电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够小型化且具有高电容量的电化学装置。本发明专利技术的一个实施方式的电化学装置包含有正极、负极和电解液。正极由含有阴离子掺杂型导电高分子的电极材料构成。负极由能够存储及释放锂离子的电极材料构成。电解液包含有锂离子及阴离子，并与正极及负极接触。

【技术实现步骤摘要】
电化学装置
本专利技术涉及一种利用锂离子的电化学装置。
技术介绍
锂离子电容器（LIC：Lithiumioncapacitor）为由锂离子电池（LIB：Lithiumionbattery）的负极与双电层电容器（EＤLC：electricdoublelayercapacitor)的正极所构成的混合电容器。一般情况下，正极使用以碳为主要成分的比表面积较大的活性炭，负极使用能够存储锂离子的碳类材料。锂离子电容器在充电时，对于自然电位以下的正极，通过使正极中含有的锂离子嵌入（或掺杂（Dope））到（Intercalat）负极而进行充电；对于自然电位以上的正极，通过使电解液中的锂离子嵌入（或掺杂）到负极而进行充电。负极通过掺杂放电时被吸附在正极上的锂离子及电解液的锂离子而进行充电。现有技术文献专利文献1：日本专利技术专利公开公报特开2008-010682号专利文献2：日本专利技术专利公表公报特表2001-512526号对于锂离子电池及锂离子电容器而言，为了防止其由于循环地充放电而导致电容量下降以及发生内部短路的现象，需要使其负极面积大于正极面积，而且使负极覆盖正极的整体。如果负极面积小于正极面积，或者负极面积没有覆盖正极的整体，会使锂离子在负极以金属锂的形式析出而失去作为锂离子的功能，从而导致电容量下降，而且随着金属锂的析出量的增加，会在充电时发生短路的危险。由于需要负极面积大于正极面积，如果使锂离子电容器实现小型化，那么，尽管材料的能量密度较高，但与设计上的能量密度低的双电层电容器相比，其容量也可能变小。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种能够实现小型化且具有高电容量的电化学装置。为了达到上述目的，本专利技术的一个实施方式的电化学装置包含有正极、负极和电解液。所述正极由含有阴离子掺杂型导电高分子的电极材料构成。所述负极由能够存储及释放锂离子的电极材料构成。所述电解液包含有锂离子及阴离子，并与所述正极及所述负极接触。附图说明图1为表示本专利技术的实施方式的电化学装置的示意图；图2为表示本专利技术的实施方式的电化学装置的示意图；图3为表示本专利技术的实施方式的电化学装置的作为正极电极材料的优选导电高分子的循环伏安图（Cyclicvoltammogram）；图4为表示本专利技术的实施方式的电化学装置的作为正极电极材料的优选导电高分子的特性表；图5为表示本专利技术的实施方式的电化学装置的动作的示意图。【符号说明】100电化学装置；101正极；102负极；103隔离器；104参考电极；105电解液。具体实施方式本专利技术的一个实施方式的电化学装置包含有正极、负极和电解液。所述正极由含有阴离子掺杂型导电高分子的电极材料构成。所述负极由能够可逆地存储/释放锂离子的电极材料构成。所述电解液包含有锂离子及阴离子，并与所述正极及所述负极接触。根据该结构，在充电时，电解液中的锂离子被存储在负极上，电解液中的阴离子被掺杂在正极上。在放电时，负极的锂离子被释放，正极的阴离子也被释放。即，在充放电循环中，负极只利用锂离子，正极只利用阴离子。因此，不会发生由正极释放的锂离子由于负极面积的不足（不够大）而析出的问题，由于不需要使正极面积小于负极面积，从而能够实现小型化且具有高电容量的电化学装置。所述阴离子掺杂型导电高分子，可从相对于锂对其进行电位扫描时的还原峰电位-0.2V(减去0.2V)的较低电位开始使用。通过将上述的导电高分子作为正极的电极材料，可使平均电压时正极电位足够高。所述阴离子掺杂型导电高分子，可为包含聚苯胺、聚硫醇、3-己基噻吩聚合物中的任意一个的材料。上述的导电高分子为阴离子掺杂型导电高分子，其可从相对于锂对其进行电位扫描时的还原峰电位-0.2V的较低电位开始使用，而且以大致3V以上的电位被使用。因此，该导电高分子适合作为本专利技术的电化学装置的正极的电极材料。