(57)【要約】【課題】活物質層の形状を工夫して蓄電装置の特性を向上させることを目的とする。【解決手段】第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた電解質と、を有し、前記第２の電極は活物質層を有し、前記活物質層は、活物質を含む複数の突起部と、前記複数の突起部上又は前記複数の突起部の隙間に配置された活物質を含む複数の粒子と、を有する蓄電装置を提供することによって、蓄電装置の特性を向上させることができる。【選択図】図１０
2015222727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の、電解質と、を有し、
前記第１の電極又は前記第２の電極は、
集電体と、
前記集電体上の、活物質層と、を有し、
前記活物質層は、シリコンを主成分とし、
前記活物質層は、
第１の突起部と、
第２の突起部と、
粒子と、を有し、
前記第１の突起部の表面、前記第２の突起部の表面、及び前記粒子の表面を覆う保護膜を有し、
前記保護膜は、炭素を主成分とすることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の、電解質と、を有し、
前記第１の電極又は前記第２の電極は、
集電体と、
前記集電体上の、活物質層と、を有し、
前記活物質層は、シリコンを主成分とし、
前記活物質層は、
第１の突起部と、
第２の突起部と、
粒子と、を有し、
前記第１の突起部の表面、前記第２の突起部の表面、及び前記粒子の表面を覆う保護膜を有し、
前記保護膜は、炭素を主成分とし、
前記活物質層を熱ＣＶＤ法により形成することを特徴とする蓄電装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は、蓄電装置（蓄電池、二次電池）、電気装置等に関する。
【０００２】
なお、蓄電装置は少なくとも蓄電機能を有する装置である。
【０００３】
また、電気装置は少なくとも電気エネルギーより駆動する機能を有する装置である。
【背景技術】
【０００４】
特許文献１には膜状の活物質層を有する電極を蓄電装置に用いることが記載されている
。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１０３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では活物質層の形状に何ら工夫がされていない。
【０００７】
そこで、活物質層の形状を工夫して蓄電装置の特性を向上させる手段を提供することを
第１の課題とする。
【０００８】
また、新規な電気装置を提供することを第２の課題とする。
【０００９】
なお、以下に開示する発明は第１の課題又は第２の課題のいずれか一方を解決できれば
良い。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
活物質を含む複数の突起部を有する活物質層を用いると好ましい。
【００１１】
また、活物質を含む複数の突起部と、複数の突起部上又は複数の突起部の隙間に配置さ
れた活物質を含む複数の粒子と、を有する活物質層を用いると好ましい。
【００１２】
つまり、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設け
られた電解質と、を有し、前記第２の電極は活物質を含む複数の突起部を有する活物質層
を有する蓄電装置を提供することができる。
【００１３】
また、前記蓄電装置において、前記活物質層は、前記複数の突起部上又は前記複数の突
起部の隙間に配置された活物質を含む複数の粒子を有すると好ましい。
【００１４】
また、前記蓄電装置において、前記複数の粒子には、前記複数の突起部の一部が折れて
形成された粒子が含まれていると好ましい。
【００１５】
また、前記蓄電装置において、前記複数の突起部及び前記複数の粒子は、活物質又は金
属材料を含む保護膜に被覆されていると好ましい。
【００１６】
また、前記蓄電装置において、前記複数の突起部の形状は不規則であると好ましい。
【００１７】
また、前記蓄電装置において、前記複数の突起部が局所的に折れていると好ましい。
【００１８】
また、前記蓄電装置において、前記複数の突起部の隙間に活物質を含む表面を有すると
好ましい。
【００１９】
また、前記蓄電装置を備えた電気装置とすると好ましい。
【００２０】
また、蓄電装置に用いる電極であって、活物質を含む複数の突起部を有する活物質層を
有する電極を提供することができる。
【００２１】
また、前記電極において、前記活物質層は、前記複数の突起部上又は前記複数の突起部
の隙間に配置された活物質を含む複数の粒子を有すると好ましい。
【００２２】
また、前記電極において、前記複数の粒子には、前記複数の突起部の一部が折れて形成
された粒子が含まれていると好ましい。
【００２３】
また、前記電極において、前記複数の突起部及び前記複数の粒子は、活物質又は金属材
料を含む保護膜に被覆されていると好ましい。
【００２４】
また、前記電極において、前記複数の突起部の形状は不規則であると好ましい。
【００２５】
また、前記電極において、前記複数の突起部が局所的に折れていると好ましい。
【００２６】
また、前記電極において、前記複数の突起部の隙間に活物質を含む表面を有すると好ま
しい。
【発明の効果】
【００２７】
活物質を含む複数の突起部を有する活物質層を用いることによって、蓄電装置の特性を
向上させることができる。
【００２８】
活物質を含む複数の突起部と、複数の突起部上又は複数の突起部の隙間に配置された活
物質を含む複数の粒子と、を有する活物質層を用いることによって、蓄電装置の特性を向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】電極の一例。
【図２】電極の作製方法の一例。
【図３】電極の一例。
【図４】電極の作製方法の一例。
【図５】電極の作製方法の一例。
【図６】電極の作製方法の一例。
【図７】電極の一例。
【図８】電極の一例。
【図９】電極の一例。
【図１０】電極の一例。
【図１１】電極の一例。
【図１２】電極の作製方法の一例。
【図１３】電極の作製方法の一例。
【図１４】電極の作製方法の一例。
【図１５】電極の作製方法の一例。
【図１６】蓄電装置の一例。
【図１７】電極の一例（電子顕微鏡写真）。
【図１８】電気装置の一例。
【図１９】蓄電装置の一例。
【図２０】電気推進車両の一例。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
実施の形態及び実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
【００３１】
但し、発明の趣旨から逸脱することなくその形態及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。
【００３２】
従って、発明の範囲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。
【００３３】
なお、以下に説明する構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の
