[發明專利]非水電解液二次電池及其使用的正極

在審

• 申請號: 201380065353.3
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN104854753A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 水池敦子;阿部正男
• 申請（專利權）人: 日東電工株式會社
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M4/36;H01M4/40;H01M4/60;H01M4/62;H01M10/0566
• 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

本發明涉及非水電解液二次電池及其使用的正極，詳細而言涉及重量能量密度優異的非水電解液二次電池及其使用的正極。

背景技術

近年來，隨著便攜式PC、手機、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，廣泛使用可以反復充放電的二次電池等。

在上述二次電池之中，與所謂貯備型二次電池相比，作為電極活性物質而在正極中使用錳酸鋰、鈷酸鋰之類的含鋰過渡金屬氧化物，并在負極中使用能夠嵌入·脫嵌鋰離子的碳材料，由此在其充放電時電解液中的鋰離子濃度實質上不發生變化的所謂搖椅型的鋰二次電池由于能夠降低電解液量，因此能夠小型化、而且具有高能量密度，從而廣泛用作上述電子設備的蓄電裝置。

但是，鋰二次電池是通過電化學反應而獲得電能的蓄電裝置，由于上述電化學反應的速度小，因此存在功率密度低這一重大的問題。

因此，還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非水電解液二次電池(參照專利文獻1)。

然而，一般具有導電性聚合物作為正極活性物質的二次電池為陰離子移動型，即充電時導電性聚合物被陰離子摻雜、放電時該陰離子從聚合物脫摻雜。因此，負極活性物質使用能夠嵌入·脫嵌鋰離子的碳材料等時，不能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少也無妨的利點，但具有上述導電性聚合物作為正極活性物質的二次電池卻做不到這一點，不能有助于蓄電裝置的小型化。

為了解決這樣的問題，出于不需要大量電解液、電解液中的離子濃度實質上未變化，并且由此單位體積、重量的容量密度提高這些目的，提出了陽離子移動型的二次電池。對于該電池，使用聚乙烯基磺酸這樣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

然而，使用上述提出的導電性聚合物的二次電池等性能并不充分，與電極使用了錳酸鋰、鈷酸鋰這樣的含鋰過渡金屬氧化物的鋰二次電池相比，重量能量密度低。

本發明是鑒于這樣的事實而完成的，是用于解決以往的二次電池中的上述問題而完成的，提供具有遠超以往的雙電層電容器的重量能量密度的高重量能量密度的新型非水電解液二次電池及其使用的正極。

用于解決問題的方案

本發明的第一主旨為一種非水電解液二次電池，該非水電解液二次電池具有電解質層、以及夾持電解質層而設置的正極和負極，正極包含(a)導電性聚合物和(b)含磷聚合物，負極包含賤金屬或能夠嵌入·脫嵌賤金屬離子的材料。

另外，本發明的第二主旨為一種非水電解液二次電池用正極，其由在集電體上具有正極活性物質層的復合體形成，所述正極活性物質層包含(a)導電性聚合物和(b)含磷聚合物。

即，本發明人等為了得到重量能量密度優異的非水電解液二次電池，反復進行了深入研究。其結果，作為正極，使用(a)導電性聚合物，并且還使用(b)含磷聚合物，從而達到所期待的目的，發現能得到具有遠超以往的雙電層電容器的重量能量密度的高重量能量密度的二次電池。

發明的效果

由此，本發明為一種非水電解液二次電池，其為具有電解質層、以及夾持電解質層而設置的正極和負極的非水電解液二次電池，正極包含(a)導電性聚合物和(b)含磷聚合物，負極包含賤金屬或能夠嵌入·脫嵌賤金屬離子的材料，由此具有遠超以往的雙電層電容器的重量能量密度的高重量能量密度。即，本發明的非水電解液二次電池為具有電容器的特性的二次電池。

另外，構成(a)導電性聚合物的聚合物為選自由聚苯胺、聚苯胺衍生物、聚吡咯和聚吡咯衍生物組成的組中的至少1種時，能得到具有更高重量能量密度的二次電池。

并且，(b)含磷聚合物為選自由聚膦酸、聚膦酸金屬鹽、聚磷酸和聚磷酸金屬鹽組成的組中的至少一種時，能得到具有更高重量能量密度的二次電池。

附圖說明

圖1為示意性示出非水電解液二次電池結構的截面圖。

圖2為示出使用包含聚苯胺和聚膦酸的正極材料，負極使用鋰制作的非水電解液二次電池的鋰離子和陰離子的充電時的行為的截面示意圖。

具體實施方式