JPS5960866A - 薄膜リチウム二次電池 - Google Patents
薄膜リチウム二次電池Info
- Publication number
- JPS5960866A JPS5960866A JP57168345A JP16834582A JPS5960866A JP S5960866 A JPS5960866 A JP S5960866A JP 57168345 A JP57168345 A JP 57168345A JP 16834582 A JP16834582 A JP 16834582A JP S5960866 A JPS5960866 A JP S5960866A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- secondary battery
- lithium secondary
- battery
- tis2
- 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
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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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〕
本発明は薄膜プロセスのみで作製する常温で充放電が可
能な薄膜リチウム電池に関するものでおる。
能な薄膜リチウム電池に関するものでおる。
従来知られている小型リチウム電池の厚さは約１１０Ｉ
程度となっている。また、極く最近、真空蒸着法により
正極薄膜としてＡｇＩ薄膜、電解質薄膜としてＬｉ工薄
膜、負極薄膜としてＩ、ｉ薄膜を形成した薄膜リチウム
電池が公表されたが、この電池は一次電池であシ充放電
ができないという欠点があった。さらに、特開〆昭５６
−１５６６７７に見られるＬｊ８ｊ／Ｌｉ１Ｎ／ＭＯＯ
３，ＷＯ３、ＶｚＯｓ。
程度となっている。また、極く最近、真空蒸着法により
正極薄膜としてＡｇＩ薄膜、電解質薄膜としてＬｉ工薄
膜、負極薄膜としてＩ、ｉ薄膜を形成した薄膜リチウム
電池が公表されたが、この電池は一次電池であシ充放電
ができないという欠点があった。さらに、特開〆昭５６
−１５６６７７に見られるＬｊ８ｊ／Ｌｉ１Ｎ／ＭＯＯ
３，ＷＯ３、ＶｚＯｓ。
Ｖｓ Ｏｓなどの薄膜リチウム二次電池では定常電流は
０．３μＡ／−と非常に小さく、かつ、電解質膜の化学
的安定性が著しく低いという欠点があった。
０．３μＡ／−と非常に小さく、かつ、電解質膜の化学
的安定性が著しく低いという欠点があった。
本発明の目的は、常温で充放電が可能であシ、かつ充放
電時の電流密度が大きく、かつ安定な全固体薄膜リチウ
ム二次電池を提供することにある。
電時の電流密度が大きく、かつ安定な全固体薄膜リチウ
ム二次電池を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は以下のような電池構成材料の探索、その薄膜化
技術の確立、そしてその積層化技術の確立によシ実現さ
れた。すなわち、基板材料上に正極薄膜としてｌｉイオ
ンが可逆的にインタカレーションするＴｉＳ２のち密で
平坦性の良い薄膜を形成する技術を確立し、つぎに電解
質薄膜としてこのＴｉＳ２薄膜玉にＬｉｚｏ−８ｉ０２
Ｐ２Ｏ５三元系組成物、ＩｊｚＯＧｅ０４ Ｖ２Ｏ
５三元系組成物、Ｌ ｉｚ ＯＴ ａ ２０ ｓ Ｎ
ｂ ２０ ｇ三元系組成物などのＬｉイオン導伝率の
高い材料のち密な薄膜を形成する技術を確立し、さらに
この上に負極薄膜としてリチウム、リチウム合金リチウ
ム混合導伝体の薄膜を形成する技術を確立したことによ
シ上記目的を達成した。
技術の確立、そしてその積層化技術の確立によシ実現さ
れた。すなわち、基板材料上に正極薄膜としてｌｉイオ
ンが可逆的にインタカレーションするＴｉＳ２のち密で
平坦性の良い薄膜を形成する技術を確立し、つぎに電解
質薄膜としてこのＴｉＳ２薄膜玉にＬｉｚｏ−８ｉ０２
Ｐ２Ｏ５三元系組成物、ＩｊｚＯＧｅ０４ Ｖ２Ｏ
５三元系組成物、Ｌ ｉｚ ＯＴ ａ ２０ ｓ Ｎ
ｂ ２０ ｇ三元系組成物などのＬｉイオン導伝率の
高い材料のち密な薄膜を形成する技術を確立し、さらに
この上に負極薄膜としてリチウム、リチウム合金リチウ
ム混合導伝体の薄膜を形成する技術を確立したことによ
シ上記目的を達成した。
以下に、本発明を実施例を上げて説明する。
実施例１
減圧ＣＶＤ装置を用い、基板温度５００１１：’、全圧
９ＫＰａ、ＴｉＣｔ４流量２．３ ｔｔ ｌ−／ ５％
Ｈ２８流量４５μＬ／ｓ、Ｎｚ流量１．３ｄ／ｓの条
件で石英基板上に厚さ３μｍのＴｌ５２薄膜を形成した
。
９ＫＰａ、ＴｉＣｔ４流量２．３ ｔｔ ｌ−／ ５％
Ｈ２８流量４５μＬ／ｓ、Ｎｚ流量１．３ｄ／ｓの条
件で石英基板上に厚さ３μｍのＴｌ５２薄膜を形成した
。
ついで、Ｌｉ２０ 、 Ｌｉ４ＳｉＯ４、Ｌｉ３ＰＯ４
の混合物をターゲットとするスパッタリング蒸着法によ
シ厚さ１μｍの０．６ Ｌ１４８１０４ ・０．４ Ｌ
ｉ３ＰＯ４の組成の薄膜をＴ Ｉ Ｓ ２薄膜上に形成
した。そしてさらに、真空蒸着法により厚さ３μｍのＬ
ｉ薄膜を形成して第１図のような構造の薄膜リチウム二
次電池を作製した。この薄膜リチウム二次電池の開回路
電圧は２．５Ｖ、短絡電流は５００μＡ／−であシ、ま
た、５μＡ／−の電流密度で放電させたところ、第２図
のような放電曲線を示した。
の混合物をターゲットとするスパッタリング蒸着法によ
シ厚さ１μｍの０．６ Ｌ１４８１０４ ・０．４ Ｌ
ｉ３ＰＯ４の組成の薄膜をＴ Ｉ Ｓ ２薄膜上に形成
した。そしてさらに、真空蒸着法により厚さ３μｍのＬ
ｉ薄膜を形成して第１図のような構造の薄膜リチウム二
次電池を作製した。この薄膜リチウム二次電池の開回路
電圧は２．５Ｖ、短絡電流は５００μＡ／−であシ、ま
た、５μＡ／−の電流密度で放電させたところ、第２図
のような放電曲線を示した。
さらに、第２図で電圧の安定性の良い２．３ｖ〜１．９
ｖの範囲で５μＡ／ｃｄの充電と５μＡ／−放電をくり
返す充放電サイクルを５０回続けたが、充放電曲線は全
く変わらず、また短絡電流も変化しなかった。
ｖの範囲で５μＡ／ｃｄの充電と５μＡ／−放電をくり
返す充放電サイクルを５０回続けたが、充放電曲線は全
く変わらず、また短絡電流も変化しなかった。
実施例２
基板をシリコンとし、実施例１と全く同様の方法で電池
を形成したところ、実施例１の電池とほぼ同様の電池特
性が得られた。
を形成したところ、実施例１の電池とほぼ同様の電池特
性が得られた。
このように、基板材料は石英以外にもシリコン、アルミ
ナ等の３５０〜６５０Ｃで安定な材料であれば自由に薄
膜リチウム二次電池を作製することができる。
ナ等の３５０〜６５０Ｃで安定な材料であれば自由に薄
膜リチウム二次電池を作製することができる。
実施例３
実施例１と同様に石英基板上にＴｉ８！薄膜と０、６
Ｌ ｉ４８ ｊｏ４・０．４ＬｉｓＰＯ４薄膜を形成し
た。
Ｌ ｉ４８ ｊｏ４・０．４ＬｉｓＰＯ４薄膜を形成し
た。
そして、この上に厚さ１ｗのＬｉフォイルを圧着し電池
を作製した。この電池は実施例１の電池に比べやや特性
は低いが二次電池の基本特性は有していた。このように
、負極薄膜のかわシにフォイルを使用しても比較的薄型
の電池を作製するは可能である。
を作製した。この電池は実施例１の電池に比べやや特性
は低いが二次電池の基本特性は有していた。このように
、負極薄膜のかわシにフォイルを使用しても比較的薄型
の電池を作製するは可能である。
実施例４
実施例１と同様に石英基板上にＴｊ８ｇ薄膜を形成し、
つぎに、：［、ｉ （Ｔ ａ Ｏ，５Ｎｂ Ｏ，５）Ｏ
ｓ焼結体とＬｉｚｏペレットをターゲットとして組成比
がＩｊｚＯ：ＴａｚＯｓ ：ＮｂｚＯｓ＝６０ ： ２
０ ： ２０の電解質薄膜（厚さ１μｍ）を形成した。
つぎに、：［、ｉ （Ｔ ａ Ｏ，５Ｎｂ Ｏ，５）Ｏ
ｓ焼結体とＬｉｚｏペレットをターゲットとして組成比
がＩｊｚＯ：ＴａｚＯｓ ：ＮｂｚＯｓ＝６０ ： ２
０ ： ２０の電解質薄膜（厚さ１μｍ）を形成した。
そして、さらに実施例１と同様にＬｉ薄膜（厚さ３μｍ
）を形成して薄膜リチウム二次電池を作製したところ、
この電池も実施例１と同様の電池特性を示した。
）を形成して薄膜リチウム二次電池を作製したところ、
この電池も実施例１と同様の電池特性を示した。
実施例５
実施例１と同様に石英基板とにＴｉ８２薄膜を形成し、
つぎに、０．５Ｌｉ４Ｇｅ０４ ・０．５ＬｉｓＶＯ４
なる焼結体１モルに５モルのＬｌｚＯを添加して作製し
た焼結体をターゲットとして組成比がＬｉｚＯ：Ｇｅ０
４：Ｖ２Ｏ５＝７０ ：１２ ：１８なる組成の電解質
膜（厚さ１μｍ）を作製した。そして、さらに実施例１
と同様にＬｉ薄膜（厚さ３μｍ）を形成して薄膜リチウ
ム二次電池を作製したところ、この電池も実施例１と同
様の電池特性を示した。
つぎに、０．５Ｌｉ４Ｇｅ０４ ・０．５ＬｉｓＶＯ４
なる焼結体１モルに５モルのＬｌｚＯを添加して作製し
た焼結体をターゲットとして組成比がＬｉｚＯ：Ｇｅ０
４：Ｖ２Ｏ５＝７０ ：１２ ：１８なる組成の電解質
膜（厚さ１μｍ）を作製した。そして、さらに実施例１
と同様にＬｉ薄膜（厚さ３μｍ）を形成して薄膜リチウ
ム二次電池を作製したところ、この電池も実施例１と同
