电极材料及采用该电极材料的电容器和二次电池制造技术

提供了一种电极材料，其被用于电双层电容器、锂离子电容器和锂二次电池中的电极中，并且具有减小的内电阻来用于提高输出。所述电极材料的特征在于，在至少包含活性材料粉末的粉末模制体的一个表面处的表面层中的孔中填充有金属，并且在所述一个表面上形成金属膜。可通过对前述粉末模制体执行电镀处理来形成所述电极材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供了一种电极材料，其被用于电双层电容器、锂离子电容器和锂二次电池中的电极中，并且具有减小的内电阻来用于提高输出。所述电极材料的特征在于，在至少包含活性材料粉末的粉末模制体的一个表面处的表面层中的孔中填充有金属，并且在所述一个表面上形成金属膜。可通过对前述粉末模制体执行电镀处理来形成所述电极材料。【专利说明】电极材料及采用该电极材料的电容器和二次电池
本专利技术涉及用于电双层电容器、锂离子电容器及锂二次电池的电极材料。
技术介绍
近年来，作为能量存储设备的电双层电容器和锂离子电容器引起关注。 在各种电容器中，电双层电容器具有较大的容量，因此被广泛用于电子设备的存 储器备份，近来也已预期到对于诸如混合动力车辆、燃料车辆等的车辆而言也对其存在较 高需求。 与电池类似，电双层电容器包括诸如纽扣型、圆柱型、方型等类型。例如，通过以下 方式来制造纽扣型：在一对极化电极（在每个极化电极中，在集流体上设置活性碳电极层） 之间设置分隔物以形成电双层电容器兀件；将电双层电容器兀件与电解质一起置入金属壳 体；以及用密封板和垫圈密封金属壳体，其中垫圈使金属壳体与密封板相互绝缘。通过以下 方式来制造圆柱型：堆叠和缠绕一对极化电极和分隔物以形成电双层电容器元件；将电双 层电容器元件置于铝壳中，使得电双层电容器元件浸入电解溶液；以及利用密封材料来密 封铝壳。方型也具有与纽扣型和圆柱型相同的基本结构。 作为在这种情况下使用的电解溶液，与锂二次电池类似地，主要使用通过在非水 电解质的有机溶剂中溶解金属盐获得的溶液。 与锂二次电池类似，在电双层电容器中使用的每个极化电极通常都通过向作为铝 箔的集流体施加活性炭来制造。例如，作为用于形成极化电极的集流体，专利文献1至3公 开了用于非水电解质电双层电容器的各种集流体。专利文献1公开了诸如铝、不锈钢等的 金属集流体。专利文献2公开了通过将不锈钢纤维垫电焊接至不锈钢箔而获得的集流体。 专利文献3公开了由钽、铝和钛中的至少一种金属形成的网状集流体。 专利文献4公开了将通过在多孔质无纺布上执行导电处理并在其上堆叠铝板层 获得的铝多孔体用作集流体。专利文献5公开了将通过在树脂多孔体上进行导电处理、通 过熔盐电解在其上形成铝板层并去除树脂多孔体获得的铝多孔体用作集流体。 同时，锂离子电容器是包括正电极、负电极和非水电解溶液的能量存储设备，其 中，正电极由采用活性炭的极化电极组成，负电极将通过使诸如石墨的碳材料（其能够吸 附和释放锂离子）吸附锂离子而获得的材料用作电极材料，非水电解溶液包含锂盐作为溶 质，并且锂离子电容器具有锂离子二次电池和电双层电容器的特性的性能。锂离子电容器 的特征在于比锂离子二次电池具有更高的能量密度和更好的寿命特性，以及比电双层电容 器具有更高的能量密度。锂离子电容器适合于锂离子二次电池所不适合的高能量输出应 用，并且期望其能够用于混合汽车等的电源。 专利文献6公开了一种锂离子电容器，其中，在充电之前，锂离子先被掺杂到负电 极和/或正电极中，使得正电极和负电极在正电极和负电极被短路之后的电位均等于或低 于2. 0V，负电极活性材料由易碳化的碳前体的碳化物形成，从而增加了容量和能量密度。 此外，专利文献7公开了正电极的集流体和负电极的集流体的每一个均具有从其 正面延伸到背面的孔，锂离子源和负电极相对的面积等于或大于负电极面积的75%且小于 负电极面积的100%，这使得可以不将锂离子源遗留在单元内地将锂离子掺杂到负电极中， 从而增加了锂离子电容器的安全性和品质。 