(57)【要約】高分子電解質薄膜電気化学セル用の集電体および電気化学的発電装置を開示する。本集電体は厚みが１から１５ミクロンの範囲の高分子基質支持体膜、厚みが３ミクロン未満の導電性金属層（前記高分子基質膜の少なくとも１つの表面を金属蒸着で被覆することで生じさせた）および保護用金属もしくは金属酸化物層（前記導電性金属層の上に付着し、５から５００ナノメートルの厚みを有しかつ電子伝導性である）を含んで成る。
2006512722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電気化学セル用の集電体であって、
−  厚みが１から１５ミクロンの範囲の高分子支持体膜、
−  前記高分子支持体膜の少なくとも１つの表面の上に金属蒸着によって被覆された厚みが３ミクロン未満の導電性金属層、
−  前記導電性金属層の上に付着していて５から５００ナノメートルの範囲の厚みを有する電子伝導性の保護用金属層、
を含んで成る集電体。
【請求項２】
前記高分子支持体膜がポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレンおよびポリアミドから成る群から選択される請求項１記載の集電体。
【請求項３】
前記導電性金属層がＡｌ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｍｇ、ＮｉおよびＳｎから成る群から選択される請求項１または２記載の集電体。
【請求項４】
前記保護用金属層がＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｎおよびＣｒから成る群から選択される請求項１から３のいずれか１項記載の集電体。
【請求項５】
前記保護用金属層が金属酸化物層である請求項１から３のいずれか１項記載の集電体。
【請求項６】
前記保護用金属層が前記１番目の金属層の上にスパッタリングまたは電子ビーム蒸発によって被覆されたものである請求項１から５のいずれか１項記載の集電体。
【請求項７】
前記高分子支持体膜が電子伝導性である請求項１記載の集電体。
【請求項８】
前記高分子支持体膜に導電性材料がそれが導電性を示しかつ該集電体が全体として示す導電性が向上するに充分な量で添加されていることで前記高分子支持体膜が電子伝導性を示すようになっている請求項７記載の集電体。
【請求項９】
導電性材料が炭素粉末、グラファイト、粉末状ニッケルおよび金属粒子から成る群から選択される請求項８記載の集電体。
【請求項１０】
前記高分子支持体膜が二重結合の共役網状組織を有する重合体である請求項７記載の集電体。
【請求項１１】
前記導電性金属層が前記高分子支持体膜の少なくとも１つの表面の上にプラズマ励起蒸着によって被覆されたものである請求項１から１０のいずれか１項記載の集電体。
【請求項１２】
前記導電性金属層が１番目の導電性金属層でありそして前記保護用金属層が１番目の保護用金属層であり、ここで、該集電体が両面金属被覆集電体を形成するように更に２番目の導電性金属層および２番目の保護用金属層も含んで成る請求項１から１１のいずれか１項記載の集電体。
【請求項１３】
再充電可能電気化学的発電装置であって、薄膜電気化学セルを少なくとも１個含んで成っていて前記電気化学セルが
−  陰極を構成している膜と陽極を構成している膜の間に位置する少なくとも１種の薄膜固体電解質、
−  前記陰極または陽極の中の一方と結合していて
−  厚みが１から１５ミクロンの範囲の高分子支持体膜、
−  前記高分子支持体膜の少なくとも１つの表面の上に金属蒸着によって被覆された厚みが３ミクロン未満の導電性金属層、
−  前記導電性金属層の上に位置していて５から５００ナノメートルの範囲の厚みを有する電子伝導性の保護用金属層、
を含んで成る集電体、
を含んで成る再充電可能電気化学的発電装置。
【請求項１４】
多数の薄膜電気化学セルが一緒に積み重なっている請求項１４記載の再充電可能電気化学的発電装置。
【請求項１５】
前記電気化学セルが両面形態である請求項１５記載の再充電可能電気化学的発電装置。
【請求項１６】
前記高分子支持体膜が電子伝導性である請求項１３から１５のいずれか１項記載の再充電可能電気化学的発電装置。
【請求項１７】
前記導電性金属層がＡｌ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｍｇ、ＮｉおよびＳｎから成る群から選択される請求項１３から１６のいずれか１項記載の再充電可能電気化学的発電装置。
【請求項１８】
前記保護用金属層がＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔおよび金属酸化物から成る群から選択される請求項１３から１７のいずれか１項記載の再充電可能電気化学的発電装置。
【請求項１９】
電気化学セルで用いるに適した集電体であって、
−  高分子支持体膜、
−  前記高分子支持体膜と接触している導電性金属層、
−  前記導電性金属層と接触していて前記導電性金属層を腐食に対して保護するに適する保護用金属層、
を含んで成る集電体。
【請求項２０】
前記導電性金属層と前記保護用金属層の各々の厚みにおいて前記導電性金属層の厚みの方が前記保護用金属層の厚みより厚い請求項１９記載の集電体。
【請求項２１】
前記導電性金属層と前記保護用金属層の各々が異なる金属で作られている請求項１９または２０記載の集電体。
【請求項２２】
前記導電性金属層の厚みが３ミクロン未満でありそして前記保護用金属層の厚みが５から５００ナノメートルの範囲である請求項１９、２０または２１記載の集電体。
【請求項２３】
前記高分子支持体膜の厚みもまた１から１５ミクロンの範囲である請求項１９から２２のいずれか１項記載の集電体。
【請求項２４】
前記高分子支持体膜がポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレンおよびポリアミドから成る群から選択される請求項１９から２３のいずれか１項記載の集電体。
【請求項２５】
前記導電性金属層がＡｌ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｍｇ、ＮｉおよびＳｎから成る群から選択される請求項１９から２４のいずれか１項記載の集電体。
【請求項２６】
前記保護用金属層がＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔおよび金属酸化物から成る群から選択される請求項１９から２５のいずれか１項記載の集電体。
【請求項２７】
電気化学的発電装置用の集電体を製造する方法であって、
−  高分子支持体膜を準備し、
−  厚みが３ミクロン未満の導電性金属層を前記高分子支持体膜の少なくとも１つの表面に金属蒸着で付着させ、
−  厚みが５から５００ナノメートルの範囲の保護用金属層を前記導電性金属層の上に付着させる、
段階を含んで成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高分子電解質電池、より詳細には高分子電解質電池で用いるに適した集電体（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子電解質とシート様電極の積層品で作られた再充電可能電池は通常の液状電解質電池に比べて数多くの利点を示す。そのような利点には、電池全体の重量がより低いこと、電力密度がより高いこと、比エネルギーがより高いこと、および耐用年数がより長いことが含まれる。加うるに、毒性のある液体が環境の中に流出する危険性がないことからそれらの方が環境に優しい。
【０００３】
高分子電池構成要素には一般に正極（通常は陽極と呼ばれる）、負極（通常は陰極と呼ばれる）および電解質分離体（電極間に挟まれていてイオンを伝導する能力を有する）が含まれる。その上、集電体が前記電極のいずれかまたは両方と結合、一般的には陽極と結合している。
【０００４】
そのような集電体は、ペースト様電極材料用の物理的支持体として働くことに加えて、また、前記電極の活物質と電池端子の間の電子の流れの伝達も行う。金属製集電体は腐食を起こすか或は絶縁膜を形成する傾向があり、それによって、集電体と電極の活物質の間の電子の流れが悪化することで電気化学セルの内部抵抗が高くなりかつそのような再充電可能電池の電力密度が小さくなりかつサイクル寿命が短くなってしまう。
【０００５】
集電体は、また、電気化学セルの受動部品であると見なされている、と言うのは、それは通常はエネルギーを発生しないからである。それは単に電気化学セルが発生する電流を伝達する手段を与えるものである。従って、集電体の体積および重量をできるだけ小さくする方が有利である。
【０００６】
