[发明专利]锂复合负极及混合电容器以及它们的制造方法

说明书

提供一种可以通过降低电极内的界面电阻来实现室温下的混合电容器的运转的锂复合负极及具备该复合负极的混合电容器以及它们的制造方法。锂复合负极(12)为包括锂离子传导性固体电解质(23)、海藻酸凝胶电解质(22)和锂掺杂碳(21)的层叠电极。另外，混合电容器(1)至少具备：具有碳材料和/或金属氧化物的正极(11)；锂复合负极(12)；和，填充在前述正极(11)与前述锂复合负极(12)之间的中性水系电解液(13)。前述锂复合负极(12)构成为包括锂离子传导性固体电解质(23)、海藻酸凝胶电解质(22)和锂掺杂碳(21)的层叠电极。

技术领域

本发明涉及锂复合负极及混合电容器以及它们的制造方法。更详细而言，涉及可以通过降低电极内的界面电阻来实现室温下的混合电容器的运转的锂复合负极及具备该复合负极的混合电容器以及它们的制造方法。

背景技术

双电层电容器是利用了在固体与液体的界面处储蓄有正电荷和负电荷的现象的电容器。由于该双电层电容器具有比电解电容器大10倍以上的静电容量，因此可用作蓄电设备。进而，与二次电池不同，双电层电容器在充放电反应时离子不会向电极材料的主体中迁移的情况下运行，因此具有性能劣化小、充放电速度快的优点。通常使用比表面积大的活性碳作为双电层电容器的电极材料。作为电解液，使用水系电解液和有机系电解液(非水系电解液、有机溶剂系电解液)。水系电解液具有电阻低和可以使用电极容量大的氧化物电极或导电性高分子的优点，但另一方面，存在电池电压低的缺点。有机系电解液虽然电池电压高，但与水系电解液比较时，具有内部电阻高、昂贵的缺点。

作为已经提出的蓄电设备，例如，专利文献1中提出了一种有安全性和耐久性、且能够以高电池电压得到高能量密度的混合电容器。该混合电容器至少具备：由碳材料及金属氧化物中的任意一种构成的正极；由锂复合电极构成的负极；和，在正极和锂复合负极间的中性水系电解液。而且，对于该锂复合电极，以使其为锂离子传导性固体电解质和高分子电解质和锂活性物质层的层叠电极的方式来构成。

另外，作为其它蓄电设备，专利文献2中提出了抑制锂的枝晶生长、长寿命且安全性高的可再充电的锂离子电池。该可再充电的锂离子电池的负极活性物质层用由具有锂离子传导性的材质构成的第1层保护，且在负极活性物质层与第1层之间设有第2层。第2层是锂离子传导性的固液混合物，该固液混合物包含具有聚环氧烷链的聚合物、对负极活性物质层具有耐还原性的离子性液体和锂盐。

对于这种蓄电设备，要求安全性(难挥发性、阻燃性)和高功率特性。针对该要求，专利文献3中提出了可抑制流动性且可抑制电化学设备中的电特性降低的电解质。该电解质可以通过包含离子液体和海藻酸的电解质来实现。

另外，例如专利文献4中提出了具有锂离子传导性、与液体系的电解质具有同等或者同等以上的高功率特性的非水系凝胶电解质。该非水系凝胶电解质包含壳聚糖盐或甲壳素盐、海藻酸或海藻酸盐、离子液体和锂盐。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2013/146792号

专利文献2：日本特开2011-238404号公报

专利文献3：日本特开2011-187320号公报

专利文献4：日本特开2013-58365号公报

发明内容

发明要解决的问题