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CN109564970A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的二次电池设置有：第一电极(11)；第二电极(17)；充电层(14)，布置在第一电极(11)和第二电极(17)之间并且含有绝缘材料与第一n型氧化物半导体材料的混合物；n型氧化物半导体层(13)，布置在充电层(14)与第一电极(11)之间并且含有第二n型氧化物半导体材料；p型氧化物半导体层(16)，布置在充电层(14)与第二电极(17)之间并且含有p型氧化物半导体材料；混合物层(15)，布置在充电层(14)与p型氧化物半导体层(16)之间并且含有氧化硅与第三n型氧化物半导体材料的混合物；和导电层(12)，布置在第一电极(11)与n型氧化物半导体层(13)之间并且含有金属材料。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及一种用于改善二次电池性能的技术。
背景技术
专利文献1公开了一种蓄电元件，其包括在第一电极和第二电极之间的含有绝缘材料与n型半导体颗粒的混合物的蓄电层。另外，p型半导体层布置在蓄电层与第二电极之间。此外，泄漏抑制层布置在p型半导体层与蓄电层之间。泄漏抑制层由选自二氧化硅、氧化铝或氧化镁中的至少一种来形成。
专利文献2公开了一种蓄电元件，其包括在第一电极和第二电极之间的含有绝缘材料与n型半导体颗粒的混合物的蓄电层。另外，p型半导体层布置在蓄电层与第二电极之间。此外，电阻率为1000μΩ·cm以下的扩散抑制层设置在第一电极与蓄电层之间。所述扩散抑制层由氮化物、碳化物和硼化物形成。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公布2016-82125号
专利文献2：日本未审查专利申请公布2016-91931号
发明内容
技术问题
期望进一步改善二次电池的性能。例如，当专利文献1中的泄漏抑制层变厚以充分地获得泄漏抑制效果时，电荷转移受到限制，并且电池的性能劣化。或者，当通过使用例如二氧化硅作为泄漏抑制层的材料来减薄泄漏抑制层以便不限制电荷转移时，可以容易地形成不均匀的层，这导致局部介电击穿，并且很难获得所需的电池性能。
专利文献2中的扩散抑制层用于抑制布置在第一电极下方的基板的组分或第一电极的组分在蓄电层中扩散，并且没有布置成防止第一电极的表面氧化。即，在专利文献2中，不能防止第一电极的表面的氧化，并且氧化增加了在第一电极与蓄电层之间的电阻。因此，难以获得所期望的电池性能。
本发明是鉴于上述问题而完成的，并且在于提供一种改善二次电池性能的技术。
问题的解决方案
根据本发明实施方式的一个方面的二次电池包括：第一电极；第二电极；充电层，布置在第一电极与第二电极之间并且含有绝缘材料与第一n型氧化物半导体材料的混合物；n型氧化物半导体层，布置在充电层与第一电极之间并且含有第二n型氧化物半导体材料；p型氧化物半导体层，布置在充电层与第二电极之间并且含有p型氧化物半导体材料；混合物层，布置在充电层与p型氧化物半导体层之间并且含有氧化硅与第三n型氧化物半导体材料的混合物；和导电层，布置在第一电极与n型氧化物半导体层之间并且含有金属材料。
第三n型氧化物半导体材料可以是氧化锡。
导电层可以含有与第二n型氧化物半导体材料中所含有的金属元素相同的金属元素。
导电层可以含有电导率比第二n型氧化物半导体材料中所含有的金属元素的电导率更高的金属元素。
第二n型氧化物半导体材料可以是氧化钛。
导电层可以包括设置成与n型氧化物半导体层接触的钛膜。
导电层可以具有包括钨膜和钛膜的层压结构，并且钨膜可以设置成与第一电极接触。
导电层可以包括：第一金属膜，其与n型氧化物半导体层接触；和第二金属膜，其与第一电极接触，其中第一金属膜可以含有与第二n型氧化物半导体材料中所含有的金属元素相同的金属元素。
第二金属膜可以含有电导率比第二n型氧化物半导体材料中所含有的金属元素的电导率更高的金属元素。
混合物层可以具有100nm至250nm的厚度。
本发明的有益效果
根据本发明，可以提供一种用于改善二次电池性能的技术。
附图说明
图1是示出二次电池的层压结构的图；和
图2是示出在设置有导电层而未设置导电层的情况下的能量密度差的曲线图。
具体实施方式
在下文中，参考附图对根据本发明的实施方式的二次电池的实例进行描述。以下仅用于描述本发明的合适实施方式，并且本发明的技术范围不限于以下实施方式。
参考图1，描述了根据本实施方式的二次电池10的层压结构。图1是示意性地示出二次电池10的结构的截面图。二次电池10具有层压结构，其中依次层压第一电极11、导电层12、n型氧化物半导体层13、充电层14、混合物层15、p型氧化物半导体层16和第二电极17。
第一电极11由导电片或导电基板形成，并且用作用于提供层压结构的基底材料。例如，可以使用金属箔片等作为第一电极11。在本说明书中，使用不锈钢(SUS)板作为第一电极11。或者，可以使用由铜、铝等制成的金属箔片作为第一电极11。
