CN103682360A - 蓄电装置用电极材料、蓄电装置用电极以及蓄电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个方式的目的之一是减少引起蓄电装置的初期容量的降低的不可逆容量的产生,抑制电解液等的电化学分解。另外,本发明的一个方式的目的之一是当反复进行蓄电装置的充放电时,通过减少或抑制作为充放电的副反应发生的电解液等的分解反应,提高蓄电装置的循环特性。本发明的一个方式是一种蓄电装置用电极材料,包括粒状活性物质以及覆盖该活性物质的表面的一部分的覆膜,其中该覆膜能够透过用于蓄电装置的载体离子,并且在25℃下的该覆膜的电阻率与厚度的积为20Ωm·m以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄电装置用电极材料、蓄电装置用电极以及蓄电装置。
背景技术
近年来,对锂离子二次电池等二次电池、锂离子电容器及空气电池等各种蓄电装置积极地进行了开发。尤其是,伴随手机、智能手机、笔记本个人计算机等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机等电子设备、医疗设备、混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)或插电式混合动力汽车(PHEV)等新一代清洁能源汽车等的半导体产业的发展,高输出、高能量密度的锂离子二次电池的需求量剧增,作为能够充电的能量供应源,锂离子二次电池成为现代信息化社会中不可缺少的一部分。
锂离子二次电池及锂离子电容器的蓄电装置用负极为至少包括集流体(以下,称为负极集流体)及设置于该负极集流体的表面的活性物质层(以下,称为负极活性物质层)的结构体。此外,负极活性物质层包含能够吸留和释放用作载流子的锂离子的碳材料或合金等的活性物质(以下,称为负极活性物质)。
目前作为锂离子二次电池的负极使用一般的石墨类碳材料的负极例如以如下方法制造:将作为负极活性物质的黑铅(石墨)、作为导电助剂的乙炔黑(AB)和作为粘结剂(粘合剂)的树脂的PVDF混合捏炼形成浆料,将其涂敷于集流体上,然后使其干燥。
上述锂离子二次电池及锂离子电容器的负极的电极电位非常低且还原力较强。因此,使用有机溶剂的电解液被还原分解。电解液不被电解的电位的范围称为电位窗(potential window)。负极的电极电位实际上需要在电解液的电位窗的范围内。然而,锂离子二次电池及锂离子电容器的负极电位超过几乎所有电解液的电位窗。实际上,其分解生成物在负极表面形成表面膜(也称为固体电解质界面:Solid Electrolyte Interphase),该表面膜防止进一步还原分解。由此,通过使用超过电解液的电位窗的低电极电位能够将锂离子插入到负极中(例如,参照非专利文献1)。
然而,由于因上述电解液的分解生成物形成的负极的表面膜抑制电解液的分解而劣化逐渐加剧,因此不能说该表面膜是充分稳定的膜。尤其是由于在高温下分解反应被加速,因此对高温环境下的工作带来很大的障碍。此外,因表面膜的形成而产生不可逆容量,由此损失充放电容量的一部分。因此,需要与该表面膜不同的可以在更稳定且不损失容量的情况下形成的负极表面的人工的覆膜(coating film)。
此外,由于表面膜没有导电性,电池的充放电时的导电率低,因此电极电位的分布不均匀。其结果,导致蓄电装置的充放电容量的降低,并且,由于局部充放电而导致蓄电装置的循环寿命的缩短。
此外,目前在锂离子二次电池的正极中,作为活性物质使用含有锂的复合氧化物等。这种材料也在高温或高电压下与电解液发生分解反应,然后由其分解生成物形成表面膜。因此,产生不可逆容量,导致充放电容量的降低。
[非专利文献1]小久见善八编著,「リチウム二次電池」(《锂二次电池》),日本オーム社(Ohmsha出版社),平成20年3月20日:116-118。
现有的电极表面的表面膜由于充电时的电池反应而形成,用于形成表面膜的电荷量不能放电。因此,产生的不可逆容量导致锂离子二次电池的初期容量的降低。
此外,当初次充电时在电极上形成的表面膜也不能说充分、稳定、完全地抑制电解液的分解,尤其在高温下电解液的分解进行。
伴随电化学上的电解液的分解的进行,充放电的锂的量对应于用于电解液的分解反应的电子的量而减少。因此,如果反复充放电,不久锂离子二次电池则会损失容量。此外,电化学反应的进行温度越高,其进行速度越快。因此,在高温下越反复充放电,锂离子二次电池的容量越减少。
