双电层电容器制造技术

本发明专利技术提供一种具有兼顾漏电流的抑制与高离子传导率的电解质层的双电层电容器。双电层电容器包括一对电极体以及电解质层。电极体具有极化电极。电解质层包含离子液体以及柔粘性结晶。性结晶。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双电层电容器


[0001]本专利技术涉及一种双电层电容器。

技术介绍

[0002]双电层电容器是使正负的电极体夹着电解质层相向而大致构成。正负的电极体例如具有活性碳等极化电极，双电层电容器利用在极化电极与电解质层的界面处形成的双电层的蓄电作用进行充电及放电。双电层电容器在充放电中不伴随化学反应，因此寿命长，具有高循环特性及高输出密度，另外，可使用温度广，由于上述特征而作为蓄电源备受关注。
[0003]作为电解质层，可选择固体电解质层。固体电解质层中，水合劣化等使电极发生化学反应的区域仅限定于电极附近。因此，与电解液相比，漏电流少，可抑制自放电。另外，与电解液相比，与电极的化学反应引起的气体产生量也变少，开阀或漏液的可能性也降低。
[0004]作为固体电解质，已知有Li2S/P2S5等硫化物系的固体电解质、Li7La3Zr2O
12
等氧化物系的固体电解质、例如将N
‑
乙基
‑
N
‑
甲基吡咯烷鎓(P12)作为阳离子且将双(氟磺酰基)酰胺(Bis(Fluorosulfonyl)Amide，FSA)作为阴离子的柔粘性结晶系的固体电解质、聚乙二醇等聚合物系的固体电解质。再者，双电层电容器根据需要在所选择的母相中掺杂例如TEMABF4作为电解质。
[0005]柔粘性结晶可溶于有机溶媒。因此，当在固体电解质或固体电解质的母相中采用柔粘性结晶时，可采用将柔粘性结晶的阴离子成分及阳离子成分、或者它们的盐溶解在溶媒中后浇铸到电极中的制造方法。因此，与其他种类的固体电解质相比，柔粘性结晶系的固体电解质具有如下优点：与电极的密接性提高，另外若电极的活性物质相为多孔质结构，则容易进入所述结构内。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本专利特表2014
‑
504788号公报
[0009]专利文献2：日本专利特开2017
‑
91813号公报

