(57)【要約】【課題】小型化、軽量化を図りながら、静電容量を効果的に向上させることができるキャパシタを提供すること。【解決手段】キャパシタ１は、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質を含む固体電解質層３１と、固体電解質層３1を介して対向するように配置された第１内層電極（第１電極）４１及び第２内層電極（第２電極）４２と、を有する基体２を備えている。第１内層電極４１は、固体電解質層３１の第１主面３１１において、第１主面３１１に接するように配置された第１金属層４１１である。第２内層電極４２は、固体電解質とニッケルを含む金属とを含む複合材料により構成され、かつ、固体電解質層３１の第２主面３１２において、第２主面３１２に接するように配置された複合層４２２と、複合層４２２を被覆するように配置された第２金属層４２１と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン伝導性を有する固体電解質を含む固体電解質層と、該固体電解質層を介して対向するように配置された第１電極及び第２電極と、を有する基体を備えたキャパシタであって、
前記第１電極は、前記固体電解質層の厚み方向の一方側主面において、該一方側主面に接するように配置された第１金属層であり、
前記第２電極は、前記固体電解質とニッケルを含む金属とを含む複合材料により構成され、かつ、前記固体電解質層の厚み方向の他方側主面において、該他方側主面に接するように配置された複合層と、該複合層を被覆するように配置された第２金属層と、を有する、キャパシタ。
【請求項２】
前記基体は、前記固体電解質層と前記第１電極及び前記第２電極とを有するキャパシタ部を複数積層して構成され、前記基体には、前記複数の第１電極と電気的に接続された第１外部電極と、前記複数の第２電極と電気的に接続された第２外部電極と、が設けられている、請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項３】
前記基体は、前記キャパシタ部が積層される積層方向の両端面と、該両端面の間に形成された側面と、を有し、前記第１外部電極及び前記第２外部電極は、前記基体の前記側面において、前記基体を介して対向するように配置され、前記第２外部電極は、前記複合材料により構成され、前記基体の前記側面に接するように配置されている、請求項２に記載のキャパシタ。
【請求項４】
前記固体電解質は、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２及びＬｉ３ｘＬａ２／３−ｘＴｉＯ３（但し、ｘは０．０４以上０．１６以下）の少なくとも一方を含んでいる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解質材料を用いた、電荷を蓄えたり放出したりするキャパシタが知られている。例えば、特許文献１には、イオン伝導性を有する固体電解質を含む固体電解質層の両主面に一対の電極を設けたキャパシタが開示されている。また、特許文献２には、電極にイオン伝導性元素を含む物質を５０体積％未満含有させたキャパシタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３０８４４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／０１２１０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたキャパシタは、静電容量の大きさが十分であるとは言えない。また、上記特許文献２に開示されたキャパシタは、電極にイオン伝導性元素を含む物質を含有させているが、静電容量を向上させる効果が十分であるとは言えない。また、電極の厚みを厚くして静電容量を向上させる方法もあるが、この場合にはキャパシタの体積増加、重量増加を招いてしまうため、単位体積当たりの静電容量、単位重量当たりの静電容量を向上させるのに効果的とは言えない。