上述的正极可在3V（相对于Li）以上的电位被掺杂。通过使正极在3V（相对于Li）以上被掺杂，可以实现具有较高初始电容量的电化学装置，并且，即使经过充放电循环也会保持电容量稳定。上述正极具有大于上述负极的电极面积。如上所述，在本专利技术的电化学装置中，即使正极面积大于负极面积也能够实现高电容量。另一方面，如果按照现有技术那样的结构，即由正极释放的锂被存储在负极中，会由于正极面积大于负极面积而使锂析出，从而产生由于锂的析出而使电容量下降的问题。下面对本专利技术的实施方式的电化学装置进行说明。电化学装置的结构图1及图2表示本专利技术的一个实施方式的电化学装置100。如该图所示，电化学装置100具有正极101、负极102、隔离器103、参考电极104及电解液105。上述的构成单元被收装在未图示的容器中。另外，电化学装置100可以为正极101和负极102隔着隔离器103连续多层叠加的层叠体。正极101由含有阴离子掺杂型导电高分子的电极材料构成。阴离子掺杂型导电高分子为掺杂阴离子的导电高分子，其还原电位优选，使用始于相对于锂对其进行电位扫描时的还原峰电位-0.2V的较低电位。后面，将对上述作详细说明，这里，阴离子掺杂型导电高分子例如为聚苯胺、聚吡咯、3-己基噻吩聚合物。电位可根据制作过程的条件、制作后的化学氧化、电解氧化等进行调整。具体为，正极101可通过以下步骤制作而成，即，将阴离子掺杂型导电高分子及粘合剂溶解在溶剂中，然后涂覆在铝箔等的金属箔上并使其干燥。另外，也可以通过将阴离子掺杂型导电高分子及粘合剂以未溶解而分散在溶剂或者水中的状态，将其涂覆在与上述同样的铝箔等的金属箔上并使其干燥。除上述以外，正极101也可以为，使含有阴离子掺杂型导电高分子的电极材料呈薄片状并叠层的层叠体等。正极101以阴离子被掺杂，且在3V（相对于Li）以上的状态下使用。根据后述的理由，本实施方式的正极101可与负极102为相等的面积或者大于负极102的面积。负极102由能够存储及释放锂离子的电极材料构成。可存储及释放锂离子的电极材料例如可以为石墨、易石墨化碳、难石墨化碳等的碳类材料，以及聚并苯等的碳氢化合物材料。除上述材料以外，也可将能够可逆地存储／释放锂离子的材料作为负极102的电极材料。具体为，负极102可通过以下步骤制作而成，即，将能够可逆地存储／释放锂离子的电极材料混合在高分子材料、水或者溶剂中而形成为糊状，然后涂覆在铜箔等的金属箔上并使其干燥。除上述以外，负极102也可以为使能够可逆地存储／释放锂离子的电极材料呈薄片状并叠层的层叠体等。隔离器103用于防止正极101和负极102接触（绝缘），且能够使电解液105中含有的离子透过。隔离器103可以为有纺布、无纺布、合成树脂微多孔膜等。参考电极104用于测定正极101或负极102的电位，可由金属锂等的导电材料形成。参考电极104可设置在图1所示的相对于隔离器103的正极101侧，也可设置在图2所示的相对于隔离器103的负极102侧。另外，在实际应用时，也可不设置参考电极104。电解液105含有锂离子和阴离子，并与正极101及负极102接触。电解液105可以为LiPF6、LiCIO4、LiBF4、LiAsF6等的含有锂元素的电解质溶液。由于上述电解质电离，而使电解液105中含有锂离子（Li+）和阴离子（PF6-等）。正极的电极材料上述的形成为正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学装置，其特征在于，包括：正极，其由含有阴离子掺杂型导电高分子的电极材料构成；负极，其由能够存储及释放锂离子的电极材料构成；电解液，其包含有锂离子及阴离子，并与所述正极及所述负极接触。

【技术特征摘要】
2012.12.21 JP 2012-2789061.一种电化学装置，其特征在于，包括：正极，其由含有阴离子掺杂型导电高分子的电极材料构成；负极，其由能够存储及释放锂离子的电极材料构成；电解液，其包含有锂离子及阴离子，并与所述正极及所述负极接触，所述阴离子掺杂型导电高分子，在保持装置为平均动作电...

【专利技术属性】
技术研发人员：加纳幸司，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP