[發明專利]雙模式型蓄電裝置

無效

• 申請號: 201380014741.9
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN104185914A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 岸井豐;植谷慶裕;松浦愛美;加治佐由姬;阿部正男;大谷彰
• 申請（專利權）人: 日東電工株式會社
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/36;H01M4/60
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及蓄電裝置，詳細而言，涉及具有優異的高容量密度、高能量密度的新型雙模式型蓄電裝置。

背景技術

近年來，隨著便攜式電腦、手機、便攜信息終端(PDA)等的電子技術的進步、發展，作為這些電子設備的蓄電裝置，廣泛使用可以重復充放電的二次電池等。在這種二次電池等電化學蓄電裝置中，期望作為電極使用的材料的高容量化。

蓄電裝置的電極含有具有能嵌入·脫嵌離子的功能的活性物質?；钚晕镔|的離子的嵌入·脫嵌也被稱為所謂的摻雜(doping)·去摻雜(dedoping)(或者有時也稱為“摻雜(dope)·去摻雜(dedope)”)，將每單位特定分子結構的摻雜·去摻雜量稱為摻雜率，材料的摻雜率越高，作為電池越可高容量化。

電化學上，使用離子的嵌入·脫嵌量多的材料作為電極，由此作為電池能高容量化。更詳細而言，在作為蓄電裝置而受到關注的鋰二次電池中，使用可以嵌入·脫嵌鋰離子的石墨類的負極，每6個碳原子嵌入·脫嵌1個左右的鋰離子，可得到高容量化。

這種鋰二次電池當中，正極使用錳酸鋰、鈷酸鋰之類的含鋰過渡金屬氧化物、負極使用可嵌入·脫嵌鋰離子的碳材料并且使兩電極在電解液中相對而得到的鋰二次電池具有高能量密度，因此作為上述電子設備的蓄電裝置而得以廣泛使用。

然而，上述鋰二次電池是通過電化學反應獲得電能的二次電池，上述電化學反應的速度小，因此存在輸出密度低的缺點。進而，由于二次電池的內部電阻高，因此難以快速放電，并且也難以快速充電。此外，電極、電解液會因伴隨充放電的電化學反應而劣化，因此通常壽命、即循環特性也不良。

因此，為了改善上述問題，也已知有將具有摻雜物的聚苯胺之類的導電性聚合物用于正極活性物質的鋰二次電池(參見專利文獻1)。

然而，通常具有導電性聚合物作為正極活性物質的二次電池是在充電時陰離子摻雜到導電性聚合物中、在放電時該陰離子從聚合物中去摻雜的陰離子移動型。因此，負極活性物質使用能嵌入·脫嵌鋰離子的碳材料等時，無法構成在充放電時陽離子在兩電極間移動的陽離子移動型的搖椅型二次電池。即，搖椅型二次電池具有電解液量較少即可的優點，而上述具有導電性聚合物作為正極活性物質的二次電池則不行，也無法對蓄電裝置的小型化作出貢獻。

為了解決這種問題，還提出了陽離子移動型的二次電池，其無需大量電解液，目的在于使電解液中的離子濃度實質上不變化，并且由此提高單位體積、重量的容量密度、能量密度。該二次電池使用聚乙烯基磺酸之類的具有聚合物陰離子的導電性聚合物作為摻雜物來構成正極，負極使用鋰金屬(參見專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平3-129679號公報

專利文獻2：日本特開平1-132052號公報

發明內容

發明要解決的問題

然而，上述二次電池在性能方面尚不充分。即，與正極使用錳酸鋰、鈷酸鋰之類的含鋰過渡金屬氧化物的鋰二次電池相比，容量密度、能量密度較低。

本發明是為了解決現有的鋰二次電池這種蓄電裝置中的上述問題而作出的，尤其，通過使因離子的嵌入·脫嵌而導電性變化的活性物質化合物在充放電時的離子移動順利進行，從而提供具有優異的高容量密度、高能量密度的新型蓄電裝置。

用于解決問題的方案

本發明的第一技術方案為一種雙模式型蓄電裝置，所述蓄電裝置具有電解質層以及將其夾持而相對設置的正極和負極，正極至少由下述(X)和(Y)形成并且(Y)固定在正極內，將正極的平均每L表觀體積的(Y)的陰離子量設為A摩爾，將存在于正極內的空隙的、正極的平均每L表觀體積的電解質陰離子量設為B摩爾時，A/B的值為1.29～2.96，負極含有下述(Z)，正極內的充放電時的離子補償為陽離子和陰離子這兩者。

(X)因離子的嵌入·脫嵌而導電性變化的正極物質(以下有時稱為“正極活性物質”)。

(Y)陰離子性材料。

(Z)金屬或能嵌入·脫嵌離子的負極物質(以下有時稱為“負極活性物質”)。