JP6127122B2 - 蓄電装置 - Google Patents
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Description
の開発が行われている。
質としては、例えば、炭素やシリコンなどの、キャリアとなるイオンの吸蔵および放出が
可能な材料が用いられる。特に、シリコン、または、リンがドープされたシリコンは、炭
素に比べ理論容量が大きく、これらの材料を活物質として用いることは、蓄電装置の大容
量化という点において好ましい(例えば、特許文献1参照)。
自然酸化膜などの酸化膜が形成されてしまう。よって、シリコンを負極活物質に用いる場
合、シリコン表面に形成された導電性の低い自然酸化膜などの酸化膜に、充放電の際に過
剰な負荷が掛かって電極の機能が低下する危険性が生じ、蓄電装置のサイクル特性の向上
を妨げていた。
を提供することを課題とする。
ら、当該活物質層の表面に接して導電性を有する層を設けた蓄電装置である。
を有する層と、を有することを特徴とする蓄電装置である。
化膜を除去し、シリコン層上に接して導電性を有する層を形成する蓄電装置の作製方法で
ある。
よび鉄の一以上を含むことが好ましい。また、導電性を有する層は、シリコン層とシリサ
イドを形成してもよい。また、導電性を有する層は、リンまたはボロンを含むシリコン層
を含んでもよい。
下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態およ
び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以
下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではないとする。なお、説明中
に図面を参照するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる場合
がある。また、同様のものを指す際には同じハッチパターンを使用し、特に符号を付さな
い場合がある。
本実施の形態では、本発明の一態様である蓄電装置の電極およびその作製方法について
、図1および図2を用いて説明する。
、好ましくは低圧化学蒸着(LPCVD:Low Pressure Chemical
vapor deposition)法により、シリコン層を活物質層103として形
成する。(図1(A)参照)。
導電性部材を用いる。例えば、白金、アルミニウム、銅、チタン等に代表される導電性の
高い金属元素を用いて集電体101を形成することができる。また、シリコン、チタン、
ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミ
ニウム合金を用いても良い。または、集電体101としてシリコンウェハを用いてもよい
。また、集電体101を、シリサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリサイド
を形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ
、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。集電体
101は、スパッタリング法またはCVD法により形成することができる。
法、好ましくはLPCVD法により形成することができる。この場合、シリコン層の形成
は、原料ガスとしてシリコンを含む堆積性ガスを用いる。シリコンを含む堆積性ガスとし
ては、水素化シリコン、フッ化シリコン、塩化シリコンなどがあり、代表的には、SiH
4、Si2H6、SiF4、SiCl4、Si2Cl6等がある。なお、原料ガスに、ヘ
リウム、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガスや水素を混合させてもよい。なお、蒸着
法やスパッタリング法を用いて活物質層103を形成しても良い。
る不純物元素が添加されていてもよい。リン、ボロン等の一導電型を付与する不純物元素
が添加されたシリコン層は、導電性が高くなるため、電極の導電率を高めることができる
。このため、放電容量をさらに高めることができる。プラズマCVD法、熱CVD法、L
PCVD法を用いて活物質層103を形成する場合、リン、ボロン等の一導電型を付与す
る不純物元素を含む雰囲気で成膜を行えばよい。例えば、シリコン層にリンを含ませるた
めには、材料ガスにホスフィンを含ませればよい。また、蒸着法やスパッタリング法を用
いて活物質層103を形成する場合、リン、ボロン等の一導電型を付与する不純物元素を
シリコン層にドープしても良い。
層は、非晶質であってもよいし、結晶性を有していてもよい。活物質層103として形成
するシリコン層として、例えば、非晶質シリコン層、微結晶シリコン層または多結晶シリ
コン層を用いることができる。ここで、シリコン層に対して結晶化工程を行ってもよい。
