二次电池及用于二次电池的电极制造技术

本发明专利技术提供一种能够实现高功率或高容量的二次电池及用于二次电池的电极。二次电池具备正极和负极。负极具有层状物质(21)和层间粒子(22、23)，该层状物质具有10nm～500nm的层间距离，该层间粒子具有小于1μm的直径并位于层状物质的层间。

【技术实现步骤摘要】
二次电池及用于二次电池的电极
本专利技术涉及二次电池及用于二次电池的电极。
技术介绍
电池是通过电化学的氧化还原反应将放入内部的化学物质的化学能转换为电能。 近年来，电池已在世界范围内广泛地应用在以电子、通信、电脑等的便携式电子设备为中心 的领域。并且，电池在今后被作为一种大型装置、也就是电动汽车等的移动工具以及电力负 载平衡系统等的固定式电池，期待其能够得到实用化，电池已成为一种越来越重要的关键 装直。 电池家族中，锂离子二次电池现已相当普及。一般的锂离子二次电池具有正极、负 极、非水电解液和隔膜，其中正极是以含有锂的过渡金属复合氧化物作为活性物质；负极是 以能够吸储和释放锂离子的材料（例如，锂金属、锂合金、金属氧化物或碳）作为活性物质 (例如，参照专利文献1)。 〔专利文献1〕 日本特开平05 - 242911号公报
技术实现思路
然而，现有技术的锂离子二次电池在单位重量的功率和容量上是有限的，因而期 待能有一种新的二次电池。 本专利技术是鉴于上述课题而完成，其目的在于，提供一种能够实现高功率或高容量 的新颖的二次电池及用于二次电池的电极。 本专利技术所涉及的二次电池具有正极和负极。上述负极具有层状物质和层间粒子， 层状物质具有l〇nm?500nm的层间距离，层间粒子具有小于1 μ m的直径并位于上述层状 物质的层间。 -实施方式中，上述层状物质由石墨烯构成。 一实施方式中，上述层间粒子的一种由锂构成。 一实施方式中，上述层间粒子的一种由硅或硅氧化物构成。 一实施方式中，上述正极具有核心粒子和直径小于lym的粒子，该核心粒子的直 径为1 μ m以上，该直径小于1 μ m的粒子形成于上述核心粒子的表面。 一实施方式中，还具有离子传递部件和空穴传递部件，该离子传递部件在上述负 极与上述正极之间进行离子的传递，该空穴传递部件在上述负极与上述正极之间进行空穴 (电洞）的传递。 一实施方式中，上述离子传递部件保持液体、凝胶体及固体中的任意状态。 一实施方式中，上述空穴传递部件由载有陶瓷材料的无纺织布构成。 本专利技术所涉及的用于二次电池的电极具有层状物质和层间粒子，该层状物质具有 10nm?500nm的层间距离，该层间粒子具有小于1 μ m的直径并位于上述层状物质的层间。 〔专利技术效果〕 根据本专利技术，可提供一种能够实现高功率或高容量的二次电池及用于二次电池的 电极。 【附图说明】 图1是本专利技术的实施方式所涉及的二次电池的示意图； 图2是分别示出混合型电池和锂离子电池的比能的图表； 图3A是示出使用了核心粒子表面上形成有纳米粒子的正极的锂电池的充电特性 的图表； 图3B是示出使用了核心粒子表面上形成有纳米粒子的正极的锂电池的放电特性 的图表； 图4A是示出实施例1的正极的结构的第一 SEM照片； 图4B是示出实施例1的正极的结构的第二SEM照片； 图4C是示出实施例1的正极的结构的第三SEM照片； 图5A是通过EEELS及TEM所观察的实施例1的负极的剖面结构的示意图； 图5B是通过EEELS及TEM所观察的实施例3的负极的剖面结构的示意图； 图6是示出实施例1、3及比较例1的1C放电容量的图表。 【具体实施方式】 以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。 图1是本实施方式所涉及的电池100的示意图。 本实施方式的电池100是二次电池。电池100能够将从外部电源获得的电能转换 为化学能的形式并存储，并且，能够根据需要再将所存储的能源作为电动势取出。 如图1所示，电池100具备电极10、电极20、离子传递部件30、空穴传递部件40、 集流体110及集流体120。 本实施方式中，电极10是正极，电极20是负极。离子传递部件30是在电极10与 电极20之间传递离子的部件。空穴传递部件40在电极10与电极20之间传递空穴（电 洞）的部件。 空穴传递部件40形成有孔30a，该孔30a在与表背面正交的方向上延伸。本实施 方式中，通过使空穴传递部件40浸渍于电解液中，从而电解液被填充于孔30a中。离子传 递部件30例如由孔30a内的电解液构成。但本专利技术并不局限于此，离子传递部件30也可 以是固体或凝胶体。 