(57)【要約】【課題】メンテナンス時に、ターゲットや集電体上の活物質層などが大気中の酸素や水分で汚染されるのを防止するとともに、生産性を向上させることが可能なリチウム二次電池用電極の形成装置を提供する。【解決手段】このリチウム二次電池用電極の形成装置は、柔軟性を有する集電体１１を搬送するための搬送機構３が設置された搬送機構設置室１と、集電体１１上に活物質層を形成するためのターゲット４ａおよび４ｂが設置されたターゲット設置室２と、搬送機構設置室１とターゲット設置室２との間を、気密性を保持して遮断または開放することが可能な隔壁６とを備えている。【選択図】図１
2004165069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性を有する集電体を搬送するための搬送機構が設置された第１設置室と、
前記集電体上に活物質層を形成するための活物質層形成機構が設置された第２設置室と、
前記第１設置室と前記第２設置室との間を、気密性を保持して遮断または開放することが可能な隔壁とを備えた、リチウム二次電池用電極の形成装置。
【請求項２】
前記集電体の搬送機構の少なくとも一部は、前記集電体上に前記活物質層を形成する際に、前記開放された隔壁を介して、前記第２設置室側に移動可能である、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極の形成装置。
【請求項３】
前記集電体の搬送機構は、
前記活物質層が形成される前の柔軟性を有する前記集電体を送り出すための送り出しロールと、
前記送り出しロールから送り出されて前記活物質層が形成された前記集電体を巻き取るための巻き取りロールと、
前記送り出しロールと前記巻き取りロールとの間の前記集電体の搬送経路に設置された中継ロールとを含み、
前記活物質層の形成を行う際に、前記中継ロールが、前記開放された隔壁を介して、前記第２設置室側に移動可能である、請求項２に記載のリチウム二次電池用電極の形成装置。
【請求項４】
前記活物質層形成機構は、前記集電体上に前記活物質層を形成する際に、前記開放された隔壁を介して、前記集電体が位置する側に移動可能である、請求項１に記載のリチウム二次電池用電極の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リチウム二次電池用電極の形成装置に関し、特に、集電体上に活物質層を形成するためのリチウム二次電池用電極の形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、柔軟性を有する基板上に所定の膜を形成する方法として、蒸着装置やスパッタリング装置などを用いたＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や、プラズマＣＶＤ装置などを用いたＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などが知られている（たとえば、特許文献１〜３参照）。そして、従来では、上記した蒸着装置、スパッタリング装置およびプラズマＣＶＤ装置などを用いて、柔軟性を有する基板としての集電体上に、活物質層として機能する膜を形成することによって、リチウム二次電池用電極を形成する技術も開発されている（たとえば、特許文献４参照）。
【０００３】
図１０は、従来のリチウム二次電池用電極の形成装置の一例としての直流マグネトロンスパッタリング装置を示した概略図である。まず、図１０を参照して、従来の一例による直流マグネトロンスパッタリング装置の構成について説明する。
【０００４】
従来の一例による直流マグネトロンスパッタリング装置は、図１０に示すように、２つの搬送機構設置室１０１ａおよび１０１ｂと、２つの搬送機構設置室１０１ａおよび１０１ｂの間に配置された２つのターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂとを備えている。搬送機構設置室１０１ａおよび１０１ｂ内には、それぞれ、集電体１１１を搬送するための搬送機構１０３ａおよび１０３ｂが設置されている。搬送機構１０３ａは、送り出しロール１０７と、支持ロール１１０ａとを含んでおり、搬送機構１０３ｂは、巻き取りロール１０８と、支持ロール１１０ｂとを含んでいる。
【０００５】
送り出しロール１０７は、矢印Ａ方向に回転することによって、活物質層が形成される前の集電体１１１を送り出す機能を有する。また、巻き取りロール１０８は、矢印Ａ方向に回転することによって、送り出しロール１０７から送り出されて活物質層が形成された集電体１１１を巻き取る機能を有する。また、支持ロール１１０ａおよび１１０ｂは、ターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂ内に搬送される集電体１１１を所定の位置に保持する機能を有する。また、ターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂ内に搬送される集電体１１１は、集電体１１１の形成面が水平方向となるように配置される。
【０００６】
また、ターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂ内には、それぞれ、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂが設置されている。また、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂと集電体１１１を挟んで対向するように、それぞれ、冷却機構１１４ａおよび１１４ｂが設置されている。また、ターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂには、ターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂ内の真空度（圧力）を制御するための排気バルブ１０５が設けられている。また、搬送機構設置室１０１ａとターゲット設置室１０２ａとの間、および、搬送機構設置室１０１ｂとターゲット設置室１０２ｂとの間は、常に開放された状態になっている。
【０００７】
次に、図１０に示した従来の一例による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、集電体１１１上に活物質層を形成する際の動作について説明する。まず、排気バルブ１０５の開度を調節しながら、搬送機構設置室１０１ａおよび１０１ｂ内と、ターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂ内とを所定の真空度にする。この後、所定の圧力となるように、排気バルブ１０５の開度を調節しながら、ターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂ内に動作ガス（雰囲気ガス）を導入する。そして、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂに電力を供給することによって、プラズマ１１２ａおよび１１２ｂを発生させる。これにより、プラズマ１１２ａおよび１１２ｂ中のイオンが、それぞれ、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂの表面に衝突するので、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂを構成する原子がはじき出される。この状態で、送り出しロール１０７および巻き取りロール１０８を矢印Ａ方向に回転させることにより、集電体１１１を矢印Ｂ方向に搬送することによって、集電体１１１上に、活物質層が形成される。
【０００８】
また、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂ、または、集電体１１１を交換する際の動作としては、まず、図１０に示した排気バルブ１０５を閉じて不活性ガスを導入し、搬送機構設置室１０１ａおよび１０１ｂ内と、ターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂ内とを大気開放した後に、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂ、または、集電体１１１を交換する。この後、搬送機構設置室１０１ａおよび１０１ｂ内とターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂ内とを、排気バルブ１０５の開度を調節しながら所定の真空度にすることによって、直流マグネトロンスパッタリング装置を稼動開始状態にする。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６０−２４３２６８号公報
【特許文献２】
特開平６−２９１３４９号公報
【特許文献３】
特開２００２−６０９３６号公報
【特許文献４】
特開２００２−８３５９４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示した従来の一例による直流マグネトロンスパッタリング装置では、上述したように、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂ、または、集電体１１１を交換した後に、搬送機構設置室１０１ａおよび１０１ｂ内とターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂ内との全てを真空状態にする必要があった。このため、真空状態にする容積が大きくなるので、真空状態にするために必要な時間を短縮するのが困難であった。これにより、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂ、または、集電体１１１を交換する際のメンテナンス時間が長くなるという不都合があった。その結果、装置稼働率が低下するので、生産性を向上させるのが困難であるという問題点があった。
【００１１】
また、リチウム二次電池では、良好な充放電サイクル特性を得るために、集電体上にＳｉなどからなる活物質層を形成するとともに、その活物質層の厚みを２μｍ以上にすることが必要である。この場合、図１０に示した従来の一例による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、良好な特性を有する活物質層を形成しようとすれば、活物質層の厚みを２μｍ以上と大きくする必要があるので、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂの交換頻度が多くなるという不都合がある。このように、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂの交換頻度が多くなると、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂの交換毎に容積の大きい装置内を真空状態に復帰させる必要があるため、メンテナンス時間がより長くなるという不都合があった。その結果、装置稼働率がより低下するという問題点があった。
【００１２】
また、搬送機構設置室１０１ａとターゲット設置室１０２ａとの間、および、搬送機構設置室１０１ｂとターゲット設置室１０２ｂとの間が、常に開放された状態になっているので、搬送機構設置室１０１ａおよび１０１ｂの扉（図示せず）を開けて集電体１１１を交換する際に、ターゲット１０４ａおよび１０４ｂが大気中の酸素や水分で汚染される場合がある。この場合、汚染されたターゲット１０４ａおよび１０４ｂにより活物質層の特性が劣化するという問題点が生じる。また、ターゲット設置室１０２ａおよび１０２ｂの扉（図示せず）を開けてターゲット１０４ａおよび１０４ｂを交換する際に、集電体１１１上の活物質層の表面が大気中の酸素や水分で汚染される場合もある。この場合、活物質層の汚染された領域が使用困難になるという問題点がある。
【００１３】
また、上記した特許文献１〜３に開示された膜形成装置をリチウム二次電池用電極の形成に用いた場合にも、図１０に示した従来の一例による直流マグネトロンスパッタリング装置と同様の問題が発生する。
【００１４】
すなわち、上記特許文献１には、蒸着法を用いて、柔軟性を有する基板上に、所定の膜を形成するための蒸着装置が開示されている。この特許文献１に開示された蒸着装置は、搬送機構設置室と成膜室とが、常に開放された状態になっている。このため、基板や蒸着材を交換した後に、真空状態にする容積が大きくなる。これにより、真空状態にするために必要な時間が長くなるので、基板や蒸着材を交換する際のメンテナンス時間が長くなるという不都合がある。その結果、特許文献１に開示された蒸着装置をリチウム二次電池用電極の形成に用いたとしても、装置稼働率が低下するので、生産性を向上させるのが困難であるという問題点がある。また、蒸着材または集電体の交換の際に、搬送機構設置室と成膜室との間が開放された状態であるため、蒸着材または集電体上の活物質層の表面が大気中の酸素や水分で汚染されるという不都合がある。これにより、蒸着材の汚染により活物質層の特性が劣化するとともに、集電体上の活物質層の汚染によりその活物質層の汚染された領域が使用困難になるという問題点もある。
【００１５】
また、上記特許文献２には、２つの搬送機構設置室の間に配置された複数の成膜室が、シール部を有する隔壁で分離されたプラズマＣＶＤ装置が開示されている。この特許文献２に開示されたプラズマＣＶＤ装置では、成膜中に、隔壁のシール部で基板を押圧することによって、各成膜室内の気密性を保持することができる。しかしながら、基板を交換する際には、隔壁のシール部の基板に対する押圧力が解除されるとともに、成膜室内が大気開放されるので、基板を交換した後に、全ての成膜室を真空状態にする必要がある。このため、真空状態にする容積が大きくなるので、真空状態にするために必要な時間が長くなる。これにより、基板を交換する際のメンテナンス時間が長くなるという不都合がある。その結果、特許文献２に開示されたプラズマＣＶＤ装置をリチウム二次電池用電極の形成に用いたとしても、装置稼働率が低下するので、生産性を向上させるのが困難であるという問題点がある。
【００１６】
また、上記特許文献３には、ドア部材にターゲットを設置することが可能なスパッタリング装置が開示されている。この特許文献３に開示されたスパッタリング装置では、ドア部材を開ければ、ターゲットが露出されるとともに、ターゲットの交換が可能となるので、ターゲットを交換する際のメンテナンス時間を短縮することができる。しかしながら、ターゲットを交換する際に、ドア部材を開ければ、基板上の膜の表面が大気中の酸素や水分で汚染されるという不都合がある。その結果、特許文献３に開示されたスパッタリング装置をリチウム二次電池用電極の形成に用いたとしても、ターゲットを交換する際に、集電体上の活物質層の表面が汚染されるため、その活物質層の汚染された領域が使用困難になるという問題点がある。
【００１７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、
この発明の１つの目的は、メンテナンス時に、ターゲットや集電体上の活物質層などが大気中の酸素や水分で汚染されるのを防止するとともに、生産性を向上させることが可能なリチウム二次電池用電極の形成装置を提供することである。
【００１８】
この発明のもう１つの目的は、上記のリチウム二次電池用電極の形成装置において、集電体またはターゲットや蒸着材を交換する際のメンテナンス時間を短縮することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるリチウム二次電池用電極の形成装置は、柔軟性を有する集電体を搬送するための搬送機構が設置された第１設置室と、集電体上に活物質層を形成するための活物質層形成機構が設置された第２設置室と、第１設置室と第２設置室との間を、気密性を保持して遮断または開放することが可能な隔壁とを備えている。
【００２０】
この第１の局面によるリチウム二次電池用電極の形成装置では、上記のように、第１設置室と第２設置室との間を、気密性を保持して遮断または開放することが可能な隔壁を設置することによって、隔壁を遮断状態にすれば、集電体を交換する際に、第１設置室を大気開放する場合に、第２設置室を減圧状態（真空状態）に保持することができる。また、ターゲットや蒸着材を交換する際に、第２設置室を大気開放する場合に、第１設置室を真空状態に保持することができる。このため、集電体またはターゲットや蒸着材を交換した後に、装置を稼動開始状態にする際には、第１設置室および第２設置室のいずれか一方のみを真空状態にすればよいので、真空状態にする容積を小さくすることができる。これにより、真空状態にするために必要な時間を短縮することができるので、集電体またはターゲットや蒸着材を交換する際のメンテナンス時間を短縮することができる。その結果、装置稼働率を向上させることができるので、生産性を向上させることができる。また、隔壁を遮断状態にすれば、集電体を交換する際に、第２設置室に設置されるターゲットや蒸着材などの活物質層形成機構が汚染されるのを防止することができるとともに、第２設置室に設置されるターゲットや蒸着材などを交換する際に、集電体上の活物質層の表面が大気中の酸素や水分などで汚染されるのを防止することができる。その結果、集電体上の活物質層やターゲットなどの汚染により活物質層の特性が劣化するのを防止することができる。また、隔壁を開放状態にすれば、搬送機構または活物質層形成機構を相対的に移動することによって、容易に、集電体上に活物質層を形成することができる。
【００２１】
上記第１の局面によるリチウム二次電池用電極の形成装置において、好ましくは、集電体の搬送機構の少なくとも一部は、集電体上に活物質層を形成する際に、開放された隔壁を介して、第２設置室側に移動可能である。このように構成すれば、活物質層を形成する場合に、集電体の搬送機構の少なくとも一部を第２設置室側に移動させることができるとともに、活物質層を形成する場合以外は、集電体の搬送機構の少なくとも一部をもとの第１設置室内に戻すことができるので、活物質層を形成しない場合には、集電体の搬送機構の少なくとも一部をもとの第１設置室内に戻して、隔壁を遮断状態にすることができる。これにより、集電体を交換する際に、集電体の搬送機構の少なくとも一部をもとの第１設置室内に戻し、かつ、隔壁を遮断状態にすれば、第２設置室に設置されるターゲットや蒸着材などの活物質層形成機構が大気中の酸素や水分で汚染されるのを防止することができる。また、第１設置室に位置するターゲットや蒸着材を交換する際に、集電体の搬送機構の少なくとも一部をもとの第１設置室内に戻し、かつ、隔壁を遮断状態にすれば、集電体上の活物質層の表面が大気中の酸素や水分で汚染されるのを防止することができる。その結果、集電体を交換する際に、ターゲットや蒸着材が汚染されるのを防止することができるので、ターゲットや蒸着材の汚染により活物質層の特性が劣化するのを防止することができる。また、ターゲットや蒸着材を交換する際に、集電体上の活物質層の表面が汚染されるのを防止することができるので、形成途中の活物質層上に、続けて新たに活物質層を形成することができる。
【００２２】
上記第１の局面によるリチウム二次電池用電極の形成装置において、好ましくは、集電体の搬送機構は、活物質層が形成される前の柔軟性を有する集電体を送り出すための送り出しロールと、送り出しロールから送り出されて活物質層が形成された集電体を巻き取るための巻き取りロールと、送り出しロールと巻き取りロールとの間の集電体の搬送経路に設置された中継ロールとを含み、活物質層の形成を行う際に、中継ロールが、開放された隔壁を介して、第２設置室側に移動可能である。このように構成すれば、中継ロールを第２設置室側に移動させることによって、容易に、集電体上に活物質層を形成することができる。
【００２３】
上記第１の局面によるリチウム二次電池用電極の形成装置において、好ましくは、活物質層形成機構は、集電体上に活物質層を形成する際に、開放された隔壁を介して、集電体が位置する側に移動可能である。このように構成すれば、活物質層を形成する場合に、活物質層形成機構を集電体が位置する側に移動させることができるとともに、活物質層を形成する場合以外は、活物質層形成機構をもとの第２設置室内に戻すことができるので、活物質層を形成しない場合には、活物質層形成機構をもとの第２設置室内に戻して、隔壁を遮断状態にすることができる。これにより、集電体を交換する際に、ターゲットや蒸着材などを含む活物質層形成機構をもとの第２設置室内に戻し、かつ、隔壁を遮断状態にすれば、ターゲットや蒸着材などが大気中の酸素や水分で汚染されるのを防止することができる。また、ターゲットや蒸着材を交換する際に、活物質層形成機構をもとの第２設置室内に戻し、かつ、隔壁を遮断状態にすれば、集電体上の活物質層の表面が大気中の酸素や水分で汚染されるのを防止することができる。その結果、集電体を交換する際に、ターゲットや蒸着材が汚染されるのを防止することができるので、ターゲットや蒸着材の汚染により活物質層の特性が劣化するのを防止することができる。また、ターゲットや蒸着材を交換する際に、集電体上の活物質層の表面が汚染されるのを防止することができるので、形成途中の活物質層上に、続けて新たに活物質層を形成することができる。また、活物質層形成機構を、集電体が位置する側に移動させることによって、容易に、集電体上に活物質層を形成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を具体的に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池用電極の形成装置（直流マグネトロンスパッタリング装置）を示した概略図である。まず、図１を参照して、第１実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置の構成について説明する。
【００２６】
この第１実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置は、図１に示すように、搬送機構設置室１と、ターゲット設置室２とを備えている。なお、搬送機構設置室１は、本発明の「第１設置室」の一例であり、ターゲット設置室２は、本発明の「第２設置室」の一例である。そして、搬送機構設置室１内には、搬送機構３が設置されている。また、搬送機構設置室１内の搬送機構３は、送り出しロール７と、巻き取りロール８と、中継ロール９と、一対の支持ロール１０ａとを含んでいる。また、ターゲット設置室２内には、一対の支持ロール１０ｂが設置されている。
【００２７】
また、送り出しロール７は、矢印Ｂ方向に回転することによって、活物質層が形成される前の集電体１１を送り出す機能を有する。また、巻き取りロール８は、矢印Ｂ方向に回転することによって、送り出しロール７から送り出されて活物質層が形成された集電体１１を巻き取る機能を有する。また、一対の支持ロール１０ａおよび１０ｂは、それぞれ、矢印Ｄ方向に移動可能に設置されている。この一対の支持ロール１０ａおよび１０ｂは、それぞれ、矢印Ｄ方向に移動することによって、ターゲット設置室２内に搬送される集電体１１を所定の位置に保持する機能を有する。また、ターゲット設置室２内に搬送される集電体１１は、集電体１１の形成面が水平方向となるように配置される。
【００２８】
ここで、第１実施形態では、中継ロール９は、ターゲット設置室２側（矢印Ｃ方向）に移動可能なように、送り出しロール７と巻き取りロール８との間の集電体１１の搬送経路に設置されている。この中継ロール９のターゲット設置室２側（矢印Ｃ方向）への移動は、モータ（図示せず）によって制御されている。そして、中継ロール９がターゲット設置室２側（矢印Ｃ方向）へ移動することによって、中継ロール９に設置された集電体１１は、ターゲット設置室２内に配置される。
【００２９】
また、ターゲット設置室２内には、２つのターゲット４ａおよび４ｂが、互いに対向するように、かつ、ターゲット設置室２内に搬送される集電体１１との間が所定の距離になるように設置されている。なお、ターゲット４ａおよび４ｂは、本発明の「活物質層形成機構」の一例である。
【００３０】
また、第１実施形態では、搬送機構設置室１とターゲット設置室２との間に、隔壁６が矢印Ａ方向に移動可能に設置されている。この隔壁６は、搬送機構設置室１とターゲット設置室２との間を、気密性を保持して遮断または開放する機能を有する。また、隔壁６の矢印Ａ方向への移動は、エアシリンダ（図示せず）によって制御されている。また、搬送機構設置室１およびターゲット設置室２には、それぞれ、搬送機構設置室１内およびターゲット設置室２内の真空度（圧力）を制御するための排気バルブ５ａおよび５ｂが設けられている。
【００３１】
図２は、図１に示した第１実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置の活物質層を形成する際の状態を示した概略図である。次に、図１および図２を参照して、第１実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、集電体１１上に非晶質Ｓｉからなる活物質層を形成する際の動作について説明する。
【００３２】
図１に示したように、ターゲット４ａ、ターゲット４ｂおよび集電体１１を設置した状態で、まず、排気バルブ５ａおよび５ｂの開度を調節しながら、搬送機構設置室１内およびターゲット設置室２内を所定の真空度にする。次に、隔壁６を矢印Ａ方向に移動させることによって、図２に示すように、搬送機構設置室１とターゲット設置室２との間を開放する。この後、中継ロール９をターゲット設置室２側（矢印Ｃ方向）に移動させることによって、中継ロール９に設置された集電体１１をターゲット設置室２内に配置する。この際、一対の支持ロール１０ａおよび１０ｂを、それぞれ、矢印Ｄ方向に移動させる。これにより、集電体１１は、ターゲット４ａおよび４ｂと対向するように、かつ、ターゲット４ａおよび４ｂとの間が所定の距離に保持されるように配置される。
【００３３】
この後、所定の圧力となるように、排気バルブ５ａおよび５ｂの開度を調節しながら、ターゲット設置室２内にＡｒガスを、約１００ｓｃｃｍの流量で、かつ、約０．１Ｐａの圧力で導入する。そして、Ｓｉからなるターゲット４ａおよび４ｂに約６０Ｗ／ｃｍ２の電力を供給することによって、プラズマ１２ａおよび１２ｂを発生させる。これにより、プラズマ１２ａおよび１２ｂ中のイオンがターゲット４ａおよび４ｂの表面に衝突するので、ターゲット４ａおよび４ｂを構成するＳｉ原子がはじき出される。この状態で、送り出しロール７および巻き取りロール８を矢印Ｂ方向に回転させることにより、表面が粗面化された集電体１１を矢印Ｅ方向に搬送することによって、集電体１１の表面上に、ターゲット４ａと４ｂとを用いて、合計約５μｍの厚みを有する非晶質Ｓｉからなる活物質層を形成する。このようにして、第１実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、リチウム二次電池用負極が形成される。
【００３４】
なお、集電体１１の裏面上にも活物質層を形成する場合は、集電体１１の表面上への活物質層の形成が終了した後、ロール状に巻き取られた集電体１１を一旦取り外す。次に、ターゲット設置室２内に搬送される集電体１１の裏面がターゲット４ａおよび４ｂと対向するように、集電体１１を搬送機構３に設置する。そして、上述した集電体１１の表面上に活物質層を形成する場合と同様の動作で、集電体１１の裏面上に、活物質層を形成する。
【００３５】
また、ターゲット４ａおよび４ｂ、または、集電体１１を交換する際の動作としては、まず、図２に示した中継ロール９を、搬送機構設置室１側（矢印Ｆ方向）に移動させることによって、搬送機構設置室１内に戻す。その後、隔壁６を矢印Ｇ方向に移動させることによって、図１に示したように、搬送機構設置室１とターゲット設置室２との間を、気密性を保持した状態で遮断する。次に、ターゲット４ａおよび４ｂの交換の場合には、ターゲット設置室２内のみを、排気バルブ５ｂを閉じて不活性ガスを導入し、大気開放した後に、ターゲット４ａおよび４ｂを交換する。この後、ターゲット設置室２内のみを、排気バルブ５ｂの開度を調節しながら所定の真空度にすることによって、装置を稼動開始状態にする。また、集電体１１の交換の場合には、搬送機構設置室１内のみを、排気バルブ５ａを閉じて不活性ガスを導入し、大気開放した後に、集電体１１を交換する。この後、搬送機構設置室１内のみを、排気バルブ５ａの開度を調節しながら所定の真空度にすることによって、装置を稼動開始状態にする。
【００３６】
第１実施形態では、上記のように、搬送機構設置室１とターゲット設置室２との間を、気密性を保持して遮断または開放することが可能な隔壁６を設置することによって、隔壁６を遮断状態にすれば、集電体１１を交換する際に、搬送機構設置室１を大気開放する場合に、ターゲット設置室２を減圧状態（真空状態）に保持することができる。また、ターゲット４ａおよび４ｂを交換する際に、ターゲット設置室２を大気開放する場合に、搬送機構設置室１を真空状態に保持することができる。このため、集電体１１、または、ターゲット４ａおよび４ｂを交換した後に、装置を稼動開始状態にする際には、搬送機構設置室１およびターゲット設置室２のいずれか一方のみを真空状態にすればよいので、真空状態にする容積を小さくすることができる。これにより、真空状態にするために必要な時間を短縮することができるので、集電体１１、または、ターゲット４ａおよび４ｂを交換する際のメンテナンス時間を短縮することができる。その結果、装置稼働率を向上させることができるので、生産性を向上させることができる。
【００３７】
また、第１実施形態では、上記のように、中継ロール９を、開放された隔壁６を介して、ターゲット設置室２側に移動可能に設置することによって、活物質層を形成する場合に、集電体１１が設置された中継ロール９をターゲット設置室２側に移動させることができるとともに、活物質層を形成する場合以外は、集電体１１が設置された中継ロール９をもとの搬送機構設置室１内に戻すことができるので、活物質層を形成しない場合には、集電体１１が設置された中継ロール９をもとの搬送機構設置室１内に戻して、隔壁６を遮断状態にすることができる。
【００３８】
これにより、集電体１１を交換する際に、集電体１１が設置された中継ロール９をもとの搬送機構設置室１内に戻し、かつ、隔壁６を遮断状態にすれば、ターゲット４ａおよび４ｂが大気中の酸素や水分で汚染されるのを防止することができる。また、ターゲット４ａおよび４ｂを交換する際に、集電体１１が設置された中継ロール９をもとの搬送機構設置室１内に戻し、かつ、隔壁６を遮断状態にすれば、集電体１１上の活物質層の表面が大気中の酸素や水分で汚染されるのを防止することができる。その結果、集電体１１を交換する際に、ターゲット４ａおよび４ｂが汚染されるのを防止することができるので、ターゲット４ａおよび４ｂの汚染により活物質層の特性が劣化するのを防止することができる。また、ターゲット４ａおよび４ｂを交換する際に、集電体１１上の活物質層の表面が汚染されるのを防止することができるので、形成途中の活物質層上に、続けて新たに活物質層を形成することができる。また、隔壁６を開放状態にするとともに、集電体１１が設置された中継ロール９をターゲット設置室２側に移動させることによって、容易に、集電体１１上に活物質層を形成することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態によるリチウム二次電池用電極の形成装置（直流マグネトロンスパッタリング装置）を示した概略図である。図３を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、中継ロールの移動機構と隔壁の移動機構とを一体化させた場合について説明する。
【００４０】
この第２実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置は、図３に示すように、搬送機構設置室２１と、ターゲット設置室２２とを備えている。なお、搬送機構設置室２１は、本発明の「第１設置室」の一例であり、ターゲット設置室２２は、本発明の「第２設置室」の一例である。そして、搬送機構設置室２１内には、搬送機構２３が設置されている。また、搬送機構設置室２１内の搬送機構２３は、送り出しロール２７と、巻き取りロール２８と、中継ロール２９と、一対の支持ロール３０ａとを含んでいる。また、ターゲット設置室２２内には、一対の支持ロール３０ｂが設置されている。
【００４１】
また、送り出しロール２７は、矢印Ｂ方向に回転することによって、活物質層が形成される前の集電体３１を送り出す機能を有する。また、巻き取りロール２８は、矢印Ｂ方向に回転することによって、送り出しロール２７から送り出されて活物質層が形成された集電体３１を巻き取る機能を有する。また、一対の支持ロール３０ａおよび３０ｂは、それぞれ、矢印Ｃ方向に移動可能に設置されている。この一対の支持ロール３０ａおよび３０ｂは、それぞれ、矢印Ｃ方向に移動することによって、ターゲット設置室２２内に搬送される集電体３１を所定の位置に保持する機能を有する。また、ターゲット設置室２２内に搬送される集電体３１は、集電体３１の形成面が水平方向となるように配置される。また、中継ロール２９は、後述する隔壁２６の支持部材２６ａに回転可能に設置されているとともに、送り出しロール２７と巻き取りロール２８との間の集電体３１の搬送経路に配置されている。また、ターゲット設置室２２内には、２つのターゲット２４ａおよび２４ｂが、互いに対向するように、かつ、ターゲット設置室２２内を搬送する集電体３１との間が所定の距離になるように設置されている。なお、ターゲット２４ａおよび２４ｂは、本発明の「活物質層形成機構」の一例である。
【００４２】
ここで、第２実施形態では、搬送機構設置室２１とターゲット設置室２２との間に、隔壁２６が矢印Ａ方向に移動可能に設置されている。この隔壁２６は、搬送機構設置室２１とターゲット設置室２２との間を、気密性を保持して遮断または開放する機能を有する。また、隔壁２６の矢印Ａ方向への移動は、モータ（図示せず）によって制御されている。また、隔壁２６の搬送機構設置室２１側の表面には、中継ロール２９を支持するための支持部材２６ａが設けられている。これにより、隔壁２６がターゲット設置室２２側（矢印Ａ方向）に移動すれば、中継ロール２９は、隔壁２６と一体的にターゲット設置室２２側（矢印Ａ方向）に移動される。そして、中継ロール２９がターゲット設置室２２側（矢印Ａ方向）に移動することによって、中継ロール２９に設置された集電体３１は、ターゲット設置室２２内に配置される。また、搬送機構設置室２１およびターゲット設置室２２には、それぞれ、搬送機構設置室２１内およびターゲット設置室２２内の真空度（圧力）を制御するための排気バルブ２５ａおよび２５ｂが設けられている。
【００４３】
図４は、図３に示した第２実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置の活物質層を形成する際の状態を示した概略図である。次に、図３および図４を参照して、第２実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、集電体３１上に非晶質Ｓｉからなる活物質層を形成する際の動作について説明する。
【００４４】
図３に示したように、ターゲット２４ａ、ターゲット２４ｂおよび集電体３１を設置した状態で、まず、排気バルブ２５ａおよび２５ｂの開度を調節しながら、搬送機構設置室２１内およびターゲット設置室２２内を所定の真空度にする。次に、隔壁２６をターゲット設置室２２側（矢印Ａ方向）に移動させることによって、図４に示すように、搬送機構設置室２１とターゲット設置室２２との間を開放する。このとき、隔壁２６の支持部材２６ａに設置された中継ロール２９も、隔壁２６と一体的にターゲット設置室２２側（矢印Ａ方向）に移動するので、中継ロール２９に設置された集電体３１は、ターゲット設置室２２内に配置される。この際、一対の支持ロール３０ａおよび３０ｂを、それぞれ、矢印Ｃ方向に移動させる。これにより、集電体３１は、ターゲット２４ａおよび２４ｂと対向するように、かつ、ターゲット２４ａおよび２４ｂとの間が所定の距離に保持されるように配置される。
【００４５】
この後、所定の圧力となるように、排気バルブ２５ａおよび２５ｂの開度を調節しながら、ターゲット設置室２２内にＡｒガスを、約１００ｓｃｃｍの流量で、かつ、約０．１Ｐａの圧力で導入する。そして、Ｓｉからなるターゲット２４ａおよび２４ｂに約６０Ｗ／ｃｍ２の電力を供給することによって、プラズマ３２ａおよび３２ｂを発生させる。これにより、プラズマ３２ａおよび３２ｂ中のイオンがターゲット２４ａおよび２４ｂの表面に衝突するので、ターゲット２４ａおよび２４ｂを構成するＳｉ原子がはじき出される。この状態で、送り出しロール２７および巻き取りロール２８を矢印Ｂ方向に回転させることにより、表面が粗面化された集電体３１を矢印Ｄ方向に搬送することによって、集電体３１の表面上に、ターゲット２４ａと２４ｂとを用いて、合計約５μｍの厚みを有する非晶質Ｓｉからなる活物質層を形成する。このようにして、第２実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、リチウム二次電池用負極が形成される。
【００４６】
なお、集電体３１の裏面上にも活物質層を形成する場合は、集電体３１の表面上への活物質層の形成が終了した後、ロール状に巻き取られた集電体３１を一旦取り外す。次に、ターゲット設置室２２内に搬送される集電体３１の裏面がターゲット２４ａおよび２４ｂと対向するように、集電体３１を搬送機構２３に設置する。そして、上述した集電体３１の表面上に活物質層を形成する場合と同様の動作で、集電体３１の裏面上に、活物質層を形成する。
【００４７】