专利文献8公开了将具有80%至97%的多孔度的类似无纺布的镍-铬合金用作 锂离子电容器的正电极。 此外，由于锂离子二次电池可具有高能量密度，所以在各领域中都在积极地进行 关于锂离子二次电池的研究。专利文献5公开了将三维网状铝多孔体用作锂离子二次电池 的集流体。 如上所述，通过将三维网状金属多孔体用作电极的集流体并利用活性材料填充多 孔体的孔而获得的电极增加了集流体和活性材料的接触面积，因此允许减小电池的内电阻 来提高电池的效率。然而，期望内电阻进一步地减小。 引用列表 专利文献1:日本专利公开第11-274012号 专利文献2:日本专利公开第09-232190号 专利文献3:日本专利公开第11-150042号 专利文献4:日本专利公开第2010-10364号 专利文献5:国际公开W098/033227 专利文献6:日本专利公开第2006-303118号 专利文献7:日本专利公开第2006-286919号 专利文献8:日本专利公开第2011-181972号
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于电双层电容器、锂离子电容器和锂离子二次电池 的电极材料，其具有减小的内电阻，用于改进电双层电容器、锂离子电容器和锂离子二次电 池的输出。 (1) -种电极材料，其中，金属被填充到至少包含活性材料粉末的粉末模制体的一 个表面处的表面部分中的孔中，并且在所述一个表面上形成有金属膜。（2)根据（1)的电极 材料，其中，通过对所述粉末模制体执行电镀处理来形成孔中的金属和所述一个表面上的 金属膜。 (3) -种电双层电容器，包括正电极、负电极、位于正电极和负电极之间的分隔物、 和电解溶液，其中，正电极和负电极均由根据⑴或⑵的电极材料组成，其中，活性炭被用 作活性材料粉末。 (4)根据（3)的电双层电容器，其中，正电极和负电极的每一个中的金属均为铝。 (5) -种锂离子电容器，包括正电极、负电极、位于正电极和负电极之间的分隔物、 和电解溶液，其中，正电极由根据（1)或（2)的电极材料构成，其中，活性炭被用作活性材料 粉末，负电极由根据（1)或（2)的电极材料构成，其中，能够吸附和释放锂离子的材料被用 作活性材料粉末。 (6)根据（5)的锂离子电容器，其中使负电极的活性材料预先吸附锂离子。 (7)根据（5)或（6)的锂离子电容器，其中，正电极中的金属为铝，而负电极中的金 属为铜。 (8) -种锂二次电池，包括正电极、负电极、位于正电极和负电极之间的分隔物、和 电解溶液，其中，正电极和负电极均由根据⑴或⑵的电极材料构成，其中，能够吸附和释 放锂离子的材料被用作活性材料粉末。 (9)根据（8)的锂二次电池，其中，正电极中的金属为铝，而负电极中的金属为铜。 (10)根据（8)的锂二次电池，其中，正电极和负电极中的金属均为铝。 根据本专利技术，可以减小内电阻，因此可以提高输出。 【专利附图】【附图说明】 图1是示出电容器的基本构造的示图。 图2是示意性示出根据本专利技术的电极材料的截面的示图。 【具体实施方式】 通过将三维网状金属多孔体用作集流体并利用用于电极的活性材料（以下称为 "活性材料"）填充多孔体的孔而获得的电极具有增加的集流体和活性材料的接触面积，因 此允许减小电池的内电阻以提高输出。此外，改善了电解溶液的循环，因此可以防止电流的 集中，并且可以提高电容器和电池的可靠性。 然而，三维网状金属多孔体是通过例如将聚氨酯泡沫用作基材、在其表面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极材料，其中，金属被填充到至少包含活性材料粉末的粉末模制体的一个表面处的表面部分中的孔中，并且在所述一个表面上形成有金属膜。

【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：真岛正利，细江晃久，西村淳一，奥野一树，木村弘太郎，后藤健吾，境田英彰，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP