世界初の薄膜リチウム二次電池一貫量産技術を開発

2008年12月1日　株式会社アルバック

　株式会社アルバック(本社 神奈川県茅ヶ崎市、社長 諏訪秀則)およびアルバックマテリアル株式会社(本社 千葉県富里市、社長 伊藤隆治)は、薄膜リチウム二次電池の製造を可能とする世界初の一貫量産技術を開発しました。

[背景]

　従来のリチウムイオン二次電池はニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池に比べエネルギー密度が高く、充放電による劣化が少ないことにより情報携帯端末を中心に市場を拡大してきました。しかし、液体電解質に起因する液漏れ・発火の問題があり、その安全性について指摘されております。一つの解決策として電解質を固体電解質に置き換えた全固体型が提案、開発されております。
　薄膜リチウム二次電池は薄膜堆積技術を用いて形成します。全固体型であるため安全性に優れている他、薄膜、軽量、フレキシブルという特長を活かして、RF-IDタグやMEMS-ICなどの小型電子機器、生体医療機器への適用、また、環境発電デバイスとの融合において期待が集まっております。
　電子機器の小型化に伴い、二次電池への小型化・薄膜化の需要は高いものの、開発が追いついていないと言われております。薄膜リチウム二次電池が市場投入されると需要が急増するとみられています。数年後には年間100億ユニット生産、1兆円市場に到達するとの予測もあります。

[技術の概要]

　薄膜リチウム二次電池は大きく電極活物質層（正極及び負極）、電極集電層、固体電解質層、封止層の4つの部分により構成されています。これらはすべてアルバックの装置群とアルバックマテリアルのターゲットを使って形成することが可能です。
　正極、固体電解質、電極集電層は枚葉式スパッタ装置（SME-200J）にて、負極は金属リチウムを真空蒸着装置（ei-5）にて、封止層は枚葉式蒸着重合装置（PME-200）により形成致します。
　スパッタ装置はDC、RFマグネトロンスパッタ、結晶化促進のためのRTA室等、最大5室のプロセス室を装備可能です。真空蒸着装置は複数基板処理を可能とした蒸発源、基板ホルダを装備し、バッチ処理の効率化を図っております。また、蒸着重合装置はスパッタ室と蒸着重合室を装備し、有機、無機薄膜を交互多層形成することを可能としています。
　スパッタリングターゲットは、正極用としてコバルト酸リチウム（LiCoO₂）、固体電解質として燐酸リチウム（Li₃PO₄）を開発しております。アルバックとアルバックマテリアルの共同開発により均質組織、高密度を達成しており、また、直径440mmの大型ターゲットの製作も成功しました。ターゲットの製作はアルバックで行い、アルバックマテリアルで販売致します。

　なお、この薄膜リチウム二次電池の一貫量産技術は、2008年12月3日から幕張メッセで開催される「セミコン･ジャパン 2008」のアルバック展示ブースに出品・展示いたします。また、アルバックの一貫量産技術を用いて製作された薄膜リチウム二次電池セル（韓国Nuricell社製）も併せて展示いたします。