电极10隔着离子传递部件30和空穴传递部件40与电极20相对。离子传递部件 30及空穴传递部件40分别与电极10及电极20的双方接触。电极10与电极20不进行物 理性接触。此外，电极10与集流体110接触，电极20与集流体120接触。 通过使外部电源（未图示）的高电位端子与电极10电连接，外部电源（未图示） 的低电位端子与电极20电连接，从而给电池100充电。此时，在电极10产生的离子经由离 子传递部件30向电极20移动，被电极20吸储。由此，电极10的电位变得高于电极20的 电位。 放电时，电气（电荷）从电极10经由外部负载（未图示）流到电极20。此时，在 电极20产生的离子（例如正离子）经由离子传递部件30向电极10移动。 以下，将离子传递部件30所传递的离子记载为传递离子。 例如，传递离子是锂离子（Li+)。优选的是，传递离子是碱金属的离子及碱土类金 属的离子中的至少一个。优选的是，电极10含有具有碱金属或碱土类金属的化合物。优选 的是，电极20能够吸储及释放碱金属的离子或碱土类金属的离子。 电极10是例如由P型半导体构成。P型半导体中，空穴作为载子（电荷载体）发 挥作用。在充电及放电的各个情况下，空穴经由电极10移动。 充电时，电极10的空穴经由空穴传递部件40向电极20移动。另一方面，电极10 从外部电源（未图示）接受空穴。 放电时，电极10的空穴经由外部负载（未图示）向电极20移动。另一方面，电极 10经由空穴传递部件40接受空穴。 本实施方式的电池100中，于充电和放电的各个动作时，不仅离子移动，空穴也移 动。具体而言，放电时，不仅在电极20中产生的离子经由离子传递部件30向电极10移动， 空穴也因电极10与电极20之间的电势差，而依电极10、外部负载（未图示）、电极20、空穴 传递部件40的顺序进行循环。此外，充电时，不仅在电极10中产生的离子经由离子传递部 件30向电极20移动，空穴也依电极10、空穴传递部件40、电极20、外部电源（未图示）的 顺序进行循环。 这样，本实施方式的电池100中，在电极10或电极20中产生的离子经由离子传递 部件30移动于电极10与电极20之间。由于离子在电极10与电极20之间移动，所以电池 100能够实现高容量。此外，本实施方式的电池100中，空穴经由空穴传递部件40在电极10 与电极20之间移动。由于空穴比离子小且具有高移动率，所以电池100能够实现高功率。 如上所述，根据本实施方式的电池100,能够实现高容量及高功率。本实施方式的 电池100通过离子传递部件30来传递离子，并通过空穴传递部件40来传递空穴。本实施 方式的电池100具有化学电池（例如锂电池）及物理电池（例如半导体电池）的双方的特 性的混合型电池。 图2是示出本实施方式的电池100(混合型电池）与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，其特征在于，该二次电池具有正极和负极，上述负极具有：层状物质，该层状物质具有10nm～500nm的层间距离；和层间粒子，该层间粒子具有小于1μm的直径并位于上述层状物质的层间。

【技术特征摘要】
1. 一种二次电池，其特征在于，该二次电池具有正极和负极， 上述负极具有： 层状物质，该层状物质具有l〇nm?500nm的层间距离；和 层间粒子，该层间粒子具有小于lym的直径并位于上述层状物质的层间。2. 根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于： 上述层状物质由石墨烯构成。3. 根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于： 上述层间粒子的一种由锂构成。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池，其特征在于： 上述层间粒子的一种由硅或硅氧化物构成。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池，其特征在于： 上述正极具有： 核心粒子，该核心粒子的直径为1 μ m以上；和 直径小于1 μ m的粒子，...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯梦群，周颖，
申请(专利权)人：上海绿孚新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31