研究開発された技術紹介

酸化物半導体の光励起構造変化を応用した電子移動型二次電池(グエラバッテリー)はグエラテクノロジー株式会社のオリジナル技術であり、現在パートナー企業と製品化準備を進めている。電池に必須の技術である半導体電極は真空プロセスを応用しているが、コスト低減と性能改善の目的から大気中での湿式成膜を開発する必要がある。今回、酸化物半導体の湿式成膜技術を保有する大阪市立工業研究所との共同開発によりこの課題を解決する

新技術酸化物半導体二次電池の製造コスト削減と性能向上を図ることを目的に、P型酸化物半導体である酸化ニッケルの湿式成膜のための水溶液電解析出法を開発する
(新技術)
電解析出法で得たNi(OH)2膜を加熱することでNiO膜を得る
(新技術の特徴)
電解析出法に続いて、脱水、加熱処理することで水酸化物を酸化物に変換する

・電析またはゾルゲルによる、NiOの低温結晶成長技術の開発
‐充電層の上に電解析出法で透明なNi(OH)2膜を均一の厚さで緻密に成膜する析出条件を明らかにした
‐後処理として脱水、加熱、UV処理により、NiO膜を得た
‐湿式NiO膜は真空プロセス法で成膜した膜に比べ、十分な密着強度を示し、半導体二次電池の充電層に成膜してバッテリーを試作し、充放電特性を測定した結果、81%の充電特性(放電流容量)を示した
・高速表面アニールの検討
‐湿式法による酸化ニッケル膜形成において、加熱処理温度を従来よりも低く(230℃)する技術を開発した
・酸化ニッケルよりもコスト、性能面で優れたP型酸化物半導体材料の探索
‐候補材料を選定し、候補材料の湿式成膜実験を実施したが、酸化物半導体二次電池における充電特性評価には至らなかった

・湿式酸化ニッケル成膜技術
‐水溶液電解析出法を用いたNi(OH)2膜の析出技術
‐Ni(OH)2の加熱処理によるNiO膜の生成
・酸化物半導体二次電池向け半導体電極の試作

量産品質を確立できないこと、およびニューザーニーズがより低コストと高容量に移行したため、開発目標の変更を検討中である。

・酸化物二次電池の充電特性改善
‐真空プロセスによりスパッタ成膜したNiOに比べ、十分な密着強度を示し、かつ81%の充電特性(放電流容量)を示す

・湿式酸化ニッケル膜については、酸化物二次電池の充電特性改善のために、成膜プロセスのさらなる最適化を進める必要がある
・量産のための製造技術および製造装置の検討が課題になるが、これらの検討を計画的に進めて事業化につなげる
・酸化ニッケル以外の材料についても候補が上がっているので、検討を進める