JPS61263060A - 薄膜固体電解質電池 - Google Patents
薄膜固体電解質電池Info
- Publication number
- JPS61263060A JPS61263060A JP60105111A JP10511185A JPS61263060A JP S61263060 A JPS61263060 A JP S61263060A JP 60105111 A JP60105111 A JP 60105111A JP 10511185 A JP10511185 A JP 10511185A JP S61263060 A JPS61263060 A JP S61263060A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- thin film
- active material
- battery
- electrolyte battery
- 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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Classifications
-
- 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
-
- 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
-
- 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
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (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】
産業上の利用分野
本発明は薄膜固体電解質電池に関するものである。
従来の技術
固体電解質リチウム電池は、低電流で駆動できる様々な
電子デバイス用の電源として最も期待されているものの
一つである。その特徴として、高エネルギー密度、要保
存寿命、高信頼性があげられる。そのうえ薄膜型のもの
が可能となるため、ＬＳＩメモリの様な電子回路との一
体化で、広い応用が期待される。
電子デバイス用の電源として最も期待されているものの
一つである。その特徴として、高エネルギー密度、要保
存寿命、高信頼性があげられる。そのうえ薄膜型のもの
が可能となるため、ＬＳＩメモリの様な電子回路との一
体化で、広い応用が期待される。
この様な背景から近年固体電解質を用いた薄膜固体電解
質リチウム電池の開発が行なわれている。
質リチウム電池の開発が行なわれている。
例えハ固体電解質とＬ テＬｉ４ ””’４− Ｌｉ５
ＰｏＪ 系スパッタ膜、正極活物質としてＴｉＳ２、
負極活物質としテＬｉを用いたもの（Ｋ、 Ｋａｎｅｈ
ｏｒｉほか、。
ＰｏＪ 系スパッタ膜、正極活物質としてＴｉＳ２、
負極活物質としテＬｉを用いたもの（Ｋ、 Ｋａｎｅｈ
ｏｒｉほか、。
５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｌｏｎｉｃｓ、 ９ ／ １
０ 、２１５（１９８３））が提案されている。
０ 、２１５（１９８３））が提案されている。
発明が解決しようとする問題点
このようにして構成された薄膜固体電解質リチウム電池
の問題点は、取シ出せる電流がきわめて小さいことにあ
った。我々はこの原因が、電極と固体電解質の界面の分
極抵抗にあると考え、この分極抵抗を小さくする方法に
ついて様々試みた結果、本発明に至ったものである。
の問題点は、取シ出せる電流がきわめて小さいことにあ
った。我々はこの原因が、電極と固体電解質の界面の分
極抵抗にあると考え、この分極抵抗を小さくする方法に
ついて様々試みた結果、本発明に至ったものである。
問題点を解決するだめの手段
本発明は上記の問題点を解決するため、２つの電極のう
ち少なくとも１つの電極を、活物質と固体電解質とを混
合して構成したことを特徴とする。
ち少なくとも１つの電極を、活物質と固体電解質とを混
合して構成したことを特徴とする。
その方法としては、通常の蒸着技術（熱蒸発、スパッタ
、イオンブレーティング、ＣｖＤ等）によシ、活物質薄
膜と固体電解質薄膜を交互に積層したり、活物質と固体
電解質を無秩序に積層し薄膜とすることができる。又そ
の際のターゲットとしては、別個のターゲットで二元蒸
着、あるいは混合ターゲットで一元蒸着する方法がある
。
、イオンブレーティング、ＣｖＤ等）によシ、活物質薄
膜と固体電解質薄膜を交互に積層したり、活物質と固体
電解質を無秩序に積層し薄膜とすることができる。又そ
の際のターゲットとしては、別個のターゲットで二元蒸
着、あるいは混合ターゲットで一元蒸着する方法がある
。
作用
こうすることによって、活物質と固体電解質との接触面
積が増大し、界面の分極抵抗が減少することから、電池
の内部抵抗が小さくなシ、電池から取シ出せる電流は、
活物質と固体電解質を混合しない場合よシも、大きなも
のが得られる。
積が増大し、界面の分極抵抗が減少することから、電池
の内部抵抗が小さくなシ、電池から取シ出せる電流は、
活物質と固体電解質を混合しない場合よシも、大きなも
のが得られる。
実施例
（実施例１）
第１図人、Ｂは本実施例の電池の断面略図及び平面図を
示している。
示している。
基板１上に正極リード２としてニクロム（組成比Ｎｉ
： Ｏｒ ＝ ８０ ： ２０）を０．１μの厚さに形
成した。この上に活物質３として酸化タングステン、固
体電解質４としてモル比でＬｉ３ＰＯ４：Ｌｉ４Ｓｉｎ
４が４；６の混合物をそれぞれ０．０５μの厚さで三層
ずつ形成し、全膜厚０．３μの正極を構成した。なお酸
化タングステン、固体電解質の形成は二元スパッタ法に
よった。
： Ｏｒ ＝ ８０ ： ２０）を０．１μの厚さに形
成した。この上に活物質３として酸化タングステン、固
体電解質４としてモル比でＬｉ３ＰＯ４：Ｌｉ４Ｓｉｎ
４が４；６の混合物をそれぞれ０．０５μの厚さで三層
ずつ形成し、全膜厚０．３μの正極を構成した。なお酸
化タングステン、固体電解質の形成は二元スパッタ法に
よった。
この上にさらに固体電解質４′を２μの厚さにスパッタ
形成した。さらに負極５として酸化タングステンを１μ
の厚さに形成した後、負極リード６としてニッケルを０
．１μの厚さに、くし状に形成した。負極リード上に固
体電解質被膜７を０．３μの厚さにスパッタ形成の後、
電池全体を１モル４のＬｉＣβ０４を含むテトラヒドロ
フラン中で、Ｌｉ金属と負極リードを短絡し５時間放置
してＬｉを酸化タングステン中にインターカレートし、
リチウムタングステンブロンズを形成させた。ついで電
池をテトラヒドロフランよυ取り出し、乾燥アルゴンで
乾燥の後、エポキシ樹脂８で被覆し、電池を構成した。
形成した。さらに負極５として酸化タングステンを１μ
の厚さに形成した後、負極リード６としてニッケルを０
．１μの厚さに、くし状に形成した。負極リード上に固
体電解質被膜７を０．３μの厚さにスパッタ形成の後、
電池全体を１モル４のＬｉＣβ０４を含むテトラヒドロ
フラン中で、Ｌｉ金属と負極リードを短絡し５時間放置
してＬｉを酸化タングステン中にインターカレートし、
リチウムタングステンブロンズを形成させた。ついで電
池をテトラヒドロフランよυ取り出し、乾燥アルゴンで
乾燥の後、エポキシ樹脂８で被覆し、電池を構成した。
（実施例２）
第２図人、Ｂは本発明の他実施例の電池の断面略図及び
平面図を示している。
平面図を示している。
正極り−ド２上に、活物質３として酸化タングステン、
固体電解質４としてモル比でＬｉ、ｐｏ４：Ｌｉ４Ｓｉ
Ｏ４が４：６の混合物からなる膜厚０．３μの正極を形
成した。この正極は、活物質と固体電解質を１；１の比
に混合したターゲットをスパッタすることによって形成
した。それ以外は実施例１と同様の方法で電池を構成し
た。
固体電解質４としてモル比でＬｉ、ｐｏ４：Ｌｉ４Ｓｉ
Ｏ４が４：６の混合物からなる膜厚０．３μの正極を形
成した。この正極は、活物質と固体電解質を１；１の比
に混合したターゲットをスパッタすることによって形成
した。それ以外は実施例１と同様の方法で電池を構成し
た。
（比較例１）
正極として、酸化タングステンのみをｏ、１５μの厚さ
に形成した以外は実施例１と同様の方法で電池を構成し
た。第５図はこの比較例１の電池を示している。
に形成した以外は実施例１と同様の方法で電池を構成し
た。第５図はこの比較例１の電池を示している。
表１は実施例１〜２と比較例１の電池について、電極間
に１００にΩの抵抗をつないだ場合の放電電流密度を調
べた結果である。
に１００にΩの抵抗をつないだ場合の放電電流密度を調
べた結果である。
表１
この表１より明らかなように、本発明の電池は比較例よ
りも約２倍の大きな電流を取り出すことが可能であった
。
りも約２倍の大きな電流を取り出すことが可能であった
。
本発明の効果をさらに増すために以下の実施例を行なっ
た。
た。
（実施例３）
負極５を正極と同様に積層して形成した以外は、実施例
１と同様の方法で電池を構成した。第３図は本実施例の
電池を示している。
１と同様の方法で電池を構成した。第３図は本実施例の
電池を示している。
（実施例４）
負極を正極と同様に混合形成した以外は、実施例２と同
様の方法で電池を構成した。第４図は本実施例の電池を
示している。
様の方法で電池を構成した。第４図は本実施例の電池を
示している。
表２
表２は表１と同様の放電試験の結果を示している。表２
より明らかなように、実施例１〜２よりもさらに大きな
電流を取り出すことが可能であった。
より明らかなように、実施例１〜２よりもさらに大きな
電流を取り出すことが可能であった。
以下に他の活物質、固体電解質を用いた例を、実施例３
の構成を中心に説明する。
の構成を中心に説明する。
（実施例６〜８）
活物質として酸化モリブデン（ＭＯＯ，、）Ｉ酸化チタ
ン（Ｔ１０□）、酸化タンタル（Ｔ＆２０５） を酸化
バナジウム（ｖ２０５）を用いた以外は実施例３と同様
の構成で電池を構成した。
ン（Ｔ１０□）、酸化タンタル（Ｔ＆２０５） を酸化
バナジウム（ｖ２０５）を用いた以外は実施例３と同様
の構成で電池を構成した。
（実施例９〜１０）
固体電解質としテＬｉＴｚＯ３，ＬｉＡ４Ｆ４を用いた
以外は実施例３と同様の構成で電池を構成した。
以外は実施例３と同様の構成で電池を構成した。
（比較例２〜５）
活物質として酸化モリブデン（ＭＯＯ３）ｒ酸化チタン
（ＴｉＯ□）、酸化タンタル（Ｔａ２’ｓ ） 、酸化
バナジウム（ｖ２０５）を用いた以外は比較例１と同様
の構成で電池を構成した。
（ＴｉＯ□）、酸化タンタル（Ｔａ２’ｓ ） 、酸化
バナジウム（ｖ２０５）を用いた以外は比較例１と同様
の構成で電池を構成した。
（比較例６〜７）
固体電解質としてＬｉＴａＯ３，ＬｉＡ４Ｆ４を用いた
以外は比較例１と同様の構成で電池を構成した。
以外は比較例１と同様の構成で電池を構成した。
表３は実施例５〜８と比較例２〜６．実施例９〜１０と
比較例６〜アの電池について、電極間に１００にΩの抵
抗をつないだ場合の放電電流密度を調べた結果である。
比較例６〜アの電池について、電極間に１００にΩの抵
抗をつないだ場合の放電電流密度を調べた結果である。
表３
上表より明らかなように、いずれの場合でも、本発明の
電池は比較例よりも大きな電流を取出すことが可能であ
ることが判明した。
電池は比較例よりも大きな電流を取出すことが可能であ
ることが判明した。
発明の詳細
な説明したように本発明によれば放電電流密度の大きな
薄膜固体電解質電池が容易に得られるものである。
薄膜固体電解質電池が容易に得られるものである。
第１図Ａ、Ｂは本発明の実施例における薄膜固体電解質
電池の断面略図及び平面図、第２図人。 Ｂは本発明の他の実施例における薄膜固体電解質電池の
断面略図及び平面図、第３図、第４図は本発明のさらに
他の実施例における電池の断面略図、第５図は比較例の
電池の断面略図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・正極リード、３・
・・・・・正極活物質、４ 、４’ 、 ７・・・・・
・固体電解質、５・・・・・・負極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ツー
ーー基林 第 １ １１
２−ｆ冬にυ律４′−
−−かけ解！ ５−貢壜
電池の断面略図及び平面図、第２図人。 Ｂは本発明の他の実施例における薄膜固体電解質電池の
断面略図及び平面図、第３図、第４図は本発明のさらに
他の実施例における電池の断面略図、第５図は比較例の
電池の断面略図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・正極リード、３・
・・・・・正極活物質、４ 、４’ 、 ７・・・・・
・固体電解質、５・・・・・・負極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ツー
ーー基林 第 １ １１
２−ｆ冬にυ律４′−
−−かけ解！ ５−貢壜
Claims (5)
- （１）２つの電極の間に固体電解質を介在してなる薄膜
固体電解質電池であって、２つの電極のうち少なくとも
１つの電極が活物質と固体電解質とを混合したものであ
ることを特徴とする薄膜固体電解質電池。 - （２）活物質と固体電解質との混合が、活物質薄膜と固
体電解質薄膜とを交互に積層したものである特許請求の
範囲第１項記載の薄膜固体電解質電池。 - （３）活物質と固体電解質との混合が、活物質と固体電
解質を無秩序に積層して薄膜としたものである特許請求
の範囲第１項記載の薄膜固体電解質電池。 - （４）活物質が酸化タングステン、酸化モリブデン、酸
化チタン、酸化タンタル、酸化バナジウムからなる群よ
り選ばれた少なくとも１つである特許請求の範囲第１項
、第２項、第３項のいずれかに記載の薄膜固体電解質電
池。 - （５）固体電解質が、Ｌｉ＿３ＰＯ＿４とＬｉ＿４Ｓｉ
Ｏ＿４の混合物、ＬｉＴａＯ＿３、ＬｉＡｌＦ＿４から
なる群のうちのいずれか１つである特許請求の範囲第１
項、第２項、第３項、第４項のいずれかに記載の薄膜固
体電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60105111A JPS61263060A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 薄膜固体電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60105111A JPS61263060A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 薄膜固体電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61263060A true JPS61263060A (ja) | 1986-11-21 |
Family
ID=14398729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60105111A Pending JPS61263060A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 薄膜固体電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61263060A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
| JP2007335122A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄膜電池用電極材、その製造方法および薄膜電池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5661771A (en) * | 1979-10-23 | 1981-05-27 | Nec Corp | Battery |
| JPS60189169A (ja) * | 1984-03-06 | 1985-09-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体電解質電池の製造方法 |
-
1985
- 1985-05-17 JP JP60105111A patent/JPS61263060A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5661771A (en) * | 1979-10-23 | 1981-05-27 | Nec Corp | Battery |
| JPS60189169A (ja) * | 1984-03-06 | 1985-09-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体電解質電池の製造方法 |
Cited By (2)
| 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 |
| JP2007335122A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄膜電池用電極材、その製造方法および薄膜電池 |
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