(57)【要約】【課題】蓄電デバイスの容量を大きくする。【解決手段】蓄電デバイスは、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と、固体電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する第１および第２の電極層とを備える。第１の電極層と第２の電極層との少なくとも一方である特定電極層は、金属により構成された集電極層と、集電極層と固体電解質層との間に配置され、金属と固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層とを有する。第１の方向に平行な複合層の断面において、セラミックス粒子は、金属により構成された線状の金属部分により覆われている。【選択図】図５
2019091834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と、
前記固体電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する第１および第２の電極層と、
を備える蓄電デバイスにおいて、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との少なくとも一方である特定電極層は、
金属により構成された集電極層と、
前記集電極層と前記固体電解質層との間に配置され、前記金属と前記固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層と、
を有し、
前記第１の方向に平行な前記複合層の断面において、前記セラミックス粒子は、前記金属により構成された線状の金属部分により覆われていることを特徴とする、蓄電デバイス。
【請求項２】
固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と、
前記固体電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する第１および第２の電極層と、
を備える蓄電デバイスにおいて、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との少なくとも一方である特定電極層は、
金属により構成された集電極層と、
前記集電極層と前記固体電解質層との間に配置され、前記金属と前記固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層と、
を有し、
前記第１の方向に平行な前記複合層の断面において、前記セラミックス粒子の粒界に、前記金属により構成された金属部分が配置されていることを特徴とする、蓄電デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記第１の方向に平行な前記複合層の断面において、
前記セラミックス粒子の周長に対する、前記金属部分により覆われた部分の長さの平均割合は、５０％以上であり、かつ、
前記セラミックス粒子の周長に対する、連続した１つの前記金属部分により覆われた部分の最長長さの平均割合は、３０％以上であることを特徴とする、蓄電デバイス。
【請求項４】
固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と、
前記固体電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する第１および第２の電極層と、
を備える蓄電デバイスにおいて、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との少なくとも一方である特定電極層は、
金属により構成された集電極層と、
前記集電極層と前記固体電解質層との間に配置され、前記金属と前記固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層と、
を有し、
前記第１の方向に平行な前記複合層の断面において、
前記セラミックス粒子の周長に対する、前記金属により構成された金属部分により覆われた部分の長さの平均割合は、５０％以上であり、かつ、
前記セラミックス粒子の周長に対する、連続した１つの前記金属部分により覆われた部分の最長長さの平均割合は、３０％以上であることを特徴とする、蓄電デバイス。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記複合層における前記セラミックス粒子の割合は、５０ｖｏｌ％以上であることを特徴とする、蓄電デバイス。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記第１の方向に平行な前記複合層の断面において、前記セラミックス粒子と前記金属部分との接触箇所における、前記セラミックス粒子の表面の接線に直交する方向の前記金属部分の平均幅は、２μｍ以下であることを特徴とする、蓄電デバイス。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記金属は、ヤング率が２００ＧＰａ以下の金属であることを特徴とする、蓄電デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記金属は、Ａｇと、Ｓｎと、の少なくとも１つの元素を含有することを特徴とする、蓄電デバイス。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の蓄電デバイスにおいて、
前記固体電解質は、リチウムと、アルミニウムと、ゲルマニウムと、を含むリン酸化物であることを特徴とする、蓄電デバイス。
【請求項１０】
固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と、前記固体電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する第１および第２の電極層と、を備える蓄電デバイスであって、前記第１の電極層と前記第２の電極層との少なくとも一方である特定電極層は、金属により構成された集電極層と、前記集電極層と前記固体電解質層との間に配置され、前記金属と前記固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層と、
を有する前記蓄電デバイスの製造方法において、
前記固体電解質を主成分とするセラミックスの粉末と、前記セラミックスの粉末の少なくとも一部を溶解させる溶液と、を含む第１の混合物を作製する工程と、  
前記第１の混合物を成形して第１の成形体を作製する工程と、
前記金属の粉末を成形して第２の成形体を作製する工程と、
前記第１の成形体と前記第２の成形体とが前記第１の方向に並べられた状態で、前記第１の成形体と前記第２の成形体とを第１の圧力で前記第１の方向にプレスをする第１のプレス工程と、
前記第１のプレス工程の後に、前記第１の成形体と前記第２の成形体とが前記第１の方向に並べられた状態で、前記第１の成形体と前記第２の成形体とを前記第１の圧力より大きい第２の圧力で前記第１の方向にプレスをする第２のプレス工程を行うことにより、前記第１の成形体の一部から前記固体電解質層を形成し、前記第２の成形体の一部から前記集電極層を形成し、前記第１の成形体の他の一部と前記第２の成形体の他の一部とから前記複合層を形成する第２のプレス工程と、
を備えることを特徴とする、蓄電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の蓄電デバイスの製造方法において、
前記第１の圧力は、前記金属が変形する圧力以上であり、かつ、前記セラミックス粒子が固化する圧力未満であることを特徴とする、蓄電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電デバイスとして、電解液と電極とを備えるキャパシタ（イオンキャパシタ）が知られている。また、電解液の代わりに固体電解質が用いられたキャパシタ（以下、「固体キャパシタ」という）も知られている。固体キャパシタは、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と、固体電解質層を挟んで所定の方向に互いに対向する第１および第２の電極層とを備える。
【０００３】
固体キャパシタにおいて、電極層を、集電極層と複合層との２層構成とする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。集電極層は、金属により構成された層であり、複合層は、集電極層と固体電解質層との間に配置され、金属と固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む層である。このような構成の固体キャパシタでは、金属とセラミックス粒子とを含む複合層の存在により、金属とセラミックス粒子との接触面積を大きくすることができるため、キャパシタの容量を大きくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７６９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術では、電極層を構成する複合層において、金属とセラミックス粒子との接触面積が十分に大きくなく、キャパシタの容量の増加の点で向上の余地がある。なお、このような課題は、キャパシタに限らず、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と該固体電解質層を挟んで所定の方向に互いに対向する第１および第２の電極層とを備える蓄電デバイスに共通の課題である。
【０００６】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本明細書に開示される蓄電デバイスは、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と、前記固体電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する第１および第２の電極層と、を備える蓄電デバイスにおいて、前記第１の電極層と前記第２の電極層との少なくとも一方である特定電極層は、金属により構成された集電極層と、前記集電極層と前記固体電解質層との間に配置され、前記金属と前記固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層と、を有し、前記第１の方向に平行な前記複合層の断面において、前記セラミックス粒子は、前記金属により構成された線状の金属部分により覆われている。本蓄電デバイスによれば、第１の方向に平行な複合層の断面において、セラミックス粒子が線状の金属部分により覆われているため、複合層に含まれる金属部分の比表面積を大きくすることができ、複合層におけるセラミックス粒子と金属との接触面積を大きくすることができ、蓄電デバイスの容量を大きくすることができる。
【０００９】
（２）本明細書に開示される他の蓄電デバイスは、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と、前記固体電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する第１および第２の電極層と、を備える蓄電デバイスにおいて、前記第１の電極層と前記第２の電極層との少なくとも一方である特定電極層は、金属により構成された集電極層と、前記集電極層と前記固体電解質層との間に配置され、前記金属と前記固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層と、を有し、前記第１の方向に平行な前記複合層の断面において、前記セラミックス粒子の粒界に、前記金属により構成された金属部分が配置されている。本蓄電デバイスによれば、第１の方向に平行な複合層の断面において、セラミックス粒子の粒界に金属部分が配置されているため、複合層におけるセラミックス粒子と金属との接触面積を大きくすることができ、蓄電デバイスの容量を大きくすることができる。
【００１０】
（３）上記蓄電デバイスにおいて、前記第１の方向に平行な前記複合層の断面において、前記セラミックス粒子の周長に対する、前記金属部分により覆われた部分の長さの平均割合は、５０％以上であり、かつ、前記セラミックス粒子の周長に対する、連続した１つの前記金属部分により覆われた部分の最長長さの平均割合は、３０％以上である構成としてもよい。本蓄電デバイスによれば、複合層において、セラミックス粒子の表面の過半が金属部分により覆われており、かつ、セラミックス粒子の周囲が比較的長く連続した金属部分により覆われているため、複合層におけるセラミックス粒子と金属との接触面積を効果的に大きくすることができ、蓄電デバイスの容量を効果的に大きくすることができる。
【００１１】
（４）本明細書に開示される他の蓄電デバイスは、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と、前記固体電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する第１および第２の電極層と、を備える蓄電デバイスにおいて、前記第１の電極層と前記第２の電極層との少なくとも一方である特定電極層は、金属により構成された集電極層と、前記集電極層と前記固体電解質層との間に配置され、前記金属と前記固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層と、を有し、前記第１の方向に平行な前記複合層の断面において、前記セラミックス粒子の周長に対する、前記金属により構成された金属部分により覆われた部分の長さの平均割合は、５０％以上であり、かつ、前記セラミックス粒子の周長に対する、連続した１つの前記金属部分により覆われた部分の最長長さの平均割合は、３０％以上である。本蓄電デバイスによれば、複合層において、セラミックス粒子の表面の過半が金属部分により覆われており、かつ、セラミックス粒子の周囲が比較的長く連続した金属部分により覆われているため、複合層におけるセラミックス粒子と金属との接触面積を効果的に大きくすることができ、蓄電デバイスの容量を効果的に大きくすることができる。
【００１２】
（５）上記蓄電デバイスにおいて、前記複合層における前記セラミックス粒子の割合は、５０ｖｏｌ％以上である構成としてもよい。本蓄電デバイスによれば、複合層において、金属に比べて比重の低いセラミックス粒子の割合が比較的多いため、複合層におけるセラミックス粒子と金属との接触面積を一定以上確保しつつ、複合層の重量の増加を抑制することができ、ひいては、蓄電デバイスの重量の増加を抑制することができる。
【００１３】
（６）上記蓄電デバイスにおいて、前記第１の方向に平行な前記複合層の断面において、前記セラミックス粒子と前記金属部分との接触箇所における、前記セラミックス粒子の表面の接線に直交する方向の前記金属部分の平均幅は、２μｍ以下である構成としてもよい。本蓄電デバイスによれば、複合層においてセラミックス粒子を覆う金属部分の幅が比較的細いため、金属部分の比表面積を効果的に大きくすることができ、複合層におけるセラミックス粒子と金属との接触面積を極めて大きくすることができ、蓄電デバイスの容量を極めて大きくすることができる。
【００１４】
（７）上記蓄電デバイスにおいて、前記金属は、ヤング率が２００ＧＰａ以下の金属である構成としてもよい。ヤング率が２００ＧＰａ以下の金属は、比較的延性の高い金属である。そのため、本蓄電デバイスによれば、複合層において、セラミックス粒子が線状の金属部分により覆われた構成、および、セラミックス粒子の粒界に金属部分が配置された構成を容易に実現することができ、蓄電デバイスの容量を容易に大きくすることができる。
【００１５】
（８）上記蓄電デバイスにおいて、前記金属は、Ａｇと、Ｓｎと、の少なくとも１つの元素を含有する構成としてもよい。ＡｇとＳｎとの少なくとも１つの元素を含有する金属は、ヤング率が２００ＧＰａ以下の金属であり、比較的延性の高い金属である。そのため、本蓄電デバイスによれば、複合層において、セラミックス粒子が線状の金属部分により覆われた構成、および、セラミックス粒子の粒界に金属部分が配置された構成を容易に実現することができ、蓄電デバイスの容量を容易に大きくすることができる。
【００１６】
（９）上記蓄電デバイスにおいて、前記固体電解質は、リチウムと、アルミニウムと、ゲルマニウムと、を含むリン酸化物である構成としてもよい。リチウムとアルミニウムとゲルマニウムとを含むリン酸化物は、室温付近でのリチウムイオン伝導率が高く、かつ、耐水性が高い固体電解質である。そのため、本蓄電デバイスによれば、室温付近でのイオン伝導率を高め、かつ、耐水性を向上させつつ、蓄電デバイスの容量を大きくすることができる。
【００１７】
（１０）本明細書に開示される蓄電デバイスの製造方法は、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層と、前記固体電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する第１および第２の電極層と、を備える蓄電デバイスであって、前記第１の電極層と前記第２の電極層との少なくとも一方である特定電極層は、金属により構成された集電極層と、前記集電極層と前記固体電解質層との間に配置され、前記金属と前記固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層と、を有する前記蓄電デバイスの製造方法において、前記固体電解質を主成分とするセラミックスの粉末と、前記セラミックスの粉末の少なくとも一部を溶解させる溶液と、を含む第１の混合物を作製する工程と、前記第１の混合物を成形して第１の成形体を作製する工程と、前記金属の粉末を成形して第２の成形体を作製する工程と、前記第１の成形体と前記第２の成形体とが前記第１の方向に並べられた状態で、前記第１の成形体と前記第２の成形体とを第１の圧力で前記第１の方向にプレスをする第１のプレス工程と、前記第１のプレス工程の後に、前記第１の成形体と前記第２の成形体とが前記第１の方向に並べられた状態で、前記第１の成形体と前記第２の成形体とを前記第１の圧力より大きい第２の圧力で前記第１の方向にプレスをする第２のプレス工程を行うことにより、前記第１の成形体の一部から前記固体電解質層を形成し、前記第２の成形体の一部から前記集電極層を形成し、前記第１の成形体の他の一部と前記第２の成形体の他の一部とから前記複合層を形成する第２のプレス工程と、を備える。本蓄電デバイスの製造方法では、比較的低い第１の圧力での第１のプレス工程が行われることにより、第２の成形体を構成する金属が変形して、第１の成形体を構成するセラミックス粒子の粒界に進入する。また、第１のプレス工程の後に、比較的高い第２の圧力での第２のプレス工程が行われることにより、第１の成形体を構成するセラミックス粒子が固化して、セラミックス粒子と金属とを含む複合層が形成される。形成された複合層は、セラミックス粒子が線状の金属部分により覆われた構成、および、セラミックス粒子の粒界に金属部分が存在する構成となる。そのため、本蓄電デバイスの製造方法によれば、複合層におけるセラミックス粒子と金属との接触面積が大きいために容量の大きい蓄電デバイスを製造することができる。さらに、本蓄電デバイスの製造方法では、複合層の形成が、焼成ではなく、プレスを行うことにより実現されるため、複合層に含まれる金属が焼成に伴って成長して粗大化することを回避することができる。そのため、本蓄電デバイスの製造方法によれば、複合層に含まれる金属粒子の粗大化に伴うセラミックス粒子と金属との接触面積の低下を抑制することができ、容量の大きい蓄電デバイスを製造することができる。
【００１８】
（１１）上記蓄電デバイスの製造方法において、前記第１の圧力は、前記金属が変形する圧力以上であり、かつ、前記セラミックス粒子が固化する圧力未満であることを特徴とする構成としてもよい。本蓄電デバイスの製造方法によれば、第１のプレス工程を行うことにより、金属が変形してセラミックス粒子の粒界に入り込み、セラミックス粒子が線状の金属部分により覆われた構成、および、セラミックス粒子の粒界に金属部分が存在する構成を確実に形成することができ、容量の大きい蓄電デバイスをより確実に製造することができる。
【００１９】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、蓄電デバイス、キャパシタ、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態におけるキャパシタ１００の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩの位置におけるキャパシタ１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩの位置におけるキャパシタ１００のＸＹ断面構成を示す説明図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶの位置におけるキャパシタ１００のＸＹ断面構成を示す説明図である。
【図５】第２の複合層１４２の詳細構成を示す説明図である。
【図６】第２の複合層１４２の断面写真の一例である。
【図７】本実施形態におけるキャパシタ１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態におけるキャパシタ１００の製造方法の一例を概略的に示す説明図である。
【図９】比較例における第２の複合層１４２の詳細構成を示す説明図である。
【図１０】性能評価結果を示す説明図である。
【図１１】変形例におけるキャパシタ１００の外観構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．キャパシタ１００の構成：
図１は、本実施形態におけるキャパシタ１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩの位置におけるキャパシタ１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩの位置におけるキャパシタ１００のＸＹ断面構成を示す説明図であり、図４は、図２のＩＶ−ＩＶの位置におけるキャパシタ１００のＸＹ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、キャパシタ１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。他の図についても同様である。
【００２２】
キャパシタ１００は、電荷を蓄えたり放出したりする蓄電デバイスである。キャパシタ１００は、略直方体状の本体部１１０と、一対の外部電極（第１の外部電極１５１および第２の外部電極１５２）とを備える。一対の外部電極１５１，１５２は、本体部１１０におけるＸ軸に略直交する両側面を覆うように配置されている。各外部電極１５１，１５２は、例えばニッケル（Ｎｉ）等の導電性材料により構成されている。なお、本実施形態では、外部電極１５１，１５２は、本体部１１０の上記両側面に加えて、本体部１１０におけるＸ軸方向の両端部の表面（Ｙ軸に略直交する表面、および、Ｚ軸に略直交する表面）も覆っている。
【００２３】
本体部１１０は、基体１１３と、一対のカバー層（第１のカバー層１１１および第２のカバー層１１２）とを備える。
【００２４】
基体１１３は、略直方体状であり、その厚さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、例えば５μｍ〜１０００μｍである。基体１１３は、固体電解質層１２３と、固体電解質層１２３を挟んでＺ軸方向（上下方向）に互いに対向する一対の内部電極層（第１の内部電極層１２１および第２の内部電極層１２２）を備える。以下の説明では、第１の内部電極層１２１と第２の内部電極層１２２とが対向する方向（Ｚ軸方向）を、「電極対向方向」という。電極対向方向（Ｚ軸方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。
【００２５】
固体電解質層１２３は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材である。固体電解質層１２３は、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含んでいる。なお、本明細書において、主成分とは、体積含有率（ｖｏｌ％）が５０％以上である成分を意味する。本実施形態では、固体電解質層１２３に含まれる固体電解質は、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質であり、具体的には、リチウム（Ｌｉ）と、アルミニウム（Ａｌ）と、ゲルマニウム（Ｇｅ）と、を含むリン酸化物であるＬｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３（以下、「ＬＡＧＰ」という）である。リチウムとアルミニウムとゲルマニウムとを含むリン酸化物は、室温付近でのリチウムイオン伝導率が高く、かつ、耐水性が高い固体電解質である。なお、固体電解質層１２３は、実質的に（すなわち、不純物としての含有を除いては）金属を含んでいない。
【００２６】
各内部電極層１２１，１２２は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材である。第１および第２の内部電極層１２１，１２２は、特許請求の範囲における第１および第２の電極層に相当する。
【００２７】
第１の内部電極層１２１は、固体電解質層１２３における上側の表面上に配置されている。第１の内部電極層１２１は、第１の外部電極１５１に接続されていると共に、第２の外部電極１５２側に延びており、固体電解質層１２３における上側の表面の大部分（例えば、７０％以上）を覆っている。ただし、第１の内部電極層１２１は、第２の外部電極１５２とは接続されておらず、第１の内部電極層１２１と第２の外部電極１５２との間には隙間が存在する。この隙間においては、固体電解質層１２３の上側の表面が、第１の内部電極層１２１に覆われていない。すなわち、基体１１３の上側の表面は、第１の内部電極層１２１の上側の表面の全体と、固体電解質層１２３の上側の表面の一部と、により構成されている。
【００２８】
また、第２の内部電極層１２２は、固体電解質層１２３における下側の表面上に配置されている。第２の内部電極層１２２は、第２の外部電極１５２に接続されていると共に、第１の外部電極１５１側に延びており、固体電解質層１２３における下側の表面の大部分（例えば、７０％以上）を覆っている。ただし、第２の内部電極層１２２は、第１の外部電極１５１とは接続されておらず、第２の内部電極層１２２と第１の外部電極１５１との間には隙間が存在する。この隙間においては、固体電解質層１２３の下側の表面が、第２の内部電極層１２２に覆われていない。すなわち、基体１１３の下側の表面は、第２の内部電極層１２２の下側の表面の全体と、固体電解質層１２３の下側の表面の一部と、により構成されている。
【００２９】
