[发明专利]电化学设备及其制造方法

说明书

本发明所述的电化学设备的特征在于，其具备：具有正极材料层的正极、具有负极材料层的负极、以及具有锂离子传导性的非水电解液，所述正极材料层包含掺杂有第一阴离子和第二阴离子的导电性高分子，所述负极材料层吸储和释放锂离子，第二阴离子比第一阴离子容易从导电性高分子中脱掺杂，在充电末期，掺杂于导电性高分子的第一阴离子的摩尔数M1和第二阴离子的摩尔数M2满足M1＜M2的关系，在放电末期，掺杂于导电性高分子的第一阴离子的摩尔数M3和第二阴离子的摩尔数M4满足M3＞M4的关系。

技术领域

本发明涉及将具有包含导电性高分子的正极材料层的正极与具有吸储和释放锂离子的负极材料层的负极组合得到的电化学设备。

背景技术

积蓄电能的电化学设备大致区分可分类为通过法拉第反应而充放电的高容量设备和通过非法拉第反应而充放电的高输出设备。作为高容量设备，锂离子二次电池成为主流，作为高输出设备，双电层电容器具有代表性。

近年来，具有锂离子二次电池和双电层电容器的中间性能的电化学设备也备受关注(参照专利文献1)。例如，锂离子电容器呈现将双电层电容器中使用的正极与锂离子二次电池中使用的负极组合而成的结构，兼具两者的性能。但是，双电层电容器中使用的正极为极化性电极，容量小，只要使用这样的正极，则大多难以实现所要求的高容量。

另一方面，研究了将随着阴离子的吸附(掺杂)和脱离(脱掺杂)而进行法拉第反应的导电性高分子用作正极材料(参照专利文献2～4)。包含导电性高分子的正极与极化性电极相比具有充分大的容量，与一般的锂离子二次电池的正极相比具有充分高的输出。

在阴离子的吸附和脱离中，导电性高分子不伴有明显的结构变化，因此，导电性高分子的结构劣化变小。因而，导电性高分子适合于长寿命的电化学设备。此外，导电性高分子的内部不含氧，因此不会发生热失控，可期待高安全性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011/058748号小册子

专利文献2：日本特开昭64-21873号公报

专利文献3：日本特开平1-132051号公报

专利文献4：日本特开2014-123641号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，为了维持导电性高分子的良好导电性，需要使掺杂于导电性高分子的阴离子保持稳定。另一方面，为了稳定地反复进行充放电，需要将内部电阻维持得较小，可容易地进行阴离子对导电性高分子的掺杂和脱掺杂。

用于解决问题的方法

鉴于上述情况，本发明的一个方面涉及一种电化学设备，其具备：具有正极材料层的正极、具有负极材料层的负极、以及具有锂离子传导性的非水电解液，所述正极材料层包含掺杂有第一阴离子和第二阴离子的导电性高分子，所述负极材料层吸储和释放锂离子，上述第二阴离子比上述第一阴离子容易从上述导电性高分子中脱掺杂，在充电末期，掺杂于上述导电性高分子的上述第一阴离子的摩尔数M1和上述第二阴离子的摩尔数M2满足M1＜M2的关系，在放电末期，掺杂于上述导电性高分子的上述第一阴离子的摩尔数M3和上述第二阴离子的摩尔数M4满足M3＞M4的关系。

本发明的其它方面涉及一种电化学设备的制造方法，其具备：形成具有包含导电性高分子的正极材料层的正极的工序；形成具有吸储和释放锂离子的负极材料层的负极的工序；以及将上述正极和上述负极浸渍于具有锂离子传导性的非水电解液的工序，形成上述正极的工序包括：在包含第一阴离子的第一溶液中，将上述导电性高分子的原料即聚合性化合物进行聚合，从而得到掺杂有上述第一阴离子的上述导电性高分子的工序；以及，在包含比上述第一阴离子容易从上述导电性高分子中脱掺杂的第二阴离子的第二溶液中，向掺杂有上述第一阴离子的上述导电性高分子中掺杂上述第二阴离子的工序。