固体离子电容器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及固体离子电容器，更详细地，涉及使用固体电解质来蓄电的固体离子 电容器。
【背景技术】
[0002] 随着移动电话、笔记本电脑、数码相机等各种电子设备的普及，作为这些电子设备 的无线电源，各种蓄电设备的研究/开发正在积极进行。并且，这些蓄电设备中，双电层电 容器能够高速充放电，即使反复充放电，性能的恶化也少，因此被广泛用于笔记本电脑存储 器等的备用电源、混合动力汽车等的辅助电源等用途。
[0003] 上述双电层电容器利用若施加电压则在阳极或者阴极与电解质之间形成极薄的 双电层，由于在充电中形成双电层并蓄积电荷，并且带电粒子通过放电而返回到充电前的 状态，因此认为其不利用化学反应，即使进行反复充放电也不出现发热或恶化，能够高效率 地进行急速的充放电，能够得到良好的循环特性。
[0004] 并且，专利文献1中提出了一种具备固体电解质和集电体，所述固体电解质是无 机固体电解质的全固体型双电层电容器。
[0005] 在该专利文献1中，由于若使用液体电解质（电解液）则可能由于漏液而产生恶 化，因此使用由无机化合物构成的固体电解质，由此避免产生漏液。
[0006] 也就是说，在该专利文献1中，使用具有表示为LiuAl^TUPOih的钠超离子导 体（NASICON)型结晶构造的Li离子传导性化合物，制作以该Li离子传导性化合物为主体 的直径为14. 5mm、厚度为0· 97mm的固体电解质。然后，在该固体电解质的两面形成Au制的 电极，得到静电电容为20 μ F的全固体型双电层电容器。
[0007] 在先技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开2008-130844号公报（权利要求1、段落编号〔0050〕~〔 0051〕、表 1 等）
【发明内容】
[0010]-发明要解决的课题-
[0011] 在专利文献1这种具有NASICON型结晶构造的Li离子传导性化合物中，若在充电 时与阳极以及阴极之间施加电压，则阴离子存在于晶格中而不移动，只有阳离子移动，因此 如双电层电容器那样，被施加电场的区域（以下，称为"电场施加区域"。）不被屏蔽，由此 能够期待电场施加区域的增加。
[0012] 也就是说，在使用了液体电解质的现有的双电层电容器中，在除了极薄的双电层 以外的部分，液体电解质仅作为导电体而起作用，阳离子向阳极附近的阴离子靠近移动，阴 离子向阴极附近的阳离子靠近移动。因此，电场施加区域停止在阳极以及阴极的各附近区 域，由于被屏蔽为不侵入液体电解质的内部，因此电场施加区域难以增加。
[0013] 与此相对地，专利文献1中，即使施加电压，也如上述那样，阴离子存在于晶格中 而不移动，只有阳离子移动，因此电场施加区域不被屏蔽，由此能够期待电场施加区域的增 加。并且，由于通过电场而移动的电荷，极化变大，因此被蓄积在阳极以及阴极的电荷增加， 认为能够增加每单位体积的静电电容。
[0014] 但是，在专利文献1中，固体电解质的厚度大到0. 97_，因此不能增加固体电解质 中的每单位体积的电场施加区域，维持在阳极以及阴极与固体电解质的界面形成双电层的 状态。因此，在充电时被施加的电压仅由双电层负载，难以得到所希望的较大的静电电容。
[0015] 因此，为了得到较大的静电电容，认为将固体电解质薄膜化即可，但根据本发明人 的研究结果可知，即使将固体电解质薄膜化，若反复充放电，则静电电容的降低显著，也不 能确保良好的循环特性。
[0016] 本发明鉴于这种情况而作出，其目的在于，提供一种通过使用薄膜的固体电解质， 从而小型且能够得到较大的静电电容、并且具有良好的循环特性的固体离子电容器。
[0017] -解决课题的手段-
[0018] 本发明人在被薄膜化了的固体电解质的两主面形成电极并进行了认真研究后，发 现通过在电极中包含规定量的含有离子传导性的物质，能够确保较大静电电容并能够抑制 循环特性的恶化。
[0019] 本发明基于该发现而作成，本发明所涉及的固体离子电容器在固体电解质的两主 面形成电极，所述固体电解质由薄膜体构成，并且含有离子传导性化合物，在所述电极中包 含含有离子传导性元素的物质，并且含有所述离子传导性的物质在所述电极中的体积含有 量小于50vol% (不包含Ovol%。）。
[0020] 由此，向固体电解质整体施加电场，电极附近的电荷能够移动到相反一侧的电极 附近，产生极大的极化，蓄积在阳极以及阴极的电荷增加，能够大幅度地增大静电电容。并 且，由于在电极中包含上述的包含规定量的含有离子传导性的物质，因此即使离子传导性 化合物中的离子传导性元素在充放电时向电极侧，也能够在电极与固体电解质的界面抑制 不希望的化学反应，能够抑制循环特性的恶化。
[0021] 进一步地，本发明的固体尚子电容器优选所述体积含有量是1~35vol %。
[0022] 此外，本发明的固体离子电容器优选含有所述离子传导性的物质所包含的所述离 子传导性元素与所述离子传导性化合物所含有的离子传导性元素相同，优选所述离子传导 性元素是所述离子传导性化合物所含有的元素。
[0023] 进一步地，本发明的固体离子电容器优选所述离子传导性元素是Li。
[0024] 此外，本发明的固体离子电容器优选所述离子传导性化合物含有NASIC0N型结晶 相，并且至少包含Li、Al、P以及0。
[0025] 由此，在0离子被配置于晶格的状态下，能够仅使Li离子移动，能够高效地增加电 场，因此能够有效地实现静电电容的大幅度的增加。
[0026] 此外，本发明的固体离子电容器优选所述离子传导性化合物含有玻璃成分。
[0027] 在该情况下，由包含玻璃成分的玻璃陶瓷构成的固体电解质对水分表不了良好的 稳定性，因此能够实现耐吸湿性优良的固体离子电容器。
[0028] 此外，本发明的固体离子电容器优选所述电极由不具有阀作用的非阀作用材料形 成。
[0029] 由此，在固体电解质与电极的界面不形成绝缘层，能够确保离子传导性，能够在电 极蓄积所希望的较多的电荷。
[0030] 此外，本发明的固体离子电容器优选所述非阀作用材料是贵金属材料、过渡金属 材料、氧化物材料以及半导体材料或者将这些组合而成的材料。
[0031] 进一步地，本发明的固体离子电容器优选所述非阀作用材料包含从Pd、Pt以及Cu 中选择的至少1种。
[0032] -发明效果-
[0033] 根据本发明的固体离子电容器，在固体电解质的两主面形成电极，所述固体电解 质由薄膜体构成，并且含有离子传导性化合物，在所述电极中包含含有离子传导性元素的 物质，并且含有所述离子传导性元素的物质在所述电极中的体积含有量小于50vol% (不 包含Ovol%。），优选地，由于是1~35vol%，因此向固体电解质整体施加电场，电极附近的 电荷能够移动到相反一侧的电极附近，因此产生极大的极化，蓄积在阳极以及阴极的电荷 增加，能够使静电电容大幅度地增大。并且，由于电极中含有上述规定量的含有离子传导性 元素的物质，因此即使离子传导性化合物中的离子传导性元素在充放电时向电极侧移动， 也抑制了电极内的离子传导性元素在与固体电解质的界面产生不希望的化学反应，由此能 够得到即使反复充放电静电电容的降低也少的循环特性良好的固体离子电容器。
【附图说明】
[0034] 图1是示意性地表示本发明所涉及的固体离子电容器的一实施方式的剖视图。