られていなかった。 ′〔発明の
目的〕 本発明の目的は、固体電解質薄１漠を有する全固体電池
を提供することにある。
本発明の全固体電池は、固体’Ｉｆｆ、解質を１０ ａ
ｍ以下とすることヲ特徴とする。このため電池全体が
薄型化し、ｉ′氏子機器の小型化、薄型化に十分対応で
きる。
ｍ以下とすることヲ特徴とする。このため電池全体が
薄型化し、ｉ′氏子機器の小型化、薄型化に十分対応で
きる。
１０μＩｎ以Ｆの固体電解質は、スパッタリング法など
により製造することができる。例えば、アルカリイオン
の超イオン伝導体であるβ−Ａ１２０３゜β−Ｇａ ２
０３． Ｎａ ３Ｚｒ ２８ ｉ ２Ｐ（Ｊ１□、 Ｌ
ｉ 、４Ｚｎ（ＧａＯ４）４などと、ＬｉＡｊｌＯ□、
ＬｉＧａ０□。
により製造することができる。例えば、アルカリイオン
の超イオン伝導体であるβ−Ａ１２０３゜β−Ｇａ ２
０３． Ｎａ ３Ｚｒ ２８ ｉ ２Ｐ（Ｊ１□、 Ｌ
ｉ 、４Ｚｎ（ＧａＯ４）４などと、ＬｉＡｊｌＯ□、
ＬｉＧａ０□。
Ｌｉ ＣＯ、ＮａＡｊ（Ｊ□、ＮａＧａＯ２，Ｎａ２
Ｃ（Ｊ３な３ どのアルカリ化合物との混合物をターゲットとして、ス
パッタリング法によシ、超イオン伝導性薄膜を形成して
固体電解質とする。この場合両者の混合粉末を用いるこ
とが好ましい。粉末を用いる理由は、（ｌｂｉ’ｊ’模
中のアルカリ濃度を自由に１間両できるＣと、（２）
ＮａＭＯ２（Ｍ＝Ａ ｊ！ 、 Ｇ ａ ） などが潮
解性でめるため、混合焼結体ターゲットを作ることが困
難でるることなどである。
Ｃ（Ｊ３な３ どのアルカリ化合物との混合物をターゲットとして、ス
パッタリング法によシ、超イオン伝導性薄膜を形成して
固体電解質とする。この場合両者の混合粉末を用いるこ
とが好ましい。粉末を用いる理由は、（ｌｂｉ’ｊ’模
中のアルカリ濃度を自由に１間両できるＣと、（２）
ＮａＭＯ２（Ｍ＝Ａ ｊ！ 、 Ｇ ａ ） などが潮
解性でめるため、混合焼結体ターゲットを作ることが困
難でるることなどである。
７１の正極、負極材料としては、周知のどのようなもの
を用いてもよい。例えばリチウム電池では、負極材料と
してＬｉ又はＬｉ合金を、正極材料として＋１１ｉ Ｓ
２などのＬｉイオンを受容・放出できるものが用いられ
る。
を用いてもよい。例えばリチウム電池では、負極材料と
してＬｉ又はＬｉ合金を、正極材料として＋１１ｉ Ｓ
２などのＬｉイオンを受容・放出できるものが用いられ
る。
以Ｆ１本発明を実施例によって肝油１に説明する。
実施例１゜
Ｇａ２Ｏ３およびＮａ２ＣＯ３原料粉末を４：１のモル
比で秤量混合し、１１００’Ｏ，ｌ ０時間反応さセテ
Ｎ ａ−β″−Ｇａ２０３を作成する。まだ、モル比を
調整し、同様な方法にて、ＮａＧａｏ２粉末を作成する
。これら粉末をＮａ２ｏ・４Ｇａ２ｏ３ ：ＮａＧａ０
２＝１ ： ２ （ｍｏｌ）となるように混合し、この
粉末をターゲットし、スパックアップ方式とし薄膜形成
を行なった。また、本実施例は、プレーナーマグネトロ
ン高速スパッタリング法を採用した。上記ターゲットを
用い、基板温度：３００”ｏｓ８空度： ２ Ｘ Ｉ
ＯｍｍＨｇ、放電ガス：（Ａｒ１０２＝６０／４０）＠
形成速度：ｏ、４μｍ ／ ｂのスパッタリング条件で
＠を作成した。
比で秤量混合し、１１００’Ｏ，ｌ ０時間反応さセテ
Ｎ ａ−β″−Ｇａ２０３を作成する。まだ、モル比を
調整し、同様な方法にて、ＮａＧａｏ２粉末を作成する
。これら粉末をＮａ２ｏ・４Ｇａ２ｏ３ ：ＮａＧａ０
２＝１ ： ２ （ｍｏｌ）となるように混合し、この
粉末をターゲットし、スパックアップ方式とし薄膜形成
を行なった。また、本実施例は、プレーナーマグネトロ
ン高速スパッタリング法を採用した。上記ターゲットを
用い、基板温度：３００”ｏｓ８空度： ２ Ｘ Ｉ
ＯｍｍＨｇ、放電ガス：（Ａｒ１０２＝６０／４０）＠
形成速度：ｏ、４μｍ ／ ｂのスパッタリング条件で
＠を作成した。
５ｉｎ２、アルミナ基板上に模厚約２ｔｎｎの膜を作成
し、イオン伝導度を測定した結果３００ ’Ｏにて２
Ｘ １０−５ｍｈｏ −ｃｍ−’であった０なお、β″
−Ｇａ２０３の粉末のみからなるターゲットを用いたと
きは、上記同一条件で作成した模のイオン伝導度が、４
Ｘ １０ ｍｈｏ・ｃｍ でおった。これは、ス
パッタ中にアルカリが蒸発により失われたことによるも
ので、ターゲット組成を所望通りに制御することが非常
に重要であることがわかる。
し、イオン伝導度を測定した結果３００ ’Ｏにて２
Ｘ １０−５ｍｈｏ −ｃｍ−’であった０なお、β″