従って、耐食性がより良好で比較的軽量で薄い集電体が求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、１番目の幅広い面において、高分子電解質薄膜電気化学セル用の集電体を提供することを求めるものであり、これは、
−  厚みが１から１５ミクロンの範囲の高分子支持体膜（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｆｉｌｍ）、
−  厚みが３ミクロン未満の導電性金属層（この導電性金属層を金属蒸着によって前記高分子支持体膜の少なくとも１つの表面の上に被覆）、
−  前記導電性金属層の上に付着する保護用金属もしくは金属酸化物層（この保護用金属層は５から５００ナノメートルの厚みを有しかつ電子伝導性である）、
を含んで成る。
【０００８】
１つの好適な態様における高分子基質支持体膜（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｆｉｌｍ）は導電性である。
【０００９】
本発明は、また、２番目の幅広い面において、再充電可能電気化学的発電装置を提供することも求めるものであり、前記再充電可能電気化学的発電装置は薄膜電気化学セルを少なくとも１個含んで成り、ここで、前記電気化学セルは、
−  陰極を構成している膜と陽極を構成している膜の間に位置する少なくとも１種の薄膜固体電解質、
−  前記陰極または陽極の中の一方と結合している集電体［この集電体は、
−  厚みが１から１５ミクロンの範囲の高分子支持体膜、
−  厚みが３ミクロン未満の導電性金属層（この導電性金属層を金属蒸着によって前記高分子支持体膜の少なくとも１つの表面の上に被覆）、
−  前記導電性金属層の上に位置する保護用金属もしくは金属酸化物層（この保護用金属層は５から５００ナノメートルの厚みを有しかつ電子伝導性である）、
を含んで成る］
を含んで成る。
【００１０】
本発明は、また、３番目の幅広い面において、電気化学で用いるに適した集電体を提供することも求めるものである。この集電体は、高分子支持体膜、導電性金属層（これは前記高分子支持体膜と接触している）、および保護用金属層（これは前記導電性金属層と接触している）を含んで成る。前記保護用金属層は前記導電性金属層を腐食に対して保護するに適する。
【００１１】
前記再充電可能電気化学的発電装置を構成する電気化学セルは有利に両面形態（ｂｉ−ｆａｃｅ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）である。その上、本集電体の高分子基質支持体膜は好適には電子伝導性である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この上で述べたように、電気化学（ＥＣ）セルにおける集電体は、陽極と陰極の間の化学反応で生じる電流を輸送する受動部品である。集電体は、また、ペースト様の陽極または陰極を支える物理的支持体としても働き、このように、集電体の重量および体積がＥＣセル全体の重量および体積に対して与える不利益さが小さくなるように可能な限り強くかつ薄くあるべきである。
【００１３】
そのような目的を達成する目的で、１つの態様に従う集電体では、これに含める高分子支持体膜の厚みを約１から１５ミクロン、好適には約１０ミクロン未満の範囲にし、これの上に真空蒸発で付着させる導電性金属層の厚みを３ミクロン未満、好適には１ミクロン未満にする。その後、前記導電性金属層を厚みが約５から５００ナノメートル、好適には約１００ナノメートル未満の範囲の保護用金属層で腐食に対して保護する。
【００１４】
そのような高分子支持体膜の選択では、それを比較的薄くでき、引張り強度を有し、伸びの度合が低く、金属被覆可能でありかつ経時的に安定であるように選択する。満足される特性を示す高分子支持体膜には、２軸配向（ｂｉ−ａｘｉａｌｌｙ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ）ポリスチレン（ＢＯ−ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＢＯ−ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリプロピレンスルフィド（ＰＰＳ）およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）が含まれ得る。そのような高分子支持体膜は厚みが２ミクロンから１２ミクロンの範囲の状態で市場で容易に入手可能である。それらはまた金属蒸着およびプラズマ励起金属蒸着の高温に耐える能力も有する。最後に、それらは良好な引張り強度も示し、その結果として、金属被覆集電体にその後の電気化学セル製造段階における加工を受けさせることができる。