第１の内部電極層１２１は、集電極層（以下、「第１の集電極層」という)１３１と、第１の集電極層１３１と固体電解質層１２３との間に配置された複合層（以下、「第１の複合層」という)１４１とを備えている。同様に、第２の内部電極層１２２は、集電極層（以下、「第２の集電極層」という)１３２と、第２の集電極層１３２と固体電解質層１２３との間に配置された複合層（以下、「第２の複合層」という)１４２とを備えている。集電極層１３１，１３２と複合層１４１，１４２とを有する第１の内部電極層１２１および第２の内部電極層１２２は、特許請求の範囲における特定電極層に相当する。
【００３０】
内部電極層１２１，１２２を構成する集電極層１３１，１３２は、金属により構成されている。集電極層１３１，１３２を構成する金属は、ヤング率が２００ＧＰａ以下の金属である。すなわち、集電極層１３１，１３２を構成する金属は、比較的、延性の高い金属である。なお、本明細書において、「金属」とは、合金を含む概念である。ヤング率が２００ＧＰａ以下の金属（延性の高い金属）としては、例えば、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、タンタル（Ｔａ）、マンガン（Ｍｎ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｎ）、インジウム（Ｉｎ）、それらの合金等が挙げられる。
【００３１】
内部電極層１２１，１２２を構成する複合層１４１，１４２は、金属と、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含んでいる。複合層１４１，１４２に含まれる固体電解質は、固体電解質層１２３に含まれる固体電解質と同一の種類の固体電解質（例えば、ＬＡＧＰ）である。また、複合層１４１，１４２に含まれる金属は、集電極層１３１，１３２を構成する金属と同一の種類の金属（すなわち、ヤング率が２００ＧＰａ以下の金属（延性の高い金属））である。また、本実施形態では、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子の割合は、５０ｖｏｌ％以上である。
【００３２】
図５は、第２の複合層１４２の詳細構成を示す説明図である。図５には、第２の複合層１４２の一部分（第２の集電極層１３２との境界付近の部分）のＸＺ断面（電極対向方向に平行な断面）の構成が拡大して示されている。図５には、第２の複合層１４２に含まれるセラミックス粒子１７０と金属部分１８０とを模式的に示している。また、図６は、第２の複合層１４２の断面写真の一例である。図６において、濃色部分がセラミックス粒子１７０であり、淡色部分が金属部分１８０である。
【００３３】
上述したように、第２の複合層１４２は、金属と、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含んでいる。図５および図６に示すように、本実施形態では、電極対向方向に平行な第２の複合層１４２の断面（例えば、ＸＺ断面）において、セラミックス粒子１７０は、上記金属により構成された線状の金属部分１８０により覆われている。なお、金属部分１８０が線状であるとは、セラミックス粒子１７０の表面を覆う金属部分１８０の長さ（セラミックス粒子１７０の表面に沿った長さ）に対する、金属部分１８０の幅Ｗ１の比が、０．０５以下であることを意味する。また、本実施形態では、第２の複合層１４２の上記断面において、セラミックス粒子１７０の粒界に、金属により構成された金属部分１８０が配置されている。
【００３４】
また、本実施形態では、第２の複合層１４２の上記断面において、セラミックス粒子１７０の周長に対する、金属部分１８０により覆われた部分の長さの割合の平均値（以下、「セラミックス粒子１７０の表面を覆う金属部分１８０の占有率」という）は、５０％以上となっている。すなわち、平均的に見て、セラミックス粒子１７０の表面の過半が、他のセラミックス粒子１７０に接したり空隙に面したりせず、金属部分１８０により覆われている。また、本実施形態では、第２の複合層１４２の上記断面において、セラミックス粒子１７０の周長に対する、連続した１つの金属部分１８０により覆われた部分の最長長さの割合の平均値（以下、「セラミックス粒子１７０の表面を覆う最長の金属部分１８０の占有率」という）は、３０％以上となっている。すなわち、平均的に見て、セラミックス粒子１７０の周囲が、比較的短く分断された金属部分１８０ではなく、比較的長く連続した金属部分１８０により覆われている。
【００３５】
また、本実施形態では、第２の複合層１４２の上記断面において、金属部分１８０の幅Ｗ１の平均値は、２μｍ以下である。すなわち、平均的に見て、セラミックス粒子１７０を覆う金属部分１８０の幅が、比較的細くなっている。なお、金属部分１８０の幅Ｗ１の平均値は、１μｍ以下であることがより好ましい。また、金属部分１８０の幅Ｗ１は、セラミックス粒子１７０と金属部分１８０との接触箇所における、セラミックス粒子１７０の表面の接線に直交する方向の幅を意味する。
【００３６】
また、図示しないが、第１の複合層１４１の構成は、第２の複合層１４２の構成と同様となっている。
【００３７】
各カバー層１１１，１１２（図１，２）は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材である。各カバー層１１１，１１２の厚さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、例えば５０μｍ〜２００μｍである。第１のカバー層１１１は、基体１１３の上側に配置され、基体１１３の上側の表面の全体を覆っている。第１のカバー層１１１の存在により、第１の内部電極層１２１が外部に露出することが回避される。また、第２のカバー層１１２は、基体１１３の下側に配置され、基体１１３の下側の表面の全体を覆っている。第２のカバー層１１２の存在により、第２の内部電極層１２２が外部に露出することが回避される。
【００３８】
本実施形態のキャパシタ１００を充電する際には、一対の外部電極１５１，１５２間に電圧が印加される。これにより、一対の外部電極１５１，１５２にそれぞれ接続された一対の内部電極層１２１，１２２間に電圧が印加され、キャパシタ１００が充電される。また、本実施形態のキャパシタ１００を放電する際には、一対の外部電極１５１，１５２に負荷が接続される。これにより、一対の内部電極層１２１，１２２に接続された一対の外部電極１５１，１５２を介して、負荷に電力が供給される。
【００３９】
Ａ−２．キャパシタ１００の製造方法：
次に、本実施形態におけるキャパシタ１００の製造方法の一例について説明する。図７は、本実施形態におけるキャパシタ１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。また、図８は、本実施形態におけるキャパシタ１００の製造方法の一例を概略的に示す説明図である。
【００４０】
はじめに、固体電解質（例えば、ＬＡＧＰ）を主成分とするセラミックスの粉末に、所定の温度および圧力下において該セラミックスの粉末の少なくとも一部を溶解させる溶液（例えば、水酸化リチウム飽和水溶液）を所定量加えて加湿混合を行い、セラミックスの加湿粉末を作製する（Ｓ１１０）。セラミックスの加湿粉末は、特許請求の範囲における第１の混合物に相当する。
【００４１】
次に、セラミックスの加湿粉末を所定の形状に成形して、セラミックスの加湿粉末の成形体（以下、「セラミックス粉末成形体２３」という）を作製すると共に、金属の粉末を所定の形状に成形して、金属の粉末の２つの成形体（以下、「第１の金属粉末成形体３１」および「第２の金属粉末成形体３２」という）を作製する（Ｓ１３０）。ここで、使用される金属は、ヤング率が２００ＧＰａ以下の金属である。このような金属としては、例えば、銀、錫、鉄、タンタル、マンガン、白金、チタン、パラジウム、銅、亜鉛、金、アルミニウム、マグネシウム、インジウム、それらの合金等が挙げられる。
【００４２】
例えば、図８のＡ欄に示すように、筒状容器２１０の中に、金属の粉末を投入し、その上に、セラミックスの加湿粉末を投入し、さらにその上に、金属の粉末を投入する。これにより、各粉末が略平板状に成形され、最初に投入された金属の粉末が、第２の金属粉末成形体３２となり、次に投入されたセラミックスの加湿粉末が、セラミックス粉末成形体２３となり、最後に投入された金属の粉末が、第１の金属粉末成形体３１となる。セラミックス粉末成形体２３は、特許請求の範囲における第１の成形体に相当し、第１の金属粉末成形体３１と第２の金属粉末成形体３２との少なくとも一方は、特許請求の範囲における第２の成形体に相当する。
【００４３】
次に、第１の金属粉末成形体３１と、セラミックス粉末成形体２３と、第２の金属粉末成形体３２とが所定の方向（積層方向）に並べて配置された状態で、各成形体３１，２３，３２の積層体に対して、所定の温度において第１の圧力Ｐ１で、上記所定の方向（積層方向）にプレスを行う（Ｓ１４０）。以下、Ｓ１４０におけるプレスを、「予備加圧」という。予備加圧時の第１の圧力Ｐ１は、第１の金属粉末成形体３１および第２の金属粉末成形体３２を構成する金属が変形する圧力以上であり、かつ、セラミックス粉末成形体２３を構成するセラミックス粒子が固化する圧力未満である。なお、本明細書において、セラミックス粒子が固化するとは、セラミックス粒子間が密着して、セラミックス粒子間に金属が入り込む余地がなくなることを意味する。予備加圧時の第１の圧力Ｐ１は、例えば、８３ＭＰａ以上、１２５ＭＰａ以下であることが好ましい。また、予備加圧時の温度は、４００℃以下であることが好ましい。Ｓ１４０の工程は、特許請求の範囲における第１のプレス工程に相当する。
【００４４】
例えば、図８のＢ欄に示すように、筒状容器２１０の中に配置された各成形体３１，２３，３２に対して、上下から押圧部材２２０，２３０を用いて予備加圧を行う。上述したように、予備加圧時の第１の圧力Ｐ１は金属が変形する圧力以上であるため、予備加圧を行うことにより、第１の金属粉末成形体３１を構成する金属が変形し、変形した金属がセラミックス粉末成形体２３内に入り込み、第１の金属粉末成形体３１とセラミックス粉末成形体２３との境界付近に第１の複合粉末成形体４１が形成される。第１の複合粉末成形体４１は、第１の金属粉末成形体３１の一部とセラミックス粉末成形体２３の一部とから構成される。同様に、予備加圧を行うことにより、第２の金属粉末成形体３２を構成する金属が変形し、変形した金属がセラミックス粉末成形体２３内に入り込み、第２の金属粉末成形体３２とセラミックス粉末成形体２３との境界付近に第２の複合粉末成形体４２が形成される。第２の複合粉末成形体４２は、第２の金属粉末成形体３２の一部とセラミックス粉末成形体２３の一部とから構成される。第１の複合粉末成形体４１および第２の複合粉末成形体４２においては、変形した金属がセラミックス粒子の粒界に入り込み、セラミックス粒子が該金属により構成された線状の金属部分により覆われた状態が形成される。なお、予備加圧時の第１の圧力Ｐ１は、セラミックス粒子が固化する圧力未満であるため、予備加圧を行っても、セラミックス粒子間に金属が入り込む余地が確保されるため、上記状態が問題なく形成される。
【００４５】
次に、第１の金属粉末成形体３１と、セラミックス粉末成形体２３と、第２の金属粉末成形体３２とが上記所定の方向に並べて配置された状態で、各成形体３１，２３，３２の積層体に対して、所定の温度において、予備加圧時の第１の圧力Ｐ１より大きい第２の圧力Ｐ２で、上記所定の方向にプレスを行う（Ｓ１５０）。以下、Ｓ１５０におけるプレスを、「本加圧」という。本加圧時の第２の圧力Ｐ２は、セラミックス粉末成形体２３を構成するセラミックス粒子が固化する圧力以上である。本加圧時の第２の圧力Ｐ２は、例えば、１２５ＭＰａを超える圧力であり、５００ＭＰａ以下であることがより好ましい。また、本加圧時の温度は、４００℃以下であることが好ましい。Ｓ１５０の工程は、特許請求の範囲における第２のプレス工程に相当する。
【００４６】
例えば、図８のＣ欄に示すように、筒状容器２１０の中に配置された各成形体３１，２３，３２に対して、上下から押圧部材２２０，２３０を用いて本加圧を行う。上述したように、本加圧時の第２の圧力Ｐ２はセラミックス粒子が固化する圧力以上であるため、本加圧を行うことにより、セラミックス粉末成形体２３（第１の複合粉末成形体４１および第２の複合粉末成形体４２を含む）に含まれるセラミックス粒子が固化する。このような本加圧を行うことにより、セラミックス粉末成形体２３の一部（セラミックス粉末成形体２３から第１の複合粉末成形体４１および第２の複合粉末成形体４２を構成する部分を除く部分）から固体電解質層１２３が形成され、第１の金属粉末成形体３１の一部（第１の金属粉末成形体３１から第１の複合粉末成形体４１を構成する部分を除く部分）から第１の集電極層１３１が形成され、セラミックス粉末成形体２３の他の一部（第１の複合粉末成形体４１を構成する部分）と第１の金属粉末成形体３１の他の一部（第１の複合粉末成形体４１を構成する部分）とから第１の複合層１４１が形成され、第２の金属粉末成形体３２の一部（第２の金属粉末成形体３２から第２の複合粉末成形体４２を構成する部分を除く部分）から第２の集電極層１３２が形成され、セラミックス粉末成形体２３の他の一部（第２の複合粉末成形体４２を構成する部分）と第２の金属粉末成形体３２の他の一部（第２の複合粉末成形体４２を構成する部分）とから第２の複合層１４２が形成される。これにより、固体電解質層１２３と、第１の集電極層１３１と第１の複合層１４１とから構成される第１の内部電極層１２１と、第２の集電極層１３２と第２の複合層１４２とから構成される第２の内部電極層１２２と、を備える基体１１３が作製される。
【００４７】
最後に、他の部材（カバー層１１１，１１２や外部電極１５１，１５２）を取り付ける（Ｓ１６０）。以上により、上述した構成のキャパシタ１００が製造される。
【００４８】
Ａ−３．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態のキャパシタ１００は、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子を含む固体電解質層１２３と、固体電解質層１２３を挟んで上下方向に互いに対向する第１の内部電極層１２１および第２の内部電極層１２２とを備える。第１の内部電極層１２１および第２の内部電極層１２２は、金属により構成された集電極層１３１，１３２と、集電極層１３１，１３２と固体電解質層１２３との間に配置され、金属と固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層１４１，１４２とを有する。上下方向に平行な複合層１４１，１４２の断面において、セラミックス粒子１７０は、金属により構成された線状の金属部分１８０により覆われている。本実施形態のキャパシタ１００は、このような構成であるため、以下に説明するように、キャパシタ１００の容量を大きくすることができる。
【００４９】
図９は、比較例における第２の複合層１４２の詳細構成を示す説明図である。図９に示す比較例では、第２の複合層１４２の断面において、一部のセラミックス粒子１７０の表面に、金属により構成された金属部分１８０が接しているものの、該金属部分１８０は線状ではない。なお、図示しないが、比較例における第１の複合層１４１の構成も同様である。そのため、図９に示す比較例では、複合層１４１，１４２に含まれる金属部分１８０の比表面積が小さくなり、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子１７０と金属部分１８０との接触面積を大きくすることができず、キャパシタ１００の容量を大きくすることができない。
【００５０】
これに対し、本実施形態のキャパシタ１００では、上下方向に平行な複合層１４１，１４２の断面において、セラミックス粒子１７０が、金属により構成された線状の金属部分１８０により覆われているため、複合層１４１，１４２に含まれる金属部分１８０の比表面積を大きくすることができ、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子１７０と金属部分１８０との接触面積を大きくすることができ、キャパシタ１００の容量を大きくすることができる。
【００５１】
また、本実施形態のキャパシタ１００は、固体電解質を主成分とするセラミックス粒子１７０を含む固体電解質層１２３と、固体電解質層１２３を挟んで上下方向に互いに対向する第１の内部電極層１２１および第２の内部電極層１２２とを備える。第１の内部電極層１２１および第２の内部電極層１２２は、金属により構成された集電極層１３１，１３２と、集電極層１３１，１３２と固体電解質層１２３との間に配置され、金属と固体電解質を主成分とするセラミックス粒子とを含む複合層１４１，１４２とを有する。上下方向に平行な複合層１４１，１４２の断面において、セラミックス粒子１７０の粒界に、金属により構成された金属部分１８０が配置されている。そのため、本実施形態のキャパシタ１００では、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子１７０と金属部分１８０との接触面積を大きくすることができ、キャパシタ１００の容量を大きくすることができる。
【００５２】
また、本実施形態のキャパシタ１００では、上下方向に平行な複合層１４１，１４２の断面において、セラミックス粒子１７０の周長に対する、金属部分１８０により覆われた部分の長さの平均割合は５０％以上であり、かつ、セラミックス粒子１７０の周長に対する、連続した１つの金属部分１８０により覆われた部分の最長長さの平均割合は３０％以上である。すなわち、本実施形態のキャパシタ１００では、平均的に見て、セラミックス粒子１７０の表面の過半が、他のセラミックス粒子１７０に接したり空隙に面したりせず、金属部分１８０により覆われており、かつ、セラミックス粒子１７０の周囲が、比較的短く分断された金属部分１８０ではなく、比較的長く連続した金属部分１８０により覆われている。そのため、本実施形態のキャパシタ１００では、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子１７０と金属部分１８０との接触面積を効果的に大きくすることができ、キャパシタ１００の容量を効果的に大きくすることができる。
【００５３】
また、本実施形態のキャパシタ１００では、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子１７０の割合は、５０ｖｏｌ％以上である。このように、本実施形態のキャパシタ１００では、複合層１４１，１４２において、金属に比べて比重の低いセラミックス粒子の割合が比較的多いため、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子１７０と金属部分１８０との接触面積を一定以上確保しつつ、複合層１４１，１４２の重量の増加を抑制することができ、ひいては、キャパシタ１００の重量の増加を抑制することができる。
【００５４】
また、本実施形態のキャパシタ１００では、上下方向に平行な複合層１４１，１４２の断面において、セラミックス粒子１７０と金属部分１８０との接触箇所における、セラミックス粒子１７０の表面の接線に直交する方向の金属部分１８０の平均幅は、２μｍ以下である。すなわち、本実施形態のキャパシタ１００では、平均的に見て、セラミックス粒子１７０を覆う金属部分１８０の幅が、比較的細くなっている。そのため、本実施形態のキャパシタ１００では、複合層１４１，１４２に含まれる金属部分１８０の比表面積を効果的に大きくすることができ、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子１７０と金属部分１８０との接触面積を極めて大きくすることができ、キャパシタ１００の容量を極めて大きくすることができる。
【００５５】
また、本実施形態のキャパシタ１００では、複合層１４１，１４２に含まれる金属は、ヤング率が２００ＧＰａ以下の金属である。すなわち、複合層１４１，１４２に含まれる金属は、比較的延性の高い金属である。そのため、本実施形態のキャパシタ１００では、複合層１４１，１４２において、セラミックス粒子１７０が線状の金属部分１８０により覆われた構成、および、セラミックス粒子１７０の粒界に金属部分１８０が配置された構成を容易に実現することができ、キャパシタ１００の容量を容易に大きくすることができる。なお、複合層１４１，１４２に含まれる金属は、例えば、Ａｇ（銀）とＳｎ（錫）との少なくとも１つの元素を含有する金属である。このような金属は、ヤング率が２００ＧＰａ以下の金属であり、比較的延性の高い金属である。
【００５６】
また、本実施形態のキャパシタ１００では、固体電解質層１２３および複合層１４１，１４２に含まれる固体電解質は、リチウムと、アルミニウムと、ゲルマニウムと、を含むリン酸化物である。リチウムとアルミニウムとゲルマニウムとを含むリン酸化物は、室温付近でのリチウムイオン伝導率が高く、かつ、耐水性が高い固体電解質である。そのため、本実施形態のキャパシタ１００によれば、室温付近でのイオン伝導率を高め、かつ、耐水性を向上させつつ、キャパシタ１００の容量を大きくすることができる。
【００５７】
また、本実施形態のキャパシタ１００の製造方法は、固体電解質を主成分とするセラミックスの粉末とセラミックスの粉末の少なくとも一部を溶解させる溶液とを含むセラミックスの加湿粉末（第１の混合物）を作製する工程（Ｓ１１０）と、セラミックスの加湿粉末を成形してセラミックス粉末成形体２３（第１の成形体）を作製する工程（Ｓ１３０）と、金属の粉末を成形して第１の複合粉末成形体４１および第２の複合粉末成形体４２（第２の成形体）を作製する工程（Ｓ１３０）と、セラミックス粉末成形体２３と第１の複合粉末成形体４１および第２の複合粉末成形体４２とが第１の方向に並べられた状態で、それらの成形体を第１の圧力Ｐ１で第１の方向にプレスをする予備加圧工程（第１のプレス工程）（Ｓ１４０）と、予備加圧工程の後に、セラミックス粉末成形体２３と第１の複合粉末成形体４１および第２の複合粉末成形体４２とが第１の方向に並べられた状態で、それらの成形体を第１の圧力Ｐ１より大きい第２の圧力Ｐ２で第１の方向にプレスをする本加圧工程を行うことにより、セラミックス粉末成形体２３の一部から固体電解質層１２３を形成し、第１の金属粉末成形体３１および第２の金属粉末成形体３２の一部からそれぞれ第１の集電極層１３１および第２の集電極層１３２を形成し、セラミックス粉末成形体２３の他の一部と第１の金属粉末成形体３１および第２の金属粉末成形体３２の他の一部とから、それぞれ第１の複合層１４１および第２の複合層１４２を形成する工程（第２のプレス工程）（Ｓ１５０）とを備える。
【００５８】
このように、本実施形態のキャパシタ１００の製造方法では、比較的低い第１の圧力Ｐ１での予備加圧が行われることにより、第１の金属粉末成形体３１および第２の金属粉末成形体３２を構成する金属が変形して、セラミックス粉末成形体２３を構成するセラミックス粒子の粒界に進入する。また、予備加圧の後に、比較的高い第２の圧力Ｐ２での本加圧が行われることにより、セラミックス粉末成形体２３を構成するセラミックス粒子が固化して、セラミックス粒子と金属とを含む複合層１４１，１４２が形成される。形成された複合層１４１，１４２は、セラミックス粒子が線状の金属部分により覆われた構成、および、セラミックス粒子の粒界に金属部分が存在する構成となる。そのため、本キャパシタ１００の製造方法によれば、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子１７０と金属部分１８０との接触面積が大きいために容量の大きいキャパシタ１００を製造することができる。
【００５９】
さらに、本実施形態のキャパシタ１００の製造方法では、複合層１４１，１４２の形成が、焼成ではなく、プレスを行うことにより実現されるため、複合層１４１，１４２に含まれる金属が焼成に伴って成長して粗大化することを回避することができる。そのため、本実施形態のキャパシタ１００の製造方法によれば、複合層１４１，１４２に含まれる金属粒子の粗大化に伴うセラミックス粒子１７０と金属部分１８０との接触面積の低下を抑制することができ、容量の大きいキャパシタ１００を製造することができる。
【００６０】
また、本実施形態のキャパシタ１００の製造方法では、予備加圧時の第１の圧力Ｐ１は、集電極層を構成する金属が変形する圧力以上であり、かつ、固体電解質層を構成するセラミックス粒子が固化する圧力未満である。そのため、本実施形態のキャパシタ１００の製造方法によれば、予備加圧を行うことにより、金属が変形してセラミックス粒子の粒界に入り込み、セラミックス粒子が線状の金属部分により覆われた構成、および、セラミックス粒子の粒界に金属部分が存在する構成を確実に形成することができ、容量の大きいキャパシタ１００をより確実に製造することができる。
【００６１】
Ａ−４．キャパシタ１００の分析方法：
キャパシタ１００について、上下方向に平行な複合層１４１，１４２の断面における、セラミックス粒子１７０の表面を覆う金属部分１８０の占有率、および、セラミックス粒子１７０の表面を覆う最長の金属部分１８０の占有率の特定方法は、以下の通りである。
【００６２】
まず、キャパシタ１００を切断して、電極対向方向（Ｚ軸方向）に平行な断面を露出させる。該断面を研磨した後、該断面における複合層（第１の複合層１４１または第２の複合層１４２）と集電極層（第１の集電極層１３１または第２の集電極層１３２）との境界を含む領域のＳＥＭ画像（反射電子像）を取得する。ＳＥＭ画像の倍率は、例えば８０００倍とする。
【００６３】
断面のＳＥＭ画像において、濃淡差によって、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子１７０と金属部分１８０とを識別する。例えば、ＥＤＳ解析により、ＳＥＭ画像中における淡色部分が金属であることが確認された場合には、ＳＥＭ画像中における淡色部分を金属部分１８０と識別し、濃色部分をセラミックス粒子１７０と識別する（図６参照）。上記ＳＥＭ画像において、各セラミックス粒子１７０の周長と、各セラミックス粒子１７０を覆う各金属部分１８０の合計長さと、各セラミックス粒子１７０を覆う金属部分１８０の最大連続長さとを測定する。視野の異なる４枚のＳＥＭ画像のそれぞれについて、複合層１４１，１４２の領域に、おおよそ複合層１４１，１４２と集電極層１３１，１３２との境界と考えられる直線に平行な任意の直線を引き、該直線に重なる任意の５個のセラミックス粒子１７０について、上記測定を行う。すなわち、合計２０個のセラミックス粒子１７０について上記測定を行う。その後、各測定値の平均値を算出し、該平均値に基づき、セラミックス粒子１７０の表面を覆う金属部分１８０の占有率と、セラミックス粒子１７０の表面を覆う最長の金属部分１８０の占有率とを算出する。
【００６４】
また、複合層１４１，１４２におけるセラミックス粒子１７０の割合（ｖｏｌ％）は、上述した視野の異なる４枚のＳＥＭ画像のそれぞれについて、ＳＥＭ画像の面積に対するセラミックス粒子１７０の面積割合を算出し、それらの平均値を算出することにより特定することができる。
【００６５】
また、上下方向に平行な複合層１４１，１４２の断面において、セラミックス粒子１７０を覆う金属部分１８０の平均幅の特定方法は、以下の通りである。上述した視野の異なる４枚のＳＥＭ画像のそれぞれについて、複合層１４１，１４２の領域に、おおよそ複合層１４１，１４２と集電極層１３１，１３２との境界と考えられる直線に平行な任意の直線を引き、該直線に重なる任意の５個のセラミックス粒子１７０について、任意の５箇所で金属部分１８０の幅を測定する。すなわち、合計１００箇所で金属部分１８０の幅の測定を行う。各測定値の平均値を算出して、該平均値を金属部分１８０の平均幅とする。
【００６６】
Ａ−５．性能評価：
キャパシタ１００を構成する基体１１３のサンプルを複数作製し、作製された複数のサンプルを用いて性能評価を行った。図１０は、性能評価結果を示す説明図である。
【００６７】
Ａ−５−１．各サンプルについて：
（各サンプルの作製方法）
図１０に示すように、性能評価には、６個の基体１１３のサンプル（Ｓ１〜Ｓ６）を用いた。６個のサンプルの内、サンプルＳ１〜Ｓ４については、上述した実施形態において説明した製造方法に従って作製した。より具体的なサンプルＳ１〜Ｓ４の作製方法は、以下の通りである。
【００６８】
はじめに、炭酸リチウムと、γ−アルミナと、酸化ゲルマニウムと、リン酸水素２アンモニウムとを、ＬＡＧＰの組成（すなわち、Ｌｉ１．５Ａｌ０．５Ｇｅ１．５（ＰＯ４）３）と一致するような配合比で秤量し、エチルアルコールと共に、ナイロンポットおよびジルコニア球石を用いて混合した。該混合物を乾燥した後、アルミナルツボで、最高温度９００℃で２時間保持して仮焼を行い、ＬＡＧＰの仮焼粉末を得た。
【００６９】
上述したＬＡＧＰの仮焼粉末を、エチルアルコールと共に、ナイロンポットおよびジルコニア球石を用いて３６時間粉砕し、乾燥して、ＬＡＧＰの粉砕粉末を作製した。
【００７０】
次に、上述したＬＡＧＰの粉砕粉末に、２０ｗｔ％の水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）飽和水溶液を加え、乳鉢にて加湿混合を行い、ＬＡＧＰの加湿粉末を得た。
【００７１】
次に、上述したＬＡＧＰの加湿粉末を金属粉末で挟むようにして、直径１２ｍｍの円筒形状の金型に入れた。これにより、加湿粉末および金属粉末が円板状に成形される。なお、金属粉末としては、粒径が３８μｍ以下のＳｎ（錫）の粉末を使用した。その後、１４０℃に設定したプレス機により、加湿粉末の成形体および金属粉末の成形体を２段階（予備加圧および本加圧）に分けて一軸プレスし、１時間保持した。図１０に示すように、サンプルＳ１では、予備加圧として４２ＭＰａ（３０分）のプレスが行われ、その後の本加圧として３５０ＭＰａ（３０分）のプレスが行われた。また、サンプルＳ２では、予備加圧として８３ＭＰａ（３０分）のプレスが行われ、その後の本加圧として３５０ＭＰａ（３０分）のプレスが行われた。また、サンプルＳ３では、予備加圧として１２５ＭＰａ（３０分）のプレスが行われ、その後の本加圧として３５０ＭＰａ（３０分）のプレスが行われた。また、サンプルＳ４では、予備加圧として１７５ＭＰａ（３０分）のプレスが行われ、その後の本加圧として３５０ＭＰａ（３０分）のプレスが行われた。なお、プレス中は、粉末成形体と下パンチとの間、および、粉末成形体と上パンチとの間に、紙を挿入した。プレス完了後、１２０℃で４時間保持して乾燥した。これにより、直径１２ｍｍ、厚さ１ｍｍの積層体であるサンプルを得た。
【００７２】
また、サンプルＳ５については、上述したサンプルＳ１〜Ｓ４の製造方法における２段階の一軸プレス（予備加圧および本加圧）の代わりに、１段階の一軸プレス（本加圧のみ）を行うことにより作製した。サンプルＳ５の製造方法におけるその他の点は、サンプルＳ１〜Ｓ４の製造方法と同じである。図１０に示すように、サンプルＳ５では、本加圧として３５０ＭＰａ（６０分）のプレスが行われた。
【００７３】
また、サンプルＳ６の作製方法は、以下の通りである。まず、上述したサンプルＳ１〜Ｓ４の製造方法と同様に、ＬＡＧＰの粉砕粉末を作製し、該ＬＡＧＰの粉砕粉末を用いてＬＡＧＰの加湿粉末を作製した。また、別途、上記ＬＡＧＰの粉砕粉末と金属粉末とを、ＬＡＧＰ粉末：金属粉末＝６０：４０ｖｏｌ％の比率となるように秤量し、エチルアルコールと共に乳鉢混合し、さらに１５ｗｔ％の水酸化リチウム飽和水溶液を加え、乳鉢にて加湿混合を行い、ＬＡＧＰと金属との複合加湿粉末を得た。なお、金属粉末としては、粒径が３８μｍ以下のＳｎ（錫）の粉末を使用した。
【００７４】
次に、上述したＬＡＧＰの加湿粉末を、上述したＬＡＧＰと金属との複合加湿粉末で挟むようにして、直径１２ｍｍの円筒形状の金型に入れた。これにより、加湿粉末および複合加湿粉末が円板状に成形される。その後、１４０℃に設定したプレス機により、加湿粉末の成形体および複合加湿粉末の成形体を１段階で一軸プレスし（本加圧のみ）、１時間保持した。図１０に示すように、サンプルＳ６では、本加圧として３５０ＭＰａ（６０分）のプレスが行われた。その後は、上述したサンプルＳ１〜Ｓ４の製造方法と同様に、乾燥等を行うことにより、直径１２ｍｍ、厚さ１ｍｍの積層体であるサンプルを得た。
【００７５】
Ａ−５−２．評価方法：
上述した分析方法に従い、各サンプルを分析し、セラミックス粒子１７０の表面を覆う金属部分１８０の占有率と、セラミックス粒子１７０の表面を覆う最長の金属部分１８０の占有率とを求めた。セラミックス粒子１７０の表面を覆う金属部分１８０の占有率が５０％以上であり、かつ、セラミックス粒子１７０の表面を覆う最長の金属部分１８０の占有率が３０％以上である場合に、合格（〇）と判定し、それ以外の場合に、不合格（×）と判定した。なお、セラミックス粒子１７０と金属部分１８０とを含む複合層１４１，１４２が形成されなかった場合には、判定不能（−）とした。
【００７６】
Ａ−５−３．評価結果：
図１０に示すように、サンプルＳ１では、上述したサンプルの作製方法によって、セラミックス粒子１７０と金属部分１８０とを含む複合層１４１，１４２が形成されなかった。そのため、サンプルＳ１については、判定不能（−）とされた。サンプルＳ１では、予備加圧の圧力Ｐ１が４２ＭＰａと比較的低いため、予備加圧によって金属が十分に変形せず、金属がセラミックス粒子の粒界に進入せず、その結果、複合層１４１，１４２が形成されなかったものと考えられる。
【００７７】
また、サンプルＳ４では、上述したサンプルの作製方法によって、セラミックス粒子１７０と金属部分１８０とを含む複合層１４１，１４２が形成されなかった。そのため、サンプルＳ４については、判定不能（−）とされた。サンプルＳ４では、予備加圧の圧力Ｐ１が１７５ＭＰａと比較的高いため、予備加圧によってセラミックス粒子間が密着し、セラミックス粒子間に金属が入り込む余地がなくなり、その結果、複合層１４１，１４２が形成されなかったものと考えられる。
【００７８】
また、サンプルＳ５では、上述したサンプルの作製方法によって、セラミックス粒子１７０と金属部分１８０とを含む複合層１４１，１４２が形成されなかった。そのため、サンプルＳ５については、判定不能（−）とされた。サンプルＳ５では、予備加圧が行われず、３５０ＭＰａという高い圧力での本加圧のみが行われたため、本加圧によってセラミックス粒子間が密着し、セラミックス粒子間に金属が入り込む余地がなくなり、その結果、複合層１４１，１４２が形成されなかったものと考えられる。
【００７９】
また、サンプルＳ６では、上述したサンプルの作製方法によって、セラミックス粒子１７０と金属部分１８０とを含む複合層１４１，１４２が形成された。しかしながら、サンプルＳ６では、セラミックス粒子１７０の表面を覆う金属部分１８０の占有率が５０％未満であり、また、セラミックス粒子１７０の表面を覆う最長の金属部分１８０の占有率が３０％未満であったため、不合格（×）と判定された。サンプルＳ６では、セラミックスと金属との複合粉末（上述したＬＡＧＰと金属との複合加湿粉末）が使用されたため、セラミックス粒子１７０と金属部分１８０とを含む複合層１４１，１４２が形成された。しかしながら、上記複合粉末から複合層１４１，１４２が形成されたため、セラミックス粒子１７０が金属部分１８０によって十分に覆われた状態が形成されず、上記各占有率の値が低くなったものと考えられる。
【００８０】
これに対し、サンプルＳ２，Ｓ３では、上述したサンプルの作製方法によって、セラミックス粒子１７０と金属部分１８０とを含む複合層１４１，１４２が形成された。また、サンプルＳ２，Ｓ３では、セラミックス粒子１７０の表面を覆う金属部分１８０の占有率が５０％以上であり、また、セラミックス粒子１７０の表面を覆う最長の金属部分１８０の占有率が３０％以上であったため、合格（〇）と判定された。サンプルＳ２，Ｓ３では、８３ＭＰａ以上、１２５ＭＰａ以下の圧力Ｐ１で予備加圧が行われ、その後、それより高い圧力Ｐ２（３５０ＭＰａ）で本加圧が行われる。そのため、予備加圧によって金属が十分に変形し、変形した金属がセラミックスの粒界に入り込み、セラミックス粒子の表面の多くの部分が、比較的長い金属部分により覆われた状態が形成されたものと考えられる。
【００８１】
以上説明したように、本性能評価により、上述した本実施形態の製造方法によりキャパシタ１００を構成する基体１１３を製造すれば、セラミックス粒子が線状の金属部分により覆われた構成、および、セラミックス粒子の粒界に金属部分が存在する構成を有する複合層１４１，１４２を形成することができ、セラミックス粒子と金属部分との接触面積が大きいために容量の大きいキャパシタ１００を製造することができることが確認された。
