[發明專利]鉀離子二次電池或鉀離子電容器

有效

• 申請號: 201580055439.7
• 申請日: 2015-09-03
• 公開（公告）號: CN106797022B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 駒場慎一;久保田圭;穆瓦德·達比;長谷川辰彌
• 申請（專利權）人: 學校法人東京理科大學
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 玉昌峰;吳孟秋

提供即使反復進行充放電，充放電容量也不易劣化且作為二次電池的壽命長的鉀離子二次電池或鉀離子電容器以及它們的負極。含有能夠吸入和釋放鉀的碳材料和包含聚羧酸和/或其鹽的粘結劑的鉀離子二次電池用負極或鉀離子電容器用負極。具備該負極或電容器的鉀離子二次電池。包含聚羧酸和/或其鹽的鉀離子二次電池負極用或鉀離子電容器負極用的粘結劑。

技術領域

本發明涉及鉀離子二次電池用負極或鉀離子電容器用負極、和至少具有該負極的鉀離子二次電池或鉀離子電容器、以及鉀離子二次電池負極用或鉀離子電容器負極用的粘結劑。

背景技術

目前，大多利用非水電解質二次電池來作為高能量密度的二次電池，所述非水電解質二次電池使用非水電解質，例如使鋰離子在正極與負極之間移動而進行充放電。

在這樣的非水電解質二次電池中，通常使用鎳酸鋰(LiNiO₂)、鈷酸鋰(LiCoO₂)等具有層狀結構的鋰過渡金屬復合氧化物來作為正極，使用能夠吸入和釋放鋰的碳材料、鋰金屬以及鋰合金等來作為負極(例如，參照專利文獻1)。另外，還開發出了使用在能夠吸入鋰離子的碳材料中添加有鋰離子的負極的鋰離子電容器。

然而，對于鋰來說，資源量比較有限且價格高。另外，資源位于南美，而日本全部依賴于來自海外的進口。因此，為了電池的低成本化及穩定的供給，則有關替代鋰離子二次電池的鈉離子二次電池，目前也正在推進開發，但能夠使用的碳材料被限于硬碳(例如，參照專利文獻2)。

最近，已開始了利用鉀離子替代鋰離子及鈉離子的非水電解質二次電池的研究。鉀是在海水和地殼中均蘊含豐富且穩定的資源，還能夠實現低成本化。作為鉀離子二次電池已提出了分別使用作為負極活性物質的石墨、使用作為粘結劑的聚偏氟乙烯(PVdF)，并使以重量比為95:5混合了的漿料涂敷于銅箔而成的集電體來作為負極(例如，參照專利文獻3)。

關于鉀，已知與鋁或銅在常溫下不發生合金化(例如，參照非專利文獻1、2)。另外，計算化學性地示出了在石墨中鉀的擴散速度快(例如，參照非專利文獻3)。

在先專利文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2003-151549號公報

專利文獻2：特開2013-229319號公報

專利文獻3：特開2006-216511號公報

非專利文獻1：佩爾頓，A.D.(Pelton，A.D.)，“Cu-K(銅-鉀)系統” (The Cu-K(Copper-Potassium)system)，Bulletin of Alloy Phase Diagrams 1986,7(3)，231-231。

非專利文獻2：杜，Y.(Du，Y.)，外三名，“Al-K系統的熱力學建模” (Thermodynamicmodeling of the Al-K system)，Journal of Mining and Metallurgy，Section B：Metallurgy 2009，45(1)，89-93。

非專利文獻3：王，Z.(Wang，Z.)，外三名，“vdW-DFT計算的第一階段石墨層間化合物中的堿金屬的擴散”(Diffusion of alkali metals in the first stage graphiteintercaltion compounds by vdW-DFT calculations)，RSC Advances 2015，5(21)，15985-15992。

發明內容

發明要解決的技術問題