【００１５】
前記導電性金属層は、良好な導電性と熱伝導性を示すばかりでなく密度が低くかつコストが低い如何なる金属を含んで成っていてもよい。適切な金属にはアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）および／またはこのような金属が基になった合金が含まれる。しかしながら、好適な金属は、コストが低くかつ導電性が良好なことが理由でアルミニウムおよび銅である。その選択した金属を前記高分子支持体膜に真空蒸着またはプラズマ励起付着させてもよい。
【００１６】
前記保護層に関して、後者は前記電極の活物質と本集電体の導電性金属層の間の電子の移動を可能にするように電子伝導性であり、これは、勿論、前記導電性金属層の腐食による劣化も不動態化による劣化も防止するバリヤー（ｂａｒｒｉｅｒ）として働く。この保護層は電極材料がもたらす腐食の影響も不動態化の影響も遮蔽するバリヤーとして働きかつ可能な限り薄くあるべきである。この保護層は好適には本集電体の電子伝導性に貢献する。この保護層は好適には２番目の金属層もしくは金属酸化物層であり、これを好適には反応性スパッタリングで前記導電性金属層に付着させるか或は電子ビーム蒸発で付着させる。ほとんどの金属は電子の移動を容易にするに充分な導電性を示しはするが、しかしながら、電気化学セルに存在する塩が開始させる腐食に耐えるに適した金属の種類は僅かである。適切な金属には銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）およびこれらの合金が含まれる。また、安定な電子伝導性酸化物を構成し得る金属酸化物も適切である。金属酸化物の例は下記である：Ｃｄ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｖの一酸化物、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｉｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｏｓ、Ｐｂ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗの二酸化物、およびＣｒＯ３、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ３Ｏ４、ＮｉＣｏ２Ｏ４、ＭｎＣｏ２Ｏ４、ＳｒＶＯ３、ＳｒＦｅＯ３、ＳｒＲｕＯ３およびこれらの混合物。インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、即ちＩｎ２Ｏ３：ＳｎＯ２が最も好適であり、これは良好な導電性と耐食性を示す。
【００１７】
そのような導電性金属層を平均的もしくは大型の電気化学セルが発生する電流密度（Ｉｍａｘ／ｃｍ２）の電流ドレインを可能にするに充分な厚みで付着させるに適した方法には、真空蒸気金属被覆およびプラズマ励起蒸着が含まれる。真空蒸気金属被覆は、金属の蒸気を発生させる低圧高温（エネルギー）方法である。真空蒸気金属被覆は一般に下記の基本的３様式で行われる。最初に、金属線を高温低圧の熱ボート（ｈｏｔ  ｂｏａｔ）に導き、または他の容器に導いてもよく、前記ボートの中で生じた金属溶融物を蒸気に変化させる。次に、金属の電子ビーム励起を低圧およびほぼ周囲温度に保持することで溶融した金属溜めと金属蒸気を生じさせることができる。３番目に、金属をサセプタ槽（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ  ｖｅｓｓｅｌ）の中で誘導加熱することによって有効な量の金属蒸気を低圧で生じさせることができる。
【００１８】
図１に、真空蒸気金属被覆用チャンバ１０を示し、これは２つの個別ゾーン、即ち巻き取りゾーン１２と蒸発ゾーン１４に分割されている。前記チャンバを大気に開放しながら、一巻の高分子支持体膜１６、例えば厚みが６μｍのＢＯ−ＰＥＴなどを巻き取りゾーン１２の中のある位置にのせる。前記高分子支持体膜１６を巻き戻しロール１８にのせ、処理用冷却ドラム２０の回りに巻きそして巻き上げロール２２に巻き付ける。前記高分子支持体膜１６をのせた時点で前記チャンバを閉じた後、真空排気して空気、水およびいくらか存在する他の望まれない気体状物質（これは金属被覆工程を妨害する可能性がある）を除去する。蒸発ゾーン１４が所望の運転圧力、通常は１トール未満、好適には２００ミリトール未満に到達した時点で、冷却用ドラム２０の下に位置する一連の蒸発装置またはボート２４を加熱して溶融した金属溜めと金属蒸気を生じさせる。高分子支持体膜１６が巻き戻されて処理用冷却ドラム２０の上に来るようにしそして金属、例えばアルミニウムまたは銅などを各蒸発装置２４に送り込む。その溶融した金属が蒸発して熱い気体流が生じ、それが各蒸発装置から出た後、冷却用ドラム２０で冷却されている高分子支持体膜１６の上で凝縮することで、薄い金属層が生じる。前記冷却用ドラム２０の処理温度を約−１５℃から−３０℃にし、それによって、その蒸発した金属が前記高分子支持体膜１６の上で凝縮しかつ熱が迅速に逸散して前記高分子支持体膜１６が溶融しないようにすることで、金属被覆された膜の一体性を確保する。
【００１９】
金属蒸発の励起を向上させる目的でプラズマを用いてもよい。図１に示すように、プラズマ源２６を蒸発装置２４の気体流近くに取り付けてもよい。気体または気体の組み合わせを蒸発ゾーン２８の中に注入して２個の電極の間で電離させる。その蒸発した金属の残りの液状金属粒子を完全に蒸発させると、より濃密でよりむらのない被膜が生じ、それに伴って、所定電流密度のための導電性層を達成するに要する金属の量が少なくなると言った利点が得られる。
【００２０】
示したように、また表面処理装置３０を用いて、蒸発ゾーン１４の中で金属を付着させる前の高分子支持体膜１６を処理することも可能である。表面処理を好適には巻き上げゾーン１２の中で実施する。電離した気体を前記高分子支持体膜１６の表面１つまたは２つ以上の上に送り込むことで、金属被膜と高分子支持体膜１６の接着力を向上させかつその金属被覆された膜が酸素透過に対するバリヤーとして示す一貫性を向上させる。そのように高分子支持体膜１６に表面処理を受けさせておくと金属被覆された膜の密度および一貫性が向上する。
【００２１】
１０００Å（０．１μｍ）を越える被膜厚を達成するには、その蒸発した金属が付着する速度を比較的速くすべきでありそしてそれに比例して高分子支持体膜１６の速度を遅くすべきである。高分子支持体膜１６が溶融しないようにする目的で、それの中に蓄積する熱が相殺されるように冷却効率をより高くしかつ後者の熱逸散をより効率よくする。
【００２２】
以下の表１および２に示すように、ＢＯ−ＰＥＴからなるプラスチック支持体膜の片面を厚みが約３．０μｍ未満であることを特徴とするアルミニウムまたは銅の導電性金属層で覆う。中型から大型の電気化学セルが発生する電流密度の電流ドレインがもたらされるようにする目的で、そのような導電性層の最大抵抗値が約０．２Ω／平方（ｓｑｕａｒｅ）であるようにする必要がある。導電性アルミニウム層の場合、厚みを０．３９μｍ以上にすると測定抵抗値が満足される値になり、層厚を０．３μｍにすることで充分であると推定され得る。導電性銅層の場合には、厚みを０．５１μｍ以上にすると測定抵抗値が満足される値になった。しかしながら、本分野の技術者は、以下の表に挙げる厚み以外の厚みもまた適切であり得ることを理解するであろう。
【００２３】
【表１】
2006512722.tif 000003
【００２４】
【表２】
2006512722.tif 000004
【００２５】
高分子支持体膜１６を導電性金属層で被覆またはそれに導電性金属層を付着させた後、その導電性金属層に保護層を付着させることで、後者を本集電体を後で覆うべき陰極もしくは陽極材料が示す腐食および不動態化の影響から保護する。そのような保護層を約５ｎｍから約５００ｎｍ、好適には約１００ｎｍ未満の範囲の厚みで付着させる好適な方法は、反応性スパッタリング被覆または電子ビーム蒸発または熱蒸着のいずれかであり、これは本技術分野で良く知られている。１つの態様では、そのような保護層は銀（Ａｇ）を含み、厚みを１０−５０ｎｍの厚みの範囲にする。しかしながら、この上で述べたように、それをまた他の適切な金属、例えば金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、そして安定な電子伝導性酸化物を形成し得る金属酸化物、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、即ちＩｎ２Ｏ３：ＳｎＯ２などで構成させることも可能である。