符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００３４】
また、以下の実施の形態は、いくつかを適宜組み合わせて実施することができる。
【００３５】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は電極の斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の断面図である。
【００３６】
図１において、集電体３０１上に、複数の突起部からなるシリコンを主成分とする層３
０２が形成されている。ここで、図１ではシリコンを主成分とする層３０２が活物質層で
ある。
【００３７】
複数の突起部からなるシリコンを主成分とする層を形成することによって、一の突起部
と他の突起部との間に隙間（複数の突起部の隙間）ができるので、サイクル特性を向上さ
せることができる。また、隙間ができるので電解液が活物質層に染みこみやすくなり、電
池反応が生じやすくなるという利点もある。
【００３８】
活物質層はアルカリ金属又はアルカリ土類金属を吸蔵することにより体積が膨張し、ア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属を放出することにより体積が収縮する。
【００３９】
ここで、体積の膨張と体積の収縮の繰り返しによる電極の劣化の度合いをサイクル特性
と呼ぶ。
【００４０】
そして、一の突起部と他の突起部との間に隙間（複数の突起部の隙間）を作ることによ
って、体積の膨張及び体積の収縮の影響を緩和することができるようになるので、サイク
ル特性が向上するのである。
【００４１】
次に、図１の電極の作製方法の一例について図２で説明する。
【００４２】
まず、集電体３０１上に膜状のシリコンを主成分とする層３０２を形成し、シリコンを
主成分とする層３０２上にマスク９０００を形成する（図２（Ａ））。
【００４３】
次に、マスク９０００を用いて膜状のシリコンを主成分とする層３０２の一部をエッチ
ング加工することにより、複数の突起部からなるシリコンを主成分とする層３０２を形成
する（図２（Ｂ））。
【００４４】
次に、マスク９０００を除去する（図２（Ｃ））。
【００４５】
以上のように、複数の突起部からなるシリコンを主成分とする層を用いることにより蓄
電装置の特性を向上させることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態において突起部の形状を円柱状としたが、突起部の形状は円柱状に
限定されない。
【００４７】
例えば、針状、錐状（円錐状、多角錐状）、柱状（円柱状、角柱状）等であっても良い
が限定されない。
【００４８】
また、全ての複数の突起部の長さが同じである必要はない。
【００４９】
また、全ての複数の突起部の体積が同じである必要はない。
【００５０】
また、全ての複数の突起部の形状が同じである必要はない。
【００５１】
また、全ての複数の突起部の傾きが同じである必要はない。
【００５２】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【００５３】
（実施の形態２）
実施の形態１と比較して活物質層の表面積を大きくする手段について説明する。
【００５４】
活物質層の表面積を大きくするということは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が出
入りできる領域の面積を大きくするということである。
【００５５】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属が出入りできる領域の面積を大きくすれば、アルカ
リ金属又はアルカリ土類金属の吸蔵速度（吸蔵レート）及び放出速度（放出レート）が向
上する。
【００５６】
具体的には、例えば図３のような構成が好ましい。
【００５７】
図３（Ａ）は電極の斜視図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の断面図である。
【００５８】
図３において、集電体３０１上に、シリコンを主成分とする層３０２が形成されている
。
【００５９】
図３ではシリコンを主成分とする層３０２が活物質層である。
【００６０】
図３に示すシリコンを主成分とする層３０２は、複数の突起部を有し、複数の突起部の
隙間にシリコンを主成分とする表面（活物質を含む表面）を有する。
【００６１】
別の表現をすると、シリコンを主成分とする層３０２は、下部がシート状であり、上部
が複数の突起部となっているともいえる。
【００６２】
さらに別の表現をすると、シリコンを主成分とする層３０２は、膜状の層と、前記膜状
の層の表面から突出する複数の突起部を有しているともいえる。
【００６３】
次に、図３の電極の作製方法の一例について図４で説明する。
【００６４】
まず、集電体３０１上に膜状のシリコンを主成分とする層３０２を形成し、シリコンを
主成分とする層３０２上にマスク９０００を形成する（図４（Ａ））。
【００６５】
次に、マスク９０００を用いて膜状のシリコンを主成分とする層３０２の一部をエッチ
ング加工することにより、複数の突起部を有するシリコンを主成分とする層３０２を形成
する（図４（Ｂ））。
【００６６】
なお、図２（Ｂ）の例では集電体の表面に達するまで膜状のシリコンを主成分とする層
３０２をエッチングしたが、図４（Ｂ）ではエッチングを途中で止めて複数の突起部の隙
間にシリコンを主成分とする層を残存させている。
【００６７】
次に、マスク９０００を除去する（図４（Ｃ））。
【００６８】
以上のように、複数の突起部の隙間にシリコンを主成分とする層を残存させることによ
って、活物質層の表面積を大きくすることができる。
【００６９】
また、複数の突起部の隙間にシリコンを主成分とする層を残存させているので、活物質
層の体積は残存させない時に比べて大きくなる。
【００７０】
そして、活物質層の総体積も増加するので、電極の充放電容量を増やすことができる。
【００７１】
なお、本実施の形態において突起部の形状を円柱状としたが、突起部の形状は円柱状に
限定されない。
【００７２】
例えば、針状、錐状（円錐状、多角錐状）、柱状（円柱状、角柱状）等であっても良い
。
【００７３】
また、全ての複数の突起部の長さが同じである必要はない。
【００７４】
また、全ての複数の突起部の体積が同じである必要はない。
【００７５】
また、全ての複数の突起部の形状が同じである必要はない。
【００７６】
また、全ての複数の突起部の傾きが同じである必要はない。
【００７７】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【００７８】
（実施の形態３）
実施の形態１又は実施の形態２において、活物質層の表面積を大きくする手段について
述べる。
【００７９】
活物質層の表面積を大きくすることによって、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の吸
蔵速度（吸蔵レート）及び放出速度（放出レート）を向上させることができる。
【００８０】
具体的には、複数の突起部の側面に凹部を形成すれば良い。
【００８１】
別の表現をすると、複数の突起部の形状をオーバーハング形状にすれば良い。