様の電池特性を示した。
以上のように、本発明の薄膜リチウム二次電池は常温で
充放電が可能であシ、かつ、充放電の電流密度は大きく
、かつ、安定である。
充放電が可能であシ、かつ、充放電の電流密度は大きく
、かつ、安定である。
本発明の薄膜リチウム二次電池は、従来の電池以上の高
い電流密度で充放電でき、かつ、安定である。
い電流密度で充放電でき、かつ、安定である。
この発明によれば、超小型の電子デバイスの電源部の厚
さを０．１圏程度まで薄くできるほか種々の材料上にこ
の電池は作製できるため単一の電池つきデバイスを作製
することもできるようになる。
さを０．１圏程度まで薄くできるほか種々の材料上にこ
の電池は作製できるため単一の電池つきデバイスを作製
することもできるようになる。
第１図は薄膜リチウム二次電池の断面図、第２図は薄膜
リチウム電池の放電曲線である。 １・・・基板、２・・・ＴｉＳ２正極薄膜、３−０．６
Ｌｉ４ｓｉＣｈ・０．４Ｌ１３ＰＯ４電解質薄膜、４
・・・Ｌｉ負極薄膜。 代理人 弁理士 薄田利幸
リチウム電池の放電曲線である。 １・・・基板、２・・・ＴｉＳ２正極薄膜、３−０．６
Ｌｉ４ｓｉＣｈ・０．４Ｌ１３ＰＯ４電解質薄膜、４
・・・Ｌｉ負極薄膜。 代理人 弁理士 薄田利幸
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、化学気相反応法で形成してなる二硫化チタン薄膜を
正極薄膜とし、スパッタリング蒸着法で形成してなるＬ
ｉイオン導伝性材料の薄膜を電解質薄膜とし、薄膜プロ
セスで形成してなるＬｉないしｌｉ金合金ないしはＬｉ
イオンの混合導伝体を負極薄膜とすることを特徴とする
薄膜リチウム二次電池。 ２、上記正極薄膜がＴｊＣｔｔとＨｘＳとがンースガス
として用いられ、反応温度３５０〜６５０Ｃ１圧力３０
ＫＰａ以下、Ｈｚ８／ＴｉＣ６＋濃度比３〜２０の条件
のＣＶＤ法で形成してなる正極薄膜である特許請求の範
囲第１項記載の薄膜リチウム二次電池。 ３、上記電解質薄膜が（１−Ｘ）Ｌｉ４Ｓｉ０４・ＸＬ
ｉ５ＰＯ４（ただし、Ｘが０．０５≦Ｘ≦０．９５）で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の薄膜リチウム二次電池。 ４、Ｌ配電解質薄膜が高イオン導伝性非晶質薄膜を構成
するＬｊ２０ 、 ＧｅＯ２，Ｖ２Ｏ５よシなる三元系
組成物の薄膜にして、その組成がＬｊ２０が８０チ以下
５０チ以上でありかつＧｅＯ２とＶ２Ｏ５の成分比が８
：１と１：２の割合以内であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の薄膜□リチウム二次電
池。 ５、上記電解質薄膜が高イオン導伝性非晶質膜を構成す
るＬ ｊ ２０ 、 Ｔ ａｚＯｓ 、 Ｎｂｚ Ｏｓ
よシなる三元系組成物の薄膜にして、その組成がＬ１２
０が６７チ以下４０％以上であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項又は第２項記載の薄膜リチウム二次電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168345A JPS5960866A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 薄膜リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168345A JPS5960866A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 薄膜リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960866A true JPS5960866A (ja) | 1984-04-06 |
Family
ID=15866331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57168345A Pending JPS5960866A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 薄膜リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5960866A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001071832A1 (fr) * | 2000-03-22 | 2001-09-27 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Batterie rechargeable faisant intervenir un electrolyte non-aqueux |