【００２６】
図２に、この上に示した方法に従って加工した集電体４０を示す。集電体４０は高分子支持体膜４２、導電性金属層４４および保護層４６を含んで成る。
【００２７】
好適には、図３に示すようにして、両面を高分子支持体膜４２で覆う。示すように、集電体５０は中心の高分子支持体膜４２を含んで成る。集電体５０は、加うるにまた、高分子支持体膜４２の一方の面に１番目の導電性金属層５２および１番目の保護層５４を含有するばかりでなくそれのもう一方の面に２番目の導電性層５６および２番目の保護層５８も含有する。図３に示す如き両面集電体５０は、それの両面を電極材料で被覆することができることで、高分子支持体膜４２が電池の中で示す重量および体積の不利益さを半分にまで小さくすることが可能になる。
【００２８】
図３Ａに、真空蒸気金属被覆装置１１のより詳細な態様を示し、この態様では、最初の蒸気金属被覆用チャンバ１４および次の金属スパッタリング用チャンバ１５を存在させる。一巻の高分子支持体膜１６、例えば厚みが１２μｍのＰＥＮなどを巻き戻し用ロール１８にのせ、処理用冷却ドラム２０の回りに巻きそして巻き上げロール２２に巻き付ける。前記高分子支持体膜１６をのせた時点で前記装置を閉じた後、真空排気して空気、水およびいくらか存在する他の望まれない気体状物質（これは金属被覆工程を邪魔する可能性がある）を除去する。蒸発用チャンバ１４が必要な運転圧力、通常は１トール未満、好適には２００ミリトール未満に到達した時点で、冷却用ドラム２０の下に位置する一連の蒸発装置またはボート２４を加熱して溶融した金属溜めと金属蒸気を生じさせる。高分子支持体膜１６が巻き戻されて処理用冷却ドラム２０の上に来るようにしそして金属、例えばアルミニウムまたは銅などを各蒸発装置２４に送り込む。その溶融した金属が蒸発して熱い気体流が生じ、それが各蒸発装置から出た後、冷却用ドラム２０で冷却されている高分子支持体膜１６の上で凝縮することで、薄い金属層が生じる。前記冷却用ドラム２０の処理温度を約−１５℃から−３０℃にし、それによって、その蒸発した金属が前記高分子支持体膜１６の上で凝縮しかつ熱が迅速に逸散して前記高分子支持体膜１６が溶融しないようにすることで、金属被覆された膜の一体性を確保する。次に、その金属被覆された膜はスパッタリング用チャンバ１５に入り、その中で、図式的に示すスパッタ２５によって厚みが１０−２０ｎｍの銀（Ａｇ）またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）が保護層として前以て付着させておいたアルミニウムもしくは銅の導電性金属層の上に付着するか或はそれの上を覆う。説明したように、その２層を付着させている間、その高分子支持体膜１６を冷却用ドラム２０で冷却し、そしてその金属被覆された膜２７（これは１番目の導電性層と１番目の保護層を含んで成る）を巻き上げロール２２で巻き取る。真空蒸気金属被覆装置１１の変形として、その金属被覆された膜２７を２番目の冷却用ドラムに向かわせてもよく、その２番目の冷却用ドラムには個別の蒸発用チャンバおよびスパッタリング用チャンバ（示していない）が備わっており、前記膜２７が２番目の蒸発用チャンバおよび２番目のスパッタリング用チャンバの中を通る時にそれの金属被覆された表面が冷却用ドラムに面しかつそれの触れていない表面が蒸発装置およびスパッタに面するようにすることで、２番目の導電性層および２番目の保護層を高分子支持体膜１６に付着させ、このようにして、両面集電体５０を単一段階で製造することができる。
【００２９】
本集電体の導電性を更に向上、従って導電性金属層５２および５６の必要な厚みを薄くする目的で、導電性の高分子支持体膜を用いることも可能である。導電性の高分子支持体膜は、それに導電性材料がそれが導電性を示す、従ってこの上に記述したように集電体が全体として示す導電性が向上するに充分な量で添加されている高分子支持体膜のいずれかを指す。そのように導電性を向上させると、有利に、それの熱伝導性も向上し、従って真空金属被覆装置の冷却用ドラム経由で熱が逸散し得ることで、高分子支持体膜の加工性が向上し得る。使用可能な特定の重合体の例には、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが含まれる。そのような重合体に導電性材料をそれらが導電性を示すようになるに充分な量で添加する。そのような導電性材料には、例として、炭素粉末、グラファイト、粉末状のニッケル、金属粒子などが含まれる。ポリピロールおよびポリアセチレンのように二重結合の共役網状組織を有することで特徴づけられる重合体もまた導電性であり得ることから、それらも高分子支持体膜４２として使用可能である。
【００３０】
図４に、再充電可能な電気化学的発電装置の加工で使用可能な固体状態の薄膜電気化学セルの典型的な態様を示す。電気化学セル７０には、図３に記述しかつ説明したように、中心の金属被覆両面集電体５０が含まれている（明瞭さの目的でいくつかの細部を省いた）。集電体５０の各面を陽極材料７２の層で覆うか或はそれの上に陽極材料７２を直接押出し加工する。電気化学セル７０の形態は平らな二面プリズム形態であり、このような形態では、薄膜固体電解質７４を陰極を構成する膜７６と陽極を構成する膜７２の間に位置させる。陽極膜７２の各々の間に中心の陽極集電体５０を位置させる。陰極膜７６を陽極集電体５０に対して横方向にずらして位置させることで陰極７６がセル７０の１番目の縁７８に沿って露出しかつ集電体５０がセル７０の２番目の縁に沿って露出するようにする。電気化学セル７０の１つの特定態様に従い、陰極膜７６はリチウムもしくはリチウム合金で出来ている薄シートであり、陽極膜７２は一般に活物質、例えば遷移金属の酸化物などと導電性充填材、通常は炭素粒子とイオン伝導性高分子電解質材料の混合物で構成されている複合体である。
【００３１】
別法として、図２に示すように、片面が陽極の集電体４０を単一の陰極／電解質／陽極要素組み合わせと結合させた片面セル形態（ｍｏｎｏ−ｆａｃｅ  ｃｅｌｌ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を用いることも可能である。このような形態では、典型的に、個々の陰極／電解質／陽極／集電体要素組み合わせの間に絶縁用膜を位置させる。
【００３２】
１つの特定態様に従う電気化学セル７０は、図４を更に参照して、リチウム金属陰極膜７６と活性酸化バナジウム陽極膜７２の間に位置していてイオン輸送用材料を構成する固体高分子電解質７２を含有する。そのような膜要素を加工して薄膜積層プリズム構造を生じさせ、それに絶縁用膜、例えばポリプロピレンフィルムなどを含めて、それを各電気化学セル７０の間に位置させてもよい。
【００３３】
また、一般に円筒形のセル構造、平らなロール形態または平らな積み重ね形態が生じるように、薄膜電気化学セルを「ジェリーロール（ｊｅｌｌｙ  ｒｏｌｌ）」形態に詰め込むことも可能である。そのような形態は本技術分野で良く知られている。
【００３４】
いろいろな態様を示してきたが、それは説明の目的で示したものであり、本発明を限定するものでない。本分野の技術者にいろいろな変形が思い浮かぶと思われるが、それらも本発明の範囲内であり、本発明の範囲を添付請求の範囲でより詳細に定義する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本明細書では、下記の図を参照して本発明の好適な態様の詳細な説明を行う。
【図１】図１は、基質膜を金属で被覆するに適した典型的な真空金属蒸着装置の図式的前面図である。
【図２】図２は、本発明の１つの態様に従う集電体の図式的断面図である。
【図３】図３は、本発明の別の態様に従う集電体の図式的断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、基質膜を２層被覆するに適した真空金属蒸着装置の図式的前面図である。
【図４】図４は、本発明の１つの態様に従う集電体が組み込まれている電気化学セルの図式的透視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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