[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及由正极、负极和非水电解质构成的非水电解质二次电池。

背景技术

现在，作为高能量密度的二次电池，大多使用非水电解质二次电池，该非水电解质二次电池使用非水电解质，例如使锂离子在正极与负极之间移动而进行充放电。

在这种非水电解质二次电池中，通常，作为正极，使用镍酸锂(LiNiO₂)、钴酸锂(LiCoO₂)等具有层状结构的锂过渡金属复合氧化物；作为负极，使用能够吸附和放出锂的碳材料、锂金属、锂合金等(例如，参照专利文献1)。

此外，作为非水电解质，使用在碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等有机溶剂中溶解有四氟硼酸锂(LiBF₄)、六氟磷酸锂(LiPF₆)等电解质盐的溶液。

另一方面，最近开始研究使用钾离子取代锂离子的非水电解质二次电池。该非水电解质二次电池的负极由含有钾的金属构成。在海水中含有丰富的钾，使用钾能够达到降低成本的目的。

专利文献1：日本特开2003-151549号公报

由于上述现有的非水电解质二次电池的充放电反应通过钾离子的溶解和析出而进行，所以充放电效率和充放电特性不好。

并且，如果反复进行充放电，在非水电解质中容易生成树枝状的析出物(枝状晶体)。因此，可能会由树枝状结晶而引起内部短路，难以充分保证其安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够进行可逆的充放电的廉价的非水电解质二次电池。

根据本发明的一个方面的非水电解质二次电池，包括正极、能够吸附和放出钾的含碳的负极、和含有钾离子的非水电解质。

在本发明的非水电解质二次电池中，含碳的负极能够可逆地吸附和放出钾离子。由此，能够可逆地进行充放电。

此外，由于不生成枝状结晶，所以安全性优异。并且，通过使用资源丰富的钾，能够达到降低成本的目的。

负极还包括由金属箔构成的集电体，碳涂敷于集电体上。在这种情况下，含碳的负极易于可逆地吸附和放出钾离子。

碳可以包括石墨。在这种情况下，能够得到高的能量密度。

非水电解质可以包括六氟磷酸钾。在这种情况下，能够提高安全性。

非水电解质可以含有选自环状碳酸酯、链状碳酸酯、酯类、环状醚类、链状醚类、腈类和酰胺类中的1种或2种以上的物质。在这种情况下，能够达到降低成本的目的，同时能够提高安全性。

发明效果

根据本发明，能够可逆地进行充放电。此外，由于不生成枝状结晶，所以安全性优异。并且，通过使用资源丰富的钾，能够达到降低成本的目的。

附图说明

图1是表示本实施方式中非水电解质二次电池的立体图。

图2是示意性地表示图1的非水电解质二次电池的截面图。

图3是表示非水电解质二次电池的充放电特性的曲线图。

图4是表示实施例的XRD测定的测定结果的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图对本实施方式中的非水电解质二次电池进行说明。

本实施方式中的非水电解质二次电池由正极、负极和非水电解质构成。

其中，以下说明的各种材料、该材料的厚度及浓度等不限于以下的记载，可以适当设定。

(正极的制作)

准备分别含有下述成分的材料(以下称为正极材料)，例如含有：85重量份的作为正极活性物质的锰酸钾粉末、10重量份的作为导电剂的碳黑粉末科琴黑(ketjenblack)、和5重量份的作为黏结剂的聚偏氟乙烯。

通过将上述正极材料混合到相对于该正极材料例如为10重量％的N-甲基吡咯烷酮溶液中，制作作为正极合剂的浆料。

接着，采用刮刀法将上述浆料涂敷在作为正极集电体的例如厚度为18μm的铝箔的3cm×3cm的区域上，然后使之干燥，由此形成正极活性物质层。

然后，通过在未形成正极活性物质层的铝箔的区域上安装正极片(tab)，制作正极。

其中，作为上述正极材料的黏结剂，可以使用选自聚四氟乙烯、聚氧化乙烯(polyethylene oxide)、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、乙烯-丁二烯橡胶、羧甲基纤维素等中的至少1种，取代聚偏氟乙烯。