シリコン層に対して結晶化工程を行う場合には、シリコン層中の水素濃度を十分に低減さ
せた後に、該シリコン層に熱処理可能な程度の温度で熱処理を行ってもよいし、該シリコ
ン層にレーザ光を照射して結晶化させてもよい。
101および活物質層103の間にシリコンの低密度領域が形成されず、集電体101お
よび活物質層103の界面における電子の移動が容易となると共に、集電体101と活物
質層103との密着性を高めることができる。これは、シリコン層の堆積工程において、
常に原料ガスの活性種が堆積中のシリコン層に供給されるため、シリコン層から集電体1
01にシリコンが拡散し、シリコン不足領域が形成されても、当該領域に原料ガスの活性
種が常に供給され、シリコン層中に低密度領域が形成されにくくなるためである。また、
気相成長により集電体101上にシリコン層を形成するため、蓄電装置の生産性が高まる
。
素などが含まれている場合がある。
性の低い自然酸化膜などの酸化膜が形成されてしまう。この表面に形成された自然酸化膜
などの酸化膜に、充放電の際に過剰な負荷が掛かって電極の機能が低下する危険性が生じ
、蓄電装置のサイクル特性の向上を妨げていた。
表面の自然酸化膜などの酸化膜が除去された活物質層103上に接して、CVD法やスパ
ッタ法を用いて導電性を有する層110を形成する(図1(A)参照)。ここで、導電性
を有する層110の膜厚は0.1nm以上10nm以下とするのが好ましい。
は、フッ酸を含む溶液、またはフッ酸を含む水溶液をエッチャントとするウェットエッチ
ング処理によって除去することができる。また、自然酸化膜などの酸化膜を除去するエッ
チング処理としては、自然酸化膜などの酸化膜が除去できればよく、ドライエッチング処
理を用いても良い。また、ウェットエッチング処理とドライエッチング処理とを組み合わ
せて用いてもよい。ドライエッチング処理としては、平行平板型RIE(Reactiv
e Ion Etching)法や、ICP(Inductively Coupled
Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法などを用いることができる。
これにより、活物質層103の表面が自然酸化膜などの酸化膜に覆われている場合と比較
して蓄電装置の電極表面の導電性が向上する。よって、充放電の際に過剰な負荷が掛かっ
て電極の機能が低下する危険性が低減されるので、蓄電装置のサイクル特性の向上を図る
ことができる。
どに代表される、導電性の高い金属元素を用いて、CVD法やスパッタリング法で形成す
ることができ、特に銅またはニッケルを用いて形成するのが好ましい。導電性を有する層
110は、上記の金属元素の一以上を含めば良く、金属層としてもよいし、化合物層とし
ても良いし、活物質層103のシリコンとシリサイドを形成しても良い。例えば、導電性
を有する層110としてリン酸鉄などの化合物を用いても良い。上記の金属元素の酸化物
は、シリコンの自然酸化膜より高い導電性を有するので、当該金属元素が酸化された場合
でも、活物質層103の表面が自然酸化膜などの酸化膜に覆われている場合より、蓄電装
置の電極表面近傍の導電性を高くすることができる。
導電性を有する層110に用いる上述の金属元素の成膜は有機金属気相成長(MOCVD
:Metal Organic Chemical vapor deposition
)法を用いるのが好ましい。
低い元素を用いるのが好ましい。活物質層103を構成するシリコンは、リチウムイオン
を吸収することにより膨張し、また、リチウムイオンを放出することにより収縮する。こ
のため、充放電を繰り返すと活物質層103は壊れてしまうことがある。しかし、銅また
はニッケルなどからなる導電性を有する層110で活物質層103を覆うことにより、リ
チウムイオンの吸収放出による体積変化によって剥離するシリコンを活物質層103にと
どめておけるので、充放電を繰り返しても活物質層103が壊れるのを防ぐことができる
。これにより、蓄電装置のサイクル特性を向上させることができる。
、活物質層103の表面に形成される自然酸化膜などの酸化膜を除去せずとも、導電性を
有する層110に含まれるチタンが当該酸化膜を還元することもできる。
添加されたシリコン層としてもよい。この場合、導電性を有する層110は、リン、ボロ
ン等の一導電型を付与する不純物元素を含む雰囲気下で、プラズマCVD法、熱CVD法
またはLPCVD法を用いて形成すれば良い。上記のリン、ボロン等の一導電型を付与す
る不純物元素が添加されたシリコン層は、当該シリコン層が酸化された場合でも、活物質
層103の表面が自然酸化膜などの酸化膜に覆われている場合より、蓄電装置の電極表面
近傍の導電性を高くすることができる。なお、活物質層103として、後述するウィスカ
ー状の結晶性シリコンを用いる場合、導電性を有する層110に用いるシリコン層の成膜
はLPCVD法を用いるのが好ましい。
