[发明专利]锂离子二次电池

说明书

本发明涉及锂离子二次电池。锂离子二次电池至少包含正极和负极。负极为多孔质。负极包含碳纤维集合体和高分子膜。碳纤维集合体由多根碳纤维三维地结合而形成。高分子膜被覆多根碳纤维的各自的表面。正极包含粒子群和电解液。粒子群在电解液中分散。粒子群包含正极活性物质和导电材料。在负极内的空隙中填充有正极。高分子膜因电解液而溶胀。

技术领域

本公开涉及锂离子二次电池。

背景技术

日本特开2010-244911号公报(以下记为“文献1”)公开了如下内容：用电解质膜被覆碳纤维无纺布，在该碳纤维无纺布内的空隙中填充正极活性物质和溶剂，进而使溶剂蒸发，从而形成电极单元(cell)。

发明内容

根据文献1，认为上述构成的电极单元可进行快速充放电。认为原因在于，每单位体积的对置面积大。对置面积表示正极与负极相对的区域的面积。

在文献1中，在电极单元的形成过程中使用了粒子分散液。粒子分散液通过使正极活性物质(粒子)分散在溶剂中而形成。将粒子分散液填充于碳纤维无纺布内的空隙，然后，将粒子分散液干燥。认为在干燥后的碳纤维无纺布内形成对应于溶剂的体积部分的空隙。空隙的存在使体积能量密度(每单位体积的能量)降低。即，认为文献1的电极单元在体积能量密度上有改善的余地。

本公开的目的在于体积能量密度的提高。

以下对本公开的技术的构成和作用效果进行说明。不过，本公开的作用机理包含推定。不应因作用机理的正确与否来限定权利要求。

[1]本公开的锂离子二次电池至少包含正极和负极。负极为多孔质。负极包含碳纤维集合体和高分子膜。碳纤维集合体由多根碳纤维三维地结合而形成。高分子膜被覆多根碳纤维的各自的表面。正极包含粒子群和电解液。粒子群在电解液中分散。粒子群包含正极活性物质和导电材料。在负极内的空隙中填充有正极。高分子膜因电解液而溶胀。

本公开的锂离子二次电池(以下可简记为“电池”)中，正极为液体状。即，正极包含粒子群(正极活性物质等)和电解液。粒子群在电解液中分散。

负极包含碳纤维集合体和高分子膜。碳纤维集合体由多根碳纤维构成。在多根碳纤维的各个纤维中，可发生锂(Li)离子的嵌入反应。即，碳纤维为负极活性物质。在多根碳纤维彼此之间形成有空隙。即，负极为多孔质。在负极内的空隙中填充有正极。由于正极为液体状，因此认为可将负极内的空隙无间隙地填满。因此，认为可抑制在电池内产生无益的空隙。即，期待体积能量密度的提高。

高分子膜因正极中所含的电解液而溶胀。溶胀前的高分子膜相对于溶胀后的高分子膜，可为薄膜。由于溶胀前的高分子膜为薄膜，因此认为可填充正极的空隙体积大。由此期待正极(液体)的填充变得容易。

进而，由于高分子膜的溶胀，正极的体积减小。但是，正极中所含的正极活性物质的含量没有变化。因此，正极的体积能量密度增加。由此期待体积能量密度的提高。

另外，在本公开的电池中，电解液充当正极活性物质与负极活性物质之间的离子传导通道。因此，认为Li离子的移动顺利。因此，对于本公开的电池而言，也期待高输出。

[2]电解液至少包含溶剂和锂(Li)盐。溶剂可包含醚。

一般地，电解液的溶剂使用碳酸酯[例如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)等]。通过溶剂中使用醚[例如1,2-二甲氧基乙烷(DME)等]，期待导电率的提高。认为原因在于，醚具有低的粘度，并且促进Li盐的解离。通过电解液的导电率提高，期待电阻的减小。