また、ターゲット２４ａおよび２４ｂ、または、集電体３１を交換する際の動作としては、まず、図４に示した隔壁２６を、搬送機構設置室２１側（矢印Ｅ方向）に移動させることによって、搬送機構設置室２１とターゲット設置室２２との間を、気密性を保持した状態で遮断する。このとき、図３に示したように、隔壁２６の支持部材２６ａに設置された中継ロール２９は、隔壁２６と一体的に搬送機構設置室２１側（矢印Ｅ方向）に移動するので、搬送機構設置室２１内に戻される。次に、ターゲット２４ａおよび２４ｂの交換の場合には、ターゲット設置室２２内のみを、排気バルブ２５ｂを閉じて不活性ガスを導入し、大気開放した後に、ターゲット２４ａおよび２４ｂを交換する。この後、ターゲット設置室２２内のみを、排気バルブ２５ｂの開度を調節しながら所定の真空度にすることによって、装置を稼動開始状態にする。また、集電体３１の交換の場合には、搬送機構設置室２１内のみを、排気バルブ２５ａを閉じて不活性ガスを導入し、大気開放した後に、集電体３１を交換する。この後、搬送機構設置室２１内のみを、排気バルブ２５ａの開度を調節しながら所定の真空度にすることによって、装置を稼動開始状態にする。
【００４８】
第２実施形態では、上記のように、隔壁２６の移動機構と中継ロール２９の移動機構とを一体化することによって、移動機構を簡略化することができる。
【００４９】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。すなわち、搬送機構設置室２１とターゲット設置室２２との間を、気密性を保持して遮断または開放することが可能な隔壁２６を設置することによって、集電体３１、または、ターゲット２４ａおよび２４ｂを交換した後に、装置を稼動開始状態にする際には、隔壁２６を遮断状態にすることにより搬送機構設置室２１およびターゲット設置室２２のいずれか一方のみを真空状態にすればよいので、真空状態にする容積を小さくすることができる。これにより、真空状態にするために必要な時間を短縮することができるので、集電体３１、または、ターゲット２４ａおよび２４ｂを交換する際のメンテナンス時間を短縮することができる。その結果、装置稼働率を向上させることができるので、生産性を向上させることができる。また、集電体３１、または、ターゲット２４ａおよび２４ｂを交換する際に、隔壁２６を遮断状態にすることにより、ターゲット２４ａおよび２４ｂ、または、集電体３１が汚染されるのを防止することができるので、ターゲット２４ａおよび２４ｂ、または、活物質層の汚染により活物質層の特性が劣化するのを防止することができる。
【００５０】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態によるリチウム二次電池用電極の形成装置（直流マグネトロンスパッタリング装置）を示した概略図である。図５を参照して、この第３実施形態では、上記第１および第２実施形態と異なり、ターゲットを１つのみ設置する場合について説明する。
【００５１】
この第３実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置は、図５に示すように、搬送機構設置室４１と、ターゲット設置室４２とを備えている。なお、搬送機構設置室４１は、本発明の「第１設置室」の一例であり、ターゲット設置室４２は、本発明の「第２設置室」の一例である。そして、搬送機構設置室４１内には、搬送機構４３が設置されている。この搬送機構４３は、送り出しロール４７と、巻き取りロール４８と、中継ロール４９と、一対の支持ロール５０とを含んでいる。
【００５２】
そして、送り出しロール４７は、矢印Ｂ方向に回転することによって、活物質層が形成される前の集電体５１を送り出す機能を有する。また、巻き取りロール４８は、矢印Ｂ方向に回転することによって、送り出しロール４７から送り出されて活物質層が形成された集電体５１を巻き取る機能を有する。また、一対の支持ロール５０は、それぞれ、矢印Ｄ方向に移動可能に設置されている。この一対の支持ロール５０は、それぞれ、矢印Ｄ方向に移動することによって、ターゲット設置室４２内に搬送される集電体５１を所定の位置に保持する機能を有する。また、ターゲット設置室４２内に搬送される集電体５１は、集電体５１の形成面が水平方向となるように配置される。
【００５３】
ここで、第３実施形態では、ターゲット設置室４２内には、ターゲット設置室４２内に搬送される集電体５１との間が所定の距離になるように、１つのターゲット４４が設置されている。なお、ターゲット４４は、本発明の「活物質層形成機構」の一例である。また、中継ロール４９は、ターゲット設置室４２側（矢印Ｃ方向）に移動可能なように、送り出しロール４７と巻き取りロール４８との間の集電体５１の搬送経路に設置されている。また、中継ロール４９の内部には、冷却機構（図示せず）が設置されている。この中継ロール４９のターゲット設置室４２側（矢印Ｃ方向）への移動は、モータ（図示せず）によって制御されている。そして、中継ロール４９がターゲット設置室４２側（矢印Ｃ方向）へ移動することによって、中継ロール４９に設置された集電体５１は、ターゲット設置室４２内に配置される。
【００５４】
また、第３実施形態では、搬送機構設置室４１とターゲット設置室４２との間に、隔壁４６が矢印Ａ方向に移動可能に設置されている。この隔壁４６は、搬送機構設置室４１とターゲット設置室４２との間を、気密性を保持して遮断または開放する機能を有する。また、隔壁４６の矢印Ａ方向への移動は、エアシリンダ（図示せず）によって制御されている。そして、搬送機構設置室４１およびターゲット設置室４２には、それぞれ、搬送機構設置室４１内およびターゲット設置室４２内の真空度（圧力）を制御するための排気バルブ４５ａおよび４５ｂが設けられている。
【００５５】
図６は、図５に示した第３実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置の活物質層を形成する際の状態を示した概略図である。次に、図５および図６を参照して、第３実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、集電体５１上に非晶質Ｓｉからなる活物質層を形成する際の動作について説明する。
【００５６】
図５に示したように、ターゲット４４および集電体５１を設置した状態で、まず、排気バルブ４５ａおよび４５ｂの開度を調節しながら、搬送機構設置室４１内およびターゲット設置室４２内を所定の真空度にする。次に、隔壁４６を矢印Ａ方向に移動させることによって、図６に示すように、搬送機構設置室４１とターゲット設置室４２との間を開放する。この後、中継ロール４９をターゲット設置室４２側（矢印Ｃ方向）に移動させることによって、中継ロール４９に設置された集電体５１をターゲット設置室４２内に配置する。この際、一対の支持ロール５０を、それぞれ、矢印Ｄ方向に移動させる。これにより、集電体５１は、ターゲット４４と対向するように、かつ、ターゲット４４との間が所定の距離に保持されるように配置される。
【００５７】
この後、所定の圧力となるように、排気バルブ４５ａおよび４５ｂの開度を調節しながら、ターゲット設置室４２内にＡｒガスを、約１００ｓｃｃｍの流量で、かつ、約０．１Ｐａの圧力で導入する。そして、Ｓｉからなるターゲット４４に６０Ｗ／ｃｍ２の電力を供給することによって、プラズマ５２を発生させる。これにより、プラズマ５２中のイオンがターゲット４４の表面に衝突するので、ターゲット４４を構成するＳｉ原子がはじき出される。この状態で、送り出しロール４７および巻き取りロール４８を矢印Ｂ方向に回転させることにより、表面が粗面化された集電体５１を矢印Ｅ方向に搬送することによって、集電体５１の表面上に、約５μｍの厚みを有する非晶質Ｓｉからなる活物質層を形成する。このようにして、第３実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、リチウム二次電池用負極が形成される。
【００５８】
なお、集電体５１の裏面上にも活物質層を形成する場合は、集電体５１の表面上への活物質層の形成が終了した後、ロール状に巻き取られた集電体５１を一旦取り外す。次に、ターゲット設置室４２内に搬送される集電体５１の裏面がターゲット４４と対向するように、集電体５１を搬送機構４３に設置する。そして、上述した集電体５１の表面上に活物質層を形成する場合と同様の動作で、集電体５１の裏面上に、活物質層を形成する。
【００５９】
また、ターゲット４４または集電体５１を交換する際の動作としては、まず、図６に示した中継ロール４９を、搬送機構設置室４１側（矢印Ｆ方向）に移動させることによって、搬送機構設置室４１内に戻す。その後、隔壁４６を矢印Ｇ方向に移動させることによって、図５に示したように、搬送機構設置室４１とターゲット設置室４２との間を、気密性を保持した状態で遮断する。次に、ターゲット４４の交換の場合には、ターゲット設置室４２内のみを、排気バルブ４５ｂを閉じて不活性ガスを導入し、大気開放した後に、ターゲット４４を交換する。この後、ターゲット設置室４２内のみを、排気バルブ４５ｂの開度を調節しながら所定の真空度にすることによって、装置を稼動開始状態にする。また、集電体５１の交換の場合には、搬送機構設置室４１内のみを、排気バルブ４５ａを閉じて不活性ガスを導入し、大気開放した後に、集電体５１を交換する。この後、搬送機構設置室４１内のみを、排気バルブ４５ａの開度を調節しながら所定の真空度にすることによって、装置を稼動開始状態にする。
【００６０】
第３実施形態では、上記のように、１つのターゲット４４のみを設置することによって、上記第１および第２実施形態に比べて、装置構成を簡略化することができる。
【００６１】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。すなわち、搬送機構設置室４１とターゲット設置室４２との間を、気密性を保持して遮断または開放することが可能な隔壁４６を設置することによって、集電体５１またはターゲット４４を交換した後に、形成装置を稼動開始状態にする際には、搬送機構設置室４１およびターゲット設置室４２のいずれか一方のみを真空状態にすればよいので、真空状態にする容積を小さくすることができる。これにより、真空状態にするために必要な時間を短縮することができるので、集電体５１またはターゲット４４を交換する際のメンテナンス時間を短縮することができる。その結果、装置稼働率を向上させることができるので、生産性を向上させることができる。また、集電体５１、または、ターゲット４４を交換する際に、集電体５１が設置された中継ロール４９をもとの搬送機構設置室４１内に戻すことにより、ターゲット４４または集電体５１が汚染されるのを防止することができるので、ターゲット４４または活物質層の汚染により活物質層の特性が劣化するのを防止することができる。
【００６２】
（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池用電極の形成装置（直流マグネトロンスパッタリング装置）を示した概略図である。図７を参照して、この第４実施形態では、上記第１〜第３実施形態と異なり、２つの搬送機構設置室と、２つのターゲット設置室と、２つの活物質層形成室とを備えるとともに、集電体の両面に活物質層を形成可能な直流マグネトロンスパッタリング装置について説明する。
【００６３】
この第４実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置は、図７に示すように、２つの搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂと、２つのターゲット設置室６２ａおよび６２ｂと、２つの活物質層形成室７３ａおよび７３ｂとを備えている。なお、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂは、本発明の「第１設置室」の一例であり、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂは、本発明の「第２設置室」の一例である。
【００６４】
ここで、第４実施形態では、ターゲット設置室６２ａは、活物質層形成室７３ａの上面に配置されているとともに、ターゲット設置室６２ｂは、活物質層形成室７３ｂの下面に配置されている。また、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂと、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂとの間には、それぞれ、隔壁６６ａおよび６６ｂが矢印Ａ方向に移動可能に設置されている。また、搬送機構設置室６１ａと活物質層形成室７３ａとの間、および、搬送機構設置室６１ｂと活物質層形成室７３ｂとの間は、常に開放された状態になっている。そして、隔壁６６ａおよび６６ｂは、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂと、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂとの間を、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂを介して、気密性を保持して遮断または開放する機能を有する。また、隔壁６６ａおよび６６ｂの矢印Ａ方向への移動は、エアシリンダ（図示せず）によって制御されている。
【００６５】
また、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂ内には、それぞれ、集電体７１を搬送するための搬送機構６３ａおよび６３ｂが設置されている。搬送機構６３ａは、送り出しロール６７と、支持ロール７０ａとを含んでおり、搬送機構６３ｂは、巻き取りロール６８と、支持ロール７０ｂとを含んでいる。送り出しロール６７は、矢印Ｂ方向に回転することによって、活物質層が形成される前の集電体７１を送り出す機能を有する。また、巻き取りロール６８は、矢印Ｂ方向に回転することによって、送り出しロール６７から送り出されて活物質層が形成された集電体７１を巻き取る機能を有する。また、２つの支持ロール７０ａおよび７０ｂは、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内に搬送される集電体７１を所定の位置に保持する機能を有する。また、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内に搬送される集電体７１は、集電体７１の形成面が水平方向となるように配置される。
【００６６】
また、第４実施形態では、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂ内に、それぞれ、ターゲット６４ａおよび６４ｂが、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内に搬送される集電体７１側（矢印Ｃ方向）に移動可能に設置されている。なお、ターゲット６４ａおよび６４ｂは、本発明の「活物質層形成機構」の一例である。そして、ターゲット６４ａおよび６４ｂの集電体７１側（矢印Ｃ方向）への移動は、モータ（図示せず）によって制御されている。また、ターゲット６４ａおよび６４ｂが集電体７１側（矢印Ｃ方向）に移動することによって、集電体７１は、集電体７１の一方および他方のそれぞれの面がターゲット６４ａおよび６４ｂと対向するように、かつ、ターゲット６４ａおよび６４ｂとの間が所定の距離に保持されるように、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内に搬送される。
【００６７】
また、活物質層形成室７３ａ内には、活物質層形成室７３ａ内に搬送される集電体７１の上面と対向するように、冷却機構７４ａが設置されている。また、活物質層形成室７３ｂ内には、活物質層形成室７３ｂ内に搬送される集電体７１の下面と対向するように、冷却機構７４ｂが設置されている。そして、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂには、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内の真空度を制御するための排気バルブ６５ａが設けられている。また、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂには、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂ内の真空度（圧力）を制御するための排気バルブ６５ｂが設けられている。
【００６８】
図８は、図７に示した第４実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置の活物質層を形成する際の状態を示した概略図である。次に、図７および図８を参照して、第４実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、集電体７１上に非晶質Ｓｉからなる活物質層を形成する際の動作について説明する。
【００６９】
図７に示したように、ターゲット６４ａ、ターゲット６４ｂおよび集電体７１を設置した状態で、まず、排気バルブ６５ａおよび６５ｂの開度を調節しながら、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂ内、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂ内、および、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内を所定の真空度にする。次に、隔壁６６ａおよび６６ｂを矢印Ａ方向に移動させることによって、図８に示すように、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂを介して、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂと、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂとの間を開放する。この後、ターゲット６４ａおよび６４ｂを、それぞれ、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内に搬送される集電体７１側（矢印Ｃ方向）に移動させる。これにより、ターゲット６４ａおよび６４ｂは、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内に搬送される集電体７１の一方および他方のそれぞれの面と対向するように、かつ、集電体７１との間が所定の距離に保持されるように、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内に配置される。
【００７０】
この後、所定の圧力となるように、排気バルブ７３ａおよび７３ｂの開度を調節しながら、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内にＡｒガスを、約１００ｓｃｃｍの流量で、かつ、約０．１Ｐａの圧力で導入する。そして、ターゲット６４ａおよび６４ｂに約６０Ｗ／ｃｍ２の電力を供給することによって、プラズマ７２ａおよび７２ｂを発生させる。これにより、プラズマ７２ａおよび７２ｂ中のイオンがターゲット６４ａおよび６４ｂの表面に衝突するので、ターゲット６４ａおよび６４ｂを構成するＳｉ原子がはじき出される。この状態で、送り出しロール６７および巻き取りロール６８を矢印Ｂ方向に回転させることにより、表面が粗面化された集電体７１を矢印Ｄ方向に搬送することによって、集電体７１の両面上に、約５μｍの厚みを有する非晶質Ｓｉからなる活物質層を形成する。このようにして、第４実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、リチウム二次電池用負極が形成される。
【００７１】
また、ターゲット６４ａおよび６４ｂ、または、集電体７１を交換する際の動作としては、まず、図８に示したターゲット６４ａおよび６４ｂを、それぞれ、矢印Ｅ方向に移動させることによって、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂ内に戻す。そして、隔壁６６ａおよび６６ｂを、それぞれ、矢印Ｆ方向に移動させることによって、図７に示したように、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂとターゲット設置室６２ａおよび６２ｂとの間を、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂを介して、気密性を保持した状態で遮断する。次に、ターゲット６４ａおよび６４ｂの交換の場合には、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂ内のみを、排気バルブ６５ｂを閉じて不活性ガスを導入し、大気開放した後に、ターゲット６４ａおよび６４ｂを交換する。この後、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂ内のみを、排気バルブ６５ｂの開度を調節しながら所定の真空度にすることによって、装置を稼動開始状態にする。また、集電体７１の交換の場合には、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂ内と、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内とのみを、排気バルブ６５ａを閉じて不活性ガスを導入し、大気開放した後に、集電体７１を交換する。この後、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂ内と、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内とのみを、排気バルブ６５ａの開度を調節しながら所定の真空度にすることによって、装置を稼動開始状態にする。
【００７２】
第４実施形態では、上記のように、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂと、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂとの間を、気密性を保持して遮断または開放することが可能な隔壁６６ａおよび６６ｂを設置することによって、隔壁６６ａおよび６６ｂを遮断状態にすれば、集電体７１を交換する際に、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂを大気開放する場合に、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂを減圧状態（真空状態）に保持することができる。また、ターゲット６４ａおよび６４ｂを交換する際に、ターゲット設置室６２ａおよび６２ｂを大気開放する場合に、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂを真空状態に保持することができる。
【００７３】
このため、集電体７１、または、ターゲット６４ａおよび６４ｂを交換した後に、装置を稼動開始状態にする際には、搬送機構設置室６１ａおよび６１ｂおよびターゲット設置室６２ａおよび６２ｂのいずれか一方のみを真空状態にすればよいので、真空状態にする容積を小さくすることができる。これにより、真空状態にするために必要な時間を短縮することができるので、集電体７１またはターゲット６４ａおよび６４ｂを交換する際のメンテナンス時間を短縮することができる。その結果、装置稼働率を向上させることができるので、生産性を向上させることができる。
【００７４】
また、第４実施形態では、上記のように、ターゲット６４ａおよび６４ｂを、開放された隔壁６６ａおよび６６ｂを介して、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内に搬送される集電体７１側に移動可能に設置することによって、活物質層を形成する場合に、ターゲット６４ａおよび６４ｂを活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内に搬送される集電体７１側に移動させることができるとともに、活物質層を形成する場合以外は、ターゲット６４ａおよび６４ｂをもとのターゲット設置室６２ａおよび６２ｂ内に戻すことができるので、活物質層を形成しない場合には、ターゲット６４ａおよび６４ｂをもとのターゲット設置室６２ａおよび６２ｂ内に戻して、隔壁６６ａおよび６６ｂを遮断状態にすることができる。
【００７５】
これにより、集電体７１を交換する際に、ターゲット６４ａおよび６４ｂをもとのターゲット設置室６２ａおよび６２ｂ内に戻し、かつ、隔壁６６ａおよび６６ｂを遮断状態にすれば、ターゲット６４ａおよび６４ｂが大気中の酸素や水分で汚染されるのを防止することができる。また、ターゲット６４ａおよび６４ｂを交換する際に、ターゲット６４ａおよび６４ｂをもとのターゲット設置室６２ａおよび６２ｂ内に戻し、かつ、隔壁６６ａおよび６６ｂを遮断状態にすれば、集電体７１上の活物質層の表面が大気中の酸素や水分で汚染されるのを防止することができる。その結果、集電体７１を交換する際に、ターゲット６４ａおよび６４ｂが汚染されるのを防止することができるので、ターゲット６４ａおよび６４ｂの汚染により活物質層の特性が劣化するのを防止することができる。また、ターゲット６４ａおよび６４ｂを交換する際に、集電体７１上の活物質層の表面が汚染されるのを防止することができるので、形成途中の活物質層上に、続けて新たに活物質層を形成することができる。また、隔壁６６ａおよび６６ｂを開放状態にするとともに、ターゲット６４ａおよび６４ｂを、活物質層形成室７３ａおよび７３ｂ内に搬送される集電体７１側に移動させることによって、容易に、集電体７１上に活物質層を形成することができる。
【００７６】
【実施例】
次に、上記第１〜第４実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置をそれぞれ用いて実際に作製したリチウム二次電池用負極を用いて形成した実施例１〜４のリチウム二次電池について説明する。
【００７７】
（実施例１〜実施例４）
［負極の作製］
上記第１〜第４実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置をそれぞれ用いて、以下の表１に示す条件下で、集電体（１１、３１、５１、７１）の両面上に活物質層を形成することによりリチウム二次電池用負極を作製した。
【００７８】
【表１】
2004165069.tif 000003
上記表１を参照して、活物質層の形成条件は、導入ガス（雰囲気ガス）：Ａｒ（１００ｓｃｃｍ）、圧力：０．１Ｐａ、投入電力密度：６０Ｗ／ｃｍ２、基板加熱：なし（〜５０℃）である。なお、導入ガスの単位であるｓｃｃｍ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｕｂｉｃ  Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ  Ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅｓ）は、標準状態での体積流量を示す。また、ターゲット（４、２４、４４、６４）として、９９．９９９％の単結晶Ｓｉを用いるとともに、集電体（１１、３１、５１、７１）として、両面を粗面化した電解銅箔を用いた。そして、集電体（１１、３１、５１、７１）の両面上に形成される活物質層は、非晶質Ｓｉとするとともに、活物質層の厚みは、５μｍとした。
【００７９】
（比較例１）
［負極の作製］
比較例１として、図１０に示した従来の一例による直流マグネトロンスパッタリング装置を用いて、上記表１に示した条件下で、集電体１１１の両面上に活物質層を形成した。すなわち、集電体１１１の両面上に、５μｍの厚みを有する非晶質Ｓｉからなる活物質層を形成することにより、リチウム二次電池用負極を作製した。
【００８０】
（実施例１〜実施例４、比較例１共通）
［正極の作製］
まず、Ｌｉ：Ｃｏの原子比が１：１になるように混合されたＬｉ２ＣＯ３とＣｏＣＯ３との混合物を、直径１７ｍｍのプレス金型で加圧成形した後、空気中において、８００℃で２４時間焼成することによって、ＬｉＣｏＯ２焼成体を形成した。そして、このＬｉＣｏＯ２焼成体の平均粒子径が２０μｍになるまで粉砕することによって、ＬｉＣｏＯ２粉末を形成した。次に、ＬｉＣｏＯ２粉末８５重量部と、導電材としての人造黒鉛粉末１０重量部と、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン５重量部とを含む５重量％のＮ−メチルピロリドン水溶液からなる正極合剤スラリーを形成した。そして、この正極合剤スラリーを、２０μｍの厚みを有するＡｌ箔の両面上に塗布した後、乾燥することによって、両面上に正極活物質層が形成された正極を作製した。
