蓄电单体制造技术

本发明专利技术提供一种蓄电单体，其提高将钛酸锂用于负极的蓄电单体的耐久性。本发明专利技术的一方式的蓄电单体具有正极(20)、负极(30)、及隔离正极(20)与负极(30)且浸渗有电解液的隔板(40)。正极(20)具有正极集电体(22)及正极活性物质层(24)。正极活性物质层(24)作为活性物质具有活性碳。负极(30)具有负极集电体(32)及负极活性物质层(34)。负极活性物质层(34)作为活性物质具有钛酸锂。由每1g钛酸锂的锂离子吸收所引起的充放电容量为16～152mAh。

【技术实现步骤摘要】

本申请主张基于2013年6月26日申请的日本专利申请第2013-133927号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。本专利技术涉及一蓄电单体。更具体而言，本专利技术涉及一种兼备基于双电层的蓄电及基于锂离子的吸收/释放的蓄电的蓄电单体。
技术介绍
以往，作为搭载于混合动力车辆和燃料电池车辆的蓄电设备，锂离子电池等二次电池、双电层电容器等电化学电容器的开发得以发展。另外，近年来，为了提高电容器的能量密度，除双电层以外，还提出了通过正极或负极中的氧化还原反应蓄存能量的混合电容器。作为用于这种混合电容器的负极的材料，与碳系材料相比，锂吸收释放电位较高的钛酸锂受到关注(参考专利文献1)。专利文献1：日本特开2012-151121号公报专利技术者等对将钛酸锂用于负极的混合电容器(蓄电单体)推进研究的结果，发现根据钛酸锂的质量与正极材料的质量之比，混合电容器的经时劣化变得剧烈这一课题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这种课题而完成的，其目的在于提供一种抑制将钛酸锂用于负极的蓄电单体的经时劣化的技术。本专利技术的一方式为蓄电单体。该蓄电单体具备：正极，具有正极集电体、及形成于所述正极集电体的表面且包含活性碳的正极活性物质层；负极，具有负极集电体、及形成于所述负极集电体的表面且包含钛酸锂的负极活性物质层；及隔板，设置于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层之间，浸渗有具有锂离子传导性的电解液，由每1g钛酸锂的锂离子吸收所引起的充放电容量为16～152mAh。上述方式的蓄电单体中，所述活性碳与所述钛酸锂的质量比也可为1.5:1～7.5:1。并且，所述负极活性物质层中的所述钛酸锂的含量也可为80质量％以上。并且，所述电解液也可以包含选自由碳酸丙烯酯、碳酸乙酯、碳酸二乙酯、及碳酸二甲酯构成的组中的有机溶剂。另外，适当组合上述各要件的方式也包含于本申请要求保护的专利技术的范围内。专利技术效果根据本专利技术，能够实现将活性碳用作正极活性物质且将钛酸锂用作负极活性物质的蓄电单体的长寿命化。附图说明图1是表示实施方式所涉及的蓄电单体的具体结构的一例的立体剖视图。图2是放大电极体的一部分的剖视图。图3是表示蓄电单体的理论上的充放电曲线的曲线图。图4是使初始状态下的实施例及比较例的各蓄电单体的正极电位重叠在充放电曲线上的曲线图。图5是表示容量维持率的经时变化的曲线图。图6是表示内部电阻维持率的经时变化的曲线图。图中：10-蓄电单体，20-正极，22-正极集电体，24-正极活性物质层，30-负极，32-负极集电体，34-负极活性物质层，40-隔板，50-电极体，110-容纳罐。具体实施方式以下，参考附图对本专利技术的实施方式进行说明。另外，所有附图中，对相同的构成要件标注相同的符号而适当省略说明。图1是表示实施方式所涉及的蓄电单体的具体结构的一例的立体剖视图。本实施方式的蓄电单体10是通过向正极-负极之间施加电压来在正极形成有电荷层，并且通过作为电极反应物质的锂(Li)离子的吸收及释放而发生的容量成分来表示负极容量的圆筒型混合电容器。如图1所示，在中空圆柱状的容纳罐110的内部，容纳有由一对带状正极20及带状负极30经由隔板40层叠或卷绕而成的电极体50。容纳罐110例如由实施过镀镍的铁形成，且作为负极端子而发挥作用。容纳罐110被设为圆筒轴一侧的端部被密封且在另一侧的端部具有开口112的结构。在容纳罐110的轴向的电极体50的两侧面分别配设有绝缘体60、62。