シリコン層は、非晶質であってもよいし、結晶性を有していてもよい。導電性を有する層
110として形成するシリコン層として、例えば、非晶質シリコン層、微結晶シリコン層
または多結晶シリコン層を用いることができる。ここで、シリコン層に対して結晶化工程
を行ってもよい。シリコン層に対して結晶化工程を行う場合には、シリコン層中の水素濃
度を十分に低減させた後に、該シリコン層に熱処理可能な程度の温度で熱処理を行っても
よいし、該シリコン層にレーザ光を照射して結晶化させてもよい。
、活物質層103の表面に接して導電性を有する層110を設けることにより、蓄電装置
の電極表面の導電性が向上する。よって、充放電の際に過剰な負荷が掛かって電極の機能
が低下する危険性が低減されるので、蓄電装置のサイクル特性の向上を図ることができる
。
図1(B)に示す。
形成されることがある。この場合、混合層107は、集電体101に含まれる金属元素や
シリコンで形成される。なお、混合層107は、活物質層103としてシリコン層を形成
する際の加熱により、シリコンが集電体101に拡散することで形成される。
サイド、代表的には、ジルコニウムシリサイド、チタンシリサイド、ハフニウムシリサイ
ド、バナジウムシリサイド、ニオブシリサイド、タンタルシリサイド、クロムシリサイド
、モリブデンシリサイド、タングステンシリサイド、コバルトシリサイド、およびニッケ
ルシリサイドの一以上が形成される。または、金属元素とシリコンの合金層が形成される
。
などが含まれる場合がある。
活物質層103との間の界面における抵抗を低減させることができるため、電極の導電率
を高めることができる。このため、放電容量をさらに高めることができる。また、集電体
101と活物質層103との密着性を高めることが可能であり、蓄電装置の劣化を低減し
、蓄電装置のサイクル特性の向上を図ることができる。
09が形成される場合がある。なお、LPCVD法で結晶性シリコン層を形成する際、チ
ャンバー内に、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン等の希ガスを充填することで、当
該金属酸化物層109の形成を抑制することもできる。
層109の代表例としては、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化バナ
ジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、
酸化コバルト、酸化ニッケル等がある。なお、集電体101を、チタン、ジルコニウム、
ニオブ、タングステンなどの金属元素を含む層とすると、金属酸化物層109は、酸化チ
タン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タングステン等の酸化物導電体を含むことに
なるため、集電体101および活物質層103の間の抵抗を低減することが可能であり、
電極の導電率を高めることができる。このため、放電容量をさらに高めることができる。
性シリコン領域103aと、当該領域上の、ウィスカーを含む結晶性シリコン領域103
bとを有せしめることができる(図1(C)参照)。結晶性シリコン領域103aと、当
該領域上の、ウィスカーを含む結晶性シリコン領域103bとを有する活物質層103は
、例えば、550℃より高い温度で且つLPCVD装置および集電体101が耐えうる上
限の温度以下、好ましくは580℃以上650℃未満の加熱をしつつ、原料ガスとしてシ
リコンを含む堆積性ガスを用いることで形成することができる。
bは、その境界が明確ではない。ここでは、ウィスカーを含む結晶性シリコン領域103
bのウィスカーとウィスカーの間に形成される谷底を含む面を、結晶性シリコン領域10
3aとウィスカーを含む結晶性シリコン領域103bとの一応の境界として扱う。
晶性シリコン領域103bにおけるウィスカーは、結晶性の突起であれば円柱状、角柱状
などの柱状、円錐状、角錐状などの錐状、針状でもよい。ウィスカーは、頂部が湾曲して
いてもよい。ウィスカーの径は、50nm以上10μm以下、好ましくは500nm以上
3μm以下である。また、ウィスカーの長さは、0.5μm以上1000μm以下、好ま
しくは1.0μm以上100μm以下である。
。例えば、ウィスカーを柱状と仮定する場合には、上面と底面との距離をいい、錐状と仮
定する場合には、頭頂点と底面との距離をいうものとする。また、結晶性シリコン層の厚
さは、結晶性シリコン領域103aの厚さと、ウィスカーを含む結晶性シリコン領域10
3bの厚さの和をいい、ウィスカーを含む結晶性シリコン領域103bの厚さとは、ウィ
スカーにおいて高さが最大となる点から、結晶性シリコン領域103aとウィスカーを含
む結晶性シリコン領域103bとの境界までの距離をいう。
向)を長手方向といい、長手方向に沿った断面の形状を長手断面形状という場合がある。