另外，通过制备由绝缘材料制成的基材，可以在基材上形成第一电极11。关于待在基材上形成的第一电极11，可以使用金属材料如铬(Cr)或钛(Ti)作为第一电极11的材料。也可以使用含有铝(Al)、银(Ag)等的合金膜作为第一电极11的材料。关于待在基材上形成的第一电极11，可以以与稍后描述的第二电极17类似地形成第一电极11。
导电层12可以由金属材料形成。导电层12具有由第一金属膜12a组成的单层结构或由第一金属膜12a和第二金属膜12b组成的双层结构。图1示出了由第一金属膜12a和第二金属膜12b组成的双层结构。在导电层12具有双层结构的情况下，第二金属膜12b与第一电极11接触，并且第一金属膜12a与n型氧化物半导体层13接触。在导电层12具有单层结构的情况下，第一金属膜12a与n型氧化物半导体层13和第一电极11接触。
第一金属膜12a的材料优选包括与n型氧化物半导体层13的金属元素相同的金属元素。例如，当n型氧化物半导体层13是氧化钛(TiO2)时，第一金属膜12a优选是钛(Ti)。另外，第一金属膜12a的材料优选含有电导率比n型氧化物半导体层13中所含有的金属元素的电导率高的金属元素。例如，当n型氧化物半导体层13是氧化钛(TiO2)时，第一金属膜12a优选为钛(Ti)、含钛(Ti)的合金、铝(Al)、含铝(Al)合金、铬(Cr)或镍(Ni)。
第二金属膜12b优选含有电导率比例如n型氧化物半导体层13中所含有的金属元素的电导率更高的金属元素。例如，当n型氧化物半导体层13是氧化钛(TiO2)时，第二金属膜12b优选是铝(Al)或钨(W)。
导电层12可以具有例如由第一金属膜12a(为钛(Ti)膜)组成的单层结构，或由第一金属膜12a(为钛(Ti)膜)和第二金属膜12b(为钨(W)膜)组成的双层结构。导电层12的厚度为15nm至300nm。可以通过溅射或蒸发沉积在第一电极11上形成导电层12。
n型氧化物半导体层13含有第二n型氧化物半导体材料。作为n型氧化物半导体层13的材料，可以使用二氧化钛(TiO2)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)等。n型氧化物半导体层13的厚度优选为30nm至120nm。例如，可以使用厚度为60nm至120nm的氧化钛作为n型氧化物半导体层13。例如，通过溅射或蒸发沉积在第一电极11上形成n型氧化物半导体层13。
充电层14由绝缘材料与n型氧化物半导体材料的混合物形成。例如，作为充电层14的n型氧化物半导体材料(第一n型氧化物半导体材料)，可以使用n型氧化物半导体细颗粒。因为光激发结构通过紫外线照射而改变，所以n型氧化物半导体变成具有带电功能的层。n型氧化物半导体含有n型氧化物半导体材料与绝缘材料的混合物。作为绝缘材料，可以使用有机硅树脂。例如，优选使用具有硅氧烷键的主骨架的硅化合物(硅氧烷)如氧化硅作为绝缘材料。
例如，充电层14由氧化硅和二氧化钛形成，其用作第一n型氧化物半导体材料。此外，氧化锡(SnO2)或氧化锌(ZnO)适合用于充电层14使用的n型氧化物半导体材料。也可以使用通过混合二氧化钛、氧化锡和氧化锌中的两种或全部所获得的材料。
下面描述充电层14的制造过程。首先，通过将氧化钛、氧化锡或氧化锌的前体与硅油的混合物混合到溶剂中来制备涂布液。通过将脂肪酸钛和硅油混合到溶剂中来制备涂布液。然后，通过旋涂法、狭缝涂布法等将涂布液涂布在n型氧化物半导体层13上。将涂膜干燥并煅烧以在n型氧化物半导体层13上形成充电层14。注意的是，作为所述前体的实例，例如可以使用作为氧化钛前体的硬脂酸钛。通过分解作为金属氧化物前体的脂肪酸盐来形成氧化钛、氧化锡和氧化锌。干燥和煅烧后的充电层14可以用紫外线照射以进行UV固化。
注意的是，也可以使用氧化钛、氧化锡、氧化锌等氧化物半导体细颗粒代替前体。将氧化钛或氧化锌的纳米颗粒与硅油混合以获得液体混合物。然后，将液体混合物混合到溶剂中以获得涂布液。通过旋涂法、狭缝涂布法等将涂布液涂布在n型氧化物半导体层13上。将涂膜干燥、煅烧并UV固化以形成充电层14。
混合物层15由绝缘材料与n型氧化物半导体材料的混合物形成。作为绝缘材料的材料，可以使用氧化硅。例如，当绝缘材料是氧化硅时，混合物层15含有二氧化硅(SiO2)。混合物层15的绝缘材料可以是与充电层14的绝缘材料相同的材料。
作为n型氧化物半导体材料的材料，可以使用氧化锡(SnO)。在这种情况下，混合物层15含有氧化硅与氧化锡的混合物。在混合物层15中，将n型氧化物半导体材料添加到氧化硅、氮化硅或硅油中。n型氧化物半导体在作为绝缘材料的二氧化硅中扩散。
充电层14中所含有的第一n型氧化物半导体材料可以与n型氧化物半导体层13中所含有的第二n型氧化物半导体材料相同或不同。例如，当混合物层15中所含有的n型氧化物半导体材料是氧化锡时，充电层14中所含有的n型氧化物半导体材料可以是氧化锡或除氧化锡之外的另一种n型氧化物半导体材料。
充电层14的厚度为例如200nm至1000nm，并且混合物层15的厚度为100nm至150nm。混合物层15可以形成为具有50nm至250nm的厚度。更优选地，混合物层15可以形成为具有150nm至200nm的厚度。
混合物层15可以以与充电层14类似的制造工艺形成。首先，通过将氧化锡前体和硅油的混合物混合到溶剂中来制备涂布液。然后，通过旋涂法、狭缝涂布法等将涂布液涂布在充电层14上。将涂膜干燥并煅烧以在充电层14上形成混合物层15。通过分解作为氧化物半导体的前体的脂肪酸来形成氧化锡。干燥和煅烧后的混合物层15可以用紫外线照射以进行UV固化。
注意的是，也可以使用氧化物半导体材料的氧化物半导体细颗粒代替前体。将氧化锡的纳米颗粒与硅油混合以获得液体混合物。然后，将液体混合物混合到溶剂中以获得涂布液。通过旋涂法、狭缝涂布法等将涂布液涂布在充电层14上。将涂膜干燥、煅烧并UV固化以形成混合物层15。
p型氧化物半导体层16含有p型氧化物半导体材料。作为p型氧化物半导体层16的材料，可以使用氧化镍(NiO)、铜-氧化铝(CuAlO2)等。例如，p型氧化物半导体层16是厚度为400nm的氧化镍膜。通过膜形成方法如溅射或蒸发沉积，在混合物层15上形成p型氧化物半导体层16。
第二电极17仅需要由导电膜形成。作为第二电极17的材料，可以使用金属材料如铬(Cr)或铜(Cu)。此外，还使用含铝(Al)的银(Ag)合金。第二电极22的形成方法包括气相沉积，如溅射、离子电镀、电子束沉积、真空沉积或化学沉积。另外，金属电极可以通过电解电镀法或化学镀法形成。用于电镀的金属通常是铜、铜合金、镍、铝、银、金、锌、锡等。例如，第二电极17是厚度为300nm的Al膜。
<本发明的效果>
在根据本实施方式的二次电池10中，混合物层15布置在充电层14与p型氧化物半导体层16之间。混合物层15由氧化硅与第三n型氧化物半导体材料(导电材料)的混合物形成。与仅由氧化硅(绝缘材料)形成的层相比，根据本实施方式的二次电池中的层的电导率可以通过导电材料来调节，并且虽然混合物层15变厚但可以确保一定水平的电导率。也就是说，在根据本实施方式的二次电池中，混合物层15可以具有所期望的厚度。因此，可以改善二次电池10的性能。
另外，由于混合物层15可以具有所期望的厚度同时确保一定水平的导电性，因此不需要形成薄的层以便不妨碍电荷转移，这与仅由氧化硅(绝缘材料)形成的层不同。因此，可以防止形成不均匀的层。也就是说，在根据本实施方式的二次电池中，可以避免故障，如不均匀层中的局部介电击穿。
此外，在根据本实施方式的二次电池10中，导电层12布置在第一电极11与n型氧化物半导体层13之间。导电层12具有包括作为第一金属膜12a的钛(Ti)膜的单层结构，或包括作为第一金属膜12a的钛(Ti)膜和作为第二金属膜12b的钨(W)膜的双层结构。
<单层结构>
当导电层12具有单层结构(第一金属膜12a)时，含有金属材料(该金属材料优选含有与n型氧化物半导体层13中所含有的金属元素相同的金属元素，或者电导率比n型氧化物半导体层13中所含有的金属元素高的金属元素)的导电层12布置在第一电极11与n型氧化物半导体层13之间。因此，与未布置导电层12的情况相比，电流更容易从第一电极11流到n型氧化物半导体层13。也就是说，通过布置导电层12，可以调节从第一电极11到n型氧化物半导体层13的电导率。另外，通过布置导电层12，可以改善第一电极11与n型氧化物半导体层13之间的粘附性。
当第一电极11的表面在没有导电层12的情况下被氧化时，第一电极11与充电层14之间的电导率降低。通过在第一电极11上布置导电层12，可以确保一定水平的导电性，并同时减小第一电极11的表面的氧化。
当n型氧化物半导体层13是氧化钛时，导电层12(第一金属膜12a)优选包括钛膜，该钛膜具有与n型氧化物半导体层13的金属元素相同的金属元素。该钛膜确保一定程度的导电性，并且用作改善第一电极11与n型氧化物半导体层13之间的粘附性的粘附层。
<双结构层>
当导电层12具有双层结构(第一金属膜12a和第二金属膜12b)时，可以抑制形成第一电极11的重金属迁移到n型氧化物半导体层13，并且除了当导电层12具有单层结构时的效果(导电性和粘附性)之外，还改善了布置在第二金属膜12b上的层与布置在第二金属膜12b下的层之间的粘附性。这些效果的细节参考以下实例进行描述，在该实例中，第二金属膜12b是钨，并且n型氧化物半导体层13中所含有的第二n型氧化物半导体材料是氧化钛(即，n型氧化物半导体层13含有钛作为金属元素)。
钨(W)的电阻率为5.29×10-8Ωm。钛的电阻率为4.27×10-7Ωm。电阻率是电导率的倒数。也就是说，第二金属膜12b中含有的金属元素具有比第二n型氧化物半导体材料中含有的金属元素更高的电导率。换句话说，通过布置第二金属膜12b，可以确保第一电极11与n型氧化物半导体层13之间的导电性。例如，尽管可以通过仅布置具有低电导率的层来抑制迁移，但是电阻太高以致于不能确保导电性并且不能获得所期望的电池性能。重要的是，布置电导率比第二n型氧化物半导体材料中含有的金属元素更高的层作为根据本实施方式的第二金属膜。
通过将作为钛膜的导电层12形成为具有15nm厚度，将作为TiO膜的n型氧化物半导体层13形成为具有60nm厚度，将充电层14形成为具有1000nm的厚度，将混合物层15形成为具有150nm的厚度，将作为NiO膜的p型氧化物半导体层16形成为具有400nm的厚度，并且将作为Al膜的第二电极17形成为具有300nm的厚度，可以获得高性能。
图2示出了在设置有导电层12和未设置有导电层12的情况下的能量密度的测量结果。测量结果A显示了导电层12是钛单层的二次电池的测量结果。测量结果B显示了未设置有导电层12并且第一电极11与n型氧化物半导体层13接触的二次电池的测量结果。这里，n型氧化物半导体层13的n型氧化物半导体材料是氧化钛。另外，图2示出了充电层14的厚度为200nm并且其他层的厚度改变的每个二次电池的测量结果。
具体而言，图2中的测量结果A表示满足以下(条件1)至(条件4)的二次电池的测量结果。
(条件1)n型氧化物半导体层13的厚度在65～120nm的范围内变化。
(条件2)混合物层15的厚度在100～250nm的范围内变化。
(条件3)SUS箔用作第一电极11，并且其厚度在5～10μm的范围内变化。
(条件4)在二次电池中设置有导电层12，并且导电层12的厚度在15～120nm的范围内变化。
测量结果B表示满足上述(条件1)至(条件3)的二次电池的测量结果。也就是说，测量结果B示出了未设置导电层12的二次电池的测量结果。另外，导电层12是使用钨作为第一金属膜12a并且使用钛作为第二金属膜12b的双层的二次电池的测量结果与导电层12是钛单层的二次电池的测量结果A基本相同。
在图2中的每个测量结果A和B中，15个样品中的能量密度的测量值以箱形图的形式示出。在箱形图中，15个样品的上部25％和下部25％被表示为箱子。15个样品的中值用粗水平线表示。纵轴表示能量密度(Wh/l)。将设置有导电层12的测量结果A与未设置导电层12的测量结果B进行比较，设置有导电层12的测量结果A显示出获得了更高的能量密度。
注意的是，第二金属膜12b可以含有电导率比n型氧化物半导体层13中所含有的金属元素的电导率更高的且功函数比n型氧化物半导体层13中含有的金属元素的电导率更高的金属元素。例如，当n型氧化物半导体层13是氧化钛(TiO2)时，第二金属膜12b优选是钨(W)。注意的是，钨(W)的功函数是4.52eV。钛的功函数是4.14eV。
上面已经描述了本发明的实施方式的实例，并且本发明包括不损害其目的和优点的适当修改并且不受上述实施方式的限制。
本申请基于并要求享有2016年8月1日提交的日本专利申请2016-151073号的优先权，其公开内容通过引用整体而并入本文。
附图标记列表
10 二次电池
11 第一电极
12 导电层
12a 第一金属膜
12b 第二金属膜
13 N型氧化物半导体层
14 充电层
15 混合物层
16 p型氧化物半导体层
17 第二电极

Claims (10)

1.一种二次电池，包括：
第一电极；
第二电极；
充电层，布置在所述第一电极与所述第二电极之间并且含有绝缘材料与第一n型氧化物半导体材料的混合物；
n型氧化物半导体层，布置在所述充电层与所述第一电极之间并且含有第二n型氧化物半导体材料；
p型氧化物半导体层，布置在所述充电层与所述第二电极之间并且含有p型氧化物半导体材料；
混合物层，布置在所述充电层与所述p型氧化物半导体层之间并且含有氧化硅与第三n型氧化物半导体材料的混合物；和
导电层，布置在所述第一电极与所述n型氧化物半导体层之间并且含有金属材料。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第三n型氧化物半导体材料是氧化锡。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述导电层含有与所述第二n型氧化物半导体材料中所含有的金属元素相同的金属元素。
4.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述导电层含有电导率比所述第二n型氧化物半导体材料中所含有的金属元素的电导率更高的金属元素。
5.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述第二n型氧化物半导体材料是氧化钛。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，所述导电层包括设置成与所述n型氧化物半导体层接触的钛膜。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，
所述导电层具有包括钨膜和钛膜的层压结构，并且
所述钨膜设置成与所述第一电极接触。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述导电层包括：
第一金属膜，与所述n型氧化物半导体层接触；和
第二金属膜，与所述第一电极接触，
其中，所述第一金属膜含有与所述第二n型氧化物半导体材料中所含有的金属元素相同的金属元素。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，所述第二金属膜含有电导率比所述第二n型氧化物半导体材料中所含有的金属元素的电导率更高的金属元素。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的二次电池，其中，所述混合物层的厚度为100nm至250nm。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7075717B2 (ja) * 2017-03-15 2022-05-26 株式会社日本マイクロニクス 蓄電デバイス
JP7023049B2 (ja) * 2017-03-16 2022-02-21 株式会社日本マイクロニクス 二次電池
JP7138020B2 (ja) * 2018-11-13 2022-09-15 株式会社日本マイクロニクス 二次電池、及び製造方法
JP7122981B2 (ja) * 2019-01-31 2022-08-22 株式会社日本マイクロニクス 二次電池

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060164788A1 (en) * 2002-07-01 2006-07-27 Rolf Eisenring Method for storing electricity in quantum batteries
CN1979931A (zh) * 2005-12-08 2007-06-13 韩国电子通信研究院 全固态一次膜电池以及其制造方法
EP2061049A2 (en) * 2007-11-19 2009-05-20 Electronics and Telecommunications Research Institute Dye-sensitized solar cell including anode porous conductive layer
CN104025329A (zh) * 2011-10-30 2014-09-03 株式会社日本精密 可反复充放电的量子电池
US20140320108A1 (en) * 2011-10-30 2014-10-30 Guala Technology Co., Ltd. Testing device and testing method for quantum battery using semiconductor probe
CN104428899A (zh) * 2012-06-06 2015-03-18 日本麦可罗尼克斯股份有限公司 固态型二次电池的电极结构
US20150270329A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electricity storage device and method for manufacturing electricity storage device
US20150270580A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electrical storage device and method for manufacturing electrical storage devices
US20160181588A1 (en) * 2014-02-25 2016-06-23 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Secondary battery-mounted circuit chip and manufacturing method thereof
JP2016127166A (ja) * 2015-01-05 2016-07-11 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

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6079775A (ja) 1983-10-06 1985-05-07 Nec Corp オ−ム性電極
JP4447358B2 (ja) 2004-03-31 2010-04-07 大日本印刷株式会社 有機半導体素子
KR101308096B1 (ko) * 2006-06-20 2013-09-12 강원대학교산학협력단 리튬 이차 박막 전지용 음극, 이의 제조방법 및 이를포함하는 리튬 이차 박막 전지
JP5544774B2 (ja) 2008-08-27 2014-07-09 三菱マテリアル株式会社 多接合型太陽電池
JP5326743B2 (ja) 2009-03-30 2013-10-30 大日本印刷株式会社 有機薄膜太陽電池及びその製造方法
KR101605765B1 (ko) * 2010-10-07 2016-03-24 구엘라 테크놀로지 가부시키가이샤 이차 전지
JP6032817B2 (ja) 2013-12-17 2016-11-30 信越化学工業株式会社 化粧料
EP3076449B1 (en) 2014-03-18 2018-11-21 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Quantum battery
WO2016043234A1 (ja) 2014-09-18 2016-03-24 国立大学法人東京工業大学 金属酸化物の薄膜、該薄膜を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池、および薄膜の製造方法
JP2016082125A (ja) 2014-10-20 2016-05-16 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
JP2016091931A (ja) 2014-11-10 2016-05-23 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
KR20160082125A (ko) 2014-12-31 2016-07-08 삼성전기주식회사 안테나 모듈 및 안테나 연결 방법
JP2016151073A (ja) 2015-02-18 2016-08-22 三菱重工業株式会社 黒液回収ボイラ

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060164788A1 (en) * 2002-07-01 2006-07-27 Rolf Eisenring Method for storing electricity in quantum batteries
CN1979931A (zh) * 2005-12-08 2007-06-13 韩国电子通信研究院 全固态一次膜电池以及其制造方法
EP2061049A2 (en) * 2007-11-19 2009-05-20 Electronics and Telecommunications Research Institute Dye-sensitized solar cell including anode porous conductive layer
CN104025329A (zh) * 2011-10-30 2014-09-03 株式会社日本精密 可反复充放电的量子电池
US20140320108A1 (en) * 2011-10-30 2014-10-30 Guala Technology Co., Ltd. Testing device and testing method for quantum battery using semiconductor probe
CN104428899A (zh) * 2012-06-06 2015-03-18 日本麦可罗尼克斯股份有限公司 固态型二次电池的电极结构
US20160181588A1 (en) * 2014-02-25 2016-06-23 Kabushiki Kaisha Nihon Micronics Secondary battery-mounted circuit chip and manufacturing method thereof
US20150270329A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electricity storage device and method for manufacturing electricity storage device
US20150270580A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electrical storage device and method for manufacturing electrical storage devices
CN104952962A (zh) * 2014-03-24 2015-09-30 松下知识产权经营株式会社 蓄电元件以及蓄电元件的制造方法
JP2016127166A (ja) * 2015-01-05 2016-07-11 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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANG SHAO等: "high strength W/TiNi micro-laminated composite with transformation mediated ductility", 《MATERIALS & DESIGH》 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190028509A (ko) 2019-03-18
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CA3032257A1 (en) 2018-02-08
TWI650890B (zh) 2019-02-11

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