在开口112上配设有作为正极端子而发挥作用的封口板114。垫圈116夹在容纳罐110与封口板114之间，从而使容纳罐110与封口板114绝缘。正极20与封口板114通过正极引线(无图示)来电连接。并且，负极30与容纳罐110通过负极引线(无图示)来电连接。图2是放大电极体50的一部分的剖视图。以下，参考图2对蓄电单体10所具有的正极20、负极30、隔板40的结构进行说明。(正极)正极20具有正极集电体22及正极活性物质层24。正极集电体22例如由铝等金属箔形成。正极集电体22的厚度并无特别限定，但例如为10μm～50μm。正极活性物质层24与正极集电体22的表面接触而形成。正极活性物质层24包含活性炭作为通过物理吸附阴离子而形成电荷层的材料。活性碳的容量并无特别限定，但例如为10～60F/g。正极活性物质层24的厚度并无特别限定，但例如为50～300μm。(负极)负极30具有负极集电体32及负极活性物质层34。负极集电体32例如由铜等金属箔形成。负极集电体32的厚度并无特别限定，但例如为10μm～50μm。负极活性物质层34与负极集电体32的表面接触而形成。负极活性物质层34包含钛酸锂作为能够吸收及释放有助于电极反应的锂离子的负极活性物质。本实施方式中所使用的钛酸锂具有尖晶石型结构，且用通式Li4Ti5O12表示。负极活性物质层34的厚度并无特别限定，但例如为5～50μm。本实施方式的蓄电单体10中，被设计为由每1g钛酸锂的锂离子吸收所发生的充放电容量成为16～152mAh。该范围相当于如图3所示的对蓄电单体10的理论上的充放电曲线中电位不受容量的影响而大致恒定为1.55V的平坦区域。例如，将包含在正极活性物质层24的活性碳与包含在负极活性物质层34的钛酸锂之间的质量比设为1.5:1～7.5:1，通过将钛酸锂的含量设为多于活性炭的含量，能够实现上述范围的充放电容量。负极活性物质层34除了钛酸锂之外，也可以包含炭黑等导电性材料。由此，能够提高负极活性物质层34的导电性。但是，此时负极活性物质层34中的钛酸锂的含量优选为80质量％以上。钛酸锂的含量小于80质量％时，换句话说，即使导电性材料的含量多于20质量％，也不能指望由添加导电性的材料引起的导电性的进一步提高。(隔板及电解质)隔板40夹在正极活性物质层24与负极活性物质层34之间，防止正极20与负极30接触而短路，并且具有在正极活性物质层24与负极活性物质层34之间授受锂离子的功能。隔板40的材料只要能够浸渗后述电解液，则并无特别限定，作为隔板40能够使用众所周知的材料。例如，作为隔板40的材料举出聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯等绝缘树脂制的多孔膜和纤维素系多孔膜。浸渗在隔板40中的电解液为LiPF6、LiBF4等锂盐溶解于有机溶剂中的液体。作为有机溶剂举出碳酸丙烯酯、碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电单体，其特征在于，具备：正极，具有正极集电体、及形成于所述正极集电体的表面且包含活性碳的正极活性物质层；负极，具有负极集电体、及形成于所述负极集电体的表面且包含钛酸锂的负极活性物质层；及隔板，设置于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层之间，浸渗有具有锂离子传导性的电解液，由每1g钛酸锂的锂离子吸收所引起的充放电容量为16～152mAh。

【技术特征摘要】
2013.06.26 JP 2013-1339271.一种蓄电单体，其特征在于，具备：
正极，具有正极集电体、及形成于所述正极集电体的表面且包含活性碳的
正极活性物质层；
负极，具有负极集电体、及形成于所述负极集电体的表面且包含钛酸锂的
负极活性物质层；及
隔板，设置于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层之间，浸渗有具
有锂离子传导性的电解液，
由每1g钛酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：石坂拓也，
申请(专利权)人：住友重机械工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP