F6的溶液。该CV测量以 5mV/s的扫描速率执行。
[0184] 作为比较，除了在比较示例1中用活性碳代替多孔碳材料以外，使以上述方法制 备的正电极受到CV测量。
[0185] 图3示出了 CV测量的结果。如图3所示，在使用活性碳作为正电极活性材料的 比较示例1中，没有观察到可逆的法拉第电容。相反，在使用多孔碳材料的示例1中，在约 3. 5V的位置处观察到了可逆的法拉第电容。这可能表明，在与阴离子的相互作用中，多孔碳 材料没有呈现出类m)LC的反应，而呈现出被阴离子可逆地嵌入和脱出的反应。
[0186] (2)制备负电极
[0187] 用混合器混合并搅拌活性碳（Kansai Coke and Chemical有限公司的MSP-20S)、 用作导电助剂的乙炔黑、用作粘合剂的PVDF(NMP溶液包含12质量％的PVDF)和用作分散 介质的NMP，从而准备负电极混合浆料。浆料中的成分具有以下含量：21. 5质量％的活性 碳，0. 76质量％的乙炔黑和20. 6质量％的PVDF。
[0188] 用刮浆刀将负电极混合浆料施加到用作集电器的铝箱（厚度为20 μπι)表面的一 个表面（粗糙表面），从而形成厚度为150 μ m并在100°C的温度下干燥30分钟的涂层膜。 该干燥物品被利用一对卷轴而卷起，以提供厚度为95 μ m的负电极。
[0189] ⑶制备 E：DLC
[0190] 将在上述（1)和（2)中得到的正电极和负电极进行切割，以便具有1. 5cmX 1. 5cm 的尺寸；并从沿着边延伸的且宽度为〇. 5mm的部分去除混合物，以形成集电极暴露部分。分 别将铝引线焊接到正电极和负电极的集电极暴露部分。
[0191] 将正电极和负电极层压在一起，使得用作间隔物的纤维素非织造布（厚度为 60 μπι)布置在正电极和负电极之间。因此，形成单电池的电极板组。得到的电极板组包含 在由铝层压板形成的电池壳体中。
[0192] 随后，将电解液注入到电池壳体中，以用电解液浸渍正电极、负电极和间隔物。该 电解液是作为导电盐溶液的、含有1. 5mol/L的TEMABF4的碳酸丙烯（PC)溶液。最后，在减 小压力的同时，用真空密封剂密封该电池壳体。
[0193] 这样，制备了 EDLC。
[0194] (4)评估 E：DLC
[0195] 以0. 4mA/cm2的电流将在上述⑶中得到的EDLC充电至2. 6V的电压并放电至0V 的电压。这时，观察在最后充电阶段期间电压的变化和电池膨胀的存在或不存在。
[0196] 随后，除了以0.1 V的幅度逐步将最大充电电压增加到4. 0V以外，当如上所述执行 充电和放电时，确定在最后充电阶段期间电压增加不会变慢且观察不到电池的膨胀时的充 电电压（最大充电电压）的最大值。
[0197] 另外，以0.4mA/cm2的电流执行充电到最大电压，并确定在最后充电阶段期间电压 的增加；并执行放电到0V的电压以确定电容（mAh)。
[0198] 比较示例2
[0199] 与示例1 一样，制备并评估EDLC，除此以外，作为正电极，使用与示例1中制备的负 电极相同的电极。
[0200] 在表1中描述了示例1和比较示例2的结果。在表1中，孔径为lnm或以下的孔 的累积体积与总孔体积的比率（％ )用VS1表示。
[0203] 如表1所示，在使用活性碳作为正电极活性材料的比较示例2中，发现在最后充 电阶段期间电压增加不会变慢且观察不到电池的膨胀时的最大充电电压为2. 7V。充电至 3. 0V或以上会导致在最后充电阶段期间电压增加变慢且电池显著膨胀。这可能是因为充电 至高电压会导致电解液在活性碳的表面处分解，导致气体产生。
[0204] 相比之下，在使用多孔碳材料作为正电极活性材料的示例1中，即使充电至4. 0V 也不会导致在最后充电阶段期间电压增加变慢或电池膨胀。这表明，在示例的m)LC中，能 相当大地抑制电解液的分解。另外，与比较示例2相比，在示例1中增加了 EDLC的电容。
[0205] 示例 2
[0206] 以下面的方法制备锂离子电容器。
[0207] (1)制备负电极
[0208] 用混合器混合并搅拌硬碳粉、用作导电助剂的乙炔黑、用作粘合剂的PVDF(NMP溶 液包含12质量％的PVDF)和用作分散介质的NMP，从而准备负电极混合浆料。浆料中的成 分具有以下含量：28. 0质量％的硬碳，2. 7质量％的乙炔黑和13. 3质量％的PVDF。
[0209] 用刮浆刀将得到的负电极混合浆料施加到用作集电器的穿孔铜箱（厚度为 20 μ m，孔径尺寸为50 μ m，孔径比为50% )的表面中的一个表面，从而形成厚度为150 μ m 并在100°C的温度下干燥30分钟的涂层膜。该干燥物品被利用一对卷轴而卷起，以提供厚 度为95 μ m的负电极。
[0210] (2)制备锂电极
[0211] 将锂箱（厚度为50 μm)压力接合到用作集电器的穿孔铜箱（厚度为20 μm，孔径 尺寸为50 μ m，孔径比为50%，2cmX 2cm)的表面中的一个表面，从而制备锂电极。将镍引线 焊接到集电器的另一表面。
[0212] (3)制备锂离子电容器
[0213] 与示例1中的⑴一样，制备正电极。将在上述⑴中得到的正电极和负电极进 行切割，以具有1. 5cmX 1. 5cm的尺寸，并从沿着边延伸的且宽度为0. 5_的部分去除混合 物，以形成集电极暴露部分。将铝引线焊接到正电极的集电极暴露部分。将镍引线焊接到 负电极的集电极暴露部分。
[0214] 将正电极和负电极层压在一起，使得纤维素间隔物（厚度为60 μπι)布置在正电极 和负电极之间。因此，形成单电池的电极板组。此外，将在上述（2)中得到的锂电极放置在 其间有聚烯烃间隔物（聚乙烯微孔膜和聚丙烯微孔膜的层压板）的电极板组的负电极上。 由此产生的层压板包含在由铝层压板形成的电池壳体中。
[0215] 随后，将电解液注入到电池壳体中，以用电解液浸渍正电极、负电极和间隔物。该 电解液是作为溶解在EC和DEC体积比为1:1的溶剂混合物中的锂盐的、含有1. Omol/L的 LiPF6的溶液。最后，在减小压力的同时，用真空密封剂密封该电池壳体。
[0216] 在电池壳体的外面通过引线将负电极和锂电极连接起来。以0. 2mA/cm2的电流执 行充电至0V的电压，从而用锂预掺杂负电极活性材料。随后，以0. 2mA/cm2的电流执行放 电到IV的电压。
[0217] 这样，制备了锂离子电容器。
[0218] (4)评估锂离子电容器
[0219] 以0. 4mA/cm2的电流将在上述⑶中得到的锂离子电容器充电至3. 8V的电压并 放电至3. 0V的电压。这时，观察在最后充电阶段期间电压的变化和电池膨胀的存在或不存 在。
[0220] 随后，除了以0.1 V的幅度逐步将最大充电电压增加到5. 0V以外，当如上所述执行 充电和放电时，确定在最后充电阶段期间电压增加不会变慢且观察不到电池的膨胀时的充 电电压（最大充电电压）的最大值。
[0221] 另外，以0. 4mA/cm2的电流执行充电至上述确定的最大电压，并确定在最后充电阶 段期间电压的增加；并执行放电到3. 0V的电压以确定电容（mAh)。
[0222] 比较示例3
[0223] 与示例2-样，制备并评估锂离子电容器，除此以外，作为正电极，使用与示例1中 制备的负电极相同的电极。
[0224] 在表1I中描述了示例2和比较示例3的结果。
[0227] 如表1I所示，在使用活性碳作为正电极活性材料的比较示例3中，发现在最后充 电阶段期间电压增加不会变慢且观察不到电池的膨胀时的最大充电电压为3. 8V。充电至 4.2V或以上会导致在最后充电阶段期间电压增加变慢且电池显著膨胀。这可能是因为充电 至高电压会导致电解液在活性碳的表面处分解，导致气体产生。