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的问题
[0011]然而，对于柔粘性结晶系的固体电解质，指出了与硫化物系及氧化物系相比，离子传导率低2位～3位数以上。例如有如下报告：含有包含N,N
‑
二乙基吡咯烷鎓阳离子与双(氟磺酰基)酰胺阴离子的柔粘性结晶的固体电解质在25℃环境下为1
×
10
‑5S/cm级的离子传导率。另外，有如下报告：含有包含N,N
‑
二甲基吡咯烷鎓阳离子与双(三氟甲烷磺酰基)酰胺阴离子的柔粘性结晶的固体电解质为1
×
10
‑8S/cm级的离子传导率。
[0012]与此相对，报告了若为例如Li2S/P2S5的固体电解质，则离子传导率为1
×
10
‑2S/cm级。另外，报告了若为例如Li7La3Zr2O
12
的固体电解质，则离子传导率为1
×
10
‑3S/cm级。
[0013]本专利技术为了解决所述课题而提出，其目的在于提供一种具有兼顾漏电流的抑制与
高离子传导率的电解质层的双电层电容器。
[0014]解决问题的技术手段
[0015]为了解决所述课题，本专利技术的双电层电容器的特征在于包括：一对电极体，具有极化电极；以及电解质层，包含离子液体以及柔粘性结晶。由于柔粘性结晶的存在而漏电流得到抑制的电解质层中，通过并用离子传导率相对高的离子液体，离子传导率也得以提高。
[0016]可设为：所述柔粘性结晶与所述离子液体具有相同种类的阴离子成分。通过向电解质层中添加离子电导率比柔粘性结晶高的离子液体，可获得离子电导率高的电解质层。另一方面，若增加离子液体的添加量，则漏电流会增加。经过专利技术人等人的努力研究，结果获得了如下见解：若构成离子液体的阴离子成分与构成柔粘性结晶的阴离子成分为同一种类，则电解质层的离子电导率会变得更高。因此，即使限制离子液体的添加量也可获得高离子电导率，另外，由于可限制离子液体的添加量，因此可抑制漏电流。
[0017]可设为：相对于所述离子液体与所述柔粘性结晶的合计，所述柔粘性结晶以60mol％以上且90mol％以下的比例包含于所述电解质层中。在为90mol％以下时，电解质层的离子传导率提高。
[0018]另外，可设为：相对于所述离子液体与所述柔粘性结晶的合计，所述柔粘性结晶以60mol％以上且80mol％以下的比例包含于所述电解质层中。通过使柔粘性结晶与离子液体具有相同种类的阴离子成分，可在实现高离子传导率的同时，使柔粘性结晶的调配比成为60mol％以上且80mol％以下。而且，若柔粘性结晶的调配比成为60mol％以上且80mol％以下，则可抑制电解质层的漏电流，进而可提高离子电导率。
[0019]可设为：所述电解质层中还包含其他种类的柔粘性结晶。
[0020]可设为：所述电解质层除了包含具有与所述离子液体为相同种类的阴离子成分的所述柔粘性结晶以外，还包含具有与所述离子液体为不同种类的阴离子成分的所述其他种类的柔粘性结晶。若以在电解质层中包含具有与离子液体为相同种类的阴离子成分的所述柔粘性结晶为前提，在电解质层中还含有具有与离子液体为不同种类的阴离子成分的其他种类的柔粘性结晶，则柔粘性结晶对电解质层带来的低离子传导率的影响进一步变小，电解质层的离子电导率更接近离子液体的离子电导率。
[0021]可设为：相比于具有与所述离子液体为相同种类的阴离子成分的所述柔粘性结晶，所述其他种类的柔粘性结晶具有不同的阳离子成分。
[0022]可设为：具有与所述离子液体为相同种类的阴离子成分的所述柔粘性结晶和具有与所述离子液体为不同种类的阴离子成分的所述其他种类的柔粘性结晶的调配摩尔比为40：60以上且60：40以下的范围。
[0023]可设为：在所述电解质层中包含具有相互不同的阳离子成分的两种柔粘性结晶，来作为具有与所述离子液体为相同种类的阴离子成分的所述柔粘性结晶。若在电解质层中包含所述两种柔粘性结晶，则柔粘性结晶对电解质层带来的低离子传导率的影响进一步变小，电解质层的离子电导率更接近离子液体的离子电导率。
[0024]可设为：所述电解质层中所含的柔粘性结晶具有吡咯烷鎓系阳离子、铵系阳离子、哌啶系阳离子或鏻系阳离子。例如，可设为：柔粘性结晶具有螺环型吡咯烷鎓阳离子、N
‑
乙基
‑
N
‑
甲基吡咯烷鎓阳离子、三乙基甲基铵阳离子或鏻系阳离子。虽并不限于此，但若在电解质层中包含至少具有吡咯烷鎓系阳离子、铵系阳离子、哌啶鎓系阳离子或鏻系阳离子的
柔粘性结晶，则柔粘性结晶对电解质层带来的低离子传导率的影响进一步变小，电解质层的离子电导率更接近离子液体的离子电导率。
[0025]另外，可设为：所述电解质层中所含的柔粘性结晶的阳离子不包含锂离子。例如，可设为：所述电解质层中所含的柔粘性结晶的阳离子可仅从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双电层电容器，其特征在于，包括：一对电极体，具有极化电极；以及电解质层，包含离子液体以及柔粘性结晶。2.根据权利要求1所述的双电层电容器，其特征在于，所述柔粘性结晶与所述离子液体具有相同种类的阴离子成分。3.根据权利要求1或2所述的双电层电容器，其特征在于，相对于所述离子液体与所述柔粘性结晶的合计，所述柔粘性结晶以60mol％以上且90mol％以下的比例包含于所述电解质层中。4.根据权利要求1或2所述的双电层电容器，其特征在于，相对于所述离子液体与所述柔粘性结晶的合计，所述柔粘性结晶以60mol％以上且80mol％以下的比例包含于所述电解质层中。5.根据权利要求1至4中任一项所述的双电层电容器，其特征在于，所述电解质层中还包含其他种类的柔粘性结晶。6.根据权利要求5所述的双电层电容器，其特征在于，所述电解质层除了包含具有与所述离子液体为相同种类的阴离子成分的所述柔粘性结晶以外，还包含具有与所述离子液体为不同种类的阴离子成分的所述其他种类的柔粘性结晶。7.根据权利要求6所述的双电层电容器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲤川舜，久保田智志，石本修一，
申请(专利权)人：日本贵弥功株式会社，
类型：发明
国别省市：