また、長手方向が法線方向となる断面の形状を輪切り断面形状という場合がある。
域103aの表面に関する法線の方向に伸張していてもよい。なお、この場合、ウィスカ
ーの長手方向は、結晶性シリコン領域103aの表面に関する法線の方向と、略一致して
いればよい。つまり、図1(C)においては、主にウィスカーの長手断面形状が示されて
いることになる。
表的には、ウィスカーを含む結晶性シリコン領域103bは、長手方向が結晶性シリコン
領域103aの表面に関する法線の方向と略一致する第一のウィスカー113aと、長手
方向が法線の方向とは異なる第二のウィスカー113bとを有してもよい。さらには、第
一のウィスカーより第二のウィスカーが長くても良い。つまり、図1(D)においては、
ウィスカーの長手断面形状と共に、領域103dで示すように、ウィスカーの輪切り断面
形状が混在する。領域103dは、円柱状または円錐状のウィスカーの輪切り断面形状で
あるため円形であるが、ウィスカーが角柱状または角錐状であれば、領域103dは、多
角形状である。ウィスカーの長手方向が不揃いであると、ウィスカー同士が絡む場合があ
るため、蓄電装置の充放電においてウィスカーが脱離しにくい。
ウィスカーを含む結晶性シリコン層を、蓄電装置の電極の一部に用いる場合の効果を確認した。具体的には、負極の活物質層としてウィスカーを含む結晶性シリコン層を用いた蓄電装置(実験例)と、負極の活物質層として平坦な結晶性シリコン層を用いた蓄電装置(比較例)とを用意して、これらの特性を比較した。
h/cm3)の初期特性)は、実験例に係る蓄電装置で7300mAh/cm3、比較例
に係る蓄電装置で4050mAh/cm3であった。実験例に係る蓄電装置では、放電容
量が比較例に係る蓄電装置の1.8倍程度と大きいことが分かる。なお、ここでは、実験
例に係る蓄電装置の活物質層の厚さを3.5μm、比較例に係る蓄電装置の活物質層の厚
さを3.0μmとして放電容量(mAh/cm3)を算出した。
3)に近い値を有しており、ウィスカーを含む結晶性シリコン層を蓄電装置の電極の一部
として用いることは極めて有効であることが理解できる。
層を活物質層として含む。このように活物質層中にウィスカーを含むことで、活物質層の
表面積が増大するため、蓄電装置の放電容量が高めることができる。
どの酸化膜を除去してから、当該活物質層103の表面に接して導電性を有する層110
を設ける。これにより、蓄電装置の電極表面の導電性が向上するので、蓄電装置のサイク
ル特性の向上を図ることができる。
ン層)との間に、少なくとも混合層107を有する。このため、集電体101と活物質層
103との界面に起因する抵抗を低減することが可能であり、また、集電体101と活物
質層103との密着性を高めることが可能であるため、放電容量を高めると共に、蓄電装
置の劣化を低減することができる。
される形態を示したが、図2に示すように、基板115上に、スパッタリング法、蒸着法
、印刷法、インクジェット法、CVD法等を適宜用いて、集電体111を形成することも
できる。
本実施の形態では、蓄電装置の構造について、図3を用いて説明する。
、LiCoO2等のリチウム含有金属酸化物を用いたリチウムイオン電池は、放電容量が
高く、安全性が高い。よって、ここでは、二次電池の代表例であるリチウムイオン電池の
構造について説明する。
を図3(B)に示す。
。また、蓄電セル155に接続する端子部157、端子部159を有する。外装部材15
3には、ラミネートフィルム、高分子フィルム、金属フィルム、金属ケース、プラスチッ
クケース等を用いることができる。
3および正極165の間に設けられるセパレータ167と、外装部材153中に満たされ
る電解質169とで構成される。
165は、正極集電体175および正極活物質層177を含んで構成される。負極活物質
層173は、負極集電体171の一方または両方の面に形成される。正極活物質層177
は、正極集電体175の一方または両方の面に形成される。
子部159と接続する。また、端子部157、端子部159は、それぞれ一部が外装部材
153の外側に導出されている。
が、ボタン型蓄電装置、円筒型蓄電装置、角型蓄電装置等、様々な構造の蓄電装置を実現
しうる。また、本実施の形態では、正極、負極、およびセパレータが積層された構造を示
したが、正極、負極、およびセパレータが捲回された構造であってもよい。
ができる。
を用いることができる。なお、シリコン層にリチウムをプリドープしてもよい。
、箔状、板状、網状等の形状を適用することができる。
4、LiFePO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiMn2PO4、V2O5、
Cr2O5、MnO2、その他のリチウム化合物を材料として用いることができる。なお
、キャリアイオンを、リチウム以外のアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオン
とする場合には、正極活物質層177の上記リチウム化合物において、リチウムの代わり
に、アルカリ金属(例えば、ナトリウムやカリウム等)やアルカリ土類金属(例えば、ベ
リリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等)を用いることもで
きる。
ウムイオンが安定に存在する材料を用いる。電解質の溶質の代表例としては、LiClO
4、LiAsF6、LiBF4、LiPF6、Li(C2F5SO2)2N等のリチウム
塩がある。なお、キャリアイオンを、リチウム以外のアルカリ金属イオンまたはアルカリ
土類金属イオンとする場合には、電解質169の溶質として、ナトリウム塩、カリウム塩
等のアルカリ金属塩や、ベリリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、ストロンチウム
塩、バリウム塩等のアルカリ土類金属塩、等を適宜用いることができる。
能な材料を用いる。電解質169の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非
プロトン性有機溶媒の代表例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート
、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル
、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いるこ
とができる。また、電解質169の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、
漏液性を含めた蓄電装置151の安全性が高まる。また、蓄電装置151の薄型化および
軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の代表例としては、シリコンゲル、アクリ
ルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、
フッ素系ポリマー等がある。
、セルロース(紙)、ポリエチレン、ポリプロピレン等がある。
きい。また、動作電圧が高い。そして、これらによって、小型化および軽量化が可能であ
る。また、充放電の繰り返しによる劣化が少なく、長期間の使用が可能であり、コスト削
減が可能である。
例としては、二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等がある。
チウムイオンおよび/またはアニオンを可逆的に吸蔵できる材料を用いればよい。正極活
物質層177の代表例としては、活性炭、導電性高分子、ポリアセン有機半導体(PAS
)がある。
し利用による寿命も長い。
び導電性を有する層を含む電極を用いることで、サイクル特性の向上した蓄電装置を作製
することができる。
。例えば、蓄電装置の別の一形態である空気電池の負極として実施の形態1に示す集電体
および活物質層を含む電極を用いることも可能である。この場合にも、サイクル特性の向
上した蓄電装置を作製することができる。
本実施の形態では、実施の形態2で説明した蓄電装置の応用形態について図4を用いて
説明する。
タルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機
、携帯情報端末、音響再生装置等の電子機器に用いることができる。また、電気自動車、
ハイブリッド自動車、鉄道用電気車両、作業車、カート、車椅子等の電気推進車両に用い
ることができる。ここでは、電気推進車両の代表例として車椅子を用いて説明する。
座部503、座部503の後方に設けられた背もたれ505、座部503の前下方に設け
られたフットレスト507、座部503の左右に設けられたアームレスト509、背もた
れ505の上部後方に設けられたハンドル511を有する。アームレスト509の一方に
は、車椅子の動作を制御するコントローラ513が設けられる。座部503の下方のフレ
ーム515を介して、座部503前下方には一対の前輪517が設けられ、座部503の
後下方には一対の後輪519が設けられる。後輪519は、モータ、ブレーキ、ギア等を
有する駆動部521に接続される。座部503の下方には、バッテリー、電力制御部、制
御手段等を有する制御部523が設けられる。制御部523は、コントローラ513およ
び駆動部521と接続しており、使用者によるコントローラ513の操作により、制御部
523を介して駆動部521が駆動し、電動式の車椅子501の前進、後進、旋回等の動
作および速度を制御する。
御部523の電源は、プラグイン技術や非接触給電による外部からの電力供給により充電
をすることができる。なお、電気推進車両が鉄道用電気車両の場合、架線や導電軌条から
の電力供給により充電をすることもできる。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る二次電池を、無線給電システム(以下、RF
給電システムと呼ぶ。)に用いた場合の一例を、図5および図6のブロック図を用いて説
明する。なお、各ブロック図では、受電装置および給電装置内の構成要素を機能ごとに分
類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に
切り分けることが困難であり、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
推進車両等に含まれているが、この他電力で駆動する装置に適宜適用することができる。
電子機器の代表例としては、デジタルカメラやビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォト
フレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報
端末、音響再生装置、表示装置、コンピュータ等がある。また、電気推進車両の代表例と
しては、電気自動車、ハイブリッド自動車、鉄道用電気車両、作業車、カート、車椅子等
がある。また、給電装置700は、受電装置600に電力を供給する機能を有する。
。受電装置部601は、受電装置用アンテナ回路602と、信号処理回路603と、二次
電池604とを少なくとも有する。また、給電装置700は、給電装置用アンテナ回路7
01と、信号処理回路702とを少なくとも有する。
け取る、あるいは、給電装置用アンテナ回路701に信号を発信する役割を有する。信号
処理回路603は、受電装置用アンテナ回路602が受信した信号を処理し、二次電池6
04の充電、二次電池604から電源負荷部610への電力の供給を制御する。また、信
号処理回路603は、受電装置用アンテナ回路602の動作を制御する。すなわち、受電
装置用アンテナ回路602から発信する信号の強度、周波数などを制御することができる
。電源負荷部610は、二次電池604から電力を受け取り、受電装置600を駆動する
駆動部である。電源負荷部610の代表例としては、モータ、駆動回路等があるが、その
他の電力を受け取って受電装置を駆動する装置を適宜用いることができる。また、給電装
置用アンテナ回路701は、受電装置用アンテナ回路602に信号を送る、あるいは、受
電装置用アンテナ回路602からの信号を受け取る役割を有する。信号処理回路702は
、給電装置用アンテナ回路701が受信した信号を処理する。また、信号処理回路702
は、給電装置用アンテナ回路701の動作を制御する。すなわち、給電装置用アンテナ回
路701から発信する信号の強度、周波数などを制御することができる。
600が有する二次電池604として利用される。
に比べて蓄電量を増やすことができる。よって、無線給電の時間間隔を延ばすことができ
る(何度も給電する手間を省くことができる)。
部610を駆動することができる蓄電量が従来と同じであれば、受電装置600の小型化
および軽量化が可能である。従って、トータルコストを減らすことができる。
。受電装置部601は、受電装置用アンテナ回路602と、信号処理回路603と、二次
電池604と、整流回路605と、変調回路606と、電源回路607とを、少なくとも
有する。また、給電装置700は、給電装置用アンテナ回路701と、信号処理回路70
2と、整流回路703と、変調回路704と、復調回路705と、発振回路706とを、
少なくとも有する。
け取る、あるいは、給電装置用アンテナ回路701に信号を発信する役割を有する。給電
装置用アンテナ回路701が発信する信号を受け取る場合、整流回路605は受電装置用
アンテナ回路602が受信した信号から直流電圧を生成する役割を有する。信号処理回路
603は受電装置用アンテナ回路602が受信した信号を処理し、二次電池604の充電
、二次電池604から電源回路607への電力の供給を制御する役割を有する。電源回路
607は、二次電池604が蓄電している電圧を電源負荷部610に必要な電圧に変換す
る役割を有する。変調回路606は受電装置600から給電装置700へ何らかの応答信
号を送信する場合に使用される。
きる。このため、電源負荷部610に過電圧が印加されることを低減することが可能であ
り、受電装置600の劣化や破壊を低減することができる。
信することが可能である。このため、受電装置600の充電量を判断し、一定量の充電が
行われた場合に、受電装置600から給電装置700に信号を送信し、給電装置700か
ら受電装置600への給電を停止させることができる。この結果、二次電池604の充電
量を100%としないことで、二次電池604の充電回数を増加させることが可能である
。
、あるいは、受電装置用アンテナ回路602から信号を受け取る役割を有する。受電装置
用アンテナ回路602に信号を送る場合、信号処理回路702は、受電装置600に送信
