负极、蓄电元件以及蓄电装置的制作方法

allin2025-01-13  46


本发明涉及负极、蓄电元件以及蓄电装置。


背景技术:

1、以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池由于能量密度高,因此多用于个人电脑、通信终端等电子设备、汽车等。非水电解质二次电池通常构成为:具有由隔膜电隔离的一对电极和介于该电极间的非水电解质,通过在两电极间进行电荷输送离子的传递而进行充放电。另外,作为非水电解质二次电池以外的蓄电元件,锂离子电容器、双电层电容器等电容器、使用了非水电解液以外的电解液的蓄电元件等也得到了广泛普及。

2、如专利文献1至专利文献3所记载,已知有将硅系负极活性物质(例如硅单质或氧化硅等包含硅元素的负极活性物质)用作负极活性物质的蓄电元件。硅系负极活性物质与石墨等碳系负极活性物质(碳系材料)相比,具有更大的电容量,因此期待作为有前景的负极活性物质。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1:日本特开2015-053152号公报

6、专利文献2:日本特开2010-212228号公报

7、专利文献3:日本特开2004-356078号公报


技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、另一方面,上述硅系负极活性物质伴随充放电而发生的膨胀收缩大。此外,负极活性物质层中的硅系负极活性物质的含量越大,硅系负极活性物质的膨胀收缩的影响越大,在反复进行充放电的情况下,硅系负极活性物质之间的粘结状态容易受损。因此,有时会产生硅系负极活性物质的孤立化,使得蓄电元件充放电循环后的容量维持率降低。对此,提出了在负极活性物质层中混合碳系材料,以降低硅系负极活性物质的含有比例。然而,在降低负极活性物质层中的硅系负极活性物质的含有比例的情况下,负极的放电容量密度会降低,从而无法制成高容量的蓄电元件。另外,提出了采用聚酰亚胺、丙烯酸系树脂这样的高强度的粘合剂。然而,聚酰亚胺系粘合剂为了得到充分的粘结性,存在在负极的制造工序中需要在非活性气氛下加热至高温等实用方面的课题。另外,丙烯酸系树脂针对降低硅系负极活性物质充放电循环后的容量维持率的效果并不充分。另外,提出了使用碳纳米管作为导电剂。但是,如果大量使用碳纳米管,则可观察到高倍率放电性能降低的倾向。

3、本发明的目的在于提供一种负极、具备这种负极的蓄电元件以及蓄电装置,在使用硅系负极活性物质的情况下,能够提高蓄电元件的放电容量,并且抑制充放电循环后的容量维持率降低和高倍率放电性能降低。

4、用于解决课题的手段

5、本发明的一个方面的负极具有负极活性物质层,上述负极活性物质层含有硅系负极活性物质、橡胶系粘合剂和碳纳米管,上述负极活性物质层中的上述硅系负极活性物质的含量为68质量%以上,上述负极活性物质层中的上述橡胶系粘合剂的含量为3.0质量%以上,上述负极活性物质层中的上述碳纳米管的含量为0.4×(n2+4)/(2n+3)质量%以下(其中,n为形成上述碳纳米管的石墨烯的层数)。

6、本发明的另一方面的蓄电元件具备本发明的一个方面的负极。

7、本发明的另一方面的蓄电装置具备两个以上的蓄电元件,且具备一个以上的上述本发明的一个方面的蓄电元件。

8、发明效果

9、根据本发明的一个方面,能够提供一种负极、具备这样的负极的蓄电元件以及蓄电装置,在使用硅系负极活性物质的情况下,能够提高蓄电元件的放电容量,并且抑制充放电循环后的容量维持率降低和高倍率放电性能降低。



技术特征:

1.一种蓄电元件用的负极,其具有负极活性物质层,所述负极活性物质层含有硅系负极活性物质、橡胶系粘合剂和碳纳米管,

2.根据权利要求1所述的蓄电元件用的负极,所述负极活性物质层中的所述碳纳米管的含量为0.4质量%以下。

3.根据权利要求1或2所述的负极,所述负极活性物质层还含有碳系材料,并且所述负极活性物质层中的所述碳纳米管和所述碳系材料的含量合计为22质量%以下。

4.根据权利要求1或2所述的负极,所述负极活性物质层中的所述橡胶系粘合剂的含量为6.0质量%以上。

5.根据权利要求1或2所述的负极,所述碳纳米管包含单壁碳纳米管。

6.一种蓄电元件,其具备权利要求1或2所述的负极。

7.一种蓄电装置,其具备两个以上的蓄电元件,且具备一个以上的权利要求6所述的蓄电元件。


技术总结
本发明的一个方面的负极具有负极活性物质层,所述负极活性物质层含有硅系负极活性物质、橡胶系粘合剂和碳纳米管,所述负极活性物质层中的所述硅系负极活性物质的含量为68质量%以上,所述负极活性物质层中的所述橡胶系粘合剂的含量为3.0质量%以上,所述负极活性物质层中的所述碳纳米管的含量为0.4×(n2+4)/(2n+3)质量%以下(其中,n为形成所述碳纳米管的石墨烯的层数)。

技术研发人员:市川慎之介,中岛修弘,清水崇,田野井昭人,西川平祐
受保护的技术使用者:株式会社杰士汤浅国际
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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