−Ｇａ２０３の粉末のみからなるターゲットを用いたと
きは、上記同一条件で作成した模のイオン伝導度が、４
Ｘ １０ ｍｈｏ・ｃｍ でおった。これは、ス
パッタ中にアルカリが蒸発により失われたことによるも
ので、ターゲット組成を所望通りに制御することが非常
に重要であることがわかる。
実施例２゜
ＭｇＡＪ２０４あるいはアルミナを基板とし、実施例１
と同様のスパッタリング条件にて、１．５μｍ厚みのＮ
ａ−βＧ ａ ２０３薄膜を作成した。第１図は、この
＃膜の基板面に平行方向に測定したイオン伝導度の温度
変化を示したもの（アレニウスプロット）である。図か
ら優れた特性の薄膜であることが分る。
と同様のスパッタリング条件にて、１．５μｍ厚みのＮ
ａ−βＧ ａ ２０３薄膜を作成した。第１図は、この
＃膜の基板面に平行方向に測定したイオン伝導度の温度
変化を示したもの（アレニウスプロット）である。図か
ら優れた特性の薄膜であることが分る。
Ｎａ−βＡｌ２Ｏ３の場合も、 ターゲット組成をＮａ
２Ｏ・１１Ａ１２０３：ＮａＧａ０２＝１：２（ｍａｌ
）とすることで、β−Ｇａ２０３とほぼ同様のイオン伝
導度を示す薄膜が得られた。
２Ｏ・１１Ａ１２０３：ＮａＧａ０２＝１：２（ｍａｌ
）とすることで、β−Ｇａ２０３とほぼ同様のイオン伝
導度を示す薄膜が得られた。
実施例３゜
Ｎａ Ｃｏ 、Ｚｒ（Ｊ２．Ｎ１１４１−１２ＰＯ
４，５ｉｎ２３ 原料粉末をＮ ａ ３Ｚ ｒ ２ ＳＩ ２ Ｐ Ｏ□
２組成となるように秤量混合し、同相反応によ＃）Ｎａ
３ｚｒ２Ｓｉ２Ｐ０，２粉末を作成した。さらに、この
粉末にＮａＣＯ３をＮａ３Ｚｒ、、８ｉ２ＰＯ，□：
ＮａＣ０３＝ １ ：３（ｍｏｊ）となるよう混合しタ
ーゲットした。
４，５ｉｎ２３ 原料粉末をＮ ａ ３Ｚ ｒ ２ ＳＩ ２ Ｐ Ｏ□
２組成となるように秤量混合し、同相反応によ＃）Ｎａ
３ｚｒ２Ｓｉ２Ｐ０，２粉末を作成した。さらに、この
粉末にＮａＣＯ３をＮａ３Ｚｒ、、８ｉ２ＰＯ，□：
ＮａＣ０３＝ １ ：３（ｍｏｊ）となるよう混合しタ
ーゲットした。
実施例１と同様なスパッタリング条件で５７１１１１厚
みの薄膜を作成し、その後８００°０にて熱処理した。
みの薄膜を作成し、その後８００°０にて熱処理した。
この様にして得られた薄膜のイオン伝導度は、２００℃
において、２ Ｘ １０ ｍ１１ｏ −ｃｍ−’であ
った。
において、２ Ｘ １０ ｍ１１ｏ −ｃｍ−’であ
った。
実施例４゜
ＺｎＯ，Ｌｉ ＣＯＧｅｍ２の各原料粉末を、２
３＋ Ｌ；、４Ｚｎ（Ｇｅｍ、）４となるように秤量、混合し
、１０００”Ｏで３時間反応させて、上記の式の組成物
を得た。本焼成物をターゲットとし、ＬｉＯ２ペレット
をターゲット上部に配置しく面積比３０％）、スパッタ
アップ方式とし＃膜形成を行なった。基板温度の上昇を
防ぐため、基板を水冷しながら真空度：、 ２ Ｘ １
０−２ｍｍＨｇ、 放電ガス（Ａｒ１０□＝６０／４
０）、プレート電圧２ ｋｖｓ 膜形成ｉＲ度：０．５
μｍ ／ ｈのスパッタリング条件で石英ガラス基板上
に暎厚約２ｚ＋ｍの薄膜を形成した。このｔｉｎ、 Ｕ
Ｎのイオン導電率は、室温で１×１０”ｍｈｏ・ｃｍ
であった。
３＋ Ｌ；、４Ｚｎ（Ｇｅｍ、）４となるように秤量、混合し
、１０００”Ｏで３時間反応させて、上記の式の組成物
を得た。本焼成物をターゲットとし、ＬｉＯ２ペレット
をターゲット上部に配置しく面積比３０％）、スパッタ
アップ方式とし＃膜形成を行なった。基板温度の上昇を
防ぐため、基板を水冷しながら真空度：、 ２ Ｘ １
０−２ｍｍＨｇ、 放電ガス（Ａｒ１０□＝６０／４
０）、プレート電圧２ ｋｖｓ 膜形成ｉＲ度：０．５
μｍ ／ ｈのスパッタリング条件で石英ガラス基板上
に暎厚約２ｚ＋ｍの薄膜を形成した。このｔｉｎ、 Ｕ
Ｎのイオン導電率は、室温で１×１０”ｍｈｏ・ｃｍ
であった。
前記各種の固体電解質を、基板上の正極材料（ＴｉＳ２
）の上に前述のよりなスパッタリング法で形成し、その
上に負極材料、負極集亀体を積層し、全固体リチウム電
池とした。このリチウム電池は、固体電Ｍ質がＲ膜であ
るため、電池全体としても薄型で、かつ内部抵抗も小さ
いだめ、優れたリチウム電池でめった。
）の上に前述のよりなスパッタリング法で形成し、その
上に負極材料、負極集亀体を積層し、全固体リチウム電
池とした。このリチウム電池は、固体電Ｍ質がＲ膜であ
るため、電池全体としても薄型で、かつ内部抵抗も小さ
いだめ、優れたリチウム電池でめった。
以上説明したごとく本発明の固体１０は、その固体電解