する信号を生成する。発振回路706は一定の周波数の信号を生成する。変調回路704
は、信号処理回路702が生成した信号と発振回路706で生成された一定の周波数の信
号に従って、給電装置用アンテナ回路701に電圧を印加する役割を有する。このように
することで、給電装置用アンテナ回路701から信号が出力される。一方、受電装置用ア
ンテナ回路602から信号を受け取る場合、整流回路703は受け取った信号を整流する
役割を有する。復調回路705は、整流回路703が整流した信号から受電装置600が
給電装置700に送った信号を抽出する。信号処理回路702は復調回路705によって
抽出された信号を解析する役割を有する。
い。例えば、受電装置600が信号を受信し整流回路605で直流電圧を生成したあとに
、後段に設けられたDC−DCコンバータやレギュレータといった回路によって、定電圧
を生成してもよい。このようにすることで、受電装置600内部に過電圧が印加されるこ
とを抑制することができる。
600が有する二次電池604として利用される。
に比べて蓄電量を増やすことができるので、無線給電の間隔を延ばすことができる(何度
も給電する手間を省くことができる)。
部610を駆動することができる蓄電量が従来と同じであれば、受電装置600の小型化
および軽量化が可能である。従って、トータルコストを減らすことができる。
ナ回路602と二次電池604を重ねる場合は、二次電池604の充放電による二次電池
604の形状の変化と、当該変形に伴うアンテナの形状の変化によって、受電装置用アン
テナ回路602のインピーダンスが変化しないようにすることが好ましい。アンテナのイ
ンピーダンスが変化してしまうと、十分な電力供給がなされない可能性があるためである
。例えば、二次電池604を金属製あるいはセラミックス製の電池パックに装填するよう
にすればよい。なお、その際、受電装置用アンテナ回路602と電池パックは数十μm以
上離れていることが望ましい。
帯域であっても構わない。充電用の信号は、例えば、135kHzのLF帯(長波)でも
良いし、13.56MHzのHF帯でも良いし、900MHz〜1GHzのUHF帯でも
良いし、2.45GHzのマイクロ波帯でもよい。
など様々な種類があるが、適宜選択すればよい。ただし、雨や泥などの、水分を含んだ異
物によるエネルギーの損失を抑えるためには、周波数が低い帯域、具体的には、超長波で
ある3kHz〜30kHz、長波である30kHz〜300kHz、中波である300k
Hz〜3MHz、および短波である3MHz〜30MHzの周波数を利用した電磁誘導方
式や共鳴方式を用いることが望ましい。
103 活物質層
103a 結晶性シリコン領域
103b 結晶性シリコン領域
103d 領域
105 領域
107 混合層
109 金属酸化物層
110 導電性を有する層
111 集電体
113a ウィスカー
113b ウィスカー
115 基板
151 蓄電装置
153 外装部材
155 蓄電セル
157 端子部
159 端子部
163 負極
165 正極
167 セパレータ
169 電解質
171 負極集電体
173 負極活物質層
175 正極集電体
177 正極活物質層
501 車椅子
503 座部
507 フットレスト
509 アームレスト
511 ハンドル
513 コントローラ
515 フレーム
517 前輪
519 後輪
521 駆動部
523 制御部
600 受電装置
601 受電装置部
602 受電装置用アンテナ回路
603 信号処理回路
604 二次電池
605 整流回路
606 変調回路
607 電源回路
608 復調回路
609 発振回路
610 電源負荷部
700 給電装置
701 給電装置用アンテナ回路
702 信号処理回路
703 整流回路
704 変調回路
705 復調回路
706 発振回路
Claims (3)
- 電極を有する蓄電装置であって、
前記電極は、
シリサイドを形成する金属元素を含む集電体と、
前記集電体上のシリサイド層と、
前記シリサイド層上のシリコン層と、
前記シリコン層上のチタン層と、を有し、
前記シリサイド層は、前記集電体に含まれる金属元素と、前記シリコン層に含まれるシリコンとで形成されるシリサイドを有することを特徴とする蓄電装置。 - 電極を有する蓄電装置であって、
前記電極は、
シリサイドを形成する金属元素を含む集電体と、
前記集電体上のシリサイド層と、
前記シリサイド層上のシリコン層と、
前記シリコン層上の導電性を有する層と、を有し、
前記シリサイド層は、前記集電体に含まれる金属元素と、前記シリコン層に含まれるシリコンとで形成されるシリサイドを有することを特徴とする蓄電装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記金属元素は、チタンであることを特徴とする蓄電装置。
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