(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層を形成し、
水素イオンをドープして前記シリコン層内に損傷層を形成し、
水素イオンをドープして前記シリコン層表面から前記損傷層にわたって損傷領域を形成し、
前記損傷層及び前記損傷領域が設けられたシリコン層をリチウムイオン含有溶液に浸漬させることを特徴とする蓄電装置用電極の作製方法。
【請求項２】
ガラス基板上に集電体を形成し、
前記集電体上にシリコン層を形成し、
前記シリコン層内に損傷層を形成し、
前記シリコン層表面から前記損傷層にわたって損傷領域を形成し、
前記損傷層及び前記損傷領域が設けられたシリコン層をリチウムイオン含有溶液に浸漬させることを特徴とする蓄電装置用電極の作製方法。
【請求項３】
集電体基板上にシリコン層を形成し、
水素イオンをドープして前記シリコン層内に損傷層を形成し、
水素イオンをドープして前記シリコン層表面から該損傷層にわたって損傷領域を形成し、
前記損傷層及び前記損傷領域が設けられたシリコン層をリチウムイオン含有溶液に浸漬させることを特徴とする蓄電装置用電極の作製方法。
【請求項４】
請求項２において、
前記損傷層及び前記損傷領域は、イオンドープ処理により形成することを特徴とする蓄電装置用電極の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の蓄電装置用電極の作製方法により作製した電極上にセパレータを配し、
前記セパレータ上に前記電極とは逆の極性の電極を形成することを特徴とする蓄電装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、電極及び該電極を有する蓄電装置及び発電蓄電装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境技術の高まりにより、従来の発電方式を用いた発電装置よりも環境への負荷が小さい発電装置（例えば、太陽光発電装置）の開発が盛んに行われている。発電装置の開発と並行して蓄電装置の開発も進められている。
【０００３】
蓄電装置の一つとして、例えば、リチウムイオン電池が挙げられる。リチウムイオン電池はエネルギー密度が高く、小型化に適しているため広く普及している。リチウムイオン電池の負極材料としては、リチウムイオンを挿入し、脱離することが可能なものが好ましく、例えば黒鉛やシリコンなどが挙げられるが、特にシリコンが好ましい。シリコンは、その理論容量が黒鉛の理論容量よりも１０倍ほど高く、リチウムイオンのホスト材料として有望視されているからである（例えば、特許文献１を参照）。そして、同様に蓄電装置の一つとして、非対称キャパシタやハイブリットキャパシタの開発も進められている。
【０００４】
しかし、リチウムイオン電池の電極にシリコンなどを用いると、体積膨張が問題となることがある。電極の体積が膨張すると、特性が低下し、歩留まりと信頼性の低下に繋がる。特許文献２に開示されたリチウムイオン電池では、電極のための膨張キャビティを有する積層体を備え、各膨張キャビティは、凹状領域内に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５０５９０１号公報
【特許文献２】特開２００８−１５９５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一態様は、蓄電装置の電極の体積膨張を可能とすることで、蓄電装置の特性を向上させ、長寿命化させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、集電体上に活物質層を形成し、該活物質層にイオンドープ処理を行うことで損傷層を形成し、該損傷層から表面まで損傷領域が設けられた負極の作製方法である。該損傷層及び該損傷領域が設けられた負極をアルカリイオン含有溶液に浸漬などさせると、該損傷層及び該損傷領域にアルカリイオンを挿入することができる。
【０００８】
上記構成の本発明の一態様において、活物質層の材料としてはシリコンが好ましく、活物質層の結晶性は特に限定されない。例えば、非晶質シリコンであってもよいし、多結晶シリコンであってもよい。または、単結晶シリコンであってもよい。単結晶シリコンは、単結晶シリコン基板をガラス基板または集電体基板上などに貼り合わせることで作製することができる。
【０００９】
上記構成の本発明の一態様において、活物質層はガラス基板上に形成され、該ガラス基板上に太陽電池が実装されることが好ましい。ガラス基板上に太陽電池を実装すると、太陽電池と蓄電装置を同一基板上に形成することができ、発電可能な小型の蓄電装置（発電蓄電装置）を作製することができるからである。
【００１０】
なお、上記構成の本発明の一態様において、アルカリイオンとしてはリチウムイオンを用いることが好ましい。
【００１１】
なお、本明細書において、「発電蓄電装置」とは、発電機能と蓄電機能を併せ持つ装置をいう。
【発明の効果】
【００１２】
体積膨張が可能な電極を得ることができ、蓄電装置の特性を向上させ、長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一態様である電池を説明する図。
【図２】本発明の一態様である電池の断面を説明する図。
【図３】本発明の一態様である電極の作製方法を説明する図。
【図４】本発明の一態様である電池とその作製方法を説明する断面図。
【図５】本発明の一態様である電池とその作製方法を説明する断面図。
【図６】本発明の一態様である電池の構成を説明する上面図。
【図７】本発明の一態様であるキャパシタの構成を説明する図。
【図８】本発明の一態様であるキャパシタの構成を説明する図。
【図９】本発明の一態様であるキャパシタの構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解されるからである。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容のみに限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて本発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。
【００１５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である電池及び該電池に適用可能な電極について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一態様である円筒型蓄電池の一例について、概略を示す斜視図である。なお、本発明の一態様である蓄電池はこれに限定されず、角型であってもよい。
【００１７】
図１に示す円筒型蓄電池は、電池側壁部１０４と電池蓋１０２と電池底部１０６により囲まれた閉空間を有する。
【００１８】
図２は、図１に示す円筒型蓄電池の断面１００における断面図を示す。
【００１９】
電池側壁部１０４及び電池底部１０６は、導電性材料により形成すればよく、電池の使用環境下において適切な機械的強度と耐薬品性を有する材料を選択すればよい。このような材料として、例えばアルミニウム合金が挙げられる。電池側壁部１０４及び電池底部１０６と、電池蓋１０２により囲まれた電池内部には閉空間が設けられる。該閉空間には、例えば電極体１１０が配されている。図２には電極体１１０の一例として、巻回電極体を示しているが、これに限定されるものではない。
【００２０】
電極体１１０は、上部（電池蓋１０２側）と下部（電池底部１０６側）が絶縁板１１２と絶縁板１１４によって挟まれ、絶縁板１１２及び絶縁板１１４のそれぞれから導線１２０と導線１２８が引き出されている。上部（電池蓋１０２側）の絶縁板１１２から引き出された導線１２０は、好ましくは抵抗素子１１６を介して電池蓋１０２に電気的に接続されている。抵抗素子１１６としては、温度の上昇により抵抗が増大する熱感抵抗素子を用いることが好ましい。過剰な電流による異常な発熱を防止するためである。下部（電池底部１０６側）の絶縁板１１４から引き出された導線１２８は、電池底部１０６に電気的に接続されている。なお、電池底部１０６と電池側壁部１０４は導通している。
【００２１】
電池側壁部１０４、電池蓋１０２及び上部（電池蓋１０２側）の絶縁板１１２は、ガスケット１１８を介して物理的に接続されているとよい。ガスケット１１８は絶縁性であることが好ましいが、これに限定されず、少なくとも電池蓋１０２と電池側壁部１０４が絶縁されていればよい。
【００２２】
なお、図示していないが、電池内部に安全弁を設けて、負極１２２と正極１２６（負極１２２とは逆の極性の電極）がショートした場合、または電池が加熱されて電池内部の圧力が高まった場合に、電池蓋１０２と電極体１１０の電気的な接続が切断される構成としてもよい。
【００２３】
なお、電極体１１０を固定するために、電極体１１０の中心に、センターピンが挿入されていてもよい。
【００２４】
電極体１１０は、負極１２２と、正極１２６と、これらの間に設けられたセパレータ１２４と、を有する。電極体１１０が有する正極１２６は、導線１２０を介して電池蓋１０２に、電気的に接続されている。電極体１１０が有する負極１２２は、導線１２８を介して電池底部１０６に、電気的に接続されている。
【００２５】
負極１２２は、負極集電体と、負極集電体の両面に設けられた負極活物質層と、を有することが好ましい。なお、負極活物質層を片面のみに設けてもよい。負極集電体は、例えばアルミニウムまたはチタンなどの金属箔により設ければよい。負極活物質層は、電極反応物質であるアルカリイオンを挿入及び脱離することが可能な負極材料を含んでいる。アルカリイオンを挿入及び脱離することが可能な負極材料としては、例えばシリコンが挙げられる。負極材料としてシリコンを用いることで、負極を薄く形成することができるため、軽量化及び小型化が可能であり好ましい。例えば、負極材料として黒鉛を用いる場合と比較して、厚さを１／１０程度まで薄くすることができる。
【００２６】
しかし、アルカリイオンを挿入及び脱離することが可能な負極材料は、体積膨張してしまうことが大きな問題である。
【００２７】
本発明の一態様は、リチウムイオン電池の電極に、体積膨張可能なスペースを形成し、歩留まり及び信頼性を向上させることを課題としている。なお、リチウムイオンに限定されず、他のアルカリイオンであってもよい。
【００２８】
そこで、本発明の一態様は、負極活物質層としてシリコン層を形成し、該シリコン層にイオンドープ処理を行うことで損傷層を形成し、該損傷層から表面まで損傷領域が設けられた電極の作製方法である。該損傷層及び該損傷領域が設けられた電極をリチウムイオン含有溶液に浸漬などさせると、該損傷層及び該損傷領域にリチウムイオンを挿入することができ、例えばリチウムイオン電池の電極として用いることができる。なお、本発明の一態様において、該損傷層及び該損傷領域に挿入されるイオンはリチウムイオンに限定されず、他のアルカリイオンであってもよい。
【００２９】
または、本発明の一態様は、ガラス基板上に集電体を形成し、該集電体上に負極活物質層としてシリコン層を形成し、該シリコン層内に損傷層を形成し、該シリコン層表面から該損傷層にわたって損傷領域を形成し、該損傷層及び該損傷領域が設けられたシリコン層をリチウムイオン含有溶液に浸漬させることを特徴とする電極の作製方法である。なお、本発明の一態様において、該損傷層及び該損傷領域に挿入されるイオンはリチウムイオンに限定されず、他のアルカリイオンであってもよい。
【００３０】
本発明の一態様は、集電体基板上に負極活物質層としてシリコン層を形成し、該シリコン層内に損傷層を形成し、該シリコン層表面から該損傷層にわたって損傷領域を形成し、該損傷層及び該損傷領域が設けられたシリコン層をリチウムイオン含有溶液に浸漬させることを特徴とする電極の作製方法である。なお、本発明の一態様において、該損傷層及び該損傷領域に挿入されるイオンはリチウムイオンに限定されず、他のアルカリイオンであってもよい。
【００３１】
上記した本発明の一態様である電極の作製方法の一例について説明する。図３は、基板１３０上に負極集電体１３２と負極活物質層１３４を形成する方法を示す。なお、ここで、負極活物質層１３４は、シリコンにより形成する。ただし、これに限定されない。
【００３２】
まず、基板１３０上に負極集電体１３２を形成する（図３（Ａ））。負極集電体１３２となる材料としては、例えばアルミニウム、ニッケル、ステンレスなどが挙げられる。負極集電体１３２の形成には、例えばＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いればよい。
【００３３】
次に、負極集電体１３２上に負極活物質層１３４を形成する（図３（Ａ））。負極活物質層１３４を形成する材料としては、上記したように、ここではシリコンを用いる。ここで、シリコンの結晶性は特に限定されない。例えば、非晶質シリコンであってもよいし、多結晶シリコンであってもよい。または、単結晶シリコンであってもよい。非晶質シリコンは、ＣＶＤ法またはスパッタリング法により形成すればよい。多結晶シリコンは、非晶質シリコンを用いて、熱結晶化法またはレーザ結晶化法などにより形成すればよい。単結晶シリコンは、単結晶シリコン基板に損傷層を設け、集電体が設けられたガラス基板または集電体基板上に貼り合わせることで作製することができる。
【００３４】
次に、負極活物質層１３４内に損傷層１３６を形成する（図３（Ｂ））。ここで、損傷層１３６とは、欠陥などを多量に含み、該欠陥に例えば水素が結合しているなどして、損傷層１３６の形成前と結晶状態または化学結合状態が明らかに異なる層をいう。損傷層１３６は、例えば負極活物質層１３４に対して水素イオンを高エネルギーでドープすることで、形成することができる。例えば加速電圧８０ｋＶでドープすることで、表面から０．７μｍの深さに損傷層１３６を形成することができる。
【００３５】
なお、ここで、損傷層１３６の形成にはＨ＋イオンまたはＨ３＋イオンのいずれかを用いることができるが、Ｈ＋イオンを用いることが好ましい。負極活物質層１３４は、厚さ１．５
μｍ〜４．０μｍであることが好ましい。Ｈ３＋イオンよりもＨ＋イオンのほうが負極活物質層１３４内の深部（表面から深い部分）に損傷層１３６を形成することができるため、アルカリイオンを挿入することが可能な部分及び体積膨張可能な部分を大きく確保することができるからである。そして、損傷層１３６から負極集電体１３２までの間にスペースを有することで、負極集電体１３２と負極活物質層１３４の界面で生じうる剥離などの発生を防止することができる。ここで、損傷層１３６と負極集電体１３２の間には厚さ１００ｎｍ程度のスペースが設けられていることが好ましい。
【００３６】
しかし、負極活物質層１３４内の深部（表面から深い部分）にのみ損傷層１３６を形成しても、アルカリイオンを挿入し、脱離させることは困難である。そのため、負極活物質層１３４の表面から損傷層１３６まで損傷領域１３８を形成するとよい（図３（Ｃ））。
【００３７】
損傷層１３６の形成にＨ＋イオンを用いる場合には、損傷領域１３８は、上記した損傷層１３６の形成よりも低い加速電圧によりＨ＋イオンをドープすることで形成することができる。例えば、損傷層１３６の形成を加速電圧８０ｋＶで行った場合には、損傷領域１３８の形成を、例えば加速電圧４０ｋＶで行えばよい。または、Ｈ３＋イオンを用いることで、負極活物質層１３４の表面から損傷層１３６までの深さの１／３程度の深さに損傷領域１３８を形成することができる。
【００３８】
負極活物質層１３４の厚さは、上記したように、好ましくは１．５μｍ〜４．０μｍなので、損傷領域１３８が負極活物質層１３４の表面に達するように、損傷領域１３８の形成は、複数回のドープにより行うことが好ましい。例えば、損傷層１３６の形成を加速電圧８０ｋＶで行った場合には、損傷領域１３８の形成を、まず加速電圧７０ｋＶで行い、その後加速電圧を例えば１０ｋＶずつ小さくしていくと、負極活物質層１３４の表面から損傷層１３６まで損傷領域１３８を満遍なく形成することができる。
【００３９】
なお、図３を参照して説明したように、負極集電体１３２を形成する基板１３０としては、ガラス基板を用いるとよい。ガラス基板上には光電変換素子を形成することができるため、基板１３０上に光電変換素子を形成することで、太陽電池とアルカリイオン電池を同一基板上に形成することができ、発電可能な小型の電池を作製することができる。
【００４０】
なお、上記の説明に限定されず、負極集電体と、損傷領域及び損傷層を有する負極活物質層とは、基板の両面に設けられていてもよい。
【００４１】
または、ガラス基板に代えて可撓性を有するプラスチック基板などを用いてもよい。
【００４２】
次に、同一のガラス基板上にシリコン電極と光電変換素子を作製する方法について、図４及び図５を参照して説明する。なお、ここでは、光電変換素子にガラス基板側から光が入射する場合について説明するが、これに限定されない。
【００４３】
まず、図３で説明したようにシリコン電極を形成した基板１３０上であって、シリコン電極が設けられていない領域（図４（Ａ））に第１の導電層１４０を形成する（図４（Ｂ））。
【００４４】
なお、シリコン電極が設けられていない領域は、該領域の負極集電体と負極活物質層をエッチングするなどして形成すればよい。
【００４５】
または、第１の導電層１４０を負極集電体により形成してもよい。
【００４６】
ここで、基板１３０側から光が入射する構成とする場合には、第１の導電層１４０は、透光性を有する導電性材料により形成すればよい。透光性を有する導電性材料としては、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物（金属酸化物）がある。特に、酸化インジウム、酸化インジウム・スズ合金（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、酸化インジウム・酸化亜鉛合金などを用いることが好ましい。または、Ｚｎ−Ｏ−Ａｌ−Ｎ系の材料を用いることもできる。または、無機材料に限らず、有機材料を用いてもよい。有機材料としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、これらの誘導体などを含む材料（導電性高分子材料）を用いることができる。
【００４７】
