非水性电解质存储元件制造技术

一种非水性电解质存储元件，其含有正极；负极；和非水性电解质，其中正极是含有如下的电极：由石墨颗粒和覆盖石墨颗粒并且含有结晶的碳的碳层组成的石墨‑碳复合材料颗粒；和活性炭，并且其中正极能够聚集和释放阴离子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非水性电解质存储元件。
技术介绍
随着当前的电子产品的重量和尺寸的减小，已经开发了具有高能量密度的非水性电解质二次电池。而且，随着非水性电解质二次电池的可应用领域的扩展，其电池性能的改进是期望的。非水性电解质二次电池至少由正极、负极和非水性电解质组成，其中锂盐被溶解在非水性溶剂中。对于负极，使用能够聚集和释放金属锂和锂离子的金属和金属化合物(包括氧化物和具有锂的合金)以及含碳材料。对于含碳材料，例如，提出了焦炭、人造石墨和天然石墨。在这种非水性电解质二次电池中，枝晶的形成被抑制，因为锂不以金属态存在于其中。因此，可以改进电池的使用寿命和安全性。特别地，使用石墨基含碳材料——诸如人造石墨和天然石墨——的非水性电解质二次电池，作为可以符合高容量需求的二次电池，已经引起人们的注意。第二种类型的正极活性材料是仅主要地插入和释放阴离子到正极或者从正极插入和释放阴离子的材料，诸如导电聚合物和含碳材料。其实例包括聚苯胺、聚吡咯、聚对苯撑(polyparaphenylene)和石墨。使用该第二种类型的正极活性材料的电池通过插入阴离子——诸如PF6-和BF4-——到正极，以及插入Li+到负极而充电，并且通过从正极释放BF4-或PF6-，以及从负极释放Li+放电。对于这种电池的实例，已知的是双碳电池，其中石墨被用作正极，沥青焦炭被用作负极，并且其中高氯酸锂被溶解在碳酸丙烯酯和乙基甲基碳酸酯的混合溶剂中的溶液被用作电解质。对于电池的通常已知的实例，其中正极被用高电压充电并且放电，NPL1公开了电池的实例，其中石墨被用作正极，其中LiBF4被溶解在环丁砜中的溶液被用作电解质，并且锂被用作参比电极，并且电池可以被充电达到5.2V。然而，通常已知的是，电池还不能够被充电至大于上述电压的电压。同时，使用石墨作为正极材料和含碳材料作为负极材料的双电层电容器与使用活性炭作为电极的常规的电容器(electriccondenser)相比具有优良的电容和优良的耐压性(见PTL1)。而且，在PTL2中公开了其中通过使用氧化钛作为负极材料实现电池的高容量的实例，并且在PTL3中公开了其中共聚物材料添加至电池的正极的实例。在上述技术背景下，已经积极地进行了其中石墨被用于正极和钛酸锂被用于负极的非水性电解质二次电池的开发(见PTL4至10)。此外，NPL2是讨论添加活性炭的影响的文献。该文献报道了通过添加活性炭改变了导电性和密度。而且，与混合了活性炭的锂二次电池关联的专利技术已被申请专利(见PTL11)。通常期望的是进一步增加非水性电解质存储元件的容量。引文列表专利文献PTL1：日本专利申请公开(JP-A)No.2005-294780PTL2：JP-ANo.2008-124012PTL3：日本专利(JP-B)No.3539448PTL4：JP-BNo.3920310PTL5：JP-BNo.4081125PTL6：JP-BNo.4194052PTL7：JP-ANo.2006-332627PTL8：JP-ANo.2006-332626PTL9：JP-ANo.2006-332625PTL10：JP-ANo.2008-042182PTL11：JP-ANo.2008-112594非专利文献NPL1：J.Electrochem.Soc.，118，461NPL2：活性炭对磷酸锂铁基电极的性能的影响(Theinfluenceofactivatedcarbonontheperformanceoflithiumironphosphatebasedelectrodes).ElectrochimicaActa76(2012)p130-136
技术实现思路
技术问题本专利技术目标是提供高容量的非水性电解质存储元件。技术方案作为解决上述问题的方法，本专利技术的非水性电解质存储元件含有：正极；负极；和非水性电解质，其中正极是含有下述的电极：由石墨颗粒和覆盖石墨颗粒并且含有结晶的碳的碳层组成的石墨-碳复合材料颗粒；和活性炭，并且其中正极能够聚集和释放阴离子。专利技术的有益效果本专利技术可以提供高容量的非水性电解质存储元件。附图说明[图1]图1是描绘实施例1的存储元件的充电容量的关系的图，其中曲线A是在充电终止电压(4.9V)下的放电曲线，曲线B是在充电终止电压(5.0V)下的放电曲线，并且曲线C是在充电终止电压(5.2V)下的放电曲线，并且曲线A、B和C各自图解了其中从第一周期至第九周期的放电曲线被叠加的状态。图2描绘比较实施例1的存储元件的充电容量的关系的图，其中曲线D是在充电终止电压(4.9V)下的放电曲线，曲线E是在充电终止电压(5.0V)下的放电曲线，并且曲线F是在充电终止电压(5.2V)下的放电曲线，并且曲线D、E和F各自图解了其中从第一周期至第九周期的放电曲线被叠加的状态。图3是描绘在比较实施例3中使用的含碳材料的X射线晶体分析图的图。图4是图解碳涂布装置的简图的图。具体实施方式(非水性电解质存储元件)本专利技术的非水性电解质存储元件含有正极、负极和非水性电解质，并且必要时可以进一步含有其他构件。<正极>根据预期的目的适当地选择正极，而没有任何限制，条件是其含有正极存储材料(正极活性材料)。正极的实例包括其中含有正极活性材料的正极材料被提供在正极集电器上的正极。根据预期的目的适当地选择正极的形状，而没有任何限制，并且其实例包括板形和圆板。<<正极材料>>根据预期的目的适当地选择本专利技术中使用的正极材料，而没有任何限制，条件是其含有石墨颗粒和活性炭。必要时正极材料可以进一步含有粘合剂、增稠剂和导电剂。-正极活性材料-正极活性材料的实例包括焦炭、石墨(例如，人造石墨和天然石墨)和在各种热分解条件下有机材料的热分解产物。在它们中，人造石墨和天然石墨是特别优选的。而且，对于含碳材料，高度结晶的含碳材料是优选的。通过X射线衍射或拉曼光谱可以评估其结晶度。例如，在使用CuKα线的粉末X射线衍射图谱中，(I2θ＝22.3度)与(I2θ＝26.4度)的强度比(I2θ＝22.3度/I2θ＝26.4度)优选地是0.4或更小。注意，I2θ＝22.3是在2θ＝22.3度处的衍射峰强度，并且I2θ＝26.4是在2θ＝26.4度处的衍射峰强度。通过氮吸附的含碳材料的BET比表面积优选地是1m2/g至100m2/g。通过激光衍射散射法确定的含碳材料的平均颗粒直径(中值直径)优选地是0.1微米至100微米。对于正极的含碳材料，石墨-碳复合材料颗粒是优选的。石墨-碳复合材料颗粒是在其每个中碳涂层——即碳层——在石墨颗粒的表面上形成的复合材料颗粒。在正极中使用石墨-碳复合材料颗粒可以提高充电和放电速度。在极化的电极中，电解质被吸附在含碳材料的表面以产生静电容量。因此，认为含碳材料的增加的表面积对增加静电容量是有效的。这个想法不仅被应用于天然多孔的活性炭，而且被应用于具有类似于石墨的微晶碳的无孔碳。在由于首次充电(电场活化)的不可逆地膨胀之后无孔碳产生静电容量。由于首次充电，电解质离子或者溶剂打开了层之间的空间，并且因而无孔碳理论上变为多孔的。另一方面，与活性炭或者无孔碳的比表面积和结晶度相比，石墨具有较小的比表面积和高结晶度。而且，石墨从首次充电产生静电容量，并且在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水性电解质存储元件，其包括：正极；负极；和非水性电解质，其中所述正极是含有如下的电极：由石墨颗粒和覆盖所述石墨颗粒并且含有结晶的碳的碳层组成的石墨‑碳复合材料颗粒；和活性炭，并且其中所述正极能够聚集和释放阴离子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.21 JP 2014-105410;2015.03.17 JP 2015-053621.一种非水性电解质存储元件，其包括：正极；负极；和非水性电解质，其中所述正极是含有如下的电极：由石墨颗粒和覆盖所述石墨颗粒并且含有结晶的碳的碳层组成的石墨-碳复合材料颗粒；和活性炭，并且其中所述正极能够聚集和释放阴离子。2.根据权利要求1所述的非水性电解质存储元件，其中所述石墨颗粒是鳞状石墨颗粒。3.根据权利要求1或2所述的非水性电解质存储元件，其中所述负极是能够聚集...

【专利技术属性】
技术研发人员：龟崎久光，小名木伸晃，芳尾真幸，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP