非水电解液二次电池用正极、使用其的非水电解液二次电池及其制造方法_3

文档序号:8532020阅读:来源:国知局
面的10点的测定值平均值。在集电 体上设置正极(多孔质层)并进行了复合化时,与上述同样测定该复合化物的厚度,求出测 定值的平均值并减去集电体的厚度进行计算,由此得到正极的厚度。
[0060] 〔关于正极的制作〕
[0061] 本发明的非水电解液二次电池的正极例如如下制作。例如,使前述(a)成分溶解 或分散在水中,向其中加入导电性聚合物粉末和根据需要加入导电性炭黑这样的导电助 剂,使它们充分分散,制备溶液粘度为〇. 1~50Pa?s左右的糊剂。将其涂布在集电体上, 然后使水蒸发,由此可以以复合体(多孔片)的形式得到正极,所述复合体在集电体上具有 含有前述(a)~(c)成分、和根据需要的导电助剂的含正极活性物质的层。
[0062] <关于负极>
[0063] 本发明的非水电解液二次电池的负极使用贱金属、或在氧化/还原时能够嵌 入?脱嵌贱金属离子的材料即负极活性物质形成。作为上述贱金属,可列举出金属锂、金属 钠、金属钾等碱金属类;金属镁、金属钙等碱土金属,另外,作为上述贱金属离子,可列举出 上述贱金属的离子。
[0064] 在本发明中,优选的非水电解液二次电池为锂二次电池,因此,作为优选的贱金 属,可列举出锂,另外,作为优选的贱金属离子,可列举出锂离子。作为能够嵌入?脱嵌上述 贱金属离子的材料,优选使用碳材料,具体而言可列举出:焦炭、沥青、酚醛树脂、聚酰亚胺、 纤维素等烧结体、人造石墨、天然石墨等。另外,除了这样的碳材料以外,还可以使用硅、锡 等。需要说明的是,在本发明中,"使用"不仅是指仅使用该形成材料的情况,还包括组合使 用该形成材料和其它形成材料的情况,通常,其它形成材料的使用比率设定为不足该形成 材料的50重量%。
[0065] <关于电解液>
[0066] 本发明的非水电解液二次电池中,上述电解液由含有电解质盐和溶剂的物质构 成。作为上述电解质盐,例如适宜使用六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂等。
[0067] 作为构成电解液的溶剂,例如可以使用碳酸酯类、腈类、酰胺类、醚类等至少1种 非水溶剂、即有机溶剂。作为这种有机溶剂的具体例子,可列举出: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、碳酸甲乙酯、乙腈、丙腈、N,N' -二甲基乙酰胺、 N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、y-丁内酯等。它们可以单独使用也 可以组合使用两种以上。
[0068] 另外,在本发明的非水电解液二次电池中使用隔离体时,隔离体只要是能够防止 夹持该隔离体而对向配置的正极与负极之间的电短路、进而电化学稳定、离子透过性大、具 有某种程度的机械强度的绝缘性的多孔片即可。因此,例如优选使用纸、无纺布、由聚丙烯、 聚乙烯、聚酰亚胺等树脂形成的多孔性的薄膜,它们可以单独使用也可以组合使用两种以 上。
[0069] 另外,本发明的非水电解液二次电池除了上述正极、负极、电解液等以外,可以使 用集电体。集电体只要是导电性好、稳定的集电体就没有特别的限定,优选使用镍、铝、不锈 钢、铜等的金属箔、网等,进一步优选使用不锈钢制材料。进而,负极为金属时,负极自身可 以兼任集电体。
[0070] <关于非水电解液二次电池的制造方法>
[0071 ] 作为使用上述材料的本发明的非水电解液二次电池的制造方法,其特征在于具备 下述(I)~(III)的工序。以下,对该制造方法进行说明。
[0072] (I)准备正极和负极,在两者之间配置隔离体,制作由上述正极、上述隔离体和上 述负极形成的层叠体的工序。
[0073] (II)在电池容器内容纳至少一个上述层叠体的工序。
[0074] (III)向上述电池容器内注入电解液的工序。
[0075] 具体而言,按照在上述正极与负极之间配置隔离体的方式进行层叠,制作层叠体。 接着,将该层叠体装入铝层压封装体等电池容器内,然后进行真空干燥。接着,将电解液注 入到经真空干燥的电池容器内。最后,将作为电池容器的封装体进行封口,完成本发明的非 水电解液二次电池。
[0076] <关于非水电解液二次电池>
[0077] 本发明的非水电解液二次电池除上述层压电池单元以外,还可以形成为薄膜型、 片型、方形、圆筒型、纽扣型等各种形状。
[0078] 另外,对于本发明的非水电解液二次电池,其正极由聚阴离子酸及其金属盐中的 至少一者(b)与其它正极形成材料一同形成,由此,(b)成分被固定在正极中不能移动,从 而具有相对于(b)成分的阴离子的阳离子发生移动的性质,进而,使用该正极的非水电解 液二次电池具有摇椅型的机理。因此,使用该正极的非水电解液二次电池即使电解液量少 也可以发挥充分的重量能量密度,可以说是电解液量依赖性小的非水电解液二次电池。
[0079] 进而,本发明的非水电解液二次电池像双电层电容器那样重量功率密度和循环特 性优异,并且具有与以往的双电层电容器的重量能量密度相比非常高的重量能量密度。
[0080] 实施例
[0081] 接着,对实施例和比较例一并进行说明。但是,本发明只要不超过其主旨,就不受 这些实施例的限制。
[0082] 首先,在制作实施例、比较例的非水电解液二次电池之前,进行以下所示的材料和 构成构件的制备/制作/准备。
[0083] [导电性聚合物的制备]
[0084] 作为导电性聚合物,以四氟硼酸为掺杂物的导电性聚苯胺粉末如下制备。
[0085] 即,首先,在放入了离子交换水138g的300mL容量的玻璃制烧杯中,加入42重 量%浓度的四氟硼酸水溶液(和光纯药工业公司制造、特级试剂)84. 0g(0. 402mol),一边 用磁力搅拌器搅拌,一边向其中加入苯胺10.Og(〇.l〇7mol)。向四氟硼酸水溶液中添加苯胺 之初,苯胺在四氟硼酸水溶液中以油状液滴的形式分散,但其后在数分钟以内溶解在水中, 成为均匀且透明的苯胺水溶液。将如此得到的苯胺水溶液使用低温恒温槽冷却至-4°C以 下。
[0086] 接着,将作为氧化剂的二氧化锰粉末(和光纯药工业株式会社制造、1级试 剂)11. 63g(0. 134摩尔)少量逐渐地加入上述苯胺水溶液中,使烧杯内的混合物的温度不 超过-1°C。通过这样地操作向苯胺水溶液中添加氧化剂,苯胺水溶液立即变成黑绿色。其 后,持续搅拌片刻时,开始生成黑绿色的固体。
[0087] 这样操作花费80分钟来添加氧化剂后,边冷却包含所生成的反应产物的反应 混合物,边进一步搅拌100分钟。其后,使用布氏漏斗和吸滤瓶,用No. 2滤纸(ADVANTEC Corporation制造)对所得固体进行吸滤,得到粉末。将该粉末在约2mol/L的四氟硼酸水 溶液中使用磁力搅拌器进行搅拌、清洗。接着,用丙酮进行数次搅拌清洗,将其进行减压过 滤。将得到的粉末在室温(25°C)下真空干燥10小时,由此得到以四氟硼酸为掺杂物的导 电性聚苯胺12. 5g。该导电性聚苯胺为鲜艳的绿色粉末。
[0088] (导电性聚苯胺粉末的电导率)
[0089] 将上述导电性聚苯胺粉末130mg用玛瑙制乳钵进行粉碎后,使用红外光谱测定用 KBr片剂成型器,在75
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