[发明专利]蓄电装置、以及其中使用的电极和多孔片

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电装置、以及其中使用的电极和多孔片，详细而言，涉及高速充放电、具有优异的容量密度的新型蓄电装置、以及其中使用的电极和多孔片。

背景技术

近年，伴随便携型PC、便携电话、便携信息终端(PDA)等中的电子技术的进步、发展，作为这些电子设备的蓄电装置，能够反复充放电的二次电池被广泛使用。在这样的二次电池等电化学蓄电装置中，期望作为电极使用的材料的高容量化、高速充放电。

蓄电装置的电极含有具有可以嵌入·脱嵌离子的功能的活性物质。活性物质的离子的嵌入·脱嵌也被称为所谓的掺杂(doping)·去掺杂(dedoping)(或者也被称为掺杂(dope)·去掺杂(dedope))，将活性物质的每单位特定分子结构的掺杂·去掺杂量称为掺杂率，掺杂率越高的材料作为电池越可以高容量化。

电化学中，通过使用离子的嵌入·脱嵌的量多的材料作为电极，作为电池能够高容量化。更详细而言，作为蓄电装置而受到关注的锂二次电池中，使用能够嵌入·脱嵌锂离子的石墨系的负极，每六个碳原子嵌入·脱嵌一个左右的锂离子，得到了高容量化。

这样的锂二次电池之中，对于在正极使用锰酸锂、钴酸锂之类的含锂过渡金属氧化物、在负极使用可以嵌入·脱嵌锂离子的碳材料、且使两电极对置在电解液中的锂二次电池，由于具有高能量密度而被广泛用作上述的电子设备的蓄电装置。

但是，上述锂二次电池为利用电化学反应得到电能量的二次电池，由于上述电化学反应的速度慢，因此存在输出密度低的缺点。进而，由于二次电池的内部电阻高，因此难以急速地放电，并且也难以急速地充电。另外，由于伴随充放电的电化学反应而导致电极、电解液劣化，因此一般而言寿命，即循环特性也不佳。

因此，为了改善上述问题，也已知将具有掺杂物的聚苯胺之类的导电性聚合物用于正极活性物质的锂二次电池(参照专利文献1)。

但是，一般而言，具有导电性聚合物作为正极活性物质的二次电池为在充电时阴离子掺杂到导电性聚合物中、在放电时该阴离子从聚合物去掺杂的阴离子移动型。因此，负极活性物质使用可以嵌入·脱嵌锂离子的碳材料等时，不能构成充放电时阳离子在两电极间移动的阳离子移动型的摇椅型二次电池。即，摇椅型二次电池具有电解液量少即可这样的有利点，而具有上述导电性聚合物作为正极活性物质的二次电池则无法做到，不能有助于蓄电装置的小型化。

为了解决这样的问题，提出了阳离子移动型的二次电池，其无需大量电解液，其目的在于使电解液中的离子浓度实质上不发生变化，并且由此提高每单位体积、每单位重量的容量密度、能量密度。其为使用聚乙烯基磺酸之类的具有聚合物阴离子的导电性聚合物作为掺杂物而构成正极，负极使用了锂金属(参照专利文献2)。

另外，提出了将磺酸基附加于聚苯胺的主骨架上而得到的导电性聚合物作为电池电极使用(参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3-129679号公报

专利文献2：日本特开平1-132052号公报

专利文献3：日本特表平5-504153号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，上述提出的二次电池的性能尚不充分，与正极使用了锰酸锂、钴酸锂之类的含锂过渡金属氧化物的锂二次电池相比，其容量密度、能量密度低。

本发明是为了解决上述问题而作出的，提供一种新型蓄电装置、以及其中使用的电极和多孔片，所述新型蓄电装置通过在电极中使用由于嵌入·脱嵌离子而导致导电性的变化的、具有羧酸基的自掺杂型导电性聚合物，从而提高电极活性物质的掺杂率，具有高速充放电、优异的高容量密度。此处，羧酸基是指羧酸或其盐。

用于解决问题的方案

本发明第一主旨为一种蓄电装置，其具有电解质层、以及夹持该电解质层而设置的正极和负极，上述正极和负极的至少一者的电极含有具有羧酸基的自掺杂型导电性聚合物。

另外，本发明第二主旨为蓄电装置用电极，其含有具有羧酸基的自掺杂型导电性聚合物；进而第三主旨为蓄电装置电极用多孔片，其含有具有羧酸基的自掺杂型导电性聚合物。