[发明专利]蓄电装置用电极、蓄电装置以及蓄电装置用电极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电装置用电极、蓄电装置以及蓄电装置用电极的制造方法。

背景技术

蓄电装置的电容器被广泛应用于各种电气设备等中。在多种类型的电容器中，双电层电容器和锂离子电容器具有大容量，近年来特别受到关注。

双电层电容器是这样一种蓄电装置，其包括电池、用于确保电池之间的电绝缘并防止液体泄漏的密封式罩、用于外部引电的集电极、以及导线。电池主要包括一对相对的活性炭电极、用于将所述电极彼此电隔离的隔板、以及用于显示容量的有机电解液。

此外，锂离子电容器是这样一种蓄电装置，其使用能够静电吸附/脱附离子的电极（例如活性炭电极）作为正极，并使用能够吸藏锂离子的电极（例如硬质炭黑）作为负极。

储存在双电层电容器中的能量由以下等式（1）表示：

W=(1/2)CU²    （1）

其中，W表示储存的能量（容量），C表示电容（取决于电极的表面积），并且U表示电池电压。

由等式（1）可认为，提高电容有助于储存的能量的提高。

为了提高双电层电容器中的电容，日本专利第3924273号（日本专利特开第2005-079505号）公开了“一种双电层电容器的电极材料，其由凝胶状组合物制成，该凝胶状组合物由离子液体和碳纳米管构成，该碳纳米管通过在离子液体存在下对碳纳米管施加剪切力进行细分而得到”。

日本专利特开第2009-267340号公开了“一种用于双电层电容器的电极，其中将片材与构成集电体并且在表面处具有凸部和凹部的基材通过该凸部和凹部一体化，所述片材通过将比表面积为600m²/g至2600m²/g的碳纳米管成型为片状而获得”。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利第3924273号

专利文献2：日本专利特开第2009-267340号

发明内容

技术问题

然而，由于日本专利第3924273号的凝胶状组合物容易变形且不会凝固，所以作为电极材料该组合物在处理方面具有劣势。此外，由于很难以较大的厚度将凝胶状组合物附着在集电箔上，所以该组合物在增加电极的每单位面积的电容方面也存在问题。

同样，日本专利特开第2009-267340号描述了使用镍泡沫（三维网状镍多孔体）作为基材的技术，但是存在以下问题：对于具有凸部和凹部的基材，碳纳米管很难均匀地分散。此外，还存在以下问题：活性炭中残留的水和官能团会引起诸如CO之类的气体产生，导致难以增加电池电压。进而，人们一直希望提高与电极材料和集电体之间的接触性能相关的功率。

本发明是鉴于现有技术做出的，并且本发明的目的是提供一种蓄电装置用电极、使用该蓄电装置用电极的蓄电装置、以及该蓄电装置用电极的制造方法，其中当将该电极用作蓄电装置的电极时，其能够提高电容和电池电压，从而提高了储存的能量密度。解决问题的方案

本发明涉及一种蓄电装置用电极，其包含选自由碳纳米管、活性炭、硬质炭黑、石墨、石墨烯和碳纳米角构成的组中的至少一种活性材料；离子液体；以及三维网状金属多孔体。

当将本发明的蓄电装置用电极用作蓄电装置的电极时，它能够提高蓄电装置的电容和电池电压，从而提高了储存的能量密度。

在本发明的蓄电装置用电极中，活性材料优选包含碳纳米管。

在本发明的蓄电装置用电极中，活性材料优选为碳纳米管。

由于碳纳米管是纤维状的，因此当活性材料包含碳纳米管时，活性材料之间的接触性能得到提高，引起导电性方面的提高。因此，当把使用碳纳米管作为活性材料的蓄电装置用电极用作蓄电装置的电极时，能够提高蓄电装置的功率。

在本发明的蓄电装置用电极中，三维网状金属多孔体的金属优选包含选自由铝、镍、铜、铝合金和镍合金构成的组中的至少一种。

在本发明的蓄电装置用电极中，三维网状金属多孔体的金属优选为铝。

由于使用铝、镍、铜、铝合金或镍合金作为三维网状金属多孔体的金属的蓄电装置用电极在蓄电装置的工作电压范围内（相对于锂电位大约为0V以上5V以下）很难溶出，所以即使长期充电和放电，该蓄电装置用电极也可以提供能够稳定地充电的蓄电装置。特别是在高电压（相对于锂电位为3.5V以上）范围内，三维网状金属多孔体的金属优选包含铝、铝合金或镍合金，特别地，三维网状金属多孔体的金属更优选包含铝。

在本发明的蓄电装置用电极中，优选地蓄电装置用电极不包含粘结剂成分。