[发明专利]锂离子电容器

说明书

本发明涉及一种锂离子电容器，该锂离子电容器是将电极层积体和非水电解液收纳于外装体中而成的，上述电极层积体包括正极、负极以及隔板，上述非水电解液包含含锂离子的电解质，该负极具有负极集电体和负极活性物质层，所述负极活性物质层在该负极集电体的单面或双面上包含能够吸收、释放锂离子的负极活性物质，并且该锂离子电容器同时满足下述(i)～(iii)：(i)该负极活性物质为含有炭黑和碳质材料的复合碳材料；(ii)该负极相对于每单位质量的该负极活性物质掺杂有1,050mAh/g以上2,500mAh/g以下的锂离子；(iii)关于该负极活物层的厚度，每一单面为10μm以上60μm以下。

技术领域

本发明涉及锂离子电容器。

背景技术

近年来，从为了保护地球环境和节约资源而有效利用能量的方面出发，风力发电的电力平滑化系统或深夜电力储藏系统、基于太阳光发电技术的家庭用分散型蓄电系统、电动汽车用的蓄电系统等受到关注。

这些蓄电系统中使用的电池的第一要求的事项为高能量密度。作为可对应于该要求的高能量密度电池的有力补充，积极推进了锂离子电池的开发。

第二要求的事项为高输出特性。例如，在高效率发动机与蓄电系统的组合(例如混合动力电动汽车)、或者燃料电池与蓄电系统的组合(例如燃料电池电动汽车)中，在加速时，要求蓄电系统具有高输出放电特性。

目前，作为高输出蓄电器件，正在开发双电层电容器等。

在双电层电容器中，电极使用活性炭的双电层电容器具有0.5kW/L～1kW/L左右的输出特性。该双电层电容器的耐久性(特别是循环特性和高温保存特性)也高，曾被认为是上述要求高输出的领域中的最佳器件。但是，其能量密度只不过为1Wh/L～5Wh/L左右。因此，需要能量密度进一步提高。

另一方面，目前在混合动力电动汽车中采用的镍氢电池具有与双电层电容器同等的高输出，且具有160Wh/L左右的能量密度。但是，为了进一步提高该能量密度和输出，同时提高耐久性(特别是高温下的稳定性)，正在积极地进行研究。

另外，在锂离子电池中，还面向高输出化进行了研究。例如，开发出了放电深度(表示蓄电元件放电了放电容量的百分之多少的状态的值)为50％时可得到超过3kW/L的高输出的锂离子电池。但其能量密度在100Wh/L以下，是抑制了作为锂离子电池的最大特征的高能量密度的设计。另外，其耐久性(特别是，循环特性和高温保存特性)劣于双电层电容器。因此，为了使锂离子电池具有实用的耐久性，只能在比放电深度为0～100％的范围狭窄的范围中使用锂离子电池。由于可实际使用的容量变得更小，因而着力进行了可进一步提高耐久性的研究。

如上所述，对于兼具高输出密度、高能量密度以及耐久性的蓄电元件的实用化有着强烈的要求，但上述现有的蓄电元件中既有长处又有短处。因此，要求有充分满足这些技术要求的新型蓄电元件。作为其有力的补充，被称为锂离子电容器的蓄电元件受到关注，正在对此进行积极的开发。

电容器的能量用1/2·C·V²(此处，C为静电电容，V为电压)表示。锂离子电容器是使用包含锂盐的非水系电解液的蓄电元件(非水系锂型蓄电元件)的一种，该蓄电元件通过在正极以约3V以上进行基于与双电层电容器同样的阴离子的吸附、脱附的非法拉第反应；在负极进行基于与锂离子电池同样的锂离子的吸收、释放的法拉第反应而进行充放电。

如上所述，在基于正极、负极双方的非法拉第反应进行充放电的双电层电容器中，输入输出特性优异(能够在短时间内进行大电流的充放电)，而另一方面，其能量密度小。与此相对，在基于正极、负极双方的法拉第反应进行充放电的二次电池中，能量密度优异，而另一方面，其输入输出特性差。锂离子电容器通过在正极进行非法拉第反应、在负极进行法拉第反应来进行充放电，从而成为旨在兼顾优异的输入输出特性和高能量密度的蓄电元件。

作为这样的锂离子电容器，例如提出了下述锂离子电容器。