电容器及其制造方法技术

一种电容器，其包含：电极组，所述电极组设置有具有正极活性物质和负载所述正极活性物质的多孔正极集电器的正极，具有负极活性物质和负载所述负极活性物质的多孔负极集电器的负极，和置于所述正极和所述负极之间的第一隔膜；具有碱金属离子传导性的非水电解质；密封电极组和非水电解质的壳；置于电极组和壳之间的碱金属供给源；和置于电极组和碱金属供给源之间的第二隔膜。至少负极含有从碱金属供给源预掺杂的碱金属。第二隔膜具有5～60μm的厚度。负极集电器含有具有三维网状结构的第一金属多孔体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含电极组的电容器，在所述电极组中至少负极用碱金属进行了预掺杂。
技术介绍
随着对环境问题认识的增加，已经积极地开发了将清洁能源如太阳能和风能转化为电力并且将电力储存为电能的系统。这种已知的蓄电装置的实例包括非水电解质二次电池如锂离子二次电池(LIB)和双电层电容器(EDLC)。然而，锂离子二次电池在短时间内以高容量电力进行充放电的能力是有限的。双电层电容器在能够存储的电量方面具有限制。鉴于此，近年来，作为兼具锂离子二次电池和双电层电容器的优点的大容量蓄电装置的锂离子电容器已经受到了关注。为了充分发挥锂离子电容器的性能，正极活性物质和负极活性物质中的至少一者需要用锂进行预掺杂。例如，在将活性炭用作正极活性物质且将硬碳用作负极活性物质的情况下，正极和负极本来不含锂。因此，如果不添加锂，则起电荷转移作用的离子种类变得不足。这就是进行预掺杂的原因。此外，为了获得高电压锂离子电容器，期望负极预先用锂进行预掺杂以降低负极电位。类似地，在非水电解质电池的领域中，已提出用锂对正极或负极进行预掺杂以获得高容量电池。在锂离子电容器和LIB的领域中，准备锂供给源，将锂供给源与负极电连接，并且用锂对负极进行电化学预掺杂(例如，专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-59732号公报
技术实现思路
技术问题在预掺杂步骤中，当碱金属供给源和电极组之间的距离小时，碱金属可能在离碱金属供给源最近的负极的表面上析出。碱金属的析出可能引起短路，因此是不优选的。鉴于此，在专利文献1中，设置两个隔膜使得碱金属供给源和与碱金属供给源相邻的负极或正极之间的间隙成为40～120μm，从而保持物理距离。然而，随着物理距离的增加，预掺杂需要长的时间，并且掺杂的碱金属的分布在负极的厚度方向上倾向于不均匀。技术方案本专利技术的一个方面涉及一种电容器，其包含：电极组，所述电极组包含：包含正极活性物质和保持所述正极活性物质的多孔正极集电器的正极、包含负极活性物质和保持所述负极活性物质的多孔负极集电器的负极、和置于所述正极和所述负极之间的第一隔膜；具有碱金属离子传导性的非水电解质；密封所述电极组和所述非水电解质的壳；置于所述电极组和所述壳之间的碱金属供给源；和置于所述电极组和所述碱金属供给源之间的第二隔膜，其中至少所述负极含有通过使用所述碱金属供给源进行预掺杂而引入的碱金属，所述第二隔膜具有5～60μm的厚度，并且所述负极集电器包含具有三维网状结构的第一金属多孔体。本专利技术的另一个方面涉及一种电容器的制造方法，所述方法包括如下步骤：准备电极组的步骤，所述电极组包含：包含正极活性物质和保持所述正极活性物质的多孔正极集电器的正极、包含负极活性物质和保持所述负极活性物质的多孔负极集电器的负极、和置于所述正极和所述负极之间的第一隔膜；准备碱金属供给源的步骤；将所述碱金属供给源、所述电极组和第二隔膜收容在壳中使得所述碱金属供给源置于所述电极组和所述壳之间并且在所述碱金属供给源与所述电极组之间具有所述第二隔膜的情况下面向所述电极组的步骤；将所述负极与所述碱金属供给源电连接的步骤；通过将具有碱金属离子传导性的非水电解质注入所述壳中而利用负载在所述碱金属供给源上的碱金属至少预掺杂所述负极的步骤；和密封所述壳的步骤，其中所述第二隔膜具有5～60μm的厚度，并且所述负极集电器包含具有三维网状结构的第一金属多孔体。有益效果根据本专利技术，可以提供一种电容器，其中可以在短时间内用碱金属均匀地预掺杂负极，并且抑制枝晶的生成。附图说明图1为说明根据本专利技术的实施方式的锂离子电容器的单元电容器(セル)的结构的纵截面图。图2为说明第一金属多孔体的骨架的一部分的结构实例的示意图。图3为说明其中第一金属多孔体填充有负极混合物的状态的截面示意图。具体实施方式[专利技术实施方式的说明]首先，将列出和说明本专利技术的实施方式的内容。本专利技术的第一个方面涉及(1)电容器，其包含：电极组，所述电极组包含：包含正极活性物质和保持所述正极活性物质的多孔正极集电器的正极、包含负极活性物质和保持所述负极活性物质的多孔负极集电器的负极、和置于所述正极和所述负极之间的第一隔膜；具有碱金属离子传导性的非水电解质；密封所述电极组和所述非水电解质的壳；置于所述电极组和所述壳之间的碱金属供给源；和置于所述电极组和所述碱金属供给源之间的第二隔膜，其中至少负极含有通过使用碱金属供给源进行预掺杂而引入的碱金属，所述第二隔膜具有5～60μm的厚度，并且所述负极集电器包含具有三维网状结构的第一金属多孔体。通过这种结构，可以在短时间内用碱金属均匀地预掺杂负极。另外，抑制枝晶的生长。(2)负极可以具有50～600μm的厚度。这是因为即使当负极具有在这一范围内的厚度时，也可以用碱金属均匀地掺杂负极。(3)正极集电器优选包含具有三维网状结构的第二金属多孔体。这是因为碱金属离子的迁移更顺利地进行。(4)第一隔膜优选具有20％～85％的孔隙率，并且第二隔膜优选具有20％～85％的孔隙率。这是因为碱金属离子的迁移进一步顺利地进行。(5)第一隔膜的厚度对一对正极和负极的总厚度之比优选为10％以下。这是因为预掺杂所需的时间进一步降低。(6)在电容器的放电状态下，相对于碱金属的氧化还原电位，负极优选具有0～1V的电位。也就是说，优选进行预掺杂直到负极的电位相对于掺杂的碱金属的氧化还原电位达到0～1V。这是因为可以获得高电压电容器。本专利技术的另一个方面涉及(7)一种电容器的制造方法，所述方法包括如下步骤：准备电极组的步骤，所述电极组包含：包含正极活性物质和保持所述正极活性物质的多孔正极集电器的正极、包含负极活性物质和保持所述负极活性物质的多孔负极集电器的负极、和置于所述正极和所述负极之间的第一隔膜；准备负载碱金属的碱金属供给源的步骤；将所述碱金属供给源、所述电极组和第二隔膜收容在壳中使得所述碱金属供给源置于所述电极组和所述壳之间并且在所述碱金属供给源与所述电极组之间具有所述第二隔膜的情况下面向所述电极组的步骤；将负极与所述碱金属供给源电连接的步骤；通过将具有碱金属离子传导性的非水电解质注入所述壳中而利用负载在所述碱金属供给源上的所述碱金属至少预掺杂所述负极的步骤；和密封所述壳的步骤，其中所述第二隔膜具有5～60μm的厚度，并且所述负极集电器包含具有三维网状结构的第一金属多孔体。通过这种方法，可以在短时间内用碱金属均匀地预掺杂负极。另外，抑制枝晶的生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器，其包含：电极组，所述电极组包含正极，所述正极包含正极活性物质和保持所述正极活性物质的多孔正极集电器，负极，所述负极包含负极活性物质和保持所述负极活性物质的多孔负极集电器，和置于所述正极和所述负极之间的第一隔膜；具有碱金属离子传导性的非水电解质；密封所述电极组和所述非水电解质的壳；置于所述电极组和所述壳之间的碱金属供给源；和置于所述电极组和所述碱金属供给源之间的第二隔膜，其中至少所述负极含有通过使用所述碱金属供给源进行预掺杂而引入的碱金属，所述第二隔膜具有5～60μm的厚度，并且所述负极集电器包含具有三维网状结构的第一金属多孔体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.19 JP 2013-2390931.一种电容器，其包含：
电极组，所述电极组包含
正极，所述正极包含正极活性物质和保持所述正极活性物质的多孔正极集电器，
负极，所述负极包含负极活性物质和保持所述负极活性物质的多孔负极集电器，和
置于所述正极和所述负极之间的第一隔膜；
具有碱金属离子传导性的非水电解质；
密封所述电极组和所述非水电解质的壳；
置于所述电极组和所述壳之间的碱金属供给源；和
置于所述电极组和所述碱金属供给源之间的第二隔膜，
其中至少所述负极含有通过使用所述碱金属供给源进行预掺杂而引入的碱金属，
所述第二隔膜具有5～60μm的厚度，并且
所述负极集电器包含具有三维网状结构的第一金属多孔体。
2.根据权利要求1所述的电容器，其中，
所述负极具有50～600μm的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的电容器，其中，
所述正极集电器包含具有三维网状结构的第二金属多孔体。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电容器，其中，
所述第一隔膜具有20％～85％的孔隙率，并且所述第二隔膜具有20％～85％的孔隙
率。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电容器，其中，
所述第一隔膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥野一树，真岛正利，上田光保，
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