台湾专利TW201318255A 可反覆充放電之量子電池

专利PDF首页>>台湾专利

专利附录

专利说明

权利要求

类似技术

同族专利

引用文献

法律状态

优先权

专利摘要:
本發明係提供一種：對於藉由使n型金屬氧化物半導體光激勵結構變化而充電且能夠低成本化及進行安定的動作之量子電池，而防止電極之氧化，並防止歷經長期經年變化而能夠反覆充放電之量子電池。能夠反覆使用之量子電池，係將具有抗氧化功能的第1金屬電極(12)、和藉由使以絕緣性物質所覆蓋的n型金屬氧化物半導體光激勵結構變化，而在能帶間隙中形成能階而捕獲電子的充電層(14)、和p型金屬氧化物半導體層(16)、以及具有抗氧化功能的第2金屬電極(18)，作層積而構成，而於電極具備有抗氧化功能。金屬電極(12)及(18)，係為了保持抗氧化功能而為由具有惰化特性的金屬所構成之惰性金屬層。
公开号:TW201318255A
申请号:TW101111413
申请日:2012-03-30
公开日:2013-05-01
发明作者:Takuo KUDOH；Akira Nakazawa；Nobuaki TERAKADO
申请人:Nihon Micronics Kk；Guala Technology Corp；
IPC主号:H01M14-00

专利说明:
可反覆充放電之量子電池
本發明係關於一種量子電池之電極，該量子電池係根據所謂：利用因紫外線照射所導致之金屬氧化物的光激勵結構變化，而在能帶間隙中形成新的能階，且藉由在能帶間隙中之能階捕獲電子而進行充電的動作原理。
二次電池，係廣泛普及於從攜帶電話或筆記型電腦等之行動式終端乃至電力汽車，且被反覆進行充放電而使用。於習知之二次電池中，係會由於反覆大電力、大容量之充放電，而造成電極的劣化，進而，因經時性的劣化或電極的氧化所導致之劣化等的緣故，作為電池的特性也會降低，此乃成為阻礙長壽命化的要因。
特別是針對電極之氧化，係包含有依存於各二次電池的充電原理所產生之本質性的問題。
鋰電池，係在正極是使用含有鋰之金屬氧化物，且另一方面在負極是使用碳等能夠將鋰收容、釋出的材料，而使由能夠離子乖離的鋰鹽與能將其溶解的有機溶劑所構成之電解液含浸於該材料。就上述之鋰電池用之電極而言，係揭示有由為了高性能且大容量化而作了改良的黑鉛粉末所製成的碳電極(例如參照專利文獻1、專利文獻2等)。
此外，於具備有含有聚矽氧作為負極活性物質的負極、和含有正極活性物質的正極、以及非水電解液之非水電解液二次電池中，係亦提案有：於負極內或負極之表面，含有抑制電池作動時之聚矽氧的氧化之添加劑，且於非水電解液中，係含有於負極表面形成皮膜所需的皮膜形成劑(例如參照專利文獻3等)。
此外，關於固體高分子型燃料電池，係雖將利用間隔物來夾持固體高分子膜的單元作為一單位而將多數的單元進行堆疊，但對於用來夾持固體高分子膜的間隔物，係被要求導電性良好且具低接觸電阻，因此，以往使用有黑鉛質之間隔物。但是，黑鉛質間隔物係較脆，因此於間隔物使用不鏽鋼來取代黑鉛，且利用由不鏽鋼的構成成分，即Cr、Mo、Fe等之氧化物、氫氧化物所形成之惰性皮膜來覆蓋鋼板表面，並藉由此惰性皮膜的阻隔效果而得到基底鋼之防蝕效果(例如參照專利文獻4、5等)。
如此這般，根據電池功能的原理與構造性的觀點，於各種的二次電池中，對於電極的氧化而有各式各樣的對策被提出。〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕
專利文獻1：日本特開2002-124256號公報
專利文獻2：日本特開平11-73964號公報
專利文獻3：日本特開2006-286314號公報
專利文獻4：日本特開2009-107778號公報
專利文獻5：日本特開2009-107778號公報
本發明係為了藉由簡單的構造而實現大容量之二次電池，而將身為二次電池之量子電池作為對象，該量子電池，係將導電性之第1電極、和藉由使以絕緣性物質所覆蓋的n型金屬氧化物半導體光激勵結構變化，而在能帶間隙中形成能階而捕獲電子的充電層、和p型半導體層、以及導電性之第2電極，作層積而構成(PCT/JP2010/067643)。
於該量子電池中，係形成：利用電極來將所層積的充電層與p型半導體層從兩側夾持而成的結構，且使用金屬材料作為電極材料。於如此的層積結構中，係會由於電池的製造時之熱工程中的發熱，而使金屬電極於在一方之電極形成充電層之際或於在p型半導體層之上形成另一方之電極之際氧化，而使其與充電層或p型金屬氧化物半導體層之密著性降低，在明顯的情況下，會產生電極剝離等的問題。
本發明之目的為提供一種藉由使n型金屬氧化物半導體光激勵結構變化，而在能帶間隙中形成電子捕獲能階，並藉由於此捕獲能階捕獲電子而充電的量子電池，其係解決在製造中之熱工程中電極剝離的問題，而能夠經長期使用之量子電池。
本發明之量子電池，其特徵為將第1金屬電極、和藉由使以絕緣性物質所覆蓋的n型金屬氧化物半導體光激勵結構變化，而在能帶間隙中形成能階而捕獲電子的充電層、和p型金屬氧化物半導體層、以及第2金屬電極，作層積而構成，且第1金屬電極與前述第2金屬電極之任一者，係為具有抗氧化功能之金屬電極。
第1金屬電極與第2金屬電極，係亦可兩者皆為具有抗氧化功能之金屬電極。
具有抗氧化功能之金屬電極，係為具有惰化特性之惰性金屬層。亦可為具備有複數層之該惰性金屬層者。
此外，第1金屬電極與第2金屬電極之任一者，係亦可為將由導電性金屬層所構成之金屬電極與具有抗氧化功能之金屬電極作層積而構成之金屬電極，且第1金屬電極與第2金屬電極，係亦可兩者皆為將由導電性金屬層所構成之金屬電極與具有抗氧化功能之金屬電極作層積而構成之金屬電極。
在此情況下，具有抗氧化功能之金屬電極，係為具有惰化特性之惰性金屬層，且惰性金屬層，係亦可為複數之惰性金屬層。
於量子電池中，p型金屬氧化物半導體，係雖以氧化鎳或銅鋁氧化物為有效，但亦可使用其他之p型半導體。
此外，於充電層之n型金屬氧化物半導體，係為由氧化錫、二氧化鈦或氧化鋅中任一者，或者是將此等組合而成之材料所構成，且藉由紫外線照射而產生光激勵結構變化，而具備有充電功能之複合物。覆蓋n型金屬氧化物半導體之絕緣性物質，係為絕緣性樹脂或無機絕緣物。
惰性金屬層之金屬材料，係至少為鉻、鎳、鈦、鉬中之任1種。再者，惰性金屬層之金屬材料，係亦可為至少含有鉻、鎳、鈦、鉬中之任1種的合金。進而，惰性金屬層之金屬材料，係亦可為至少於銅中含有鉻、鎳、鈦、鉬中之任1種的合金。
於本量子電池中，導電性金屬層之金屬材料，係可使用銅，且將可撓的絕緣性之薄片作為基板。
依據本發明之量子電池，係可提供一種藉由防止在製造時之熱工程中因金屬電極的氧化所導致之電極剝離的問題，且抑制因經年變化所導致之電極的氧化，而防止劣化或剝離，且歷經長期而能夠反覆充放電之安定的量子電池。
本發明係以根據於充電層採用有光激勵結構變化技術之新的充電原理之作為二次電池所使用的量子電池作為對象，且為了防止因隨著電池製造時之熱工程或經年變化而產生的電極之氧化所導致的劣化，而設有具有惰化特性之金屬層。