次に、第１の導電層１４０上にｐ型半導体層１４２、ｉ型半導体層１４４、ｎ型半導体層１４６をこの順に積層して形成する（図４（Ｃ））。
【００４８】
ｐ型半導体層とは、電荷を運ぶキャリアとして正孔が支配的な半導体層をいう。ｐ型半導体層には、成膜と同時に、または成膜後に一導電型の不純物元素としてｐ型を付与する不純物元素（例えば、ボロンまたはアルミニウム）が添加されている。
【００４９】
ｎ型半導体層とは、電荷を運ぶキャリアとして電子が支配的な半導体層をいう。ｎ型半導体層には、成膜と同時に、または成膜後に一導電型の不純物元素としてｎ型を付与する不純物元素（例えば、リンまたはヒ素）が添加されている。
【００５０】
ｉ型半導体層とは、ｐ型半導体層及びｎ型半導体層とは異なり、一導電型を付与する不純物元素が添加されていない真性半導体層をいう。
【００５１】
次に、上記のように形成した積層半導体層（ｐ型半導体層１４２、ｉ型半導体層１４４、ｎ型半導体層１４６を積層したもの）の一部をエッチング除去することで、積層半導体層を島状に分離する。このとき、負極活物質層１３４上の半導体層も、ともにエッチングすることが好ましい。
【００５２】
次に、該積層半導体層に接して、所望の箇所に第２の導電層１４８を形成する（図５（Ａ））。第１の導電層１４０を、透光性を有する導電性材料により形成した場合（基板１３０側から光を入射させる場合）には、第２の導電層１４８は、アルミニウム、白金、金、銀、銅、チタン、タンタル、タングステンなどの金属材料を用いて形成すればよい。特に、アルミニウム、銀、チタン、タンタルなどの光を反射しやすい材料を用いる場合、ｉ型半導体層１４４において吸収しきれなかった光を再度、ｉ型半導体層１４４に入射させることができ、光電変換効率を向上させることができるため好ましい。
【００５３】
以上のように、基板上に光電変換素子を形成することができる。
【００５４】
なお、第１の導電層１４０上に形成される半導体層は上記の積層順に限定されず、ｎ型半導体層、ｉ型半導体層、ｐ型半導体層をこの順に積層して形成してもよい。このとき、光電変換素子への光は、基板１３０側から入射するのではなく、光電変換素子上面から入射させる構成とすることが好ましい。従って、このときには、第２の導電層１４８を透光性導電性材料により形成することが好ましい。
【００５５】
すなわち、ｐ型半導体層側の導電層を透光性導電性材料により形成することが好ましい。これは、主として、正孔の寿命が電子の寿命の約半分と短く、結果として正孔の拡散長が短いこと、光電変換が光の入射側において多く行われることなどによる。なお、光電変換するｉ型半導体層が十分に薄い場合などは、光の入射側をｎ型としてもよい。
【００５６】
なお、上記の説明では、半導体層としてシリコンを用いる場合について説明したが、この他に、炭化シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、リン化インジウム、セレン化亜鉛、窒化ガリウムまたはシリコンゲルマニウムなどを用いてもよい。他に、有機材料を含む半導体材料や、金属酸化物半導体材料などを用いてもよい。
【００５７】
次に、光電変換素子を樹脂膜１５２などで覆い、樹脂膜１５２上に封止基板１５０などを配することで、光電変換素子を封止する（図５（Ｂ））。ただし、これに限定されず、樹脂膜１５２または封止基板１５０を用いなくとも光電変換素子を封止できればこれに限定されない。
【００５８】
次に、上記したように負極集電体１３２と負極活物質層１３４が設けられた基板１３０を、リチウム含有溶液に浸漬させるなどして、負極活物質層１３４にリチウムイオンを挿入し、負極１５４を得ることができる。
【００５９】
次に、負極１５４上にセパレータ１５６を配し、セパレータ１５６上に正極１５８を設ける（図５（Ｃ））。
【００６０】
セパレータ１５６は、液状の電解質である電解液が含浸された多孔質膜により形成すればよい。該多孔質膜の材料としては、合成樹脂材料またはセラミック材料などを用いればよい。多孔質膜の材料として、好ましくは、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどが挙げられる。
【００６１】
なお、セパレータ１５６は、紙、不織布、ガラス繊維、あるいは、ナイロン（ポリアミド）、ビニロン（ビナロンとも表記する）（ポリビニルアルコール系繊維）、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリウレタンといった合成繊維などを用いることもできる。ただし、電解液に溶解しない材料を選択する。
【００６２】
セパレータ１５６が浸される電解液としては、例えば、ＥＣ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）とＤＥＣ（Ｄｉｅｔｈｙｌ  Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）の混合液中に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を含ませたものを用いればよい。または、電解質としては、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）などを用いることができる。または、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオンを用いる場合には、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ４）、ホウフッ化ナトリウム（ＮａＢＦ４）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、フッ化カリウム（ＫＦ）、過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ４）、ホウフッ化カリウム（ＫＢＦ４）などを挙げることができ、これらを単独で、または二種以上を組み合わせて溶媒に溶解させて使用することができる。
【００６３】
なお、溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、及びビニレンカーボネート（ＶＣ）などの環状カーボネート類、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（以下、ＥＭＣと略す）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）、メチルイソブチルカーボネート（ＭＩＢＣ）、及びジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）などの非環状カーボネート類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、及びプロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ブチロラクトンなどのγ−ラクトン類、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，２−ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、及びエトキシメトキシエタン（ＥＭＥ）などの非環状エーテル類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソランなどやリン酸トリメチル、リン酸トリエチル、及びリン酸トリオクチルなどのアルキルリン酸エステルやそのフッ化物を挙げることができ、これらの一種または二種以上を混合して使用することができる。
【００６４】
正極は、負極と同様に集電体と活物質により構成されていることが好ましい。例えば、正極集電体上に正極活物質となるリチウム金属含有複合酸化物層を形成すればよい。なお、リチウムに代えて他のアルカリ金属を用いてもよい。
【００６５】
正極活物質としては、例えばキャリアとなるイオン及び遷移金属を含む材料を用いることができる。キャリアとなるイオン及び遷移金属を含む材料としては、例えば一般式ＡｘＭｙＰＯｚ（ｘ＞０、ｙ＞０、ｚ＞０）で表される材料を用いることができる。ここでＡは、例えば、リチウム、ナトリウム若しくはカリウムなどのアルカリ金属、またはベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム若しくはバリウムなどのアルカリ土類金属である。Ｍは、例えば、鉄、ニッケル、マンガン若しくはコバルトなどの遷移金属である。一般式ＡｘＭｙＰＯｚ（ｘ＞０、ｙ＞０、ｚ＞０）で表される材料としては、例えばリン酸鉄リチウム、リン酸鉄ナトリウムなどが挙げられる。Ａで表される材料及びＭで表される材料は、上記のいずれか一または複数を選択すればよい。
【００６６】
または、一般式ＡｘＭｙＯｚ（ｘ＞０、ｙ＞０、ｚ＞０）で表される材料を用いることができる。ここでＡは、例えばリチウム、ナトリウム、若しくはカリウムなどのアルカリ金属、またはベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム若しくはバリウムなどのアルカリ土類金属である。Ｍは、例えば、鉄、ニッケル、マンガン、若しくはコバルトなどの遷移金属である。一般式ＡｘＭｙＯｚ（ｘ＞０、ｙ＞０、ｚ＞０）で表される材料としては、例えばコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウムまたはニッケル酸リチウムなどが挙げられる。Ａで表される材料及びＭで表される材料は、上記のいずれか一または複数を選択すればよい。
【００６７】
正極活物質層は、導電助剤やバインダーなどと混合させてペースト化して集電体上に塗布して形成してもよいし、スパッタリング法により形成してもよい。
【００６８】
なお、正極集電体の材料としては、チタンまたはアルミニウムなどを用いることができる。
【００６９】
次に、上記したように設けた負極１５４、セパレータ１５６及び正極１５８を封止基板１６０により封止することが好ましい（図５（Ｄ））。特に、利便性の点から、蓄電池が設けられた領域と光電変換素子が設けられた領域の高さを概略等しくすることが好ましい。なお、封止するに際して、樹脂などを用いることなくガスケットと貼り合わせ基板により封止してもよい。
【００７０】
または、蓄電池が設けられた領域と光電変換素子が設けられた領域を可撓性のフィルムなどによって封止してもよい。
【００７１】
以上説明したようにして作製した蓄電池と光電変換素子が同一基板上に形成された発電蓄電装置の上面の一例を図６に示す。
【００７２】
図６に示す発電蓄電装置１６８は、複数の光電変換素子が設けられた光電変換領域１６２を有する。光電変換領域１６２から引き出された一方の端子と蓄電池の負極１５４は第１の接続部１６４で電気的に接続され、光電変換領域１６２から引き出された他方の端子と蓄電池の正極１５８は第２の接続部１６６で電気的に接続されている。負極１５４と正極１５８の間にはセパレータ１５６が配されている。複数の光電変換素子は、直列に接続されていることが好ましい。
【００７３】
図６に示すように、負極１５４及び正極１５８の一部が互いにショートしないように引き出され、該引き出された部分と光電変換領域１６２から引き出された端子が電気的に接続されている。光電変換領域１６２から引き出された二の端子は、第１の導電層１４０または第２の導電層１４８により設けられていればよい。
【００７４】
なお、蓄電装置及び発電蓄電装置には充電回路を設けることが好ましい。本実施の形態においては、充電回路は、例えば光電変換領域１６２内に設ければよい。
【００７５】
以上説明したように、本発明の一態様である電極の作製方法を用いることで、体積膨張可能なスペースを有するシリコン電極を作製することができる。すなわち、シリコン電極の破壊を抑制し、歩留まり及び信頼性を向上させることができる。
【００７６】
上記説明したように、基板としてガラス基板を用いることでシリコン電極と光電変換素子（太陽電池）を同一基板上に作製することができ、発電可能な小型の蓄電装置（発電蓄電装置）を作製することができる。
【００７７】
なお、上記シリコン電極は、半導体プロセスに用いる既存の装置を用いて、装置内を汚染などすることなく作製することができるため既存の装置の有効利用も可能である。
【００７８】
本実施の形態にて説明した電池は、特性（例えば、サイクル特性）が良好で、且つ寿命が長く、信頼性の高いものとすることができる。更には、高い歩留まりで作製することが可能である。
【００７９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様であるキャパシタについて説明する。
【００８０】
図７は、本発明の一態様であるキャパシタの一例における断面図（図７（Ａ））と上面図（図７（Ｂ））を示す。図７に示すキャパシタは、底蓋２００と上蓋２１０によって電極体２２０が挟持され、電極体２２０は、底蓋２００と、上蓋２１０と、ガスケット２０８により形成された閉空間に配されている。なお、図７には円筒型の例を示しているが、これに限定されず、本発明の一態様であるキャパシタは角型であってもよい。
【００８１】
電極体２２０は、正極２０２と負極２０４と、これらの間に設けられたセパレータ２０６と、を有する。正極２０２は、正極集電体２１２と正極活物質層２１４を有する。負極２０４は、負極集電体２１６と負極活物質層２１８を有する。
【００８２】
正極２０２の正極集電体２１２は、実施の形態１における正極集電体と同様の材料及び同様の形成方法により形成することができる。
【００８３】
本発明の一態様であるキャパシタにおいて、正極２０２の正極活物質層２１４は、活性炭、カーボンナノチューブ、フラーレン、ポリアセンなどを用いて形成することができる。正極活物質層２１４として、例えば、正極集電体２１２上に正極活物質となる活性炭を配すればよい。例えば、正極活物質である活性炭と、アセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデンと、を７９：５：１６で混合させ、該混合物をＮＭＰ（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）に漬けて撹拌し、ペースト化し、該ペーストを集電体上に塗布し、乾燥することで正極活物質層を形成することができる。正極活物質層２１４についても、必要に応じて加圧成形するとよい。
【００８４】
負極２０４の負極集電体２１６は、実施の形態１における負極集電体と同様の材料及び同様の形成方法により形成することができる。
【００８５】
負極２０４の負極活物質層２１８は、実施の形態１における負極が有する負極活物質層と同様の材料及び同様の形成方法により形成することができる。
【００８６】
すなわち、負極２０４は、実施の形態１における負極と同じものを用いることができる。
【００８７】
なお、ガスケット２０８は絶縁性であることが好ましいが、これに限定されず、少なくとも正極２０２と負極２０４がショートしない構成であればよい。
【００８８】
なお、閉空間中に充填される電解液も、実施の形態１で用いたものと同様のものを用いればよい。
【００８９】
なお、図７には正極２０２と負極２０４を外部に電気的に接続するための導線などを示していないが、例えば図８に示すように、正極２０２が有する正極集電体２１２Ａと負極２０４が有する負極集電体２１６Ａが互いに異なる方向にはみ出すことで、正極２０２と負極２０４を外部に引き出してもよい。
【００９０】
または、図９に示すようにガスケット２０８の一部が導電性材料により形成されていてもよい。例えば、ガスケット２０８の底蓋２００側に導電性の部分２０８Ａが設けられ、導電性の部分２０８Ａに正極２０２Ｂが電気的に接続され、ガスケット２０８の上蓋２１０側に導電性の部分２０８Ｂが設けられ、導電性の部分２０８Ｂに負極２０４Ｂが電気的に接続されていればよい。
【００９１】
なお、上記の説明では底蓋２００と上蓋２１０は絶縁性材料により形成されている場合を示したが、これに限定されず、底蓋２００と上蓋２１０が、例えばアルミニウム合金などにより形成されていてもよい。この場合には、ガスケット２０８によって底蓋２００と上蓋２１０を絶縁し、底蓋２００を正極として、上蓋２１０を負極として用いればよい。
【００９２】
以上説明したように、実施の形態１にて説明した電池と同様に、キャパシタを作製することができる。
【００９３】
本実施の形態にて説明したキャパシタは、設計の自由度が高く、特性（例えば、負極容量、サイクル特性）が良好であり、且つ寿命が長く、信頼性の高いものとすることができる。更には、高い歩留まりで作製することが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１００    断面
１０２    電池蓋
１０４    電池側壁部
１０６    電池底部
１１０    電極体
１１２    絶縁板
１１４    絶縁板
１１６    抵抗素子
１１８    ガスケット
１２０    導線
１２２    負極
１２４    セパレータ
１２６    正極
１２８    導線
１３０    基板
１３２    負極集電体
１３４    負極活物質層
１３６    損傷層
１３８    損傷領域
１４０    第１の導電層
１４２    ｐ型半導体層
１４４    ｉ型半導体層
１４６    ｎ型半導体層
１４８    第２の導電層
１５０    封止基板
１５２    樹脂膜
１５４    負極
１５６    セパレータ
１５８    正極
１６０    封止基板
１６２    光電変換領域
１６４    第１の接続部
１６６    第２の接続部
１６８    発電蓄電装置
２００    底蓋
２０２    正極
２０２Ｂ    正極
２０４    負極
２０４Ｂ    負極
２０６    セパレータ
２０８    ガスケット
２０８Ａ    導電性の部分
２０８Ｂ    導電性の部分
２１０    上蓋
２１２    正極集電体
２１２Ａ    正極集電体
２１４    正極活物質層
２１６    負極集電体
２１６Ａ    負極集電体
２１８    負極活物質層
２２０    電極体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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