电容器及其制造方法技术

一种电容器，具有正极10、负极20和设置在所述电极层10和20之间的固体电解质层。所述电容器100的电极层中的至少一者10（20）具有Al多孔体11、以及电极体12（13），该电极体12（13）保持在所述Al多孔体中从而使所述电解质极化。所述Al多孔体11的表面中的氧含量为小于或等于3.1质量%。所述Al多孔体11的表面中的氧含量为小于或等于3.1质量%即说明在所述Al多孔体11的表面上几乎不形成高电阻氧化膜。因此，所述Al多孔体11能够使电极层10（20）的集电面积增大，从而能够提高电容器100的容量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用作存储电能的设备的电容器，以及制造该电容器的方法。
技术介绍
近年来，由于在各种电容器中，双电层电容器具有大的容量，因此这类电容器备受关注。例如，任何电容器都被广泛地用作电气设备的存储备份。近几年，在这种使用方式中，促进了双电层电容器的使用。此外，期待将其用于汽车，例如混合式车和燃料车。双电层电容器分为纽扣状、圆筒状、矩形和其它类型，并且各种类型的电容器都是已知的。纽扣状电容器通过(例如)以下方式制造制备一对可极化电极，其中在每个可极化电极中，在集电体上设置有活性碳电极；在所述可极化电极之间布置隔板，从而形成双电层电容器元件；将该元件与电解质一起收纳在金属外壳中；并且利用封口材料和用于使两者彼此绝缘的衬垫将外壳密封。圆筒状电容器通过以下方法制造将上述那样的成对可极化电极和隔板彼此堆叠；回卷(winding)该工件以形成双电层电容器元件；使该元件充满电解液；将该元件收纳入铝外壳中；并且用封口材料密封该外壳。同样，关于矩形电容器，其基本结构类似于纽扣状或圆筒状电容器。人们希望将用于存储备份、汽车和其它方面的双电层电容器制造成具有更大的容量和其它性能。也就是说，希望将电容器制成每单位体积具有更大的容量，并且内电阻更低。为此目的，对于构成电容器的各个电极的集电体，提出了各种建议。作为集电体，已知的有(例如)使用箔片、网状形式或冲孔的Al金属、不锈钢或其它金属等的集电体(专利文献I);其中由不锈钢纤维制成的垫子被电焊到不锈钢箔片上的集电体(专利文献2);使用由钽、Al和钛中的至少一种金属制成的具有条板结构的多孔体的集电体(专利文献3);以及其它集电体。引用列表专利文献专利文献I :日本未审查的专利公开No. 11-274012专利文献2 :日本未审查的专利公开No. 09-232190专利文献3 :日本未审查的专利公开No. 11-15004
技术实现思路
(技术问题)然而，任何常规的电容器均存在一个问题，即，当尝试增加其容量时，其内电阻变大，因此容量未增加。具体而言，当电容器具有其中其集电体的形状为二维形式并且活性碳片附着到各集电体上的结构时，为了提高容量密度，必须制备厚的活性碳片。然而，当进行这样的尝试时，集电体和活性碳之间的距离变长，因此活性碳在其远离集电体的位置处电阻变高。结果，活性碳的利用率降低，从而使容量密度也降低。关于上文所述的内电阻降低，可以加入导电助剂来改善电阻。加入导电助剂使活性碳的比例变小，从而也使容量密度降目前，作为可大量生产的三维结构集电体，已知的为泡沫状Ni多孔体，其通过利用Ni对泡沫状树脂进行镀覆，然后去除该树脂而获得。该多孔体已被广泛用作碱性电解质二次电池的集电体。然而，在利用非水电解质使其电压和容量提高的双电层电容器中，Ni容易被非水电解液氧化。因此，在高压(相对于Li的电势大约为4. 2V)下，Ni不利地溶解在电解液中，由此使得电容器不能够通过长期的充电和放电来充分地充电。如上文所述，通过利用Ni对多孔树脂进行镀覆而制得的集电体的耐蚀性差，因此在非水电容器中，该集电体不能够承受其高的充电和放电电压。作为用于包覆多孔树脂的金属的候补，除了 Ni以外，还有耐蚀性高的Al或不锈钢。然而，这种金属不容易被制成多孔体，由其只能获得无纺布或条板状体。因此，这种金属具有这样的问题由其不能够获得具有泡沫状结构的多孔体。Al本身被广泛用于正极集电体。然而，为了获得具有泡沫状结构的多孔体，Al不能被用于在水溶液体系中镀覆有机树脂或其它物质。