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、小型化、軽量化を図りながら、静電容量を効果的に向上させることができるキャパシタを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様であるキャパシタは、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質を含む固体電解質層と、固体電解質層を介して対向するように配置された第１電極及び第２電極と、を有する基体を備えたキャパシタであって、第１電極は、固体電解質層の厚み方向の一方側主面において、一方側主面に接するように配置された第１金属層であり、第２電極は、固体電解質とニッケルを含む金属とを含む複合材料により構成され、かつ、固体電解質層の厚み方向の他方側主面において、他方側主面に接するように配置された複合層と、複合層を被覆するように配置された第２金属層と、を有する。
【０００７】
上記キャパシタは、固体電解質層の他方側主面に、固体電解質と金属とを含む複合材料により構成された複合層が設けられている。そのため、固体電解質層及び第２電極における固体電解質と金属との接触面積を増加させ、静電容量を向上させることができる。なお、固体電解質層及び第２電極における固体電解質と金属との接触面積には、固体電解質層及び複合層中の固体電解質と複合層及び第２金属層中の金属との接触面積が含まれる。
【０００８】
また、上記キャパシタは、固体電解質層の両主面の片側のみに、複合層が設けられている。そのため、体積増加及び重量増加を抑制しながら、静電容量を向上させることができる。これにより、小型化、軽量化を図りながら、単位体積当たりの静電容量、単位重量当たりの静電容量を効果的に向上させることができる。
【０００９】
また、複合層を構成する複合材料にニッケルが含まれているため、製造工程における焼成時に、固体電解質（例えばリチウムイオン伝導性酸化物）と金属（ニッケル）との反応を抑制できる。これにより、キャパシタの一部又は全部を同時焼成により作製することが容易となる。なお、焼成時の固体電解質と金属との反応には、複合層中の固体電解質と金属との反応、固体電解質層中の固体電解質と複合層中の金属との反応が含まれる。
【００１０】
上記キャパシタにおいて、基体は、固体電解質層と第１電極及び第２電極とを有するキャパシタ部を複数積層して構成され、基体には、複数の第１電極と電気的に接続された第１外部電極と、複数の第２電極と電気的に接続された第２外部電極と、が設けられていてもよい。この場合には、静電容量の大きいキャパシタが得られる。また、第１外部電極及び第２外部電極に電圧を印加することにより、キャパシタに電荷を蓄えることができる。
【００１１】
また、基体は、キャパシタ部が積層される積層方向の両端面と、該両端面の間に形成された側面と、を有し、第１外部電極及び第２外部電極は、基体の側面において、基体を介して対向するように配置され、第２外部電極は、複合材料により構成され、基体の側面に接するように配置されていてもよい。この場合には、第２外部電極が複合材料により構成されているため、固体電解質層、第２電極及び第２外部電極における固体電解質と金属との接触面積を増加させ、静電容量をさらに向上させることができる。なお、固体電解質層、第２電極及び第２外部電極における固体電解質と金属との接触面積には、固体電解質層、複合層及び第２外部電極中の固体電解質と、複合層、第２金属層及び第２外部電極中の金属との接触面積が含まれる。
【００１２】
また、固体電解質は、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２及びＬｉ３ｘＬａ２／３−ｘＴｉＯ３（但し、ｘは０．０４以上０．１６以下）の少なくとも一方を含んでいてもよい。この場合には、固体電解質のリチウムイオン伝導性を高めることができる。
【００１３】
また、複合層における金属の含有量は、２０体積％以上であることが好ましく、３０体積％以上であることがより好ましい。この場合には、固体電解質と金属との接触面積を増加させ、静電容量を向上させる効果を十分に得ることができる。一方、複合層における金属の含有量が５０体積％を超える場合には、固体電解質と金属との接触面積増加効果が小さくなるだけでなく、固体電解質よりも比重が大きい金属の含有量が多くなることによるキャパシタの重量増加のおそれがある。したがって、複合層における金属の含有量は、５０体積％以下であることが好ましい。
【００１４】
また、上記キャパシタを蓄電用キャパシタとして適用する場合には、第１電極を正極、複合層を含む第２電極を負極として用いることが好ましい。リチウムイオン伝導性を有する固体電解質は、Ｌｉ＋イオンのみが移動するシングルイオン伝導であるため、複合層を含む第２電極を負極としたほうがキャパシタの静電容量を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１のキャパシタを示す斜視図である。
【図２】実施形態１のキャパシタの積層方向に沿った断面を示す断面図である。
【図３】実施形態２のキャパシタの積層方向に沿った断面を示す断面図である。
【図４】実施例１〜３のキャパシタの積層方向に沿った断面を示す断面図である。
【図５】（Ａ）は比較例１のキャパシタの積層方向に沿った断面を示す断面図であり、（Ｂ）は比較例２、３のキャパシタの積層方向に沿った断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（実施形態１）
図１、図２に示すように、本実施形態のキャパシタ１は、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質を含む固体電解質層３１と、固体電解質層３１を介して対向するように配置された第１内層電極（第１電極）４１及び第２内層電極（第２電極）４２と、を有する基体２を備えている。
【００１７】
第１内層電極４１は、固体電解質層３１の第１主面３１１において、第１主面３１１に接するように配置された第１金属層４１１である。第２内層電極４２は、固体電解質とニッケル（Ｎｉ）を含む金属とを含む複合材料により構成され、かつ、固体電解質層３１の第２主面３１２において、第２主面３１２に接するように配置された複合層４２２と、複合層４２２を被覆するように配置された第２金属層４２１と、を有する。以下、このキャパシタ１について詳細に説明する。
【００１８】
なお、本実施形態では、図１のＸ方向を左右方向、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を上下方向として説明をする。なお、これらの方向は、キャパシタ１の各部の相対的な位置関係の説明を容易とするために規定した方向にすぎず、実際にキャパシタ１がどのような方向に向けて配置されるかは任意である。
【００１９】
図１、図２に示すように、キャパシタ１は、積層セラミックチップコンデンサである。キャパシタ１は、平板形状（直方体形状）の基体２を備えている。基体２は、上下方向Ｚの両端面である上端面２０１及び下端面２０２と、上端面２０１と下端面２０２との間に形成された左側面２０３及び右側面２０４を含む４つの側面とを有する。
【００２０】
基体２は、複数の固体電解質層３１、複数の第１内層電極４１及び複数の第２内層電極４２を積層して構成されている。基体２は、複数のキャパシタ部２１を備えている。キャパシタ部２１は、１つの固体電解質層３１、１つの第１内層電極４１及び１つの第２内層電極４２を有する。
【００２１】
キャパシタ部２１において、固体電解質層３１の厚み方向（上下方向Ｚ）の一方側主面である第１主面３１１には、第１主面３１１のうち基体２の左側面２０３側の一部を除いて、第１内層電極４１が設けられている。第１内層電極４１は、金属により構成された第１金属層４１１である。第１金属層４１１は、固体電解質層３１の第１主面３１１に接するように配置されている。第１金属層４１１は、基体２の右側面２０４に露出するように設けられている。
【００２２】
キャパシタ部２１において、固体電解質層３１の厚み方向（上下方向Ｚ）の他方側主面である第２主面３１２には、第２主面３１２のうち基体２の右側面２０４側の一部を除いて、第２内層電極４２が設けられている。第２内層電極４２は、複合層４２２及び第２金属層４２１により構成されている。
【００２３】
複合層４２２は、固体電解質層３１の第２主面３１２に接するように配置されている。第２金属層４２１は、金属により構成されている。第２金属層４２１は、複合層４２２における固体電解質層３１とは反対側の表面に、複合層４２２を被覆するように配置されている。複合層４２２及び第２金属層４２１は、基体２の左側面２０３に露出するように設けられている。
【００２４】