【００８２】
例えば図２（Ｂ）の工程の後に、等方性エッチングを行うことにより複数の突起部の側
面を後退させる（図５（Ａ））。
【００８３】
次に、マスク９０００を除去する（図５（Ｂ））。
【００８４】
図５の手段を用いることによって、複数の突起部の側面に凹部が形成されるので活物質
層の表面積を大きくすることができる。
【００８５】
なお、エッチングの種類として異方性エッチングと等方性エッチングがある。
【００８６】
異方性エッチングを行うと一方向にエッチングが進行する。
【００８７】
等方性エッチングを行うと全方向にエッチングが進行する。
【００８８】
異方性エッチングは例えばプラズマを用いたドライエッチング等により行うことができ
、等方性エッチングは例えばエッチング溶液を用いたウェットエッチング等により行うこ
とができる。
【００８９】
なお、ドライエッチングを用いた場合であってもエッチング条件を調整すれば等方性エ
ッチングを行うことが可能である。
【００９０】
つまり、異方性エッチングを行った後（図２（Ｂ））、マスク９０００が残存した状態
で等方性エッチングを行えば良いということである（図５（Ａ））。
【００９１】
別の例を示す。
【００９２】
例えば、図４（Ｂ）の工程の後に、等方性エッチングを行うことにより複数の突起部の
側面及び複数の突起部の隙間に位置するシリコンを主成分とする表面（活物質を含む表面
）を後退させる（図６（Ａ））。
【００９３】
次に、マスク９０００を除去する（図６（Ｂ））。
【００９４】
図６の手段を用いることによって、複数の突起部の側面及び複数の突起部の隙間のシリ
コンを主成分とする表面（活物質を含む表面）に凹部が形成されるので活物質層の表面積
を大きくすることができる。
【００９５】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【００９６】
（実施の形態４）
複数の突起部の形状が不規則（不揃い）である例を図７に示す。
【００９７】
なお、複数の突起部の形状が不規則（不揃い）であるとは、例えば、複数の突起部が複
数の形状を有すること、複数の突起部が集電体の表面に対して垂直方向に複数の傾きを有
すること、複数の突起部が集電体の表面に対して平行方向に複数の傾きを有すること、又
は、複数の突起部が複数の体積を有すること等のいずれか一又は二以上の状態を有するこ
とをいう。
【００９８】
ここで、図７（Ａ）は電極の斜視図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の断面図である。
【００９９】
図７において、集電体３０１上に、シリコンを主成分とする層３０２が形成されている
。
【０１００】
図７ではシリコンを主成分とする層３０２が活物質層である。
【０１０１】
図７に示すシリコンを主成分とする層３０２は、複数の突起部を有し、複数の突起部の
隙間にシリコンを主成分とする表面（活物質を含む表面）を有する。
【０１０２】
別の表現をすると、シリコンを主成分とする層３０２は、下部がシート状であり、上部
が複数の突起部となっているともいえる。
【０１０３】
さらに別の表現をすると、シリコンを主成分とする層３０２は、膜状の層と、前記膜状
の表面から突出する複数の突起部を有しているともいえる。
【０１０４】
図７の構成とすることによって、実施の形態２と同様に実施の形態１と比較して活物質
層の表面積を大きくすることができる。
【０１０５】
また、図７の構成とすることによって、実施の形態２と同様に実施の形態１と比較して
活物質層の体積を大きくすることができる。
【０１０６】
また、図３では複数の突起部の長軸方向が集電体の表面に対して垂直方向を向いていた
が、図７では長軸方向が集電体の表面に対して斜め方向を向いている突起部を有すること
を特徴としている。
【０１０７】
ここで、例えば、製品の製造工程に問題がないか評価を行うとき、他者が製造した製品
が特許権を侵害していないかどうかの調査を行うとき等に、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）
又は走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて所定の箇所の断面を観察する場合がある
。
【０１０８】
ＴＥＭ又はＳＴＥＭを用いて断面を観察するとき、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤ
Ｘ）を用いれば観察した箇所に含まれる元素を特定できる。
【０１０９】
また、ＴＥＭ又はＳＴＥＭを用いて断面を観察するとき、電子線回折法を用いれば観察
した箇所の結晶構造を特定できる。
【０１１０】
したがって、製品の一部を抜き出して評価をすれば製品の不良解析が可能である。
【０１１１】
また、例えば特定の元素が含まれている活物質層を規定した特許権を所有している場合
に、他者の製品の断面をエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）を用いて観察すれば他者
の製品が特許権を侵害しているかどうか特定することができる。
【０１１２】
また、例えば特定の結晶構造を有する活物質層を規定した特許権を所有している場合に
、他者の製品の断面を観察して電子線回折法を用いれば他者の製品が特許権を侵害してい
るかどうか特定することができる。
【０１１３】
以上のように、ＴＥＭ又はＳＴＥＭを用いることによって様々な評価が可能であるが、
ＴＥＭ又はＳＴＥＭで断面分析を行う際には試料をできるだけ薄く（１００ｎｍ以下）に
加工する必要がある。
【０１１４】
ところが、図１、図３等のように複数の突起部の長軸方向が集電体の表面に対して垂直
方向（９０度）を向いていると、試料の加工が難しくなり、試料の加工精度が落ちてしま
う問題がある。
【０１１５】
一方、図７のように長軸方向が集電体の表面に対して斜め方向（０度超過９０度未満）
を向いている突起部を有することによって、試料の加工が容易になり、試料の加工精度を
上げることができる。
【０１１６】
なお、突起部が倒れているほど（突起部と集電体の表面が形成する角度が小さいほど）
加工がし易くなるので、角度は好ましくは４５度以下、より好ましくは３０度以下が良い
。
【０１１７】
次に、図７の構造の作製方法について説明する。
【０１１８】
まず、集電体３０１としてチタン層、ニッケル層等を用意する。
【０１１９】
次に、熱ＣＶＤ法を用いてシリコンを主成分とする層３０２を形成する。
【０１２０】
なお、熱ＣＶＤ法としては５５０℃以上１１００℃以下の温度（好ましくは６００℃以
上８００℃以下）で、原料ガスとしてシリコン原子を含むガスを用いることが好ましい。
【０１２１】
シリコン原子を含むガスとしては、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＦ４、ＳｉＣｌ４、Ｓ
ｉ２Ｃｌ６等を用いることができるが限定されない。
【０１２２】
なお、原料ガスに希ガス（ヘリウム、アルゴン等）、水素等を混合させても良い。
【０１２３】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【０１２４】
（実施の形態５）
集電体、シリコンを主成分とする層、マスク等の材料について述べる。