第1圖，係展示本發明之能夠反覆充放電之量子電池10的剖面結構之圖式。於第1圖中，量子電池10係形成：將使用具有惰化特性之金屬材料而成的導電性之第1電極12、和用來充電能量之充電層14、和p型金屬氧化物半導體層16、以及使用與第1電極12相同之具有惰化特性之金屬材料而成的導電性之第2電極18，作層積而成的構造。
第1電極12與第2電極18，係只要功能上形成有導電膜即可，可使用導電性佳的金屬，例如銅、銅合金、鎳、鋁、銀、金、鋅或錫等者。其中，銅係成本方面較為低價，而適合作為電極之材料。
然而，一般而言，銅若放置於大氣環境下，則會形成氧化亞銅之皮膜，且濕度高的話會形成鹼性碳酸銅。再者，也會藉由存在於空氣中的硫氧化物而氧化，而形成硫化銅或硫酸銅。因此，於作為電極的功能之劣化為顯著的情況下，會導致剝離產生。針對其他的金屬材料，無論程度之大小皆存在氧化的問題，而成為縮短壽命的最大要因。特別是於本量子電池10中，係有導致第1電極12會在充電層14形成時而氧化的問題。
作為解決上述問題之手段，於金屬電極附加抗氧化功能者為有效，因此，在以金屬材料來構成電極的情況下適用具有惰化特性之材料，藉此而防止因製造時的熱工程所導致之氧化，而謀求作為電池之長壽命化者乃為本發明。
所謂惰性，係指就算金屬之電化學列位於卑(活性)的位置，也會以極緩慢的速度進行腐蝕的金屬之狀態，而係成為金屬材料之耐蝕性的根本之性質。會藉由於些微的陽極電流而進行大幅分極的金屬，係藉由使其接近電化學上相當貴(非活性)的金屬之舉動而進行惰化。此時，作為腐蝕生成物之氧化皮膜，係成為具有保護性般地被賦予耐蝕性者。
腐蝕區域，係為可藉由對電極施加電位於正方向以引起氧化反應的陽極分極曲線來檢查者。在電位低的情況下，電流會隨著電位一起增加，若超過某電位，則電流會急劇地減少而持續在一定的電位域，之後會再度上昇。將最初之電流上昇的電位域稱為活性域、將電流被保持在低值的電位域稱為惰性域、而將再度增加的電位域稱為過惰性域，在該惰性域中富有保護性，且會生成數奈米的惰性氧化皮膜。
於惰性域中，如同依據陽極曲線亦能明瞭一般，係成為電流減少，亦即阻礙導電性，但一般而言，電極係為了防止與大氣的接觸而被保護，而電極的氧化產生係為局部性的情況。因而，係可局部性地抑制氧化而防止電極的劣化，而能作成即使反覆充放電也可長期間使用之量子電池。
就具體上具有惰化特性之金屬材料而言，係亦可具有鉻、鎳、鈦、鉬等，或者是含有鉻、鎳、鈦、鉬等之至少1種的合金。
第2圖係說明適用本發明之量子電池的充電層之圖式。於第2圖中，充電層14係形成：使用聚矽氧作為絕緣性被膜22，使用二氧化鈦作為n型金屬氧化物半導體20，以聚矽氧來覆蓋微粒化後的二氧化鈦，並將其填充於充電層14而成的結構。藉由紫外線照射二氧化鈦而使光激勵結構變化產生，而具有能夠積蓄能量的功能。
就於充電層14所使用的n型金屬氧化物半導體20之材料而言，係具有二氧化鈦、氧化錫、氧化鋅，且藉由將金屬的脂肪族酸鹽分解而進行製造。因此，就金屬之脂肪族酸鹽而言，係使用藉由在氧化性環境下的燃燒而能變化成金屬氧化物者。藉由使用具有惰化特性之材料作為金屬電極，而可防止因燃燒所導致之氧化。
於絕緣被膜22，係除了聚矽氧以外，作為無機絕緣物亦可使用礦油、氧化鎂(MgO)、二氧化矽(SiO₂)，作為絕緣性樹脂，係亦可為聚乙烯、聚丙烯等之熱塑性樹脂、酚樹脂、胺樹脂等之熱硬化性樹脂。
於充電層14中，係藉由紫外線所照射的物質光激勵結構變化而形成新的能階。所謂光激勵結構變化，係指藉由光的照射而被激勵的物質之格子間距離會產生變化的現象，身為非晶質之金屬氧化物的n型金屬氧化物半導體20，係具有產生光激勵結構變化的性質。於充電層14中，針對使用有二氧化鈦作為n型金屬氧化物半導體20、使用有聚矽氧作為絕緣皮膜之材料的情況，使用能帶圖來對因光激勵結構變化所致之新的能階之形成狀態進行以下的說明。
第3圖(A)、(B)，係為對在作為第1電極12之金屬的銅30與作為n型金屬氧化物半導體20之二氧化鈦32之間，存在作為絕緣被膜22之聚矽氧34的情況下，藉由光激勵結構變化而形成新的能階44之狀態進行說明的能帶圖。藉由光激勵結構變化現象，而在n型金屬氧化物半導體20之能帶間隙內，形成有新的能階44。於傳導帶36，係藉由由聚矽氧34所形成之絕緣層而存在障壁。
第3圖(A)，係於在二氧化鈦32與銅30之間具有由聚矽氧34所形成之絕緣層的情況下，照射紫外線38的狀態。若對被作為絕緣被膜的二氧化鈦32照射紫外線38，則存在於二氧化鈦32之價帶40的電子42，會在傳導帶36被激勵。在與銅30之界面附近，該電子42會以某一機率而穿過聚矽氧34之絕緣層，而暫時移動到銅30。二氧化鈦32之光激勵結構變化，係於電子42之不在中引發，而價帶40之電子42脫離的部位之原子間距離會改變。此時之能階44，係移動到費米能階46內之能帶間隙。
第3圖(B)，係於照射紫外線38期間反覆引發上述現象，而在能帶間隙內形成有多數能階44的狀態。但是，此等能階44所應捕獲的電子42，係藉由紫外線38而被激勵，而移動到銅30。如此所產生之電子不在的能帶間隙內之能階44，係在結束紫外線照射之後也殘留下來。
作為絕緣層之聚矽氧34的功用，係作為銅30與二氧化鈦32之間的障壁，且使被激勵的電子42藉由隧道效應而穿過，而形成電子不在的能帶間隙內之能階44。移動到銅30的電子42，係藉由聚矽氧34周邊的帶電電位而留在銅30。
第4圖，係對於以聚矽氧34所覆蓋的二氧化鈦32之藉由紫外線照射而產生光激勵結構變化並使電子42移動到銅30的狀態作模式性展示之圖式。電子42，係藉由穿隧效應而通過由聚矽氧34所成之障壁而移動到銅30，且在藉由聚矽氧34之電位而產生的微弱捕獲力下殘留。
