电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术在将包含能够掺杂和脱掺杂阴离子的导电性高分子的正极、和包含能够吸储和放出锂离子的负极材料的负极组合而成的电化学装置中，维持浮动特性。电化学装置具备：正极，包含能够掺杂和脱掺杂阴离子的导电性高分子作为正极活性物质；负极，包含能够吸储和放出锂离子的负极活性物质；和电解液，包含阴离子和锂离子。构成正极所含的导电性高分子的单体单元的总量A(mol)、与电化学装置所含的阴离子的总量B(mol)满足关系式：0＜B/A＜0.7。

Electrochemical device

The invention maintains floating characteristics in an electrochemical device which combines a positive electrode containing conductive macromolecule capable of doping and de-doping anions and a negative electrode containing material capable of absorbing and releasing lithium ions. The electrochemical device has: a positive electrode containing conductive polymers capable of doping and de-doping anions as positive active materials; a negative electrode containing negative active materials capable of absorbing and releasing lithium ions; and an electrolyte containing anions and lithium ions. The total amount of monomer unit A (mol) of conductive polymer contained in the cathode and the total amount B (mol) of anion contained in the electrochemical device satisfies the equation: 0 < B / A < 0.7.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学装置
本专利技术涉及将包含能够掺杂和脱掺杂阴离子的导电性高分子作为正极活性物质的正极、和包含能够吸储和放出锂离子的负极活性物质的负极组合而成的电化学装置。
技术介绍
近年来，具有锂离子二次电池与双电层电容器的中间性能的电化学装置引起关注，例如正在研究将导电性高分子作为正极活性物质使用。这样的包含导电性高分子作为正极活性物质的电子化学装置通过阴离子的吸附(掺杂)和脱离(脱掺杂)进行充放电，因此反应电阻小，与普通的锂离子二次电池的正极相比具有高的输出。作为导电性高分子，已知聚苯胺、聚吡咯等(参照专利文献1和2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平1-146255号公报专利文献2：日本特开2014-35836号公报
技术实现思路
电化学装置例如用作在因停电等向PC、服务器等设备的电力供给被阻断的情况下用于向设备供给电力的备用电源。通常维持向电化学装置施加规定的电压的状态(进行浮动充电)，在停电等异常时，由电化学装置向设备供给电力(电化学装置放电)。然而，若长时间进行浮动充电，则有正极活性物质(导电性高分子)劣化而容量降低的倾向。因此，抑制电化学装置的浮动充电后的容量降低(维持浮动特性)是重要的。关于构成正极中的导电性高分子的单体单元的量和电化学装置所含的阴离子的量的平衡、与浮动特性的关系的研究依然没有充分进行。鉴于上述情况，本专利技术的一个方面涉及电化学装置，其具备：正极，包含能够掺杂和脱掺杂阴离子的导电性高分子作为正极活性物质；负极，包含能够吸储和放出锂离子的负极活性物质；和电解液，包含上述阴离子和上述锂离子，构成上述正极所含的上述导电性高分子的单体单元的总量A(mol)、与上述电化学装置所含的上述阴离子的总量B(mol)满足下述关系式：0＜B/A＜0.7。根据本专利技术，在将包含能够掺杂和脱掺杂阴离子的导电性高分子作为正极活性物质的正极、和包含能够吸储和放出锂离子的负极活性物质的负极组合而成的电化学装置中，能够抑制浮动充电后的容量降低(维持浮动特性)。附图说明图1是本专利技术的实施方式涉及的电化学装置的截面示意图。图2是用于说明该实施方式涉及的电化学装置的构成的示意图。图3是表示本专利技术的实施方式涉及的电化学装置中的B/A与容量维持率的关系的图表。具体实施方式本专利技术涉及一种电化学装置，其具备：正极，作为正极材料包含能够掺杂和脱掺杂阴离子的导电性高分子作为正极活性物质；负极，包含能够吸储和放出锂离子的负极活性物质；和电解液，包含阴离子和锂离子。充电时，电解液中的阴离子被掺杂于导电性高分子，电解液中的锂离子被吸储于负极材料。放电时，阴离子从导电性高分子脱掺杂，向电解液中移动，锂离子从负极材料放出，向电解液中移动。本专利技术中，导电性高分子包括在脱掺杂状态下几乎没有导电性或没有导电性的情况。构成正极所含的导电性高分子的单体单元的总量A(mol)、与电化学装置所含的阴离子的总量B(mol)满足下述关系式：0＜B/A＜0.7。构成正极所含的导电性高分子的单体单元的总量A与电化学装置所含的阴离子的总量B相比越大，则B/A越成为接近0的值。电化学装置所含的阴离子的总量B至少包含为了得到规定的放电容量所必需的量即可。B/A为上述范围内的情况下，能够维持浮动特性。B/A为0.7以上的情况下，电解液所含的阴离子的量变多，充电时在正极中掺杂阴离子的导电性高分子的比例变大。与此相伴，长时间的浮动充电时劣化的导电性高分子的比例变大，因此浮动特性降低。B/A优选为0.2以上。在此情况下，在充电时导电性高分子能够从电解液掺杂适当量的阴离子，能够得到良好的放电容量。另外，电解液中所含的阴离子的量变多，能够得到良好的离子传导性，因此能够得到良好的放电容量。构成正极所含的导电性高分子的单体单元的总量A(mol)、与在电化学装置的充电状态下掺杂于正极所含的导电性高分子的阴离子的量C(mol)优选满足下述关系式：0＜C/A＜0.7。在此情况下，能够减小充电时在正极中掺杂阴离子的导电性高分子的比例，从而充分降低长时间的浮动充电时劣化的导电性高分子的比例，能够进一步维持浮动特性。在电化学装置的充电状态下，电解液中的阴离子的大部分被掺杂于正极的导电性高分子，电解液几乎不含阴离子的情况下，上述C的值与上述B的值几乎相同。被掺杂于正极所含的导电性高分子的阴离子的量C(mol)可以表示为由在电化学装置的放电状态下电解液所含的阴离子的量D(mol)减去在电化学装置的充电状态下电解液所含的阴离子的量E(mol)而得的值。此处，上述的充电状态是指电化学装置的SOC为90％～100％的情况。上述的放电状态是指电化学装置的SOC为0％～10％的情况。SOC(stateofcharge，荷电状态)是指充电量相对于满充电时的容量的比例。SOC为0％～10％的放电状态是电化学装置的电压成为放电终止电压的状态，SOC为90％～100％的充电状态是电化学装置的电压成为充电终止电压的状态。放电终止电压和充电终止电压、还包括充放电条件在内是由制造商确定的。通常根据制造商提供的充放电电路、产品信息，能够唯一地确定。作为导电性高分子使用π共轭系高分子，作为负极活性物质使用碳材料的情况下，充电终止电压例如被设定为3.4～4.2V，放电终止电压通常被设定为2.5～2.6V。作为导电性高分子使用π共轭系高分子，作为负极活性物质使用钛酸锂的情况下，充电终止电压通常被设定为2.4～2.5V，放电终止电压通常被设定为1.1～1.2V。为了提高放电特性，导电性高分子优选构成该导电性高分子的每一个单体单元具有至少1个阴离子的接收位点。此处，阴离子的接收位点表示在充电时导电性高分子从该导电性高分子的分子结构的观点出发理论上能够接收(掺杂)阴离子的位点。例如，将苯胺作为重复单体单元的聚苯胺在理论上，每1个苯胺的单体单元具有1个阴离子的接收位点。导电性高分子优选为具有包含杂原子的重复单元的π共轭系高分子。π共轭系高分子的杂原子(氮原子、硫原子等)容易与阴离子发生相互作用。可以认为在伴随充放电的导电性高分子的氧化还原之时，阴离子对杂原子进行吸附或脱离。作为π电子共轭系高分子，例如可以使用选自苯胺、吡咯、噻吩、呋喃、噻吩乙烯、吡啶和它们的衍生物中的至少1种的聚合性化合物的均聚物和/或共聚物。即，作为π电子共轭系高分子，可以使用包含来源于上述聚合性化合物的单体单元的均聚物、包含2种以上的来源于上述聚合性化合物的单体单元的共聚物。更具体来说，可以得到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃、聚噻吩乙烯、聚吡啶、以它们为基本骨架的高分子衍生物等。高分子衍生物是指例如苯胺衍生物、吡咯衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物、噻吩乙烯衍生物、吡啶衍生物等这样的衍生物化合物的聚合物，例如可以举出以聚噻吩作为基本骨架的聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。这些之中，从能够得到稳定的电化学特性(充放电特性)出发，π电子共轭系高分子优选为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和以它们为基本骨架的高分子衍生物。此外，从容量密度高的方面出发，π电子共轭系高分子更优选为聚苯胺。导电性高分子的重均分子量没有特别限定，例如为1000～100000。作为伴随充放电而导电性高分子能够掺杂和脱掺杂的阴离子，例如可以举出ClO4-、BF4-、PF6-、AlCl4-、SbF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学装置，其具备：正极，包含能够掺杂和脱掺杂阴离子的导电性高分子作为正极活性物质；负极，包含能够吸储和放出锂离子的负极活性物质；和电解液，包含所述阴离子和所述锂离子，其中，构成所述正极所含的所述导电性高分子的单体单元的总量A、与所述电化学装置所含的所述阴离子的总量B满足下述关系式：0＜B/A＜0.7，所述A与B的单位均为mol。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.28 JP 2016-2122101.一种电化学装置，其具备：正极，包含能够掺杂和脱掺杂阴离子的导电性高分子作为正极活性物质；负极，包含能够吸储和放出锂离子的负极活性物质；和电解液，包含所述阴离子和所述锂离子，其中，构成所述正极所含的所述导电性高分子的单体单元的总量A、与所述电化学装置所含的所述阴离子的总量B满足下述关系式：0＜B/A＜...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宏树，野本进，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP