固體離子電容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及固體離子電容器，更詳細地，涉及使用固體電解質(zhì)來蓄電的固體離子 電容器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動電話、筆記本電腦、數(shù)碼相機等各種電子設(shè)備的普及，作為這些電子設(shè)備 的無線電源，各種蓄電設(shè)備的研究/開發(fā)正在積極進行。并且，這些蓄電設(shè)備中，雙電層電 容器能夠高速充放電，即使反復(fù)充放電，性能的惡化也少，因此被廣泛用于筆記本電腦存儲 器等的備用電源、混合動力汽車等的輔助電源等用途。
[0003] 上述雙電層電容器利用若施加電壓則在陽極或者陰極與電解質(zhì)之間形成極薄的 雙電層，由于在充電中形成雙電層并蓄積電荷，并且?guī)щ娏Ｗ油ㄟ^放電而返回到充電前的 狀態(tài)，因此認為其不利用化學(xué)反應(yīng)，即使進行反復(fù)充放電也不出現(xiàn)發(fā)熱或惡化，能夠高效率 地進行急速的充放電，能夠得到良好的循環(huán)特性。
[0004] 并且，專利文獻1中提出了一種具備固體電解質(zhì)和集電體，所述固體電解質(zhì)是無 機固體電解質(zhì)的全固體型雙電層電容器。
[0005] 在該專利文獻1中，由于若使用液體電解質(zhì)（電解液）則可能由于漏液而產(chǎn)生惡 化，因此使用由無機化合物構(gòu)成的固體電解質(zhì)，由此避免產(chǎn)生漏液。
[0006] 也就是說，在該專利文獻1中，使用具有表示為LiuAl^TUPOih的鈉超離子導(dǎo) 體（NASICON)型結(jié)晶構(gòu)造的Li離子傳導(dǎo)性化合物，制作以該Li離子傳導(dǎo)性化合物為主體 的直徑為14. 5mm、厚度為0· 97mm的固體電解質(zhì)。然后，在該固體電解質(zhì)的兩面形成Au制的 電極，得到靜電電容為20 μ F的全固體型雙電層電容器。
[0007] 在先技術(shù)文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本特開2008-130844號公報（權(quán)利要求1、段落編號〔0050〕~〔 0051〕、表 1 等）

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]-發(fā)明要解決的課題-
[0011] 在專利文獻1這種具有NASICON型結(jié)晶構(gòu)造的Li離子傳導(dǎo)性化合物中，若在充電 時與陽極以及陰極之間施加電壓，則陰離子存在于晶格中而不移動，只有陽離子移動，因此 如雙電層電容器那樣，被施加電場的區(qū)域（以下，稱為"電場施加區(qū)域"。）不被屏蔽，由此 能夠期待電場施加區(qū)域的增加。
[0012] 也就是說，在使用了液體電解質(zhì)的現(xiàn)有的雙電層電容器中，在除了極薄的雙電層 以外的部分，液體電解質(zhì)僅作為導(dǎo)電體而起作用，陽離子向陽極附近的陰離子靠近移動，陰 離子向陰極附近的陽離子靠近移動。因此，電場施加區(qū)域停止在陽極以及陰極的各附近區(qū) 域，由于被屏蔽為不侵入液體電解質(zhì)的內(nèi)部，因此電場施加區(qū)域難以增加。
[0013] 與此相對地，專利文獻1中，即使施加電壓，也如上述那樣，陰離子存在于晶格中 而不移動，只有陽離子移動，因此電場施加區(qū)域不被屏蔽，由此能夠期待電場施加區(qū)域的增 加。并且，由于通過電場而移動的電荷，極化變大，因此被蓄積在陽極以及陰極的電荷增加， 認為能夠增加每單位體積的靜電電容。
[0014] 但是，在專利文獻1中，固體電解質(zhì)的厚度大到0. 97_，因此不能增加固體電解質(zhì) 中的每單位體積的電場施加區(qū)域，維持在陽極以及陰極與固體電解質(zhì)的界面形成雙電層的 狀態(tài)。因此，在充電時被施加的電壓僅由雙電層負載，難以得到所希望的較大的靜電電容。
[0015] 因此，為了得到較大的靜電電容，認為將固體電解質(zhì)薄膜化即可，但根據(jù)本發(fā)明人 的研究結(jié)果可知，即使將固體電解質(zhì)薄膜化，若反復(fù)充放電，則靜電電容的降低顯著，也不 能確保良好的循環(huán)特性。
[0016] 本發(fā)明鑒于這種情況而作出，其目的在于，提供一種通過使用薄膜的固體電解質(zhì)， 從而小型且能夠得到較大的靜電電容、并且具有良好的循環(huán)特性的固體離子電容器。
[0017] -解決課題的手段-
[0018] 本發(fā)明人在被薄膜化了的固體電解質(zhì)的兩主面形成電極并進行了認真研究后，發(fā) 現(xiàn)通過在電極中包含規(guī)定量的含有離子傳導(dǎo)性的物質(zhì)，能夠確保較大靜電電容并能夠抑制 循環(huán)特性的惡化。
[0019] 本發(fā)明基于該發(fā)現(xiàn)而作成，本發(fā)明所涉及的固體離子電容器在固體電解質(zhì)的兩主 面形成電極，所述固體電解質(zhì)由薄膜體構(gòu)成，并且含有離子傳導(dǎo)性化合物，在所述電極中包 含含有離子傳導(dǎo)性元素的物質(zhì)，并且含有所述離子傳導(dǎo)性的物質(zhì)在所述電極中的體積含有 量小于50vol% (不包含Ovol%。）。
[0020] 由此，向固體電解質(zhì)整體施加電場，電極附近的電荷能夠移動到相反一側(cè)的電極 附近，產(chǎn)生極大的極化，蓄積在陽極以及陰極的電荷增加，能夠大幅度地增大靜電電容。并 且，由于在電極中包含上述的包含規(guī)定量的含有離子傳導(dǎo)性的物質(zhì)，因此即使離子傳導(dǎo)性 化合物中的離子傳導(dǎo)性元素在充放電時向電極側(cè)，也能夠在電極與固體電解質(zhì)的界面抑制 不希望的化學(xué)反應(yīng)，能夠抑制循環(huán)特性的惡化。
[0021] 進一步地，本發(fā)明的固體尚子電容器優(yōu)選所述體積含有量是1~35vol %。
[0022] 此外，本發(fā)明的固體離子電容器優(yōu)選含有所述離子傳導(dǎo)性的物質(zhì)所包含的所述離 子傳導(dǎo)性元素與所述離子傳導(dǎo)性化合物所含有的離子傳導(dǎo)性元素相同，優(yōu)選所述離子傳導(dǎo) 性元素是所述離子傳導(dǎo)性化合物所含有的元素。
[0023] 進一步地，本發(fā)明的固體離子電容器優(yōu)選所述離子傳導(dǎo)性元素是Li。
[0024] 此外，本發(fā)明的固體離子電容器優(yōu)選所述離子傳導(dǎo)性化合物含有NASIC0N型結(jié)晶 相，并且至少包含Li、Al、P以及0。
[0025] 由此，在0離子被配置于晶格的狀態(tài)下，能夠僅使Li離子移動，能夠高效地增加電 場，因此能夠有效地實現(xiàn)靜電電容的大幅度的增加。
[0026] 此外，本發(fā)明的固體離子電容器優(yōu)選所述離子傳導(dǎo)性化合物含有玻璃成分。
[0027] 在該情況下，由包含玻璃成分的玻璃陶瓷構(gòu)成的固體電解質(zhì)對水分表不了良好的 穩(wěn)定性，因此能夠?qū)崿F(xiàn)耐吸濕性優(yōu)良的固體離子電容器。
[0028] 此外，本發(fā)明的固體離子電容器優(yōu)選所述電極由不具有閥作用的非閥作用材料形 成。
[0029] 由此，在固體電解質(zhì)與電極的界面不形成絕緣層，能夠確保離子傳導(dǎo)性，能夠在電 極蓄積所希望的較多的電荷。
[0030] 此外，本發(fā)明的固體離子電容器優(yōu)選所述非閥作用材料是貴金屬材料、過渡金屬 材料、氧化物材料以及半導(dǎo)體材料或者將這些組合而成的材料。
[0031] 進一步地，本發(fā)明的固體離子電容器優(yōu)選所述非閥作用材料包含從Pd、Pt以及Cu 中選擇的至少1種。
[0032] -發(fā)明效果-
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的固體離子電容器，在固體電解質(zhì)的兩主面形成電極，所述固體電解 質(zhì)由薄膜體構(gòu)成，并且含有離子傳導(dǎo)性化合物，在所述電極中包含含有離子傳導(dǎo)性元素的 物質(zhì)，并且含有所述離子傳導(dǎo)性元素的物質(zhì)在所述電極中的體積含有量小于50vol% (不 包含Ovol%。），優(yōu)選地，由于是1~35vol%，因此向固體電解質(zhì)整體施加電場，電極附近的 電荷能夠移動到相反一側(cè)的電極附近，因此產(chǎn)生極大的極化，蓄積在陽極以及陰極的電荷 增加，能夠使靜電電容大幅度地增大。并且，由于電極中含有上述規(guī)定量的含有離子傳導(dǎo)性 元素的物質(zhì)，因此即使離子傳導(dǎo)性化合物中的離子傳導(dǎo)性元素在充放電時向電極側(cè)移動， 也抑制了電極內(nèi)的離子傳導(dǎo)性元素在與固體電解質(zhì)的界面產(chǎn)生不希望的化學(xué)反應(yīng)，由此能 夠得到即使反復(fù)充放電靜電電容的降低也少的循環(huán)特性良好的固體離子電容器。
【附圖說明】
[0034] 圖1是示意性地表示本發(fā)明所涉及的固體離子電容器的一實施方式的剖視圖。