【０１２５】
＜集電体＞
集電体は導電性を有している材料を用いることができる。
【０１２６】
導電性を有している材料としては、例えば、金属、炭素、導電性樹脂等があるが限定さ
れない。
【０１２７】
金属としては、例えば、チタン、ニッケル、銅、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウ
ム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、又はこれらの合金等を用
いることができるが限定されない。
【０１２８】
＜シリコンを主成分とする層＞
シリコンを主成分とする層は、主成分がシリコンであればよく、シリコンに他の元素（
例えばリン、砒素、炭素、酸素、窒素、ゲルマニウム、金属元素等）が含まれていても良
い。
【０１２９】
膜状のシリコンを主成分とする層は、例えば、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッ
タ法、蒸着法等を用いて形成することができるが限定されない。
【０１３０】
なお、シリコンを主成分とする層の結晶性はどのようなものでも良い。
【０１３１】
なお、シリコンを主成分とする層に一導電型を付与する元素が添加されていると、活物
質層の導電性が向上するので好ましい。
【０１３２】
一導電型を付与する元素としては、例えば、リン、砒素等がある。元素を添加する方法
としては、例えば、イオン注入法、イオンドーピング法、熱拡散法等があるが限定されな
い。
【０１３３】
なお、シリコンを主成分とする層にかえて炭素を主成分とする層を用いても良い。
【０１３４】
また、炭素を主成分とする層に他の元素が含まれていても良い。
【０１３５】
なお、シリコンを主成分とする材料、炭素を主成分とする材料等は活物質である。
【０１３６】
なお、活物質はアルカリ金属又はアルカリ土類金属を吸蔵又は放出できる材料であれば
シリコン、炭素に限定されない。
【０１３７】
＜マスク＞
マスクは例えばフォトレジストマスク等を用いることができるが限定されない。
【０１３８】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【０１３９】
（実施の形態６）
活物質層の表面積及び体積を増加させる手段について述べる。
【０１４０】
活物質層の表面積を大きくすることによって、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の吸
蔵速度（吸蔵レート）及び放出速度（放出レート）を向上させることができる。
【０１４１】
また、活物質層の総体積も増えるので、電極の充放電容量を増やすことができる。
【０１４２】
図８は図１においてシリコンを主成分とする複数の粒子３０３（活物質を含む複数の粒
子３０３）を配置した例である。
【０１４３】
ここで、図８（Ａ）は電極の斜視図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の断面図である。
【０１４４】
また、図８において、複数の粒子は、複数の突起部上又は複数の突起部の隙間に配置さ
れている。
【０１４５】
そして、図８において、複数の粒子は、集電体３０１又はシリコンを主成分とする層３
０２に接するので活物質層として機能する。
【０１４６】
即ち、図１において活物質層はシリコンを主成分とする層３０２のみから構成されてい
たが、図８において活物質層はシリコンを主成分とする層３０２及び複数の粒子３０３か
ら構成されている。
【０１４７】
したがって、図８では図１と比較して活物質層の表面積及び体積が増加している。
【０１４８】
図９は図３においてシリコンを主成分とする複数の粒子３０３（活物質を含む複数の粒
子３０３）を配置した例である。
【０１４９】
また、図１０は図７においてシリコンを主成分とする複数の粒子３０３（活物質を含む
複数の粒子３０３）を配置した例である。
【０１５０】
ここで、図９（Ａ）は電極の斜視図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の断面図である。
【０１５１】
また、図１０（Ａ）は電極の斜視図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の断面図であ
る。
【０１５２】
また、図９、図１０において、複数の粒子は、複数の突起部上又は複数の突起部の隙間
に配置されている。
【０１５３】
そして、図９、図１０において、複数の粒子は、シリコンを主成分とする層３０２に接
するので活物質層として機能する。
【０１５４】
即ち、図３において活物質層はシリコンを主成分とする層３０２のみから構成されてい
たが、図９において活物質層はシリコンを主成分とする層３０２及び複数の粒子３０３か
ら構成されている。
【０１５５】
また、図７において活物質層はシリコンを主成分とする層３０２のみから構成されてい
たが、図１０において活物質層はシリコンを主成分とする層３０２及び複数の粒子３０３
から構成されている。
【０１５６】
したがって、図９では図３と比較して活物質層の表面積及び体積が増加している。
【０１５７】
また、図１０では図７と比較して活物質層の表面積及び体積が増加している。
【０１５８】
なお、図８の例では複数の突起部の隙間に配置されたシリコンを主成分とする複数の粒
子３０３が集電体３０１とも接しているのに対して、図９、図１０の例では複数の突起部
の隙間に配置されたシリコンを主成分とする複数の粒子３０３は集電体３０１と接してお
らずシリコンを主成分とする層３０２のみと接している。
【０１５９】
そして、シリコンを主成分とする複数の粒子３０３と集電体３０１とが接している箇所
と、シリコンを主成分とする複数の粒子３０３とシリコンを主成分とする層３０２が接し
ている箇所と、を比較すると同一種類の材料同士が接触している後者の方が接触抵抗が低
い。
【０１６０】
つまり、図９、図１０の例は図８の例と比較して接触抵抗を低減できる効果を有する。
【０１６１】
ところで、液状の電解質を用いて蓄電装置を作製した場合、最終的に電極表面には液状
の電解質が接触するので、複数の粒子が液状の電解質に分散してしまってシリコンを主成
分とする層に接触しなくなる問題が懸念される。
【０１６２】
しかしながら、複数の粒子を最終的にセパレータで押さえれば、複数の粒子が液状の電
解質に分散することを防止することができる。
【０１６３】
また、ゲル状の電解質又は固体の電解質を用いれば、ゲル状又は固体の電解質で複数の
粒子を押さえることができる。
【０１６４】
一方、セパレータを設けない場合は複数の粒子をセパレータで押さえることができない
という問題がある。
【０１６５】
また、セパレータ、ゲル状の電解質、固体の電解質等で複数の粒子を押さえたとしても
、複数の粒子の一部がシリコンを主成分とする層に接触せず、活物質層として機能する粒
子の数が減ってしまう場合もあり得るという問題がある。
【０１６６】
複数の突起部の形状が規則的な（揃っている）図８、図９の例だと上記問題の影響は大
きい。
【０１６７】
しかしながら、複数の突起部の形状が不規則（不揃い）な図１０の例であれば上記問題
の影響を低減することができる。
【０１６８】