質が１０μｍ以下の薄膜においても、イオン伝導度の著
しく高い薄１摸であシ、バルク材料に比べ薄膜は厚みが
３桁程小さいため、イオン伝導１＾〔は３桁大きくなる
。それ故、極めて薄い固体電池となる。
質が１０μｍ以下の薄膜においても、イオン伝導度の著
しく高い薄１摸であシ、バルク材料に比べ薄膜は厚みが
３桁程小さいため、イオン伝導１＾〔は３桁大きくなる
。それ故、極めて薄い固体電池となる。
第１図は、本発明の方法によシ製造した超イオン伝導性
薄膜におけるイオン伝導のアレニウスプロットを示ず線
図である。
薄膜におけるイオン伝導のアレニウスプロットを示ず線
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、１０μｍ以下の厚みの超イオン伝導性化合物を固体
電７’／ｉ質として有することを特徴とする全固体電池
。 ２、上記超イオン伝導性化合物がアルカリイオン伝導性
化合物であシ、上記電池はリチウム電池である特許請求
の範囲第１項記載の全固体ｉ！池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58105856A JPS5931569A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 全固体電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58105856A JPS5931569A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 全固体電池 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP133180A Division JPS5699979A (en) | 1980-01-11 | 1980-01-11 | Manufacture of super ionic conductive thin film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5931569A true JPS5931569A (ja) | 1984-02-20 |
Family
ID=14418626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58105856A Pending JPS5931569A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 全固体電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5931569A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03281754A (ja) * | 1990-03-28 | 1991-12-12 | Kobe Steel Ltd | 局部変形能に優れたガス遮断器用高Ｍｎ非磁性鋼 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52156200A (en) * | 1976-06-21 | 1977-12-26 | Massachusetts Inst Technology | Composition for transporting alkali metal ion rapidly |
| JPS5378024A (en) * | 1976-12-22 | 1978-07-11 | Hitachi Ltd | Solid electrolyte |
| JPS54120833A (en) * | 1978-03-10 | 1979-09-19 | Asahi Chemical Ind | Modified metallhalogen cell |
| JPS5699979A (en) * | 1980-01-11 | 1981-08-11 | Hitachi Ltd | Manufacture of super ionic conductive thin film |
-
1983
- 1983-06-15 JP JP58105856A patent/JPS5931569A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52156200A (en) * | 1976-06-21 | 1977-12-26 | Massachusetts Inst Technology | Composition for transporting alkali metal ion rapidly |