就二次電池而言，係進一步於充電層14上重疊而將p型金屬氧化物半導體層16作層積，以形成阻隔層，且於其上設有第2電極18。針對依據上述結構的二次電池之原理，利用第5圖之能帶圖進行說明。
第5圖(A)，係對於以夾在構成第1電極12的銅30與構成第2電極18的銅48中間之充電層14中之聚矽氧34與二氧化鈦32和作為p型金屬氧化物半導體層16而發揮功能的氧化鎳50所構成之量子電池10，而對構成第2電極18的銅48施加負電壓，且將構成第1電極12的銅30接地而設為0V的情況之能帶圖。
於能帶間隙內具有能階44的二氧化鈦32，係若施加偏壓電場(-)，則銅30的電子42，會通過(穿隧)由聚矽氧34所形成之障壁而移動到二氧化鈦32。作了移動的電子42，係藉由氧化鎳50而使朝向銅48的再進一步之移動被阻隔，因而會被存在於二氧化鈦32之能帶間隙間之能階44所捕獲，藉此而積蓄能量。亦即，係為充電狀態，而成為於充電層14充滿電子42的狀態。此狀態，係即使解除偏壓電場的施加也會被維持，因而成為具有作為二次電池之功能者。
第5圖(B)，係將負載(未圖示)連接於銅30與銅48，而進行放電的情況之能帶圖。於能帶間隙所捕獲的電子42，係成為傳導帶36的自由電子。此自由電子，係移動至銅30，並流至負載。此現象為能量之輸出狀態，而為放電狀態。接著，最後，係成為於能帶間隙內之能階44中無電子42的狀態，而能量完全被使用。
如以上所作之說明，於在二氧化鈦之能帶間隙所形成的能階中，藉由從外部施加電壓而形成電場以充滿電子，且將負載連接至電極，藉此而將電子釋出而取出能量，以達到作為電池的功能。藉由反覆進行此現象，而可作為二次電池使用。此乃適用本發明之基本的量子電池之原理。
以上，雖對基本的作為二次電池之原理作了說明，但理論上是透過絕緣被膜22而藉由穿隧效應來將電子42移動至第1電極12並滯留，因此，充電層14與第1電極12的密著性係變得極為重要。因此，防止因藉由電池之製造時的熱工程及經年變化而產生的電極之氧化所導致之密著性降低一事，係成為必要。
根據這樣的理由，因電極之氧化所導致的劣化，係於適用本發明之量子電池中會造成較大影響，藉由將電極設為具有惰化特性的金屬，而將電極的劣化壓制成部分的表面之氧化，藉此而防止由製造時之熱工程或經年變化所導致之氧化，而能作為長壽命之量子電池。
關於第2電極18，係為隔著p型金屬氧化物半導體層16之層積，雖就第1電極12之密著性的觀點而言問題較小、，但因電極之劣化所造成的影響，係於第2電極18中亦為重要的問題。
因此，對於第2電極18，亦利用具有惰化特性之金屬材料來構成電極一事，係對適用本發明之量子電池10之製造時的密著性及長壽命化而言為有效之手段。
第6圖，係為將本發明適用於在第1電極12與充電層14之間插入有n型金屬氧化物半導體層56之量子電池54之情況。
充電層14之二氧化鈦32，係藉由聚矽氧34來形成絕緣被膜，但並不一定會成為均勻的皮膜，也會發生並未被形成皮膜而使二氧化鈦32直接接觸於電極的情況。這樣的情況，係會藉由再結合而使電子42注入二氧化鈦32，在能帶間隙中並不會形成能階44，而充電容量會降低。因而，為了抑制充電容量的降低，且成為更高性能的二次電池，係如第6圖所示般在第1電極12與充電層14之間，形成有二氧化鈦的薄層以作為n型金屬氧化物半導體層56。此二氧化鈦的薄層，係為發揮作為絕緣層的功能，且對於性能的提昇有所貢獻，進而減少元件之特性的不均，並有效的提昇在製造線上的安定性及產率的結構。
即使針對於該第1電極12與充電層14之間形成有n型金屬氧化物半導體層56之量子電池54，本發明係亦可適用，且發揮即使反覆進行充放電也會減少電極之劣化的效果。
另外，雖針對將使用具有惰化特性之電極的本發明適用於第1電極與第2電極的情況而作了說明，但即使僅適用於一方之電極亦具有效果。
第7圖，係為僅於第2電極18使用具有惰化特性的金屬材料之量子電池60的例示。此時，如第8圖所示的量子電池62般，可於使用不具有惰化特性之金屬材料而成的第1電極12側設置基板64，而作成用以抑制電極之氧化的結構。
第9圖，係為於第1電極12使用具有惰化特性之金屬材料之量子電池68，且第10圖，係為於第2電極18設有基板64之量子電池70的例示。
於該例示中，雖針對於第1電極12及第2電極18使用具有惰化特性之金屬材料的情況作了說明，但可將第1電極12及第2電極18，設為具有導電性之導電性金屬層與具有惰化特性之惰性金屬層之層積結構。
第11圖，係展示將第1電極12及第2電極18設為層積結構的量子電池72。於第11圖中，第1電極12，係設為第1導電金屬層74與第1惰性金屬層76之層積結構。第1惰性金屬層76，係設於充電層14側。第2電極18亦相同地，設為第2導電性金屬層80與第2惰性金屬層78之層積結構，且於p型金屬氧化物半導體層16之側，設有第2惰性金屬層78。
第1惰性金屬層76及第2惰性金屬層78，係可使用與電極所使用的材料相同之金屬材料作為具有惰化特性之金屬材料。亦即，亦可為鉻、鎳、鈦、鉬等，或者是含有此等鉻、鎳、鈦、鉬等之至少1種的合金。
第12圖，係將第1電極12及第2電極18設為層積結構，而將第11圖中所示的第1導電性金屬層74與第2導電性金屬層80，作為具有惰化特性之金屬材料，而設為第3惰性金屬層84與第4惰性金屬層86之量子電池82作展示。由於將具有惰化特性之金屬材料設為層積結構，因此能夠使電極之抗氧化效果更加提昇。
於該情況中，具有惰化特性之金屬材料，係為鉻、鎳、鈦、鉬等，或者是使用含有此等鉻、鎳、鈦、鉬等之至少1種的合金當中任一者。在此，第1惰性金屬層76、第2惰性金屬層78、第3惰性金屬層84及第4惰性金屬層86，係並不需要使用相同的金屬材料，而可將具有此等惰化特性之金屬材料在各種的組合下加以使用，此外，亦可將此等惰性金屬層作為複數層。
此外，係可使用將設為具有惰化特性之金屬材料層積結構的電極，作為一方之電極，且另一方設為單層，乃至於設為將僅一方設為具有惰化特性之金屬材料層積結構的電極等之各種組合，將一例展示於下。
第13圖，係為於第12圖之量子電池82中，於第1導電性金屬層74層積有第3惰性金屬層84，於第2導電性金屬層80層積有第4惰性金屬層86而成的結構之量子電池88之例。
第14圖，係利用具有惰性之金屬材料來構成第1電極12，且將第2電極18層積有第2金屬惰性層78、和第2導電性金屬層80以及第4惰性金屬層86而成之量子電池90之例。
第15圖，係僅將第2電極18，設為第2金屬惰性層78、第2導電性金屬層80和第4惰性金屬層86之層積結構，且於第1電極12之側設置基板64而成之量子電池92之例。
接著，針對實際試作出的量子電池之實施例進行說明。 (實施例1)
第16圖，係於玻璃上，使用聚醯亞胺薄膜94作為基板64，而試作出依據本發明而成之量子電池100的實施例。
聚醯亞胺薄膜94，係為4μm之厚度，且其上方層積有50nm之具有惰化特性之鉻96與300nm之銅30。進而層積有50nm之鉻96。在製造該充電層14之際的製造工程中，產生約300度的熱。
於此階段中，對充電層14照射紫外線38，而使二氧化鈦32光激勵結構變化，而形成新的能階44。
然後，進一步形成150nm之氧化鎳50，且藉由層積有50nm之鉻96、300nm之銅48，而完成量子電池100。
於量子電池100的製作中，就各層之形成方法，係可列舉：濺鍍、離子電鍍、電子束蒸鍍、真空蒸鍍、化學蒸鍍等之氣相成膜法。此外，金屬電極，係可藉由電解電鍍法、無電解電鍍法等來形成。 (實施例2)
第17圖，係使用合金作為金屬材料而試作出之量子電池102的例示。
聚醯亞胺薄膜94，係為4μm之厚度，且其上方層積有50nm之具有惰化特性之鉻96、300nm之同樣具有惰化特性之鋁銅合金104。進而層積有50nm之鉻96，且於其上方層積有50nm之二氧化鈦32作為n型金屬半導體層。接著將進行微粒化而將聚矽氧34作了被覆的二氧化鈦32層積1000nm以上，而設為充電層14。於此情況中，亦與實施例1所示相同地，於製造充電層14之際的製造工程中，產生約300度的熱。
進而，與實施例1相同地，對充電層14照射紫外線，而使二氧化鈦光激勵結構變化，形成新的能階。
然後，層積150nm之氧化鎳50、50nm之鉻96，且層積300nm之鋁銅合金104，藉由此，而完成量子電池102。
實施例1及2於製造時之熱工程中皆無電極之氧化，而可得到歷經長期且充放電之反覆特性良好之量子電池，並可確認出電極之抗氧化效果。
以上，雖對本發明之實施形態作了說明，但本發明係包含在不損及其目的與優點的前提下之適當的變形，進而，不受依據上述實施形態所致之限定。
10、54、60、62、68、70、72、82、88、90、92、100、102‧‧‧量子電池
12‧‧‧第1電極
14‧‧‧充電層
16‧‧‧p型金屬氧化物半導體層
18‧‧‧第2電極
20‧‧‧n型金屬氧化物半導體
22‧‧‧絕緣被膜
30、48‧‧‧銅
32‧‧‧二氧化鈦
34‧‧‧聚矽氧
36‧‧‧傳導帶
38‧‧‧紫外線
40‧‧‧價帶
42‧‧‧電子
44‧‧‧能階
46‧‧‧費米能階(Fermi Level)
50‧‧‧氧化鎳
64‧‧‧基板
74‧‧‧第1導電性金屬層
76‧‧‧第1惰性金屬層
78‧‧‧第2惰性金屬層
80‧‧‧第2導電性金屬層
84‧‧‧第3惰性金屬層
86‧‧‧第4惰性金屬層
94‧‧‧聚醯亞胺薄膜
96‧‧‧鉻
104‧‧‧鋁銅合金
[第1圖]係展示本發明之能夠反覆充放電之量子電池的構造之圖式。
[第2圖]係說明本發明之量子電池的充電層之圖式。
[第3圖]係說明藉由光激勵結構變化所形成之新的能階之能帶圖。
[第4圖]係說明由光激勵結構變化所致之電子的舉動之圖式。
[第5圖]係說明適用本發明之二次電池的充放電功能之能帶圖。
[第6圖]係將n型金屬氧化物半導體層作了插入的量子電池之說明圖。
[第7圖]係僅於第2電極使用具有惰化特性之金屬材料的量子電池之說明圖。
[第8圖]係僅於第2電極使用具有惰化特性之金屬材料，且於第1電極側設有基板的量子電池之說明圖。
[第9圖]係僅於第1電極使用具有惰化特性之金屬材料的量子電池之說明圖。
[第10圖]係僅於第1電極使用具有惰化特性之金屬材料，且於第2電極側設有基板的量子電池之說明圖。
[第11圖]係將第1電極及第2電極，設為具有導電性之導電性金屬層與具有惰化特性之惰性金屬層的層積結構之量子電池之說明圖。
[第12圖]係將第1電極及第2電極，設為具有惰化特性之惰性金屬層的層積結構之量子電池之說明圖。
[第13圖]係將第1電極及第2電極，設為利用具有惰化特性之惰性金屬層來夾持具有導電性之導電性金屬層的層積結構之量子電池之說明圖。
[第14圖]係將第1電極設為具有惰化特性之金屬層，且將第2電極，設為利用具有惰化特性之惰性金屬層來夾持具有導電性之導電性金屬層的層積結構之量子電池之說明圖。
[第15圖]係於第1電極側設有基板，且將第2電極，設為利用具有惰化特性之惰性金屬層來夾持具有導電性之導電性金屬層的層積結構之量子電池之說明圖。
[第16圖]係使用具有惰化特性之金屬層而作了實施的量子電池之例示。
[第17圖]係使用具有惰化特性之金屬的合金層而作了實施的量子電池之例示。
10‧‧‧量子電池
12‧‧‧第1電極
14‧‧‧充電層
16‧‧‧p型金屬氧化物半導體層
18‧‧‧第2電極

权利要求:
Claims (17)
[1] 一種量子電池，其特徵為：將第1金屬電極、充電層，其係藉由使以絕緣性物質所覆蓋的n型金屬氧化物半導體光激勵結構變化，而在能帶間隙中形成能階而捕獲電子、p型金屬氧化物半導體層、以及第2金屬電極，作層積而構成，且前述第1金屬電極與前述第2金屬電極之任一者，係為具有抗氧化功能之金屬電極。
[2] 如申請專利範圍第1項所記載之量子電池，其中，前述第1金屬電極與前述第2金屬電極，係兩者皆為具有抗氧化功能之金屬電極。
[3] 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之量子電池，其中，具有抗氧化功能之金屬電極，係為具有惰化特性之惰性金屬層。
[4] 如申請專利範圍第3項所記載之量子電池，其中，具有抗氧化功能之前述金屬電極，係具備有複數層之具有惰化特性的惰性金屬層。
[5] 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之量子電池，其中，前述第1金屬電極與前述第2金屬電極之任一者，係為將由導電性金屬層所構成之金屬電極與具有抗氧化功能之金屬電極作層積而構成的金屬電極。
[6] 如申請專利範圍第2項所記載之量子電池，其中，前述第1金屬電極與前述第2金屬電極，係兩者皆為將由導電性金屬層所構成之金屬電極與具有抗氧化功能之金屬電極作層積而構成的金屬電極。
[7] 如申請專利範圍第5項或第6項所記載之量子電池，其中，具有抗氧化功能之金屬電極，係為具有惰化特性之惰性金屬層。
[8] 如申請專利範圍第7項所記載之量子電池，其中，前述惰性金屬層，係為複數之惰性金屬層。
[9] 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之量子電池，其中，前述充電層，係於與p型金屬氧化物半導體層接觸的相反側，設有n型金屬氧化物半導體層。
[10] 如申請專利範圍第9項所記載之量子電池，其中，前述n型金屬氧化物半導體層，係為二氧化鈦。
[11] 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之量子電池，其中，前述p型金屬氧化物半導體層，係為氧化鎳或銅鋁氧化物。
[12] 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之量子電池，其中，前述覆蓋n型金屬氧化物半導體之絕緣性物質，係為絕緣性樹脂或無機絕緣物。
[13] 如申請專利範圍第3項或第4項或第7項或第8項中任一項所記載之量子電池，其中，前述惰性金屬層之金屬材料，係至少為鉻、鎳、鈦、鉬中之任1種。
[14] 如申請專利範圍第3項或第4項或第7項或第8項中任一項所記載之量子電池，其中，前述惰性金屬層之金屬材料，係為至少含有鉻、鎳、鈦、鉬中之任1種的合金。
[15] 如申請專利範圍第3項或第4項或第7項或第8項中任一項所記載之量子電池，其中，前述惰性金屬層之金屬材料，係為至少於銅中含有鉻、鎳、鈦、鉬中之任1種的合金。
[16] 如申請專利範圍第5項或第6項所記載之量子電池，其中，導電性金屬層之金屬材料係為銅。
[17] 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之量子電池，其中，將可撓的絕緣性之薄片作為基板。

