薄膜锂充电电池及有关技术介绍

薄膜锂充电电池一直以超薄、轻量和柔性的特点，成为超小型电子产品、机器人、微传感器以及IC等的动力源。另外，该薄膜锂充电电池是与锂离子充电电池不同的全固体型，因此不会发生液体泄漏和爆炸等问题，可安全使用。爱发科开发出了生产拥有上述特点薄膜锂充电电池的一条龙量产技术，并在12月1日举行的记者招待会上发布。该公司在“SEMICON JAPAN 2008”（12月3日～5日，幕张Messe会展中心）上展示了有关技术。

薄膜锂充电电池的结构

薄膜锂充电电池结构和目前重点开发的材料

关注环境领域

爱发科是著名的半导体、平面显示器（FPD）以及太阳能电池生产设备厂商。可以说，该公司在面向SEMICON JAPAN举行的记者招待会上发布电池技术表达了这样一种期待：“今后环境相关的业务将有望增长”（爱发科董事长兼电子及尖端设备业务部部长小田木秀幸）。该公司提供名为总承包（Turn-Key）的太阳能电池一条龙生产线，并将其定位于重要位置：“除太阳能电池等发电技术外，把电力储存起来以便随时使用的电池技术也非常重要”（小田木秀幸）。

薄膜锂充电电池的市场方面，短期内该公司计划将其用于无线标签（RFID标签）、智能卡以及植入人体的医疗设备等。该公司认为，如果抢在应小型化和薄膜化要求，还没来得及开发的原充电电池之前上市薄膜锂充电电池的话，其需求量将急剧增加。在招待会上，该公司引用某调查机构的预测：“4年后的2012年，年产量将达100亿块，市场规模将达1万亿日元”，强调了薄膜锂充电电池市场的未来性。

该公司设想的薄膜锂充电电池用途远不止这些。从长远来看，还计划用于MEMS IC等微电子和环保发电。环保发电指，将周围环境中存在的热（温差）、振动和光等能源转换成电力。也称为“能量采集（Energy Harvesting）”，目前倍受技术人员关注。此前业界多以“不内置电池也可驱动电子元件”的概念来讨论该技术，但此次爱发科的观点是，“如果把由热和振动等转换而来的电力储存起来，将更方便使用”。

爱发科认为，薄膜锂充电电池潜力无限。“如果能开发出大面积的薄膜锂电，也许还能成为电动汽车的动力源”（爱发科半导体技术研究所所长邹弘纲）。

确立溅镀、蒸着、封装及靶材的一条龙量产技术

薄膜锂充电电池由正极、负极、电极集电层、固体电解质层以及封装层构成。此次，爱发科通过使用该公司的设备群和爱发科材料（ULVAC Materials）的靶材（Target），可完成上述全部结构的生产。正极、固体电解质层和电极集电层通过枚叶式溅镀装置（SME-200J）、负极通过真空蒸着装置（ei-5）、封装层通过枚叶式蒸着重合装置（PME-200）生产。溅镀靶材方面，分别开发出了正极用LiCoO2和固体电解质层用Li3PO4。

爱发科表示，确立量产技术时最难的是溅镀和封装。作为与原溅镀不同的开发课题，固体电解质层的成膜方面存在“形成非晶膜”、“实现Li3PO4和氮的反应性溅镀”以及“通过等离子降低损害”等课题。正极方面存在“加速形成结晶及控制结晶配向”和“由于膜的厚度较厚而需要高速成膜”的课题。封装方面，需要确保在数μm的薄膜上充分控制水蒸气透过量的性能。

此次，爱发科攻克了这些课题，将其全部作为量产技术进行开发。另外，试制了薄膜锂充电电池。该公司还计划在SEMICON JAPAN 2008上，展示根据此次的一条龙量产技术生产的薄膜锂充电电池单元（韩国Nuricell生产）。爱发科透露，Nuricell已开始样品供货。