即ち、図１０の例だと、斜め方向に傾いている２以上の突起部の下に潜り込む粒子が存
在することになる。
【０１６９】
そして、斜め方向に傾いている２以上の突起部が潜り込んだ粒子を押さえることになる
。
【０１７０】
したがって、図１０のような例だと上記問題の影響を低減することができるのである。
【０１７１】
なお、斜め方向に傾いている２以上の突起部が同じ方向に傾いていると複数の粒子が２
以上の突起部に引っかかりにくくなるので、斜め方向に傾いている２以上の突起部が異な
る方向に傾いていることが重要である。
【０１７２】
要するに、複数の突起部の形状が規則的な（揃っている）図８、図９の例と比較すると
、複数の突起部の形状が不規則（不揃い）な図１０の例の方が、複数の粒子が複数の突起
部に絡みやすくなるので好ましいということである。
【０１７３】
図８乃至図１０では複数の粒子の形状を円柱状としたが、複数の粒子の形状を図１１の
ように円柱状ではない形状にしても良い。
【０１７４】
もちろん、複数の粒子の形状は図８乃至図１１に記載したものに限定されない。
【０１７５】
なお、図１１（Ａ）は電極の斜視図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の断面図であ
る。
【０１７６】
シリコンを主成分とする複数の粒子は、主成分がシリコンであればよく、シリコンに他
の元素（例えば、リン、砒素、炭素、酸素、窒素、ゲルマニウム、金属元素等）が含まれ
ていても良い。
【０１７７】
なお、シリコンを主成分とする複数の粒子の結晶性はどのようなものでも良いが、結晶
性が高いほど蓄電装置の特性が向上するので好ましい。
【０１７８】
また、複数の粒子は炭素を主成分とする複数の粒子でも良い。
【０１７９】
また、炭素を主成分とする複数の粒子に他の元素が含まれていても良い。
【０１８０】
シリコンを主成分とする複数の粒子、炭素を主成分とする複数の粒子等を活物質を含む
複数の粒子と呼んでも良い。
【０１８１】
なお、シリコンを主成分とする材料、炭素を主成分とする材料等は活物質である。
【０１８２】
また、活物質はアルカリ金属又はアルカリ土類金属を吸蔵又は放出できる材料であれば
シリコン、炭素に限定されない。
【０１８３】
複数の粒子の主成分と複数の突起部の主成分とを同一にすると、複数の粒子と複数の突
起部の接触抵抗が低減できるので好ましい。
【０１８４】
複数の粒子は、例えば、所望の材料（シリコン、炭素等）を粉砕することにより形成す
ることができる。
【０１８５】
また、図１〜図７の手段を用いて、複数の粒子形成用基板に複数の突起部を形成し、複
数の粒子形成用基板の表面を削りとることによって柱状の複数の粒子を形成することがで
きる。
【０１８６】
なお、複数の粒子の形成方法は上記の方法に限定されない。
【０１８７】
なお、複数の粒子はスラリーに混ぜて塗布すると好ましい。
【０１８８】
スラリーとは、例えば、バインダ、溶媒等を混合したものである。
【０１８９】
スラリーに導電助剤を混合しても良い。
【０１９０】
バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、澱粉、ポリビニルアルコール、カ
ルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチ
ルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ
Ｄｉｅｎｅ  Ｍｏｎｏｍｅｒ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム、ブタ
ジエンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド等を用いることができるが限定されない
。また、複数種類のバインダを組み合わせて用いても良い。
【０１９１】
溶媒としては、例えば、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）、乳酸エステル等を用いる
ことができるが限定されない。
【０１９２】
導電助剤としては、例えば、炭素材料、金属材料等を用いることができるが限定されな
い。
【０１９３】
炭素材料としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラック、アセチレンブラック
、ＶＧＣＦ（気相成長カーボンファイバー）等を用いることができるが限定されない。
【０１９４】
金属材料としては、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、銀等を用いることができる
が限定されない。
【０１９５】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【０１９６】
（実施の形態７）
実施の形態６では別途作製した複数の粒子を配置したが、図１２のように複数の突起部
を折ることによって複数の粒子３０３を作製すると好ましい。
【０１９７】
図１２の例だと活物質層の体積は増加しないが、折った断面が露出するので活物質層の
表面積を増加させることができる。即ち、図１２の破線部が露出する。
【０１９８】
また、複数の粒子を別途用意するとコストが増加するが、図１２の例では複数の突起部
に圧力をかけて折るだけなのでコストが増加しないので好ましい。
【０１９９】
つまり、図１２の例ではコストを増加させずに表面積を増加させることができる。
【０２００】
なお、図１２のように複数の突起部に圧力をかけて折った上で、別途作製した複数の粒
子を配置するとより好ましい。
【０２０１】
つまり、複数の突起部の一部を折って形成した複数の粒子と、別途作製した複数の粒子
と、の双方が配置された状態とするとより好ましい。
【０２０２】
なお、複数の突起部の全てに強い圧力をかけた場合、複数の突起部が全て根元から折れ
てしまい、複数の突起部が消失してしまう場合がある。
【０２０３】
よって、図１３のように局所的に圧力をかけることが好ましい。
【０２０４】
なお、図１３では破線部で囲まれた位置に圧力をかける例を示している。
【０２０５】
即ち、図１３（Ａ）はスポット状に局所的に圧力をかけた例であり、図１３（Ｂ）は線
状に局所的に圧力をかけた例である。
【０２０６】
つまり、図１３では複数の突起部が局所的に折れているとも言える。
【０２０７】
そして、複数の粒子の一部又は全部は複数の突起部の破片であるとも言える。
【０２０８】
なお、圧力をかける位置が図１３に限定されないことは言うまでもない。
【０２０９】
複数の突起部の形状が不規則（不揃い）な場合を例示したが、複数の突起部の形状が規
則的な（揃っている）場合でも本実施の形態の例は適用可能である。本実施の形態は、他
の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２１０】
（実施の形態８）
複数の粒子３０３を固定するために、複数の突起部上又は複数の突起部の隙間に複数の
粒子３０３を配置した後に、シリコンを主成分とする層３０２上及び複数の粒子３０３上
に活物質又は金属材料を含む保護膜３０４を形成することが好ましい（図１４）。
【０２１１】
即ち、シリコンを主成分とする層３０２及び複数の粒子３０３を活物質又は金属材料を
含む保護膜３０４で被覆することが好ましい（図１４）。
【０２１２】
なお、図１４（Ａ）は図１０において保護膜を形成した例であり、図１４（Ｂ）は図１
１において保護膜を形成した例であるが、もちろん図８、図９において保護膜を形成して
も良い。
【０２１３】
活物質を含む保護膜に用いる材料としては、例えば、シリコンを主成分とする材料、炭
素を主成分とする材料等があるが限定されない。
【０２１４】
なお、シリコンを主成分とする材料、炭素を主成分とする材料等は活物質である。
【０２１５】
シリコンを主成分とする材料、炭素を主成分とする材料には不純物が含まれていても良
い。
【０２１６】
なお、活物質を含む保護膜はＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法等で形成することができる
。
【０２１７】
金属材料を含む保護膜に用いる材料としては、例えば、スズ、銅、ニッケル等を主成分
とする材料があるが限定されない。金属材料には他の元素が含まれていても良い。
【０２１８】
なお、粒子と活物質を含む層とが接触しなかった場合であっても、金属材料を含む保護
膜を用いれば、金属材料を含む保護膜を介して粒子と活物質を含む層とを電気的に接続す
ることができる。
【０２１９】
金属材料を含む保護膜は電解析出法、スパッタ法、蒸着法等で形成することができるが
限定されない。
【０２２０】
ここで、保護膜と、複数の突起部及び複数の粒子と、は異なる材料であると好ましい。
【０２２１】
保護膜と、複数の突起部及び複数の粒子と、が異なる材料であることにより、シリコン
を主成分とする活物質のメリットと、炭素を主成分とする活物質のメリットと、の双方を
利用できるからである。
【０２２２】
例えば、シリコンを主成分とする活物質は炭素を主成分とする活物質よりも容量が大き
いというメリットがある。
【０２２３】
また、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を吸蔵したとき炭素を主成分とする活物質は
シリコンを主成分とする活物質よりも膨張が少ないというメリットがある。
【０２２４】
そして、複数の突起部を形成することにより膨張を緩和できることを考えると、複数の
突起部及び複数の粒子をシリコンを主成分とし、保護膜を炭素を主成分とすることが好ま
しい。
【０２２５】
なお、複数の突起部及び複数の粒子を炭素を主成分とし、保護膜はシリコンを主成分と
しても良い。
【０２２６】
図１〜７のように複数の粒子を配置しない場合であっても保護膜を形成しても良い。
【０２２７】
複数の粒子を配置しない場合であっても、活物質を含む保護膜を形成することにより活
物質の体積を増加させることができる。
【０２２８】
複数の粒子を配置しない場合であっても、金属材料を含む保護膜を形成することにより
電極の導電性を向上することができる。
【０２２９】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【０２３０】
（実施の形態９）
集電体３０１とシリコンを主成分とする層３０２との間にシリサイド層を形成しても良
い。
【０２３１】
シリサイド層を形成するためには集電体の材料として、チタン、ニッケル、コバルト、
タングステン等のシリサイドを形成できる材料を用いて所定の温度で加熱処理を行えば良
い。
【０２３２】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【０２３３】
（実施の形態１０）
突起部の隙間に配置された活物質の形成方法の一例を図１５を用いて説明する。
【０２３４】
図１５（Ａ）は図２（Ｃ）の状態に対応する。
【０２３５】
そして、シリコンを主成分とする層３１０をＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法等を用いて
成膜することによって突起部の隙間に配置された活物質を形成することができる（図１５
（Ｂ））。シリコンを主成分とする層３１０の形成方法はＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法
等に限定されない。
【０２３６】
なお、図１５においてシリコンを主成分とする層３０２の膜厚が厚いために、シリコン
を主成分とする層３１０が、シリコンを主成分とする層３０２の側壁を被覆できない場合
がある（図１５（Ｃ））。
【０２３７】
なお、図１５（Ｂ）の状態は図１において実施の形態８の保護膜を設けたものにも対応
するので、シリコンを主成分とする層３１０にかえて炭素を主成分とする層又は金属層を
用いても良い。
【０２３８】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【０２３９】
（実施の形態１１）
蓄電装置の構造について説明する。
【０２４０】
蓄電装置は、少なくとも一対の電極と、電極の間に電解質とを有するものであればどの
ようなものでも良い。
【０２４１】
また、一対の電極の間にセパレータを有していると好ましい。
【０２４２】
蓄電装置の種類としては、コイン型、角型、円筒型等様々な種類があるが限定されない
。
【０２４３】
一対の電極とセパレータと電解質を挟んで捲回させた構造としても良い。
【０２４４】
図１６にコイン型の蓄電装置の一例を示す。
【０２４５】
図１６（Ａ）は蓄電装置の斜視図であり、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）の断面図である
。
【０２４６】
図１６において、第１の電極１００上にセパレータ２００が設けられており、セパレー
タ２００上に第２の電極３００が設けられており、第２の電極３００上にスペーサ４００
が設けられており、スペーサ４００上にワッシャー５００が設けられている。
【０２４７】
なお、少なくとも第１の電極１００と第２の電極３００との間には電解質が設けられて
いる。
【０２４８】
また、セパレータ２００には電解質が含浸されている。
【０２４９】
そして、第１の電極１００、セパレータ２００、第２の電極３００、スペーサ４００、
ワッシャー５００、及び電解質は、第１の筐体６００及び第２の筐体７００で囲まれた領
域の内部に配置されている。
【０２５０】
また、第１の筐体６００と第２の筐体７００とは絶縁物８００により電気的に絶縁され
ている。
【０２５１】
なお、図１６において第１の電極１００の位置と第２の電極３００の位置を交換しても
良い。
【０２５２】
図１６と異なる例を図１９に示す。
【０２５３】
図１９において、第１の電極１００と第２の電極３００との間にセパレータ２００が挟
まれている。
【０２５４】
そして、第１の電極１００、セパレータ２００、及び第２の電極３００の積層体が棒９
９９に捲回されている。
【０２５５】
また、第１の電極１００はリード線９０２を介して第１の筐体６００に電気的に接続さ
れている。
【０２５６】
また、第２の電極３００はリード線９０１を介して第２の筐体７００に電気的に接続さ
れている。
【０２５７】
また、第１の筐体６００と第２の筐体７００とは絶縁物８００により電気的に絶縁され
ている。
【０２５８】
なお、図１９において第１の電極１００の位置と第２の電極３００の位置を交換しても
良い。
【０２５９】
以下各構成の材料等について説明する。
【０２６０】
＜電解質＞
電解質としては、例えば、非水溶媒体と該非水溶媒体に溶解する塩（アルカリ金属塩又
はアルカリ土類金属塩等）を用いれば良い。
【０２６１】
なお、電解質は、上記に限られず、反応物質（アルカリ金属イオン又はアルカリ土類金
属イオン等）を伝導する機能を有すればどのようなものでもよい。
【０２６２】
また、電解質は固体、液体、気体、ゲル状等様々な種類があるが限定されない。
【０２６３】
＜第１の電極＞
第１の電極は集電体とアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む層とを有し、アルカリ
金属又はアルカリ土類金属を含む層がセパレータ側に位置している。
【０２６４】
集電体には導電性を有している材料を用いることができる。
【０２６５】
導電性を有している材料としては、例えば、金属、炭素、導電性樹脂等があるが限定さ
れない。
【０２６６】
金属としては、例えば、チタン、ニッケル、銅、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウ
ム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、又はこれらの合金等を用
いることができるが限定されない。
【０２６７】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む層としては、例えば、一般式ＡｘＭｙＰＯｚ
（ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ＞０）、一般式ＡｘＭｙＯｚ（ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ＞０）、一般式
ＡｘＭｙＳｉＯｚ（ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ＞０）等で表される材料を用いることができるが
限定されない。
【０２６８】
但し、式中Ａはアルカリ金属又はアルカリ土類金属である。
【０２６９】
アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等があるが限定され
ない。
【０２７０】
アルカリ土類金属としては、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、バリウム等があるが限定されない。
【０２７１】
また、式中Ｍは遷移金属である。
【０２７２】
遷移金属としては例えば鉄、ニッケル、マンガン、コバルト等があるが限定されない。
【０２７３】
なお、Ｍは２種類以上の金属でも良く、例えば鉄とニッケルとの組み合わせ、鉄とマン
ガン、鉄とニッケルとマンガンとの組み合わせ等があるが限定されない。
【０２７４】
また、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む層に炭素を主成分とする導電助剤を添
加しても良い。
【０２７５】
また、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む層としてアルカリ金属膜又はアルカリ
土類金属膜、シリコンにアルカリ金属又はアルカリ土類金属を添加した膜、炭素にアルカ
リ金属又はアルカリ土類金属を添加した膜等を用いても良い。
【０２７６】
＜セパレータ＞
電解質が液体の場合、絶縁性のセパレータを設けると好ましい。
【０２７７】
セパレータとしては、例えば、紙、不織布、ガラス繊維、合成繊維等を用いることがで
きるが限定されない。
【０２７８】
合成繊維としては、例えば、ナイロン、ビニロン、ポリプロピレン、ポリエステル、ア
クリル等があるが限定されない。
【０２７９】
＜第２の電極＞
第２の電極としては実施の形態１乃至１０に記載した電極を用いることができる。
【０２８０】
＜スペーサ、ワッシャー、第１の筐体、第２の筐体＞
導電性材料であればどのようなものでも用いることができる。
【０２８１】
ＳＵＳ（ステンレス鋼）等が特に好適である。
【０２８２】
＜絶縁物＞
絶縁性材料であればどのようなものでも用いることができる。
【０２８３】
ポリプロピレン等が特に好適である。
【０２８４】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【０２８５】
（実施の形態１２）
蓄電装置を備えた電気装置について説明する。
【０２８６】
図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）において、電気装置１０００は、少なくとも、電源負荷
部１１００と、電源負荷部１１００と電気的に接続された蓄電装置１２００と、蓄電装置
１２００に電気的に接続されたアンテナを有する回路１３００と、を有する。
【０２８７】
また、図１８（Ｂ）においては、電源負荷部１１００とアンテナを有する回路１３００
とが電気的に接続されている。
【０２８８】
なお、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）において、電気装置１０００は、電源負荷部１１
００、蓄電装置１２００、アンテナを有する回路１３００以外の構成を有していても良い
。
【０２８９】
また、電気装置１０００は少なくとも電気エネルギーより駆動する機能を有する装置で
ある。
【０２９０】
電気装置１０００としては、例えば、電子機器、電気推進車両等がある。
【０２９１】
電子機器としては、例えば、カメラ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型ゲーム機、表示
装置、コンピュータ等があるが限定されない。
【０２９２】
電気推進車両としては、例えば、電気エネルギーを利用して推進する自動車（図２０（
Ａ））、電気エネルギーを利用して推進する車椅子（図２０（Ｂ））、電気エネルギーを
利用して推進するバイク、電気エネルギーを利用して推進する列車等があるが限定されな
い。
【０２９３】
電源負荷部１１００は、例えば、電気装置１０００が電子機器の場合は駆動回路等であ
り、電気装置１０００が電気推進車両の場合はモーター等である。
【０２９４】
蓄電装置１２００は少なくとも蓄電機能を有する装置であればどのようなものでも良い
。
【０２９５】
なお、蓄電装置１２００として他の実施の形態又は他の実施例に記載されたものを用い
ると特に好適である。
【０２９６】
アンテナを有する回路１３００は、少なくともアンテナを有する。
【０２９７】
また、アンテナを有する回路１３００は、アンテナで受信した信号を処理して蓄電装置
１２００に伝える信号処理回路を有していると好ましい。
【０２９８】
ここで、図１８（Ａ）は無線充電を行う機能だけを有する例を示してあり、図１８（Ｂ
）は無線充電を行う機能及び情報の送受信を行う機能を有する例を示してある。
【０２９９】
そして、図１８（Ｂ）のように情報の送受信を行う機能を有する場合は、アンテナを有
する回路１３００が復調回路、変調回路、整流回路等を有していると好ましい。
【０３００】
なお、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）において、蓄電装置１２００と電源負荷部１１０