【００８２】
また、本性能評価により、固体電解質としてＬＡＧＰを使用し、金属としてＳｎを使用した場合には、予備加圧時の圧力Ｐ１は８３ＭＰａ以上、１２５ＭＰａ以下であることが好ましいことが確認された。
【００８３】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００８４】
上記実施形態におけるキャパシタ１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、第１の内部電極層１２１と第２の内部電極層１２２との両方について、集電極層１３１，１３２と複合層１４１，１４２とを有し、複合層１４１，１４２の断面においてセラミックス粒子１７０が線状の金属部分１８０により覆われている等の構成を有しているが、第１の内部電極層１２１と第２の内部電極層１２２との一方のみについて、上記実施形態と同様の構成が採用されるとしてもよい。この場合には、第１の内部電極層１２１および第２の内部電極層１２２の内、上記構成が採用された内部電極層が、特許請求の範囲における特定電極層に相当する。このような構成でも、集電極層と複合層とを有する特定電極層において、上記実施形態と同様の構成が採用されれば、複合層において層厚の増大を抑制しつつセラミックス粒子と金属部分との接触面積を大きくすることができ、キャパシタ１００の容量を大きくすることができる。
【００８５】
また、上記実施形態では、キャパシタ１００がカバー層１１１，１１２を備えているが、キャパシタ１００がカバー層１１１，１１２を備えていないとしてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態におけるキャパシタ１００を構成する各部材の形成材料は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、固体電解質層１２３および複合層１４１，１４２に含まれる固体電解質は、ＬＡＧＰであるとしているが、固体電解質層１２３および複合層１４１，１４２に含まれる固体電解質は他の種類の固体電解質であってもよい。すなわち、固体電解質層１２３および複合層１４１，１４２に含まれる固体電解質は、例えば、酸化物系固体電解質と、ハロゲン化物系固体電解質と、硫化物系固体電解質と、錯体水素化物系固体電解質と、アンチペロブスカイト系固体電解質と、その他の固体電解質材料（例えば、Ｌｉ３ＰＯ４）と、のいずれか１種類、または、これらの内の少なくとも２つの種類を混ぜたものであってもよい。酸化物系固体電解質としては、ＬＡＧＰの他に、例えば、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２（以下、「ＬＬＺ」という）や、ＬＬＺに対してＭｇ（マグネシウム）およびＳｒ(ストロンチウム)の元素置換を行ったもの等を用いることができる。また、ハロゲン化物系固体電解質としては、例えば、ＬｉＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、ＬｉＦ、ＬｉＩ−ＬｉＢｒ等のハロゲン化リチウムを用いることができる。また、硫化物系固体電解質としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−Ｌｉ２Ｏ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｏ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＬｉＩ−ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＸ（ＸはＩ、Ｂｒ、Ｃｌの内のいずれか）、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉＩ−Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ−ＧｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＧｅＳ、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５−ＡｘＳｙ（ただし、ｘ、ｙは正の数。ＡはＧｅ、Ｚｎ、Ｇａの内のいずれか）、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−ＬｉｘＤＯｙ（ただし、ｘ、ｙは正の数。ＤはＰ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎの内のいずれか）等を用いることができる。また、錯体水素化物系固体電解質としては、ＬｉＢＨ４、ＬｉＮＨ２、ＬｉＢＨ４・３ＫＩ、ＬｉＢＨ４・ＰＩ２、ＬｉＢＨ４・Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２ＡｌＨ６、Ｌｉ（ＮＨ２）２Ｉ、３ＬｉＢＨ４・ＬｉＩ、Ｌｉ２ＮＨ、ＬｉＧｄ（ＢＨ４）３Ｃｌ、Ｌｉ２（ＢＨ４）（ＮＨ２）、Ｌｉ４（ＢＨ４）（ＮＨ２）３等を用いることができる。また、アンチペロブスカイト系固体電解質としては、Ｌｉ３−２ｘＡｘＯ（ＤｙＥ１−ｙ）１−ｚ（ＯＨ）ｚ（ＡはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの内のいずれか、Ｄ、ＥはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの内のいずれか、ｘ＝０〜０．００５、ｙ＝０〜１、ｚ＝０〜１）等を用いることができる。
【００８７】
また、上記実施形態におけるキャパシタ１００の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態におけるキャパシタ１００の製造方法において、セラミックス粉末成形体２３と第１の金属粉末成形体３１と第２の金属粉末成形体３２との積層体のプレスが行われているが、セラミックス粉末成形体２３と、第１の金属粉末成形体３１と第２の金属粉末成形体３２との一方と、の積層体のプレスが行われるとしてもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、キャパシタ１００の基体１１３が、１つの固体電解質層１２３と一対の内部電極層１２１，１２２とから構成されているが、本発明は、図１１に示すように、基体１１３が、複数の固体電解質層１２３と複数対の内部電極層１２１，１２２とから構成されている変形例のキャパシタ（積層型キャパシタ）１００ａにも同様に適用可能である。図１１に示された変形例のキャパシタ１００ａでは、最も上側（Ｚ軸正方向側）および最も下側（Ｚ軸負方向側）に位置する内部電極層１２１，１２２については、集電極層１３１，１３２と、集電極層１３１，１３２の片側の表面上に配置された複合層１４１，１４２とから構成されている。また、それ以外の内部電極層１２１，１２２については、集電極層１３１，１３２と、集電極層１３１，１３２の両側の表面上に配置された複合層１４１，１４２とから構成されている。そのため、図１１に示された変形例のキャパシタ１００ａは、固体電解質層１２３と、一対の複合層１４１，１４２と、一対の集電極層１３１，１３２とから構成された単位キャパシタ１２０を複数含む構成となる。図１１に示された変形例のキャパシタ１００ａは、上述した実施形態のキャパシタ１００と比較して、電気容量（静電容量）が大きいという利点がある。
【００８９】
また、上記実施形態では、キャパシタ１００を例に説明したが、本発明は、キャパシタ１００以外の蓄電デバイスにも適用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
２３：セラミックス粉末成形体  ３１：第１の金属粉末成形体  ３２：第２の金属粉末成形体  ４１：第１の複合粉末成形体  ４２：第２の複合粉末成形体  １００：キャパシタ  １１０：本体部  １１１：第１のカバー層  １１２：第２のカバー層  １１３：基体  １２０：単位キャパシタ  １２１：第１の内部電極層  １２２：第２の内部電極層  １２３：固体電解質層  １３１：第１の集電極層  １３２：第２の集電極層  １４１：第１の複合層  １４２：第２の複合層  １５１：第１の外部電極  １５２：第２の外部電極  １７０：セラミックス粒子  １８０：金属部分  ２１０：筒状容器  ２２０：押圧部材  ２３０：押圧部材
【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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【図１０】
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【図１１】
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