[0228] 相比之下，在使用多孔碳材料作为正电极活性材料的示例2中，即使充电至5. 0V 也不会导致在最后充电阶段期间电压增加变慢或电池膨胀。这表明，在示例的锂离子电容 器中，能相当大地抑制电解液的分解。另外，与比较示例3相比，在示例2中增加了锂离子 电容器的电容。
[0229] 工业实用性
[0230] 在根据本发明实施例的电容器中，即使将最大充电电压设置为高的情况下，也能 稳定地执行充电和放电。因此，能实现电容的增加。因此，可将该电容器用于需要有高电容 的各种存储装置。
[0231] 参考标记列表
[0232] 40 :电容器；41 :正电极；41a :正电极集电器；41b :正电极活性材料；42 :负电极； 42a :负电极集电器；42b :负电极活性材料；43 :间隔物；45 :电池壳体。
【主权项】
1. 一种电容器，包括含有正电极活性材料的正电极、含有负电极活性材料的负电极、布 置在所述正电极和所述负电极之间的间隔物，和电解液， 其中所述正电极活性材料包含多孔碳材料， 在所述多孔碳材料的基于体积的孔径分布中，孔径为Inm或以下的孔的累积体积占总 孔体积的85 %或以上， 所述多孔碳材料具有1至IOnm的微晶尺寸， 所述多孔碳材料包含含氧官能团，并且所述含氧官能团的含量为3. 3mol%或以下。2. 根据权利要求1所述的电容器，其中在基于体积的孔径分布中，所述多孔碳材料具 有单分散性孔径峰，并且 所述孔径峰位于〇. 5至0. 7nm的范围内。3. 根据权利要求1或权利要求2所述的电容器，其中所述负电极活性材料包含从由活 性碳、石墨、硬碳、软碳、锂钛氧化物、含硅材料和含锡材料的组中选择的至少一种。4. 一种充电和放电锂离子电容器的方法， 其中所述锂离子电容器包括含有正电极活性材料的正电极、含有负电极活性材料的负 电极、布置在所述正电极和所述负电极之间的间隔物，和锂离子传导电解液， 其中所述正电极活性材料包含多孔碳材料， 在所述多孔碳材料的基于体积的孔径分布中，孔径为Inm或以下的孔的累积体积占总 孔体积的85 %或以上， 所述多孔碳材料具有1至IOnm的微晶尺寸， 所述多孔碳材料包含含氧官能团，所述含氧官能团的含量为3. 3mol%或以下，并且 所述方法包括用3. 9至5. 2V的最大电压充电和放电所述锂离子电容器的步骤。5. -种充电和放电双电层电容器的方法， 其中所述双电层电容器包括含有正电极活性材料的正电极、含有负电极活性材料的负 电极、布置在所述正电极和所述负电极之间的间隔物，和电解液， 所述正电极活性材料包含多孔碳材料， 在所述多孔碳材料的基于体积的孔径分布中，孔径为Inm或以下的孔的累积体积占总 孔体积的85 %或以上， 所述多孔碳材料具有1至IOnm的微晶尺寸， 所述多孔碳材料包含含氧官能团，所述含氧官能团的含量为3. 3mol%或以下，并且 所述方法包括用2. 8至4. 2V的最大电压充电和放电所述双电层电容器的步骤。
【专利摘要】提供一种电容器，其中即使在高的最大充电电压的情况下，也能抑制电解液的分解，并能稳定地执行充电和放电。该电容器包括含有正电极活性材料的正电极、含有负电极活性材料的负电极、布置在正电极和负电极之间的间隔物，和电解液，其中正电极活性材料包含多孔碳材料，在多孔碳材料的基于体积的孔径分布中，孔径为1nm或以下的孔的累积体积占总孔体积的85％或以上，多孔碳材料具有1至10nm的微晶尺寸，该多孔碳材料包括含氧官能团，且该含氧官能团的含量为3.3mol％或以下。
【IPC分类】H01G11/34
【公开号】CN105229765
【申请号】CN201480027053
【发明人】奥野一树, 高桥贤治, 真岛正利, 石川真二
【申请人】住友电气工业株式会社
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年3月27日
【公告号】EP2998973A1, EP2998973A4, US20160118199, WO2014185162A1