类似技术:

公开号 | 公开日 | 专利标题

TWI530007B|2016-04-11|可反覆充放電之量子電池

TWI528619B|2016-04-01|金屬鋰極板

US9865908B2|2018-01-09|Electrode structure of solid type secondary battery

KR20090061300A|2009-06-16|복합형 리튬 2차 전지 및 이를 채용한 전자 장치

WO2010090126A1|2010-08-12|薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法

JP2010182447A|2010-08-19|薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法

JP5640587B2|2014-12-17|固体電解質電池

US8449628B2|2013-05-28|Lithium battery and manufacturing method thereof

CN211088417U|2020-07-24|袋状二次电池和包括该袋状二次电池的装置

JP2015088268A|2015-05-07|蓄電装置

JP2019526151A|2019-09-12|金属めっきベースの電気エネルギー貯蔵セル

US20160172666A1|2016-06-16|Electrode structure and secondary battery

EP3327837A1|2018-05-30|Li-ion based electrochemical energy storage cell

JP5504765B2|2014-05-28|全固体型リチウム二次電池

US9912008B2|2018-03-06|Electrical energy storage device with non-aqueous electrolyte

JP2011228119A|2011-11-10|非水電解質二次電池

KR101786349B1|2017-10-17|리튬공기전지 및 그 제조방법

US20190140307A1|2019-05-09|Sodium ion solid-state conductors with sodium oxoferrate structure

KR20200065948A|2020-06-09|압전 소자 및 열전 소자를 포함하는 원통형 이차 전지

EP3218953B1|2019-08-07|Secondary battery with non-aqueous electrolyte

JP2011228118A|2011-11-10|非水電解質二次電池

CN111033856A|2020-04-17|锂离子二次电池、锂离子二次电池的层叠结构、锂离子二次电池的制造方法

JP2014143060A|2014-08-07|充放電特性を示す半導体素子

同族专利:

公开号 | 公开日

CA2853599A1|2013-05-10|

EP2787546A1|2014-10-08|

EP2787546A4|2015-09-23|

CN104025329A|2014-09-03|

JP5963765B2|2016-08-03|

KR20140095071A|2014-07-31|

US9859596B2|2018-01-02|

US20140352775A1|2014-12-04|

CA2853599C|2017-07-04|

EP2787546B1|2018-05-02|

KR101654114B1|2016-09-05|

TWI530007B|2016-04-11|

JPWO2013065093A1|2015-04-02|

WO2013065093A1|2013-05-10|

CN104025329B|2017-07-04|

引用文献:

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

TWI635642B|2016-08-31|2018-09-11|日商日本麥克隆尼股份有限公司|二次電池|US4888062A|1987-08-31|1989-12-19|Canon Kabushiki Kaisha|Pin junction photovoltaic element having I-type semiconductor layer comprising non-single crystal material containing at least Zn, Se and H in an amount of 1 to 4 atomic %|

JP2846651B2|1989-03-31|1999-01-13|三洋電機株式会社|光起電力装置|

EP0831538A3|1996-09-19|1999-07-14|Canon Kabushiki Kaisha|Photovoltaic element having a specific doped layer|