可以通过气相法(例如气相沉积或溅射)或者利用熔融盐的镀覆法，利用Al包覆多孔树脂。然而，为了去除树脂，需要在空气中加热镀覆Al的树脂，并且在该步骤中，Al被氧化。因此，所得物不能用作集电体。不锈钢也被广泛用作正极集电体的原料。然而，由于与Al同样的原因，利用不锈钢对有机树脂的表面进行镀覆不易于将不锈钢制成孔隙率大的集电体。关于不锈钢，提供了这样的方法将不锈钢制成粉末状，将该粉末涂覆到有机树脂多孔体上，然后对该工件进行烧结，从而得到多孔体。然而，不锈钢粉末非常昂贵。另外，在粉末附着之后，作为基材的有机树脂多孔体燃烧并被去除，从而造成这样的问题所得不锈钢多孔体的强度变差，由此导致该多孔体不能被使用。此外，该多孔体不能够被制造成均匀的多孔体。因此，这样的多孔体不适合用于集电体。考虑到上述问题完成了本专利技术，并且本专利技术的目的是提供容量高并且耐久性优异的电容器，以及制造该电容器的方法。(解决问题的手段)为了解决上述问题，本专利技术的专利技术人反复进行了认真的研究，从而成功地制造了具有泡沫状结构的Al多孔体，并且发现使用该Al多孔体作为电容器的集电体是有效的。由此，完成了本专利技术。本专利技术的内容如下(I) 一种电容器，包括正极、负极和设置在这两个电极之间的电解质层，其中所述电极中的至少一者包含充当集电体的Al多孔体、以及电极材料，所述电极材料保持在所述Al多孔体中从而使所述电解质极化，并且所述Al多孔体的表面中的氧含量为小于或等于3. I质量％。(2)根据第(I)项所述的电容器，其中所述电极材料以膜的形式形成在所述Al多孔体的表面上。(3)根据第(I)项所述的电容器，其中所述电极材料被填充到形成于所述Al多孔体中的孔中。(4)根据第(I)项至第(3)项中任一项所述的电容器，其中所述电解质层为固体电解质。(5)根据第(I)项至第(3)项中任一项所述的电容器，其中所述正极包含所述Al多孔体和主要由活性炭制成的所述电极材料，所述负极包含负极用多孔金属和负极活性材料，所述负极活性材料主要由能够吸附Li离子和释放Li离子的元素制成并且被填充到所述负极用多孔金属的孔中，所述电解质层为含有Li盐的非水电解液与隔板的组合，并且Li离子以化学方式或电化学方式被吸附至所述负极上。(6)根据第(5)项所述的电容器，其中所述负极活性材料为含有大于或等于20质量％的所述元素的合金或复合体，并且所述元素为Al、Sn和Si中的至少一种。(7)根据第(5)或(6)所述的电容器，其中所述负极用多孔金属为泡沫状Ni，该泡沫状Ni是通过用Ni涂覆聚氨酯泡沫、然后烧尽所述聚氨酯而得到的，并且该泡沫状Ni的孔隙率为大于或等于80%且小于或等于97%，并Ni沉积量为大于或等于150g/m2且小于或等于 600g/m2。(8)根据第(5)项至第(7)项中任一项所述的电容器，其中所述负极用多孔金属为Ni无纺布，该Ni无纺布是通过用Ni涂覆由聚烯烃纤维制成的无纺布而得到的，并且该Ni无纺布的孔隙率为大于或等于80%且小于或等于97%，并Ni沉积量为大于或等于150g/m2且小于或等于600g/m2。(9)根据第(5)项至第(8)项中任一项所述的电容器，其中所述Li盐为选自由LiClO4, LiBF4和LiPF6所构成的组中的一种或多种，并且所述非水电解液中的溶剂为选自由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯所构成的组中的一种或多种。(10)根据第(5)项至第(9)项中任一项所述的电容器，其中所述负极的容量大于所述正极的容量，并且所述负极的Li离子吸附量为所述正极容量和所述负极容量之间的差值的90%以下。(11)根据第(I)项至第(3)项中任一项所述的电容器，其中所述正极包含所述A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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田进启，细江晃久，真岛正利，新田耕司，粟津知之，奥野一树，加藤真博，酒井将一郎，稻泽信二，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
国别省市：