[發明專利]蓄電裝置及使用其的電極和多孔片

在審

• 申請號: 201380057156.7
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN104769752A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 岸井豐;阿部正男;大谷彰;植谷慶裕;森田成紀
• 申請（專利權）人: 日東電工株式會社
• 主分類號: H01M4/137
• 分類號: H01M4/137;H01G11/22;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、及使用其的電極和多孔片，詳細而言，涉及高速充放電特性和容量密度優異的蓄電裝置、及使用其的電極和多孔片。

背景技術

近年來，伴隨著便攜型PC、便攜電話、便攜信息終端(PDA)等中的電子技術的進步、發展，作為這些電子設備的蓄電裝置，廣泛使用能夠重復充放電的二次電池等。在這樣的二次電池等電化學蓄電裝置中，期待作為電極而使用的材料的高容量化和高速充放電特性。

蓄電裝置的電極含有具有可以嵌入·脫嵌離子的功能的活性物質。上述活性物質的離子的嵌入·脫嵌也被稱為所謂的摻雜·去摻雜，將每單位特定分子結構的摻雜·去摻雜量稱為摻雜率(或doping?ratio)，摻雜率越高的材料，作為電池越可以高容量化。

電化學中，將離子的嵌入·脫嵌的量多的材料用作電極，由此作為電池能夠高容量化。更詳細而言，在作為蓄電裝置而受到關注的鋰二次電池中，使用能夠嵌入·脫嵌鋰離子的石墨系的負極，每6個碳原子嵌入·脫嵌1個左右的鋰離子，可以得到高容量化。

這樣的鋰二次電池中，在正極使用錳酸鋰、鈷酸鋰之類的含有鋰的過渡金屬氧化物，在負極使用可以嵌入·脫嵌鋰離子的碳材料，并且使兩電極在電解液中對置而得到的鋰二次電池具有高能量密度，因此作為上述的電子器械的蓄電裝置而被廣泛使用。

但是，上述鋰二次電池為利用電化學反應而得到電能的二次電池，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，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。另外，電極、電解液會因伴隨充放電的電化學反應而劣化，通常壽命、即循環特性也不良。

因此，為了改善上述的問題，也已知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(參照專利文獻1)。

但是，一般而言，具有導電性聚合物作為正極活性物質的二次電池為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，在負極活性物質使用可以嵌入·脫嵌鋰離子的碳材料等時，無法形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少即可的優點，但是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可，無法對蓄電裝置的小型化作出貢獻。

為了解決這樣的問題，也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發生變化，并且由此提高每單位體積、重量的容量密度。其為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形成正極，在負極使用鋰金屬的二次電池(參照專利文獻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

但是，使用上述提出的導電性聚合物的二次電池、電容器等在性能方面尚不充分，與在電極中使用了錳酸鋰、鈷酸鋰之類的含有鋰的過渡金屬氧化物的鋰二次電池相比，容量密度低。

本發明是為了解決現有的鋰二次電池之類的蓄電裝置中的上述問題而作出的，尤其是提供提高了作為由離子的嵌入·脫嵌導致導電性發生變化的電極活性物質的噻吩系聚合物的摻雜率、充放電速度、容量密度優異的蓄電裝置、及使用了它的電極和多孔片。

用于解決問題的方案

為了達成上述目的，本發明的第一要旨為一種蓄電裝置，其具有電解質層和將其夾持而設置的正極和負極，其中至少一者的電極為至少包含下述(A)和(B)的復合體，并且下述(B)被固定于電極內。

(A)由離子的嵌入·脫嵌導致導電性變化的噻吩系聚合物。

(B)聚羧酸。

另外，第二要旨為一種蓄電裝置用電極，其為至少包含上述(A)和(B)的復合體，并且上述(B)被固定于電極內。

進而，第三要旨為一種蓄電裝置電極用多孔片，其由至少包含上述(A)和(B)的復合體形成，并且上述(B)被固定于電極內。

即，本發明人等為了得到高速的充放電速度、容量密度優異的蓄電裝置而反復進行了深入研究。在該過程中著眼于上述由離子的嵌入·脫嵌導致導電性變化的噻吩系聚合物(A)和聚羧酸(B)的復合化，將其作為核心進一步反復研究。其結果發現，通過至少配混上述噻吩系聚合物(A)和聚羧酸(B)兩種材料，蓄電裝置的特性與預測相反地大幅提高。

發明的效果