蓄电装置用电极、蓄电装置以及蓄电装置用电极的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及蓄电装置用电极、蓄电装置W及蓄电装置用电极的制造方法。
【背景技术】
[0002] 在蓄电装置中，电容器被广泛应用于各种电气设备等中。在多种类型的电容器中， 双电层电容器和裡离子电容器具有大容量，近年来特别受到关注。
[0003] 双电层电容器是运样一种蓄电装置，其包括电池、用于确保电池之间的电绝缘并 防止液体泄漏的密闭容器、用于将电引出至外部的集电极、W及导线。所述电池主要包括一 对彼此相对的活性炭电极、用于将所述电极彼此电隔离的隔板、W及用于显示容量的有机 电解液。
[0004] 此外，裡离子电容器是运样一种蓄电装置，其中使用能够静电吸附和脱附离子的 电极（例如活性炭电极）作为正极，并使用能够吸藏裡离子的电极（例如硬质炭）作为负 极。
[0005] 储存在双电层电容器中的能量由W下等式（1)表示：
[0006] W= (1/2)加(1)
[0007] 其中W表示储能（容量），C表示静电容量（取决于电极的表面积），且U表示电 池电压。
[0008] 从W上等式（1)可W想到提高静电容量有助于提高储能。 阳009] 日本专利特开No. 2005-079505(专利文献1)公开了 "一种双电层电容器用电极 材料，其特征在于，由凝胶状组合物制成，该凝胶状组合物包括：碳纳米管和离子液体，所述 碳纳米管是通过在离子液体存在下对碳纳米管施加剪切力并对碳纳米管进行细分而获得 的"，从而提高了双电层电容器中的静电容量。 阳010] 日本专利特开No. 2009-267340(专利文献2)公开了 "一种双电层电容器用电极， 其特在在于，将薄片与构成集电体并且在表面处具有不规则部分的基材通过该不规则部分 一体化，所述薄片是通过将比表面积为600m7g至2600m7g的碳纳米管成型为纸状而获得 的"。 阳011] 引用列表 阳〇1引专利文献
[0013] 专利文献1:日本专利特开No. 2005-079505
[0014] 专利文献2:日本专利特开No. 2009-267340
【发明内容】
阳〇1引技术问题
[0016]然而，由于日本专利特开No. 2005-079505(专利文献1)中描述的凝胶状组合物容 易变形且不会固化，所W作为电极材料不便于处理该凝胶组合物。此外，由于很难W较大的 厚度将凝胶状组合物附着在集电锥上，所W在增加电极的每单位面积的静电容量方面也存 在问题。
[0017]此外，尽管日本专利特开No. 2009-267340(专利文献2)还描述了使用发泡儀 维网状儀多孔体）作为基材的技术，但是存在W下问题：难W将碳纳米管均匀分散在具有 不规则部分的基材上。此外，因活性炭中残留的水分和官能团而产生了诸如CO之类的气 体，并且在增加电池电压方面还存在问题。另外，人们还希望提高输出功率，运与电极材料 和集电体之间的接触性能相关。
[0018]本发明是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的之一在于提供：一种蓄电装置用 电极，当将该电极用作蓄电装置的电极时，其能够提高静电容量和电池电压，并能够提高储 能密度，并且该电极还能够额外地提高比率特性；使用该蓄电装置用电极的蓄电装置；W 及该蓄电装置用电极的制造方法。
[0019]解决问题的方案
[0020] 本发明设及一种蓄电装置用电极，其包括：碳纳米管、石墨締、离子液体W及S维 网状金属多孔体，该=维网状金属多孔体在孔部分中保持所述碳纳米管、石墨締和离子液 体，其中碳纳米管和石墨締的总量与离子液体的量之比为10质量％ ^上90质量％ ^下，并 且碳纳米管和石墨締的质量比在3:7至7:3的范围内。
[0021]在根据本发明的蓄电装置用电极中，石墨締的平均厚度优选在0. 34nm W上IOOnmW下的范围内。
[0022] 在根据本发明的蓄电装置用电极中，碳纳米管各自优选具有两端开口的形状。
[0023]在根据本发明的蓄电装置用电极中，碳纳米管的平均长度优选在IOOnm W上 2000ymW下的范围内。
[0024]在根据本发明的蓄电装置用电极中，碳纳米管的平均直径优选在0. 5nm W上50nmW下的范围内。
[00巧]在根据本发明的蓄电装置用电极中，碳纳米管的纯度优选为70质量％W上。
[0026]本发明还设及一种蓄电装置，其包括根据本发明的蓄电装置用电极。在根据本发 明的蓄电装置中，所述蓄电装置优选为双电层电容器。
[0027]本发明设及一种制造根据本发明的蓄电装置用电极的方法，包括W下步骤：将碳 纳米管和石墨締在离子液体中进行捏合，W制造捏合材料；W及将所述捏合材料装入=维 网状金属多孔体的孔部分中。
[0028]本发明的有益效果
[0029]本发明能够提供：一种蓄电装置用电极，当将该电极用作蓄电装置的电极时，其能 够提高静电容量和电池电压，并能够提高储能密度，该电极还能够额外地提高比率特性；使 用该蓄电装置用电极的蓄电装置；W及该蓄电装置用电极的制造方法。
[0030] 附图简要说明
[0031] 图1为本发明一个实施方案中的双电层电容器的电池的示意图。
[0032] 图2为本发明一个实施方案中的裡离子电容器的电池的示意图。
[0033] 图3为示出了制造例1中的双电层电容器的放电电流密度和静电容量之间的关系 (比率特性）的图。
【具体实施方式】
[0034][本申请发明实施方案的详述]
[0035]首先，将W列表形式说明本申请发明的实施方案的内容。
[0036] 本发明的一个实施方案设及一种蓄电装置用电极，其包括：碳纳米管、石墨締、离 子液体W及=维网状金属多孔体，该=维网状金属多孔体在孔部分中保持所述碳纳米管、 石墨締和离子液体，其中碳纳米管和石墨締的总量与离子液体的量之比为10质量％^上 90质量％ ^下，并且碳纳米管和石墨締的质量比在3:7至7:3的范围内。
[0037] 当将本发明的一个实施方案中的蓄电装置用电极用作蓄电装置用电极时，该电极 能够提高蓄电装置的静电容量和电池电压，并能够提高储能密度。此外，该电极还能够提高 蓄电装置的比率特性。
[0038] 在根据本发明的一个实施方案中的蓄电装置用电极中，石墨締的平均厚度优选在 0. 34皿W上100皿W下的范围内。石墨締的平均厚度更优选在0. 34皿W上加m W下的范 围内。
[0039] 当石墨締的平均厚度在0. 34nm W上IOOnm W下的范围内时，在石墨締与离子液体 混合的情况下，能够形成己基凝胶（黑色凝胶状材料）。由于己基凝胶具有适度的粘度，因 此它令人满意地保持在=维网状金属多孔体的孔部分中。因此，根据本发明的一个实施方 案，石墨締令人满意地保持在=维网状金属多孔体的孔部分中。
[0040] 在根据本发明的一个实施方案中的蓄电装置用电极中，石墨締的平均粒径优选在 0.Inm W上4Jim W下的范围内。
[0041] 当石墨締的平均粒径在0.1 nm W上4JimW下的范围内时，在石墨締与离子液体混 合的情况下，能够形成己基凝胶（黑色凝胶状材料）。因此，根据本发明的一个实施方案，石 墨締令人满意地保持在=维网状金属多孔体的孔部分中。
[0042]在根据本发明的一个实施方案中的蓄电装置用电极中，碳纳米管各自优选具有两 端开口的形状。
[0043] 当碳纳米管的两端都开口时，离子液体或电解液能够容易地进入碳纳米管的内 部，从而碳纳米管与离子液体或电解液之间的接触面积增加。因此，根据本发明的蓄电装置 用电极能够提高蓄电装置的静电容量。
[0044] 在根据本发明的一个实施方案中的蓄电装置用电极中，碳纳米管的平均长度优选 在IOOnm W上2000Jim W下的范围内。碳纳米管的平均长度更优选在SOOnm W上100Jim W下的范围内。
[0045] 当碳纳米管的平均长度优选在IOOnm W上2000 ym W下的范围内，且更优选在 SOOnm W上IOOym W下的范围内时，碳纳米管令人满意地分散在离子液体中，并且碳纳米 管可W容易地保持在=维网状金属多孔体的孔中。因此，碳纳米管与离子液体之间的接触 面积增加，由此能够提高蓄电装置的静电容量。
[0046] 在根据本发明的一个实施方案中的蓄电装置用电极中，碳纳米管的平均直径优选 在0. 5皿W上50皿W下的范围内。
[0047] 当碳纳米管的平均直径在0. 5nm W上50nm W下的范围内时，离子液体或电解液能 够容易地进入碳纳米管的内部，因而碳纳米管与离子液体或电解液之间的接触面积增加。 因此，能够提高蓄电装置的静电容量。
[0048] 在根据本发明的一个实施方案中的蓄电装置用电极中，碳纳米管的纯度优选为70 质量％ ^上。碳纳米管的纯度更优选为90质量％W上。 W例当碳纳米管的纯度低于70质量％时，存在W下困扰：由于催化剂金属的影响会导 致击穿电压降低并生成树枝状晶体。此外，当碳纳米管的纯度为90质量％W上时，能够获 得良好的导电性。因此，根据本发明的蓄电装置用电极能够提高蓄电装置的输出功率。
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