【００８１】
［電池の作製］
図９に示す円筒形のリチウム二次電池を作製した。具体的には、負極８１としては、上記実施例１〜４および比較例１により作製した負極を用いるとともに、正極８２としては、上記のように作製した正極を用いた。また、電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの体積比が４：６の割合で混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を溶解させて、１モル／リットルの濃度を有するように調整したものを用いた。そして、図９に示すように、正極８２と負極８１との間にセパレータ８３を挟み、かつ、正極８２の外側にさらにセパレータ８３を配置した。そして、負極８１、正極８２およびセパレータ８３をスパイラル状に巻き付けた後、負極缶８４内に挿入した。そして、負極８１は、負極缶８４にリード（図示せず）により電気的に接続するとともに、正極８２は、正極端子８５にリード（図示せず）により電気的に接続した。また、負極缶８４内に、電解液を注入した。
【００８２】
次に、上記実施例１〜４および比較例１によるリチウム二次電池の負極の作製に用いた直流マグネトロンスパッタリング装置の装置稼働率を測定した。また、上記実施例１〜４および比較例１によるリチウム二次電池の電池特性を調べるために、充放電試験を行った。
【００８３】
［装置稼働率測定および充放電試験］
装置稼働率の測定方法としては、１ヶ月当たりの装置稼働時間およびターゲット交換などのメンテナンス時間を測定した。そして、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）×１００で示される計算式により算出された値を装置稼働率とした。なお、Ｔ１は装置稼働時間であり、Ｔ２はメンテナンス時間である。
【００８４】
また、充放電試験の条件としては、２５℃の温度条件下において、電流密度０．２ｍＡ／ｃｍ２で、４．２Ｖまで充電した後、２．７５Ｖになるまで放電した。そして、このときの放電容量の平均値を求めた。この装置稼働率および平均電池容量の結果は、表２に示されている。
【００８５】
【表２】
2004165069.tif 000004
上記表２を参照して、実施例１〜４によるリチウム二次電池の負極の作製に用いた直流マグネトロンスパッタリング装置では、装置稼働率が、比較例１よりも１６％〜１９％程度高くなることが判明した。また、実施例１〜４によるリチウム二次電池では、平均電池容量が、比較例１よりも２７ｍＡｈ〜４０ｍＡｈ程度高くなることが判明した。
【００８６】
なお、今回開示された実施形態（実施例）は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態（実施例）の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８７】
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、直流マグネトロンスパッタリング装置に、本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限らず、原料を気相中に放出して供給する方法であれば、他の方法による装置にも適用可能である。たとえば、原料を気相中に放出して供給する方法として、電子ビーム蒸着法、高周波マグネトロンスパッタ法およびプラズマＣＶＤ法などが挙げられる。
【００８８】
また、上記第１〜第４実施形態では、集電体上に、非晶質Ｓｉからなる活物質層を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、Ｌｉを吸蔵および放出することが可能なＬｉとの合金からなる活物質層でもよい。たとえば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎａ、Ａｌ、ＧａおよびＩｎなどと、Ｌｉとの合金などが挙げられる。
【００８９】
また、上記第１〜第４実施形態では、本発明のリチウム二次電池用電極の形成装置を用いて、リチウム二次電池用負極を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、リチウム二次電池用正極を形成するようにしてもよい。
【００９０】
また、上記第１〜第４実施形態では、集電体上に、約５μｍの厚みを有する活物質層を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、約２μｍ以上の厚みを有する活物質層を形成する場合であれば、ターゲットや蒸着材などの交換頻度が多くなるので、上記第１〜第４実施形態と同様の効果が得られる。
【００９１】
また、上記第１〜第４実施形態では、表面が粗面化された集電体上に、活物質層を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、粗面化されていない集電体上に、活物質層を形成するようにしてもよい。ただし、表面が粗面化された集電体の方が、活物質層との密着性を向上させることができる。また、集電体の表面を粗面化する場合は、Ｒａ（中心線平均粗さ）が０．５μｍ以上であれば好ましい。
【００９２】
また、上記第１〜第４実施形態では、搬送される集電体の形成面が水平方向となるように集電体が設置される構成にしたが、本発明はこれに限らず、集電体の形成面が鉛直方向となるように集電体が設置される構成にしてもよい。この場合、活物質層形成時に、チップなどの副生成物が生じたとしても、その副生成物を自重で落下させることができる。このため、集電体上の活物質層に副生成物が残留することにより活物質層の特性が劣化するのを容易に防止することができる。
【００９３】
また、上記第１および第２実施形態では、装置内に、集電体の温度制御するための冷却機構を設置しないようにしたが、本発明はこれに限らず、装置内に、冷却機構を設置するようにしてもよい。この場合、冷却機構を、ターゲット設置室側に移動する中継ロールに冷却機構が接触しないように、中継ロールが移動する方向と直交する方向に移動可能に設置するのが好ましい。これにより、容易に、ターゲット設置室側に移動する中継ロールに冷却機構が接触しないように、冷却機構を退避させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池用電極の形成装置（直流マグネトロンスパッタリング装置）を示した概略図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置の活物質層を形成する際の状態を示した概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるリチウム二次電池用電極の形成装置（直流マグネトロンスパッタリング装置）を示した概略図である。
【図４】図３に示した第２実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置の活物質層を形成する際の状態を示した概略図である。
【図５】本発明の第３実施形態によるリチウム二次電池用電極の形成装置（直流マグネトロンスパッタリング装置）を示した概略図である。
【図６】図５に示した第３実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置の活物質層を形成する際の状態を示した概略図である。
【図７】本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池用電極の形成装置（直流マグネトロンスパッタリング装置）を示した概略図である。
【図８】図７に示した第４実施形態による直流マグネトロンスパッタリング装置の活物質層を形成する際の状態を示した概略図である。
【図９】実施例１〜４および比較例１により作製されたリチウム二次電池の分解斜視図である。
【図１０】従来のリチウム二次電池用電極の形成装置の一例としての直流マグネトロンスパッタリング装置を示した概略図である。
【符号の説明】
１、２１、４１、６１ａ、６１ｂ  搬送機構設置室（第１設置室）
２、２２、４２、６２ａ、６２ｂ  ターゲット設置室（第２設置室）
３、２３、４３、６３ａ、６３ｂ  搬送機構
４ａ、４ｂ、２４ａ、２４ｂ、４４、６４ａ、６４ｂ  ターゲット（活物質層形成機構）
６、２６、４６、６６ａ、６６ｂ  隔壁
７、２７、４７、６７  送り出しロール
８、２８、４８、６８  巻き取りロール
９、２９、４９  中継ロール
１１、３１、５１、７１  集電体
【図１】
2004165069.tif 000005
【図２】
2004165069.tif 000006
【図３】
2004165069.tif 000007
【図４】
2004165069.tif 000008
【図５】
2004165069.tif 000009
【図６】
2004165069.tif 000010
【図７】
2004165069.tif 000011
【図８】
2004165069.tif 000012
【図９】
2004165069.tif 000013
【図１０】
2004165069.tif 000014