JP3616824B2|1999-08-06|2005-02-02|スター精密株式会社|ｐｉｎ型光電変換素子及び製造方法|

JP2001167808A|1999-12-09|2001-06-22|Fuji Photo Film Co Ltd|光電変換素子および光電池|

JP2002124256A|2000-10-12|2002-04-26|Mitsubishi Gas Chem Co Inc|非水溶媒二次電池|

US20060164788A1|2002-07-01|2006-07-27|Rolf Eisenring|Method for storing electricity in quantum batteries|

JP4889232B2|2005-03-31|2012-03-07|三洋電機株式会社|非水電解液二次電池の製造方法|

JP2007027032A|2005-07-21|2007-02-01|Nisshin Steel Co Ltd|固体高分子型燃料電池用ステンレス鋼製セパレータ及び燃料電池|

US20070137693A1|2005-12-16|2007-06-21|Forrest Stephen R|Intermediate-band photosensitive device with quantum dots having tunneling barrier embedded in inorganic matrix|

KR101308096B1|2006-06-20|2013-09-12|강원대학교산학협력단|리튬 이차 박막 전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를포함하는 리튬 이차 박막 전지|

KR101354889B1|2006-11-02|2014-01-22|구엘라 테크놀로지 가부시키가이샤|전계 감응 소자 및 그것을 이용한 표시 디바이스|

WO2009013285A1|2007-07-25|2009-01-29|Polymers Crc Ltd.|Solar cell and method for preparation thereof|

JP2009076714A|2007-09-21|2009-04-09|Fuji Electric Holdings Co Ltd|薄膜太陽電池の製造方法|

JP2009107778A|2007-10-30|2009-05-21|Daifuku Co Ltd|クリーンルーム用搬送設備|

JP2009167486A|2008-01-18|2009-07-30|Nisshin Steel Co Ltd|電池構成部材用フェライト系ステンレス鋼|

JP2010146600A|2008-12-16|2010-07-01|Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv|垂直磁気記録ヘッド、その製造方法及び磁気記録再生装置|

JP2009065216A|2008-12-22|2009-03-26|Seiko Epson Corp|光電変換素子|

JP2011176225A|2010-02-25|2011-09-08|Seiko Epson Corp|光学変換装置及び同装置を含む電子機器|

JP5342071B2|2010-10-07|2013-11-13|グエラテクノロジー株式会社|太陽電池|

JP5508542B2|2010-10-07|2014-06-04|グエラテクノロジー株式会社|二次電池|

US8981207B1|2012-01-05|2015-03-17|Magnolia Solar, Inc.|High efficiency quantum dot sensitized thin film solar cell with absorber layer|JP5508542B2|2010-10-07|2014-06-04|グエラテクノロジー株式会社|二次電池|

JP5342071B2|2010-10-07|2013-11-13|グエラテクノロジー株式会社|太陽電池|

JP6367575B2|2014-02-25|2018-08-01|株式会社日本マイクロニクス|二次電池搭載回路チップ及びその製造方法|

JP6147417B2|2014-03-18|2017-06-14|株式会社日本マイクロニクス|電池|

JP2016028408A|2014-03-24|2016-02-25|パナソニックＩｐマネジメント株式会社|蓄電素子及び蓄電素子の製造方法|

JP6443798B2|2014-03-24|2018-12-26|パナソニックＩｐマネジメント株式会社|蓄電素子及び蓄電素子の製造方法|

WO2016198968A1|2015-06-11|2016-12-15|Dan Haronian|Micro-electromechanical device, system and method for energy harvesting and sensing|

JP6572015B2|2015-06-25|2019-09-04|株式会社日本マイクロニクス|二次電池の製造方法|

JP6502200B2|2015-07-22|2019-04-17|株式会社日本マイクロニクス|二次電池用中間構造体、及び二次電池の製造方法|

JP6468966B2|2015-07-31|2019-02-13|株式会社日本マイクロニクス|二次電池搭載チップの製造方法|

JP2017059524A|2015-09-18|2017-03-23|パナソニックＩｐマネジメント株式会社|蓄電素子およびその製造方法|

JP6872388B2|2016-05-19|2021-05-19|株式会社日本マイクロニクス|二次電池の製造方法|

JP2018091631A|2016-11-30|2018-06-14|株式会社日本マイクロニクス|スクリーニング方法、スクリーニング装置、及び二次電池の製造方法|

JP2018152311A|2017-03-15|2018-09-27|株式会社日本マイクロニクス|蓄電デバイス|

CA3079049A1|2017-10-27|2019-05-02|Kabushiki Kaisha Nihon Micronics|Power storage device|

法律状态:

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

PCT/JP2011/075011|WO2013065093A1|2011-10-30|2011-10-30|繰り返し充放電できる量子電池|

[返回顶部]