[发明专利]含石墨烯的电极、其制造方法及使用该电极的蓄电装置

说明书

本发明提供一种导电性优异且可提高蓄电装置的功率密度或能量密度的电极、其制造方法及使用了该电极的蓄电装置。本发明的电极至少包含具有0.1μm以上且小于100μm的粒径的石墨烯凝集体，石墨烯凝集体是纤维状物质位于石墨烯的层间的石墨烯基本骨架的凝集体。本发明的电极的制造方法包括：将上述的石墨烯基本骨架至少与碳原子数为1以上且5以下的低级醇混合，形成石墨烯基本骨架凝集成的石墨烯凝集体的步骤；以及使用石墨烯凝集体进行成膜的步骤。

技术领域

本发明涉及一种含石墨烯的电极、其制造方法及使用该电极的蓄电装置。

背景技术

双电层电容器(超级电容器)或锂离子电池等蓄电装置因容量大而备受瞩目。这样的蓄电装置的性能，很大程度依赖电极材料，目前很流行开发能够提高静电容量、能量密度和功率密度的电极材料。

已知可使用石墨烯作为双电层电容器的电极材料。已经开发了将碳纳米管夹在石墨烯的层之间的石墨烯薄膜(例如，参见专利文献1和专利文献2)。根据专利文献1，通过在利用石墨烯的特性的基础上加上利用碳纳米管的导电性，在达到290.6F/g的静电容量的同时达到了62.8Wh/kg的能量密度。专利文献2中提出了使用高压处理来使这种石墨烯薄膜量产化的制造方法。

此外，还开发了由导入了细孔的石墨烯与碳纳米管的层叠体构成的电极材料(例如，参见专利文献3)。根据该说明书，通过KOH的吸附和燃烧向石墨烯中导入细孔，再将其与碳纳米管层叠，由此获得的电极材料的能量密度达到100Wh/kg以上。

但是，在使用这些专利文献1、2和上述说明书所记载的电极材料来实际构筑双电层电容器时，电极材料要与导电材料或粘合剂(结合剂)混合并加工成膜状。上述电极材料在与这样的导电材料或粘合剂混合时，它们吸附于石墨烯的表面，并对电解质离子的进入或扩散造成影响，存在降低蓄电装置的能量特性的可能性。

因此，需要开发即使与导电材料和粘合剂混合，也能够保持专利文献1、2和上述说明书所记载的电极材料的特性的电极。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2015/129820号；

专利文献2：国际公开第2017/110295号；

专利文献3：国际公开第2017/163464号。

发明内容

发明要解决的课题

如上所述地，本发明的课题是提供一种导电性优异且提高蓄电装置的功率密度或能量密度的电极、其制造方法及使用了该电极的蓄电装置。

解决课题的技术方案

本发明的电极，至少包含具有0.1μm以上且小于100μm的粒径的石墨烯凝集体，且所述石墨烯凝集体是纤维状物质位于石墨烯的层间的石墨烯基本骨架的凝集体，由此解决上述课题。

所述石墨烯凝集体可以具有0.5μm以上且30μm以下的粒径。

所述石墨烯凝集体可以具有1μm以上且10μm以下的粒径。

所述石墨烯凝集体可以为多孔体。

基于BET法测定的比表面积可以在200m²/g以上且1000m²/g以下的范围，基于BJH法测定的在0.1nm以上且10nm以下范围内的细孔容积可以在0.1cc/g以上且1cc/g以下的范围。

基于BET法测定的比表面积可以在240m²/g以上且400m²/g以下的范围，基于BJH法测定的在0.1nm以上且10nm以下范围内的细孔容积可以在0.2cc/g以上且0.6cc/g以下的范围。