キャパシタ部２１において、第１内層電極４１（第１金属層４１１）と第２内層電極（複合層４２２、第２金属層４２１）とは、固体電解質層３１を介して、上下方向Ｚに対向するように配置されている。第１金属層４１１と第２金属層４２１との間には、固体電解質層３１が配置されている。固体電解質層３１と第２金属層４２１との間には、複合層４２２が配置されている。
【００２５】
複数のキャパシタ部２１は、上下方向Ｚにおいて積層されている。なお、本実施形態では、隣接するキャパシタ部２１同士は、１つの第１金属層４１１又は第２金属層４２１を共有している。すなわち、隣接するキャパシタ部２１の一部同士が重なり合った状態で、複数のキャパシタ部２１が積層されている。
【００２６】
基体２の上端部及び下端部、すなわち複数のキャパシタ部２１が積層された部分の積層方向の両側には、それぞれ１つのカバー層３２が配置されている。２つのカバー層３２は、それぞれ基体２の上端面２０１と下端面２０２とを形成している。
【００２７】
基体２において、固体電解質層３１は、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質により構成されている。固体電解質は、リチウムイオン伝導性酸化物であるＬｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２（以下、適宜、ＬＬＺという）である。カバー層３２は、固体電解質層３１と同様に、ＬＬＺにより構成されている。
【００２８】
第１内層電極４１（第１金属層４１１）は、ニッケルにより構成されている。第２内層電極４２のうち、複合層４２２は、固体電解質と金属とを含む複合材料により構成されている。本実施形態では、ＬＬＺとニッケルとの複合材料により構成されている。複合層４２２における金属（ニッケル）の含有量は、２０体積％以上５０体積％以下である。また、第２金属層４２１は、ニッケルにより構成されている。
【００２９】
基体２には、第１外部電極５１及び第２外部電極５２が設けられている。第１外部電極５１及び第２外部電極５２は、それぞれ基体２の右側面２０４及び左側面２０３において、基体２を介して左右方向Ｘに対向するように配置されている。
【００３０】
第１外部電極５１は、基体２の右側面２０４全体を覆うように設けられている。第１外部電極５１は、基体２の右側面２０４に露出している複数の第１内層電極４１（第１金属層４１１）と電気的に接続されている。第１外部電極５１は、ニッケルにより構成されている。
【００３１】
第２外部電極５２は、基体２の左側面２０３全体を覆うように設けられている。第２外部電極５２は、基体２の左側面２０３に露出している複数の第２内層電極４２（複合層４２２、第２金属層４２１）と電気的に接続されている。第２外部電極５２は、ニッケルにより構成されている。
【００３２】
次に、キャパシタ１の製造方法について説明する。
キャパシタ１を製造するに当たっては、固体電解質層３１及びカバー層３２となるＬＬＺグリーンシートを作製した。また、第１内層電極４１（第１金属層４１１）、第２内層電極４２の第２金属層４２１、第１外部電極５１及び第２外部電極５２となるＮｉペーストを作製した。また、第２内層電極４２の複合層４２２となるＬＬＺ／Ｎｉペーストを作製した。
【００３３】
ＬＬＺグリーンシートの作製においては、まず、炭酸リチウム、水酸化ランタン及び酸化ジルコニウムをＬＬＺの組成となるように所定量秤量し、所定量のエチルアルコールと共に、ナイロンポット及びジルコニア球石を用いて混合・粉砕し、乾燥させて混合粉末を得た。そして、アルミナ坩堝に入れた混合粉末を、大気雰囲気下、最高温度１０００℃、１０時間保持の条件で仮焼し、ＬＬＺ仮焼粉末を得た。
【００３４】
このＬＬＺ仮焼粉末を、メチルエチルケトン／トルエン混合溶剤と共に、ナイロンポット及びジルコニア球石を用いて混合・粉砕し、乾燥させてＬＬＺ粉末を得た。このＬＬＺ粉末を、分散剤、可塑剤、バインダ、有機溶剤等と共に混合し、ＬＬＺスラリーを得た。そして、ＬＬＺスラリーを用いてドクターブレード法により、ＬＬＺグリーンシートを得た。ＬＬＺグリーンシートは、所定の形状となるように切断した。これにより、ＬＬＺグリーンシートを作製した。
【００３５】
Ｎｉペーストの作製においては、Ｎｉ粉末を、可塑剤、バインダ、有機溶剤等と共に混合することにより、Ｎｉペーストを作製した。
ＬＬＺ／Ｎｉペーストの作製においては、上述したＬＬＺ仮焼粉末とＮｉ粉末とを所定の比率となるように秤量し、所定量のメチルエチルケトン／トルエン混合溶剤と共に、ナイロンポット及びジルコニア球石を用いて混合・粉砕し、乾燥させて複合粉末を得た。この複合粉末を、可塑剤、バインダ、有機溶剤等と共に混合することにより、ＬＬＺ／Ｎｉペーストを作製した。
【００３６】
次いで、固体電解質層３１となる上述のＬＬＺグリーンシート上に、第１内層電極４１（第１金属層４１１）となる上述のＮｉペーストを所定のパターンでスクリーン印刷した。これにより、Ｎｉペーストを印刷した複数のＬＬＺグリーンシート（以下、第１グリーンシートという）を得た。
【００３７】
また、固体電解質層３１となる上述のＬＬＺグリーンシート上に、複合層４２２となる上述のＬＬＺ／Ｎｉペースト、第２金属層４２１となる上述のＮｉペースト、複合層４２２となる上述のＬＬＺ／Ｎｉペーストを順に所定のパターンでスクリーン印刷した。これにより、ＬＬＺ／Ｎｉペースト、Ｎｉペースト、ＬＬＺ／Ｎｉペーストを順に印刷した複数のＬＬＺグリーンシート（以下、第２グリーンシートという）を得た。
【００３８】
次いで、第１グリーンシート、第２グリーンシート及びカバー層３２となる上述のＬＬＺグリーンシートを所定の順序で積層し、積層体を作製した。このとき、第１グリーンシート、第２グリーンシート、第２グリーンシート、第１グリーンシートの順に積層することにより、積層方向において対称性を持たせ、後述の焼成時の焼成反りを抑制できる。そして、積層体を、ＷＩＰ（Ｗａｒｍ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓ）により高圧プレスした。その後、積層体を所定の形状に切断し、未焼成の平板形状（直方体形状）の中間体を作製した。
【００３９】
次いで、中間体の側面に、第１外部電極５１及び第２外部電極５２となる上述のＮｉペーストを塗布した。そして、水素／窒素混合雰囲気下、最高温度１２００℃、２時間保持の条件で中間体を焼成した。以上により、図１、図２に示すキャパシタ１を得た。
【００４０】
次に、本実施形態のキャパシタ１の作用効果について説明する。
本実施形態のキャパシタ１は、固体電解質層３１の第２主面３１２に、固体電解質と金属とを含む複合材料により構成された複合層４２２が設けられている。そのため、各キャパシタ部２１の固体電解質層３１及び第２内層電極４２における固体電解質と金属との接触面積を増加させ、静電容量を向上させることができる。なお、固体電解質層３１及び第２内層電極４２における固体電解質と金属との接触面積には、固体電解質層３１及び複合層４２２中の固体電解質と複合層４２２及び第２金属層４２１中の金属との接触面積が含まれる。
【００４１】
また、キャパシタ１は、固体電解質層３１の両主面の片側のみに、複合層４２２が設けられている。そのため、体積増加及び重量増加を抑制しながら、静電容量を向上させることができる。これにより、小型化、軽量化を図りながら、単位体積当たりの静電容量、単位重量当たりの静電容量を効果的に向上させることができる。
【００４２】
また、複合層４２２を構成する複合材料にニッケルが含まれているため、製造工程における焼成時に、固体電解質（ＬＬＺ）と金属（ニッケル）との反応を抑制できる。これにより、キャパシタ１の一部又は全部を同時焼成により作製することが容易となる。なお、焼成時の固体電解質と金属との反応には、複合層４２２中の固体電解質と金属との反応、固体電解質層３１中の固体電解質と複合層４２２中の金属との反応が含まれる。
【００４３】
また、本実施形態のキャパシタ１において、基体２は、固体電解質層３１と第１内層電極４１及び第２内層電極４２とを有するキャパシタ部２１を複数積層して構成されている。基体２には、複数の第１内層電極４１と電気的に接続された第１外部電極５１と、複数の第２内層電極４２と電気的に接続された第２外部電極５２と、が設けられている。そのため、静電容量の大きいキャパシタ１が得られる。また、第１外部電極５１及び第２外部電極５２に電圧を印加することにより、キャパシタ１に電荷を蓄えることができる。
【００４４】
また、固体電解質層３１及び複合層４２２に含まれる固体電解質は、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２（ＬＬＺ）である。そのため、固体電解質のリチウムイオン伝導性を高めることができる。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、小型化、軽量化を図りながら、静電容量（具体的には、体積当たりの静電容量、重量当たりの静電容量）を効果的に向上させることができるキャパシタ１が得られる。
【００４６】
（実施形態２）
本実施形態は、図３に示すように、キャパシタ１の第２外部電極５２の構成を変更した例である。なお、上述した実施形態１と同様の構成及び作用効果については説明を省略する。
【００４７】
第２外部電極５２は、固体電解質と金属とを含む複合材料により構成されている。本実施形態では、第２外部電極５２は、第２内層電極４２の複合層４２２と同様に、ＬＬＺとニッケルとを含む複合材料により構成されている。
【００４８】
本実施形態では、第２外部電極５２が複合材料により構成されているため、各キャパシタ部２１の固体電解質層３１、第２内層電極４２及び第２外部電極５２における固体電解質と金属との接触面積を増加させ、静電容量をさらに向上させることができる。なお、固体電解質層３１、第２内層電極４２及び第２外部電極５２における固体電解質と金属との接触面積には、固体電解質層３１、複合層４２２及び第２外部電極５２中の固体電解質と、複合層４２２、第２金属層４２１及び第２外部電極５２中の金属との接触面積が含まれる。
【００４９】
（実施例）
以下、本発明のキャパシタの実施例を比較例と対比しながら説明し、本発明の効果を実証する。以下に示す実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
【００５０】
ここでは、構造の異なる複数のキャパシタ（実施例１〜３、比較例１〜３）を作製し、これらについて性能評価を行った。以下、実施例及び比較例のキャパシタの構造、作製方法及び評価方法について説明する。
【００５１】
＜キャパシタの構造＞
実施例１〜３のキャパシタ１は、図４に示すように、固体電解質層３１と、固体電解質層３１の第１主面３１１及び第２主面３１２に設けられた第１電極４１及び第２電極４２とを備えている。第１電極４１は、第１金属層４１１であり、第２電極４２は、複合層４２２及び第２金属層４２１を有する。キャパシタ１は、上述の実施形態１、２のキャパシタ部２１（図２、図３参照）を１つ有する構造である。キャパシタ１は、固体電解質層３１の両主面の片側のみに複合層４２２が設けられている。
【００５２】
比較例１のキャパシタ９１Ａは、図５（Ａ）に示すように、固体電解質層３１と第１電極４１及び第２電極４２とを備えている。第１電極４１は、第１金属層４１１であり、第２電極４２は、第２金属層４２１である。キャパシタ９１Ａは、固体電解質層３１の両主面のどちら側にも複合層が設けられていない。
【００５３】
比較例２、３のキャパシタ９１Ｂは、図５（Ｂ）に示すように、固体電解質層３１と第１電極４１及び第２電極４２とを備えている。第１電極４１は、複合層４１２及び第１金属層４１１を有し、第２電極４２は、複合層４２２及び第２金属層４２１を有する。第１電極４１の複合層４１２は、第２電極４２の複合層４２２と同様である。キャパシタ９１Ｂは、固体電解質層３１の両主面の両側に複合層４１２、４２２が設けられている。
【００５４】
また、実施例１〜３及び比較例１〜３のキャパシタにおいて、固体電解質層３１は、ＬＬＺにより構成されている。第１金属層４１１及び第２金属層４２１は、金（Ａｕ）により構成されている。複合層４１２、４２２は、ＬＬＺとニッケルとの複合材料により構成されている。複合層４１２、４２２における金属（ニッケル）の含有量は、表１に示すとおりである。また、固体電解質層３１及び複合層４１２、４２２の厚さは、表１に示すとおりである。
【００５５】
＜キャパシタの作製方法＞
実施例及び比較例のキャパシタを製造するに当たっては、まず、炭酸リチウム、水酸化ランタン及び酸化ジルコニウムをＬＬＺの組成となるように所定量秤量し、所定量のエチルアルコールと共に、ナイロンポット及びジルコニア球石を用いて混合・粉砕し、乾燥させて混合粉末を得た。そして、アルミナ坩堝に入れた混合粉末を、大気雰囲気下、最高温度１０００℃、１０時間保持の条件で仮焼し、ＬＬＺ仮焼粉末を得た。
【００５６】
次いで、ＬＬＺ仮焼粉末とＮｉ粉末とを所定の比率となるように秤量し、所定量のメチルエチルケトン／トルエン混合溶剤と共に、ナイロンポット及びジルコニア球石を用いて混合・粉砕し、乾燥させた。これにより、複合層となる複合粉末を得た。なお、上述のＬＬＺ仮焼粉末は、固体電解質層となるものである。
【００５７】
次いで、内径１２ｍｍの円筒形状の金型内に、各キャパシタの構造に合わせて、ＬＬＺ仮焼粉末及び複合粉末を所定の位置に充填し、５ＭＰａの圧力で一軸プレスし、さらに１５０ＭＰａの圧力で静水圧プレス（ＣＩＰ：Ｃｏｌｄ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓ）した。これにより、円板状のペレットを得た。このペレットを０．１３体積％の水素を含む窒素雰囲気下、最高温度１２００℃、１２時間保持の条件で焼成し、中間焼成体を得た。その後、中間焼成体の両端面に、Ａｕスパッタにより第１金属層及び第２金属層を形成した。以上により、実施例及び比較例の各キャパシタを得た。
【００５８】
＜性能評価方法＞
実施例及び比較例のキャパシタの性能評価として、定電流法（ＪＩＳ規格：Ｃ５１６０−１）によって直流容量を測定した。具体的には、充電電圧１Ｖとして１時間充電し、放電電流１μＡで放電し、直流容量を測定した。なお、実施例１〜３は、第１電極を正極側、第２電極を負極側とした。比較例１〜３は、第１電極及び第２電極のうち、一方を正極側、他方を負極側とした。そして、測定した直流容量を体積で除することにより体積容量密度を算出し、重量で除することにより重量容量密度を算出した。
【００５９】
【表１】
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実施例及び比較例のキャパシタの評価結果を表１に示す。
【００６０】
実施例１〜３のキャパシタは、固体電解質層の両主面の片側のみに複合層を設けているため、体積容量密度が４０ｍＦ／ｃｍ３以上、重量容量密度が８Ｆ／ｋｇ以上であり、比較例１〜３に比べて十分に高い値となった。なお、実施例１〜３の結果から、複合層における金属の含有量が多くなるほど体積容量密度及び重量容量密度が高くなるが、５０体積％程度で容量密度向上効果が少し小さくなることがわかった。
【００６１】
一方、比較例１のキャパシタは、固体電解質層の両主面のどちら側にも複合層を設けていないため、体積容量密度及び重量容量密度がどちらも非常に小さい値となり、共に不十分な結果となった。
【００６２】
また、比較例２のキャパシタは、固体電解質層の両主面の両側に複合層を設けているため、体積容量密度が４０ｍＦ／ｃｍ３未満、重量容量密度が８Ｆ／ｋｇ未満となり、共に不十分な結果となった。
【００６３】
また、比較例３のキャパシタは、固体電解質層の両主面に複合層を設け、その複合層の厚みを厚くしたため、体積容量密度が４０ｍＦ／ｃｍ３をやや上回ったが、重量容量密度が８Ｆ／ｋｇ未満となり、総合的に不十分な結果となった。
【００６４】
（その他の実施形態）
なお、本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【００６５】
（１）キャパシタにおいて、キャパシタ部の数は、上述の実施例（実施例１〜３のキャパシタ、図４参照）のように１つであってもよいし、上述の実施形態１、２（図２、図３参照）のように複数であってもよい。すなわち、キャパシタ部の数は、適宜変更することができる。
【００６６】
（２）固体電解質層に含まれる固体電解質としては、上述の実施形態１、２、実施例のように、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２（ＬＬＺ）を用いることができるが、Ｌｉ３ｘＬａ２／３−ｘＴｉＯ３（但し、ｘは０．０４以上０．１６以下）（ＬＬＴ）を用いることもできる。これら以外にも、例えば、Ｌｉ１＋ｘＡｌｘＧｅ２−ｘ（ＰＯ４）３、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３（ＬＡＴＰ）、ＬｉｘＺｒｙＮｂｚ（ＰＯ４）３（ＬＺＮＰ）、Ｌｉ１．２Ｚｒ１．９Ｃａ０．１（ＰＯ４）３（ＬＺＣＰ）、Ｌｉ７−ｘＬａ３Ｚｒ２−ｘＮｂｘＯ１２（ＬＬＺＮ）、Ｌｉ７−ｘＬａ３Ｚｒ２−ｘＴａｘＯ１２（ＬＬＺＴ）、Ｌｉ６ＢａＬａ２Ｔａ２Ｏ１２（ＬＢＬＴ）、Ｌｉ３ＢＯ３、Ｌｉ３ＰＯ４−ｘＮｘ（ＬｉＰＯＮ）、ＬｉＳ−Ｐ２Ｓ５（ＬＰＳ）、Ｌｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２（ＬＧＰＳ）等のリチウムイオン伝導体を採用することができる（一般式中のＸ、Ｙ及びＺは任意の数）。
【００６７】
（３）固体電解質層は、上述の実施形態１、２、実施例のように、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質のみで構成されていてもよいし、固体電解質層に固体電解質以外の材料が所定量（例えば５０体積％未満の範囲）含まれていてもよい。すなわち、固体電解質層は、固体電解質が主成分として含まれ、さらに固体電解質以外の材料が含まれていてもよい。
【００６８】
固体電解質層に含まれる固体電解質以外の材料としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢＴ）等の電気絶縁性（すなわち電子伝導性及びイオン伝導性に関する電気絶縁性）を有する材料を採用することができる。電気絶縁性を有する材料としては、例えば、チタン酸ストロンチウム、アルミナ、ジルコニア、シリカ等の金属酸化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、アクリル、エポキシ、ポリイミド等の樹脂等が挙げられる。
【００６９】
固体電解質層に含まれる固体電解質以外の材料には、固体電解質を構成する元素の酸化物も採用することができる。固体電解質を構成する元素の酸化物材料としては、例えば、ＡｌＰＯ４、ＴｉＯ２、ＬａＴｉＯ３等が挙げられる。
【００７０】
（４）複合層の材料としては、上述した固体電解質層に含まれる固体電解質と金属とを含む複合材料を採用することができる。複合材料中の金属には、少なくともＮｉ（ニッケル）が含まれる。複合材料中の金属には、Ｎｉ以外にＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ等が含まれていてもよい。
【００７１】
（５）第１金属層及び第２金属層の材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ等、周知の各種の金属（導電材料）を採用することができる。また、第１金属層及び第２金属層の材料としては、複合層を構成する複合材料中の金属であってもよいし、別の金属であってもよい。
【００７２】
（６）上述の実施形態１、２では、カバー層の材料として、リチウムイオン伝導性を有する固体電解質を用いたが、リチウムイオン伝導性を有しない材料を用いることができる。例えば、ＢａＴｉＯ３（ＢＴ）等の誘電体セラミック（焼結体）を用いることができ、それ以外に、チタン酸ストロンチウム、アルミナ、ジルコニア、シリカ等の金属酸化物等のリチウムイオン伝導性を有しない材料を用いることもできる。
【００７３】
（７）上述の実施形態２では、第１外部電極及び第２外部電極のうち、第２外部電極のみが固体電解質と金属とを含む複合材料により構成されているが、第１外部電極及び第２外部電極の両方が複合材料により構成されていてもよい。また、第１外部電極のみが複合材料により構成されていてもよい。なお、第１外部電極及び第２外部電極を構成する複合材料は、複合層と同様の複合材料であってもよいし、別の複合材料であってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１…キャパシタ
２…基体
３１…固体電解質層
３１１…第１主面（固体電解質層の厚み方向の一方側主面）
３１２…第２主面（固体電解質層の厚み方向の他方側主面）
４１…第１内層電極（第１電極）
４１１…第１金属層
４２…第２内層電極（第２電極）
４２１…第２金属層
４２２…複合層
【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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