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O己放電少なく1万vの充放電サイクル可Δ穂wLiイオン電池

厚さが1mmと薄く、リーク電流が来のリチウムイオン電池の1/10、エネルギー密度がmA/cm2クラスのwリチウムイオン電池を英国のベンチャー、Ilika(イリカと発音)が開発した。ARMと同様、IPライセンスビジネスを主に据え、量パートナーを探している。

図1 Ilika社CEOのGraeme Purdy(左)とCSO(Chief Scientific Officer)のBrian Hayden()

図1 Ilika社CEOのGraeme Purdy(左)とCSO(Chief Scientific Officer)のBrian Hayden()


]の電解を使わずにw電解をいたのは、W性が高いだけではない。O己放電が少なく命が長い、薄膜をベースにしているので積が半分以下と小型・薄型化が可Δ砲覆。充放電可Δ2次電池である。このほどライセンス可Δ淵丱奪謄蟠\術をo開したのは商@「Stereax M250」と}ぶ、エネルギー250μAhのバッテリ\術である。

Liイオンセルは、充電時にLiイオンがカソードからアノードへ‘阿垢襪海箸砲茲辰Liイオンがアノード電極に遒蟾む。放電時にはアノード電極に入っているLiイオンがカソードに‘阿垢觧に電子が外陲卜れる。Li原子が^発などで失われないようにすることがLiイオン電池のカギとなる。

Ilikaがw電解の2次電池を開発できたのは、さまざまな材料の組み合わせ実xを1vで済ますことのできる化学材料開発}法、すなわちコンビナトリアル\術をeっているためである(参考@料1)。アノード(負極)にはアモーファスSi、カソード(極)にはLiCoOをいた。来のwリチウムイオン電池では、アノードにLi3PO4(リン┘螢船Ε)を使っていたが、今vその材料をjきく変えた。アモーファスSiはLiPO電極と違い、カソードからたどりいたLiが^発しにくいが、充放電サイクルが]い、というL点があった。膜厚がバラつき、薄い所と厚い所が擇、薄い所からsれてしまったからだ。また、来のLCOにはスッパタ後の800℃という高a処理が要だった。アモーファスSiのL点をタKするため均kな膜厚・膜を形成することが求められる。均kな厚さに形成することは~単ではないが、同社には秘策がある。

同社のコンビナトリアル\術に使うチャンバのEガンによる^機がそれだ。来のLiCoOカソードはスパッタリングで作られており、高a(800℃)でポストプロセス処理を行うと、Liが^発してsけることがHかった。今vのアモーファスSiを使っているため、Liは^発しにくい。しかし、来桔,妊▲癲璽侫.Siを形成しようとすると、均kな厚さを確保することがMしかった。今vはIn-Situモニタリング(チャンバ内で厚さをモニターする\術)しながらU御できるようにした、とHaydenは語る。このため電解も薄く形成でき、高いイオン電導度をuることができたという。このT果、薄くて均kで、高なアモーファスSiと電解薄膜を形成できるようになり、高い伝導度がuられるようになり、エネルギー密度も向屬靴拭YJTのw電解のバッテリよりも40%改したという。

最初のライセンス可Δ福Stereax M250」では、動作a度が-20℃〜100℃と広いうえに、260℃のハンダa度にも耐えるとしている。今vのは1層のセルしかないが、これをスタックすることで電を屬欧討いこともできる。H層に積む場合でも厚くならない(図2)。セルごとの封V膜が要らないからだ。また、Liの^発がないため、命が長いだけではなく、充放電サイクルも\えた。加]試xによる充放電サイクルは1万vをクリアしたという。来のLiイオン電池だとせいぜい1000v度しかない。例えばスマートフォンは毎日充電するとしても1Qで365vだから3Qがせいぜいだが、1万vはその10倍の30QZくもつというT味である。だから「IoT端やセンサ端に応できる」とPurdyは言う。


図2 セルを3個度e積みしても厚さは1セルとほとんど変わらない 出Z:Ilika

図2 セルを3個度e積みしても厚さは1セルとほとんど変わらない 出Z:Ilika


今後のロードマップとして、3つの妓性があるとPurdyは語る。kつは来のC積1cm2を1辺数mmとICチップ並みに集積できるjきさにすることだ。プロセスはCMOSと互換性があるため、RFを含むCMOSv路とバッテリ、ソーラーセルをk化すれば、IoT端として10Q間メンテナンスフリーできることを狙っている。今vはガラス基屬縫丱奪謄螢札襪魴狙したが、Siウェーハ屬忘遒襪海箸盥佑┐討い。

もうkつはj容量化だ。スタックすることで電をnぐことができる。IoTセンサによっては、もっとjきな消J電を要とするものもある。

つめは高a使である。O動Z向けには125℃まで屬欧燭。来の電解]だとLiイオンが{_するため、使a度を屬欧襪海箸呂任なかったが、w電解ではそのようなU限がないため、原理的には可Δ任△。

同社は、研|開発企業であり、業^のほとんどがPh D(F士)をeつ。モノづくりはするが、量はしない。このため、ビジネスモデルはIPビジネスのARMやImagination Technologiesと同様、ライセンス供与とロイヤルティ収入、サービス収入の3本立てをTしている。研|開発と量をつなぐ\術をeつ日本企業とのパートナーシップを望んでいる。

参考@料
1. 新材料を]時間で開発できるコンビナトリアル}法でjきなi進 (2015/07/01)

(2016/04/27)
ごT見・ご感[
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