０との間に、蓄電装置１２００から供給される電流、又は、蓄電装置１２００から印加さ
れる電圧を一定電圧に変換する電源回路を設けることによって、電源負荷部１１００に過
電流が流れることを防止することができる。
【０３０１】
また、電流が逆流しないようにするために、蓄電装置１２００とアンテナを有する回路
１３００との間に逆流防止回路を設けると好ましい。
【０３０２】
逆流防止回路としては例えばダイオード等がある。
【０３０３】
逆流防止回路としてダイオードを用いる場合、アンテナを有する回路１３００から蓄電
装置１２００に向かってダイオードを順バイアス接続することが好ましい。
【０３０４】
本実施の形態は、他の全ての実施の形態及び他の実施例と適宜組み合わせて実施するこ
とが可能である。
【実施例１】
【０３０５】
図１６の構造と同様の蓄電装置であるサンプル１及び比較サンプルを形成した。
【０３０６】
なお、サンプル１と比較サンプルとは第２の電極３００の材料が異なるだけでその他の
条件は共通している。
【０３０７】
＜サンプル１及び比較サンプルの共通条件＞
第１の電極１００として参照用電極であるリチウム電極を用いた。
【０３０８】
セパレータ２００としてポリプロピレンを用いた。
【０３０９】
電解質としてエチレンカーボート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合溶
媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１）にＬｉＰＦ６を溶解させたものを用いた。
【０３１０】
スペーサ４００、ワッシャー５００、第１の筐体６００、第２の筐体７００にはＳＵＳ
を用いた。
【０３１１】
＜サンプル１の第２の電極３００の作製＞
集電体としてチタンシート（厚さ１００μｍ）を用意した。
【０３１２】
そして、チタンシート上に熱ＣＶＤ法によって結晶性シリコンを形成した。
【０３１３】
熱ＣＶＤ法の条件としては、材料ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）を用い、シラン流量を
３００ｓｃｃｍとし、成膜圧力を２０Ｐａ、基板温度（チタンシートの温度）を６００℃
とした。
【０３１４】
また、膜厚が突起部を含めて３．５μｍとなるように成膜した。
【０３１５】
なお、結晶性シリコン成膜前に少量のヘリウムを成膜室に導入しながら基板（チタンシ
ート）の昇温を行った。
【０３１６】
また、熱ＣＶＤ装置の成膜室は石英製であった。
【０３１７】
＜比較サンプルの第２の電極３００の作製＞
集電体としてチタンシート（厚さ１００μｍ）を用意した。
【０３１８】
そして、チタンシート上にプラズマＣＶＤ法によって非晶質シリコンを形成し、該非晶
質シリコンを結晶化して結晶性シリコンを形成した。
【０３１９】
プラズマＣＶＤ法の条件としては、材料ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）と水素希釈（５
％希釈）のホスフィン（ＰＨ３）とを用い、シラン流量を６０ｓｃｃｍとし、水素希釈の
ホスフィン流量を２０ｓｃｃｍとし、成膜圧力を１３３Ｐａ、基板温度（チタンシートの
温度）を２８０℃とした。
【０３２０】
また、非晶質シリコンの厚さは３μｍとなるように成膜した。
【０３２１】
次に非晶質シリコンをアルゴン雰囲気で７００℃で６時間加熱して結晶質シリコンを形
成した。
【０３２２】
＜サンプル１の第２の電極３００の形状と考察＞
サンプル１の第２の電極３００表面（結晶質シリコンの表面）の走査型電子顕微鏡写真
（ＳＥＭ写真）を図１７に示す。
【０３２３】
図１７から結晶性シリコン表面から柱状結晶が不規則に成長してウィスカーが形成され
ていることが分かる。
【０３２４】
なお、ウィスカーとは髭状突起をいう。
【０３２５】
また、図１７を模式的に表すと図７のようになる。
【０３２６】
一方、比較サンプルの第２の電極３００表面をＳＥＭで観察してもウィスカーは観察さ
れなかった。
【０３２７】
なお、サンプル１と比較サンプルを比較すると、比較サンプルはプラズマＣＶＤ法を用
いているがサンプル１は熱ＣＶＤ法を用いている点で相違する。
【０３２８】
なお、石英基板にサンプル１と同様の条件で結晶性シリコンを成膜したモニター１と、
シリコンウェハにサンプル１と同様の条件で結晶性シリコンを成膜したモニター２と、を
形成したがウィスカーは確認されなかった。
【０３２９】
よって、チタン上に熱ＣＶＤ法で結晶性シリコンを形成すれば、図１７のような結晶性
シリコンが得られることが分かった。
【０３３０】
また、再現性を確認するために、再度サンプル１と同様の条件でチタンシート上に結晶
性シリコンを形成する再現実験を行ったところ、やはりウィスカーが確認された。
【０３３１】
さらに、ガラス基板上に１μｍのチタン膜を形成し、チタン膜上に熱ＣＶＤ法を用いて
結晶性シリコンを成膜した結果、やはりウィスカーが確認された。
【０３３２】
なお、１μｍのチタン膜上に形成した結晶性シリコンの成膜条件は、ガラス基板の温度
を６００℃、シラン（ＳｉＨ４）流量を３００ｓｃｃｍ、成膜圧力を２０Ｐａとして行っ
た。
【０３３３】
追加実験として、チタン膜に変えてニッケル膜上に熱ＣＶＤ法を用いて結晶性シリコン
を成膜した結果、ウィスカーが確認された。
【０３３４】
＜サンプル１と比較サンプルの特性の比較＞
充放電測定器を用いて、サンプル１の容量と比較サンプルの容量を測定した。
【０３３５】
充放電の測定には定電流方式を採用した。
【０３３６】
測定条件は、２．０ｍＡの電流で充放電する条件でおこなった。
【０３３７】
また、上限電圧は１．０Ｖ、下限電圧は０．０３Ｖとした。
【０３３８】
測定温度は室温とした。
【０３３９】
但し、該室温とはサンプルを意図的に加熱又は冷却していないことを示している。
【０３４０】
測定結果としては、サンプル１の活物質層の単位体積あたりの放電容量の初期特性が７
３００ｍＡｈ／ｃｍ３であり、比較サンプルの活物質層の単位体積あたりの放電容量の初
期特性が４０５０ｍＡｈ／ｃｍ３であった。ここでは、サンプル１の活物質層の厚さは３
．５μｍ、比較サンプルの活物質層の厚さは３．５μｍとして容量を算出した。なお、こ
こに示す容量は、リチウムの放電時の容量である。
【０３４１】
したがって、サンプル１の容量が比較サンプルの容量と比較して約１．８倍あることが
わかった。
【符号の説明】
【０３４２】
１００    第１の電極
２００    セパレータ
３００    第２の電極
３０１    集電体
３０２    シリコンを主成分とする層
３０３    複数の粒子
３０４    保護膜
３１０    シリコンを主成分とする層
４００    スペーサ
５００    ワッシャー
６００    第１の筐体
７００    第２の筐体
８００    絶縁物
９０１    リード線
９０２    リード線
９９９    棒
１０００    電気装置
１１００    電源負荷部
１２００    蓄電装置
１３００    アンテナを有する回路
９０００    マスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１７】
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