| JPS5378024A (en) * | 1976-12-22 | 1978-07-11 | Hitachi Ltd | Solid electrolyte |
| JPS54120833A (en) * | 1978-03-10 | 1979-09-19 | Asahi Chemical Ind | Modified metallhalogen cell |
| JPS5699979A (en) * | 1980-01-11 | 1981-08-11 | Hitachi Ltd | Manufacture of super ionic conductive thin film |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03281754A (ja) * | 1990-03-28 | 1991-12-12 | Kobe Steel Ltd | 局部変形能に優れたガス遮断器用高Ｍｎ非磁性鋼 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7083877B2 (en) | All solid state battery with coated substrate | |
| US8268488B2 (en) | Thin film electrolyte for thin film batteries | |
| JP3412616B2 (ja) | リチウム二次電池用負極の製造方法 | |
| CN101933189B (zh) | 用于薄膜电池的薄膜电解质 | |
| TW529194B (en) | Method of forming thin film of inorganic solid electrolyte | |
| JP7394757B2 (ja) | 非晶質固体電解質およびそれを用いた全固体二次電池 | |
| Thangadurai et al. | Tailoring ceramics for specific applications: a case study of the development of all-solid-state lithium batteries | |
| JPS6034495B2 (ja) | 置換オルトけい酸リチウムおよびそれからなる固体電解質 | |
| JP2810013B2 (ja) | 酸化物薄膜の形成方法および酸化物薄膜 | |
| US4474686A (en) | Lithium oxide-based amorphous ionic conductor | |
| KR100491961B1 (ko) | 전기화학 발전기용 티타늄 옥시설파이드계 양극 물질 및 그 제조방법 | |
| JPS5931569A (ja) | 全固体電池 | |
| KR102323724B1 (ko) | Li2S-P2S5-B2S3 글래스 세라믹 및 이를 고체 전해질로 함유하는 전고체 이차전지 | |
| JPH0128465B2 (ja) | ||
| JPS5831743B2 (ja) | 酸化亜鉛の圧電結晶膜 | |
| JP2004152659A (ja) | リチウムイオン伝導性固体電解質とそれを用いた全固体電池 | |
| WO2021245790A1 (ja) | リチウム二次電池 | |
| JP7075006B2 (ja) | 固体電解質、及びその製造方法、並びに電池、及びその製造方法 | |
| US4172882A (en) | Lithium ion transport compositions | |
| JPH0547943B2 (ja) | ||
| JPS58172234A (ja) | 非晶質リチウムタンタレ−ト・リチウムニオベイト薄膜およびその製造方法 | |
| KR100659049B1 (ko) | 무기계 고체 전해질 | |
| JPS58167431A (ja) | 酸化リチウム系非晶質体およびその製造方法 | |
| JPS5834571A (ja) | 固体電解質電池 | |
| US20240194933A1 (en) | Lithium Secondary Battery And Manufacturing Method For The Same |