| EP1174936A3 (en) * | 2000-07-19 | 2006-08-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Thin alkali metal film member and method of producing the same |
| EP2130940A1 (en) | 2008-05-30 | 2009-12-09 | Applied Materials, Inc. | Arrangement and method for removing alkali- or alkaline earth-metals from a vacuum coating chamber |
| US8083859B2 (en) | 2008-05-30 | 2011-12-27 | Applied Materials, Inc. | Arrangement and method for removing alkali- or alkaline earth-metals from a vacuum coating chamber |
| JP2012023032A (ja) * | 2010-06-18 | 2012-02-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 蓄電装置の作製方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57109183A (en) * | 1980-12-26 | 1982-07-07 | Hitachi Ltd | Non-volatile memory |
-
1982
- 1982-09-29 JP JP57168345A patent/JPS5960866A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57109183A (en) * | 1980-12-26 | 1982-07-07 | Hitachi Ltd | Non-volatile memory |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001071832A1 (fr) * | 2000-03-22 | 2001-09-27 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Batterie rechargeable faisant intervenir un electrolyte non-aqueux |
| EP1174936A3 (en) * | 2000-07-19 | 2006-08-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Thin alkali metal film member and method of producing the same |
| EP2130940A1 (en) | 2008-05-30 | 2009-12-09 | Applied Materials, Inc. | Arrangement and method for removing alkali- or alkaline earth-metals from a vacuum coating chamber |
| US8083859B2 (en) | 2008-05-30 | 2011-12-27 | Applied Materials, Inc. | Arrangement and method for removing alkali- or alkaline earth-metals from a vacuum coating chamber |
| JP2012023032A (ja) * | 2010-06-18 | 2012-02-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 蓄電装置の作製方法 |
| US9109286B2 (en) | 2010-06-18 | 2015-08-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing power storage device |
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