上述课题不局限于锂离子二次电池而锂离子电容器等的蓄电装置也有同样的课题。
发明内容
鉴于上述课题,本发明的一个方式的目的是减少引起蓄电装置的初期容量的降低的不可逆容量的产生,并减少或抑制电解液等的电化学分解。
本发明的一个方式的目的是当反复进行蓄电装置的充放电时,通过减少或抑制作为充放电的副反应发生的电解液等的分解反应,提高蓄电装置的循环特性。
本发明的一个方式的目的是通过减少或抑制在高温下加快的电解液的分解反应并防止高温充放电时的容量的减少,扩大蓄电装置的使用温度范围。
本发明的一个方式是提供一种解决上述课题的蓄电装置用电极材料。
此外,本发明的一个方式是提供一种解决上述课题的蓄电装置用电极。
此外,本发明的一个方式是提供一种包括上述蓄电装置用电极的蓄电装置。
鉴于上述课题,本发明者等预先在活性物质表面形成由绝缘金属氧化物等构成的覆膜,将其作为电极材料用于蓄电装置。因此,能够减少或抑制在占电极中的较大的面积的活性物质表面发生的电解液的分解。由此可知,当在活性物质表面设置该覆膜时,不会形成表面膜,或与不设置该覆膜的情况相比形成的表面膜的厚度薄。
在此,本发明者等着眼于根据形成的该覆膜的厚度在该覆膜上形成的表面膜的厚度不同,使用各种材料对该覆膜的厚度与表面膜的厚度之间的相关关系进行调查。然后,本发明者等发现形成的表面膜的厚度不根据该覆膜的材料决定,而根据该覆膜的电阻决定。
即,本发明的一个方式是一种蓄电装置用电极材料,包括:粒状活性物质;以及覆盖该活性物质的表面的一部分的覆膜,其中,该覆膜能够透过用于蓄电装置的载体离子,并且在25℃下的该覆膜的电阻率与厚度的积为20Ωm·m以上。
作为用于根据本发明的一个方式的蓄电装置用电极材料的活性物质,使用通过载体离子插入/脱离可以充放电反应的材料,尤其使用具有粒状的形状的材料。
在此,粒状是指例如包括球状(粉末状)、板状、角状、柱状、针状或鳞片状等的形状的具有任意的表面积的活性物质的外观形状的词句。粒状活性物质的形状不一定必须为球状,各形状也可以为彼此不同的任意的形状。只要是如上所述的形状,对其制造方法没有特别的限制。
对粒状活性物质的平均粒径没有特别的限制,使用具有一般的平均粒径或粒径分布的活性物质,即可。当活性物质为用于负极的负极活性物质时,可以使用平均粒径例如为1μm以上且50μm以下的负极活性物质。此外,当活性物质为用于正极的正极活性物质且该正极活性物质为二次粒子时,可以使用构成该二次粒子的一次粒子的平均粒径为10nm以上且1μm以下的正极活性物质。
作为负极活性物质的材料,可以使用作为在蓄电领域一般使用的碳材料的石墨。在石墨中,作为低结晶性碳可以举出软质碳、硬质碳等,作为高结晶性碳可以举出天然石墨、结集石墨、热分解碳、中间相沥青基碳纤维、中间相碳微球(MCMB)、中间相沥青、石油或煤类焦炭等。
另外,作为负极活性物质除了上述碳材料之外还可以使用能够利用与载体离子的合金化或脱合金化反应进行充放电反应的合金类材料。作为合金类材料,当作为载体离子使用锂离子时,例如可以使用包含Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、Hg和In等中的至少一种的材料。这种金属的容量比黑铅大,尤其是,Si(硅)的理论容量显著高,即4200mAh/g。因此,优选将硅用于负极活性物质。
作为正极活性物质,只要使用载体离子可以插入/脱离的材料,即可。例如,可以使用LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2等化合物。
或者,可以使用复合材料(通式为LiMPO4(M为Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)中的一种以上)。作为材料可以使用通式为LiMPO4的典型例子的锂化合物,诸如LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b为1以下,0<a<1,0<b<1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e为1以下,0<c<1,0<d<1,0<e<1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i为1以下,0<f<1,0<g<1,0<h<1,0<i<1)等。
或者,可以使用通式为Li(2-j)MSiO4(M为Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)中的一种以上,0≤j≤2)等复合材料。作为材料可以使用通式为Li(2-j)MSiO4的典型例子的锂化合物,诸如Li(2-j)FeSiO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、Li(2-j)MnSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)FekColSiO4、Li(2-j)FekMnlSiO4、Li(2-j)NikColSiO4、Li(2-j)NikMnlSiO4(k+l为1以下,0<k<1,0<l<1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMnqSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+q为1以下,0<m<1,0<n<1,0<q<1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u为1以下,0<r<1,0<s<1,0<t<1,0<u<1)等。
作为用于蓄电装置的载体离子,除了典型的锂离子之外还可以使用锂离子以外的碱金属离子、碱土金属离子、铍离子或镁离子等。另外,在作为载体离子使用这些锂离子以外的离子的情况下,作为正极活性物质也可以使用碱金属(例如,钠、钾等)、碱土金属(例如,钙、锶、钡、铍及镁等)代替上述锂化合物及含锂离子复合材料中的锂。
虽然上述说明粒状活性物质,但是活性物质的形状不局限于粒状,即使活性物质为层叠多个单一的活性物质的叠层状,只要在活性物质上形成根据本发明的一个方式的覆膜,就可以得到同样的效果。
本发明的一个方式的覆膜要与因电解液和活性物质的分解反应而产生的上述表面膜明确地区别开来,该覆膜为在进行蓄电装置的充放电之前预先人工设置的膜。因此,在本说明书等中,将表面膜与覆膜区别记载。
本发明的一个方式的覆膜能够透过载体离子。因此,该覆膜需要由能够透过载体离子的材料构成,并且,该覆膜的厚度需要薄到能够透过载体离子的程度。
作为覆膜的材料可以使用铌、钛、钒、钽、钨、锆、钼、铪、铬、铝和硅中的一种的氧化膜或包含这些元素中的一种及锂的氧化膜。另外,作为其他材料,也可以使用能够透过锂离子等载体离子的PEO(聚氧化乙烯)等的聚合物等。与现有的因电解液的分解生成物而形成于活性物质的表面的表面膜相比,这种覆膜为充分致密的膜。
另外,在作为活性物质使用当充放电时其体积变化的活性物质的情况下,优选的是,根据因该活性物质的体积变化而发生的形状变化,覆膜的形状也变化。因此,该覆膜的杨氏模量优选为70GPa以下。
此外,根据本发明的一个方式的覆膜,在25℃下的该覆膜的电阻率与厚度的积为20Ωm·m以上,优选为200Ωm·m以上。由于物质的电阻率是会根据温度来变化的,因此在本说明书等中示出的该覆膜的电阻率与厚度的积是在25℃的室温下的值。
注意,在本说明书等中,有时将正极和负极一并称为“电极”,此时“电极”表示正极和负极中的至少一方。
根据本发明的一个方式,能够减少引起蓄电装置的初期容量的降低的不可逆容量的产生,并能够减少或抑制电解液等的电化学分解。
另外,根据本发明的一个方式,当反复进行蓄电装置的充放电时,通过减少或抑制作为充放电的副反应发生的电解液等的分解反应,能够提高蓄电装置的循环特性。
另外,根据本发明的一个方式,通过减少或抑制在高温下加快的电解液的分解反应并防止高温充放电时的容量的减少,能够扩大蓄电装置的使用温度范围。
根据本发明的一个方式,能够提供一种解决上述课题的蓄电装置用电极材料。
此外,根据本发明的一个方式,能够提供一种解决上述课题的蓄电装置用电极。
此外,根据本发明的一个方式,能够提供一种包括上述蓄电装置用电极的蓄电装置。
附图说明
图1A和图1B是说明具有覆膜的粒状活性物质的图;
图2是说明蓄电装置用电极材料的制造方法的图;
图3A至图3D是说明负极的图;
图4A至图4C是说明正极的图;
图5A和图5B是说明蓄电装置的图;
图6A和图6B是说明蓄电装置的图;
图7是说明电子设备的图;
图8A至图8C是说明电子设备的图;
图9A和图9B是说明电子设备的图;
图10A和图10B是说明测试样品的图;
图11是说明表面膜的厚度与覆膜的厚度之间的相关关系的图;
图12是说明表面膜的厚度与覆膜的电阻率和厚度的积之间的相关关系的图。
具体实施方式
下面,关于本发明的实施方式参照附图给予详细的说明。但是,本发明不局限于以下说明,所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容可以被变换为各种形式。因此,本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
另外,在本说明书所说明的每一个附图中,有时为了明确起见,夸大表示膜、层或衬底等的厚度及领域的大小等各构成要素的大小。因此,各构成要素不局限于其大小,并不局限于各构成要素之间的相对大小。
另外,本说明书等中,为了方便起见附加了“第一”、“第二”等序数词,而这些序数词不表示步骤顺序或叠层顺序。此外,这些序数词在本说明书等中不表示用来特定发明的事项的固有名称。
另外,在本说明书等所说明的本发明的构成中,在不同附图之间共同使用同一符号表示同一部分或具有相同功能的部分而省略其重复说明。另外,有时使用同一阴影线表示具有相同功能的部分,而不特别附加附图标记。
注意,在本说明书等中,有时将蓄电装置用的正极和负极一并称为“电极”,此时“电极”表示正极和负极中的至少一方。
实施方式1
在本实施方式中,参照图1A和图1B对根据本发明的一个方式的蓄电装置用电极材料进行说明。
图1A和图1B是示出根据本发明的蓄电装置用电极材料100的图。蓄电装置用电极材料100包括粒状活性物质101、覆盖活性物质101的表面的一部分的覆膜102。在此,粒状是指例如包括球状(粉末状)、板状、角状、柱状、针状或鳞片状等的形状的具有任意的表面积的活性物质的外观形状的词句。粒状活性物质101的形状不一定必须为球状,各形状也可以为彼此不同的任意的形状。只要是如上所述的形状,对其制造方法没有特别的限制。
对粒状活性物质101的平均粒径没有特别的限制,使用具有一般的平均粒径或粒径分布的活性物质,即可。当活性物质101为用于负极的负极活性物质时,可以使用平均粒径例如为1μm以上且50μm以下的负极活性物质。此外,当活性物质101为用于正极的正极活性物质且该正极活性物质为二次粒子时,可以使用构成该二次粒子的一次粒子的平均粒径为10nm以上且1μm以下的正极活性物质。
作为负极活性物质的材料,可以使用作为在蓄电领域一般使用的碳材料的石墨。在石墨中,作为低结晶性碳可以举出软质碳、硬质碳等,作为高结晶性碳可以举出天然石墨、结集石墨、热分解碳、中间相沥青基碳纤维、中间相碳微球(MCMB)、中间相沥青、石油或煤类焦炭等。
另外,作为负极活性物质除了上述碳材料之外还可以使用能够利用与载体离子的合金化或脱合金化反应进行充放电反应的合金类材料。作为合金类材料,例如可以使用包含Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、Hg和In等中的至少一种的材料。这种金属的容量比黑铅大,尤其是,Si(硅)的理论容量显著高,即4200mAh/g。因此,优选将硅用于负极活性物质。
作为正极活性物质,只要使用载体离子可以插入/脱离的材料,即可。例如,可以使用LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2等化合物。
或者,可以使用复合材料(通式为LiMPO4(M为Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)中的一种以上)。作为材料可以使用通式为LiMPO4的典型例子的锂化合物,诸如LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b为1以下,0<a<1,0<b<1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e为1以下,0<c<1,0<d<1,0<e<1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i为1以下,0<f<1,0<g<1,0<h<1,0<i<1)等。
或者,可以使用通式为Li(2-j)MSiO4(M为Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)中的一种以上,0≤j≤2)等复合材料。作为材料可以使用通式为Li(2-j)MSiO4的典型例子的锂化合物,诸如Li(2-j)FeSiO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、Li(2-j)MnSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)FekColSiO4、Li(2-j)FekMnlSiO4、Li(2-j)NikColSiO4、Li(2-j)NikMnlSiO4(k+l为1以下,0<k<1,0<l<1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMnqSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+q为1以下,0<m<1,0<n<1,0<q<1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u为1以下,0<r<1,0<s<1,0<t<1,0<u<1)等。
作为用于蓄电装置的载体离子,除了典型的锂离子之外还可以使用锂离子以外的碱金属离子、碱土金属离子、铍离子或镁离子等。另外,在作为载体离子使用这些锂离子以外的离子的情况下,作为正极活性物质也可以使用碱金属(例如,钠、钾等)、碱土金属(例如,钙、锶、钡、铍或镁等)代替上述锂化合物及含锂离子复合材料中的锂。
在上述粒状活性物质101的表面设置有覆膜102。如图1A所示,覆膜102不覆盖粒状活性物质101的整个表面,而部分地覆盖其表面。因此,粒状活性物质101的表面具有由覆膜102覆盖的区域及不覆盖的区域。此外,覆盖粒状活性物质101的覆膜102既可以为如图1A所示具有占粒状活性物质101的表面积的几百分比至几十百分比的程度的较大面的膜,又可以为如图1B所示具有非常小的面积的面的膜。尤其是除了与相邻的粒状活性物质、粘结剂及导电助剂等构成电极的构件接触的部分之外的与电解液接触的部分的活性物质的表面优选被覆膜102全部覆盖。形成于粒状活性物质101的表面的覆膜102的尺寸根据后述的溶胶-凝胶法等覆膜的成膜条件或所使用的粒状活性物质101的表面形状、表面状态等可以适当地调整。
作为覆膜102的材料可以使用铌、钛、钒、钽、钨、锆、钼、铪、铬、铝和硅中的一种的氧化膜或包含这些元素中的一种及锂的氧化膜。另外,作为其他材料,也可以使用能够透过锂离子等载体离子的PEO(聚氧化乙烯)等的聚合物等。与现有的因电解液的分解而形成于活性物质的表面的表面膜相比,这种覆膜102为充分致密的膜。
因此,通过覆盖活性物质101的覆膜102具有载体离子传导性,载体离子可以透过该覆膜102,活性物质101可以进行电池反应。另一方面,通过覆膜102具有绝缘性,可以抑制电解液与活性物质101的反应。
在此,覆膜102的在25℃下的电阻率与厚度的积优选为20Ωm·m以上,更优选为200Ωm·m以上。通过将覆膜102的在25℃下的电阻率与厚度的积为20Ωm·m以上,可以减少活性物质101与电解液之间的分解反应,并且,通过将该积为200Ωm·m以上,可以抑制活性物质101与电解液之间的分解反应。
其结果,可以减少引起蓄电装置的初期容量的降低的不可逆容量的产生,并减少或抑制电解液等的电化学分解。另外,通过减少或抑制作为蓄电装置充放电时的副反应发生的电解液等的分解反应,可以提高蓄电装置的循环特性。另外,通过减少或抑制在高温下加快的电解液的分解反应并防止高温充放电时的充放电容量的减少,可以扩大蓄电装置的使用温度范围。
另外,覆膜102的在25℃下的电阻率与厚度的积的上限值是能够透过用于蓄电装置的载体离子的值,该值根据覆膜102的材料而不同。
另一方面,当使用其周围完全绝缘的粒状活性物质101时,由于抑制电子在活性物质101内外自由地移动,所以不能引起电池反应。因此,为了活性物质101确保用来与外部电子传导的路径,如上所述需要粒状活性物质101的周围不由覆膜102完全覆盖,而至少活性物质101的一部分不由覆膜102覆盖而露出。如此,通过在活性物质101的表面形成覆盖粒状活性物质101的一部分的覆膜102,可以进行活性物质101的电池反应,并可以抑制电解液的分解反应。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中,作为实施方式1所说明的蓄电装置用电极材料的制造方法的一个例子,参照图2对使用溶胶-凝胶法在活性物质的表面形成覆膜的制造方法进行说明。
首先,在步骤S150中,对溶剂中添加金属醇盐及稳定剂,搅拌该溶剂来制造溶液。作为溶剂,例如可以使用甲苯。作为稳定剂,例如可以使用乙酰乙酸乙酯。
当形成用作活性物质的覆膜的金属氧化膜时,可以使用在溶胶-凝胶法中成为前体的金属醇盐。例如,当作为覆膜形成氧化铌膜时,作为金属醇盐例如可以使用乙氧醇铌(Nb(OEt)5)。另外,当作为覆膜形成氧化硅膜时,作为金属醇盐例如可以使用硅酸四乙酯(Si(OEt)4)。
接着,在步骤S151中,对该溶液中添加粒状活性物质,搅拌该溶液。通过添加甲苯等溶剂进行搅拌来使溶液成为稠浆状,将金属醇盐覆盖于活性物质的表面。上述步骤S150及步骤S151优选在干燥室等低湿度的环境下进行。这是为了抑制加水分解反应的进行。
接着,在步骤S152及步骤S153中,使用溶胶-凝胶法使粒状活性物质的表面的金属醇盐凝胶化。
首先,在步骤S152中,对添加有粒状活性物质的溶液添加少量的水,使金属醇盐与水起反应(加水分解反应),制造溶胶状的分解生成物。在此,溶胶状是指在液体中大概均匀地分散有固体微粒子的状态。添加少量水的方法也可以为通过将添加有活性物质的溶液暴露于大气来添加大气中的水分的方法。例如,当作为金属醇盐使用乙氧醇铌(Nb(OEt)5)时,加水分解反应为反应式1所示的反应。另外,当作为金属醇盐使用硅酸四乙酯(Si(OEt)4)时,加水分解反应为反应式2所示的反应。
Nb(OEt)5+5EtOH→Nb(OEt)5-x(OH)x+xEtOH (x为5以下的正数) (反应式1)
Si(OEt)4+4H2O→Si(OEt)4-x(OH)x+EtOH (x为4以下的正数) (反应式2)
接着,在步骤S153中,使溶胶化的分解生成物脱水缩合而成为凝胶状的反应物。在此,凝胶状是指在固体微粒子之间起引力相互作用而三维网结构发达的固化状态。当作为金属醇盐使用乙氧醇铌(Nb(OEt)5)时,缩合反应为反应式3所示的反应,当作为金属醇盐使用硅酸四乙酯(Si(OEt)4)时,缩合反应为反应式4所示的反应。
2nNb(OEt)5-x(OH)x→nNb2[(OEt)3-x(OH)x-1]2+H2O (x为5以下的正数) (反应式3)
2nSi(OEt)4-x(OH)x-1→(OEt)4-x(OH)x-1Si-O-Si(OH)x-1(OEt)4-x (x为4以下的正数) (反应式4)
通过上述步骤,可以形成附着于粒状活性物质的表面的凝胶状的反应物。此外,为了方便起见,如上所述将因加水分解反应发生的溶胶化及因缩合反应发生的凝胶化分别记载为两个步骤S152及S153,但实际上两个反应在溶液中大致同时发生。这是因为金属醇盐的结构根据温度条件及水而逐渐变化为稳定的凝胶状。
然后,在步骤S154中,通过在大气压下焙烧分散液,可以得到其表面附着有金属氧化膜的粒状活性物质。焙烧的温度为300℃以上且900℃以下,优选为500℃以上且800℃以下。
通过上述步骤,制造由金属氧化膜的覆膜覆盖的活性物质。如此,当使用溶胶-凝胶法来在活性物质上形成覆膜时,也可以应用于复杂的形状的活性物质,且可以形成大量的覆膜,所以这是最适合于批量生产的制造方法。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式3
在本实施方式中,参照图3A至图3D及图4A至图4C对使用具有覆膜的粒状活性物质的蓄电装置用电极及其制造方法进行说明。
(负极)
图3A至图3D是说明在蓄电装置用电极材料中包含粒状负极活性物质的蓄电装置用电极(负极)的图。如图3A所示,负极200包括负极集流体201、设置于负极集流体201的一面或两个面(在附图中示出两个面的情况)上的负极活性物质层202。
负极集流体201由难以与锂等载体离子发生化学反应的导电性高的材料构成。例如可以使用不锈钢、铁、铜、镍或钛。此外,也可以使用铝-镍合金、铝-铜合金等合金材料。另外,作为负极集流体201,可以适当地使用箔状、板状(薄片状)、网状、冲孔网金属状、冲压网金属状等形状。负极集流体201优选具有10μm以上且30μm以下的厚度。
负极活性物质层202设置于负极集流体201的一面或两个面上。负极活性物质层202使用实施方式1或实施方式2所说明的被覆膜覆盖的粒状负极活性物质。
在本实施方式中,使用以如下方法制造的负极活性物质层202:对上述负极活性物质添加粘合剂(粘结剂)及导电助剂,并进行混合及干燥来制造。另外,导电助剂根据需要添加即可,也可以不添加导电助剂。
另外,负极活性物质层202不局限于直接接触于负极集流体201上而形成的情况。也可以在负极集流体201与负极活性物质层202之间使用金属等导电材料形成如下功能层:以提高负极集流体201与负极活性物质层202的密接性为目的的密接层;用来缓和负极集流体201的表面的凹凸形状的平坦化层;用来释放热的放热层;以及用来缓和负极集流体201或负极活性物质层202的应力的应力缓和层等。
参照图3B说明负极活性物质层202。图3B是负极活性物质层202的一部分的截面图。负极活性物质层202包括实施方式1或实施方式2所示的粒状负极活性物质203、粘合剂(未图示)以及导电助剂204。如上述实施方式所说明,粒状负极活性物质203被覆膜覆盖。
此外,粘合剂是粘结负极活性物质、导电助剂及集流体的粘合剂即可。作为粘合剂,例如可以使用聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、丁苯橡胶、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺等树脂材料。
另外,导电助剂204用来提高负极活性物质203间或负极活性物质203与负极集流体201之间的导电性,可以对负极活性物质层202添加导电助剂204。导电助剂204优选使用比表面积较大的材料,可以使用乙炔黑(AB)等。此外,也可以使用碳纳米管、石墨烯、富勒烯或科琴黑等碳材料。另外,后面说明作为一个例子使用石墨烯的情况。
负极200以如下方法制造。首先,将包括以实施方式2中所说明的方法制造的覆膜的粒状负极活性物质混合在溶解聚偏氟乙烯等偏二氟乙烯类聚合物等的NMP(N-甲基吡咯烷酮)等的溶剂中,形成浆料。
接着,在负极集流体201的一面或两个面上涂敷该浆料并使其干燥。当对负极集流体201的两个面进行该涂敷工序时,在两个面上同时或逐个形成负极活性物质层202。然后,使用辊压机对其进行辊轧加工而制造负极200。
接下来,参照图3C及图3D说明对负极活性物质层202添加石墨烯的例子。
石墨烯用作形成活性物质与集流体之间的电子传导路径的导电助剂。在本说明书中,石墨烯包括单层石墨烯或两层以上且一百层以下的多层石墨烯。单层石墨烯是指具有π键的一原子层的碳分子的薄片。在将氧化石墨烯还原而形成该石墨烯时,氧化石墨烯所包含的氧不一定都脱离,其中的一部分氧残留在石墨烯中。在石墨烯包含氧的情况下,通过X射线光电子能谱(XPS)检测出的氧的比例为石墨烯整体的2原子%以上且20原子%以下,优选为3原子%以上且15原子%以下。另外,氧化石墨烯是指使上述石墨烯氧化而成的化合物。
图3C是使用石墨烯的负极活性物质层202的一部分的平面图。负极活性物质层202由粒状负极活性物质203以及覆盖多个粒状负极活性物质203且内部填充有粒状负极活性物质203的石墨烯205构成。虽然可以添加粘合剂(未图示),但是当以石墨烯205彼此粘结而其充分用作粘合剂的程度的方式包含石墨烯205的情况时,并不一定需要添加粘合剂。当俯视负极活性物质层202时,不同的石墨烯205覆盖负极活性物质层202的多个负极活性物质203的表面。另外,负极活性物质203也可以部分露出。
图3D是示出图3C的负极活性物质层202的一部分的截面图。图3D示出负极活性物质203及当俯视负极活性物质层202时覆盖负极活性物质203的石墨烯205。在截面图中,观察到线状的石墨烯205。一个石墨烯或多个石墨烯与多个负极活性物质203重叠,或者,由一个石墨烯或多个石墨烯包裹多个负极活性物质203。另外,有时石墨烯205是袋状,在其内部包裹多个负极活性物质。另外,有时石墨烯205具有局部开放部,在该区域中露出负极活性物质203。
至于负极活性物质层202的厚度,在20μm以上且200μm以下的范围内选择所希望的厚度。
另外,也可以用锂对负极活性物质层202进行预掺杂。作为用锂进行预掺杂的方法也可以采用通过溅射法在负极活性物质层202的表面形成锂层的方法。或者,可以通过在负极活性物质层202的表面设置锂箔,用锂对负极活性物质层202进行预掺杂。
另外,在负极活性物质203中,有的材料由于载体离子的吸留而产生体积膨胀。因此,由于充放电而负极活性物质层变脆,负极活性物质层的一部分受到损坏,使得循环特性等的蓄电装置的可靠性降低。
然而,即使负极活性物质的体积由于充放电而增减,当石墨烯205覆盖负极活性物质203的周围时,石墨烯205也可以防止负极活性物质的分散及负极活性物质层的破损。即,石墨烯205具有即使随着充放电负极活性物质的体积增减也能保持负极活性物质之间的结合的功能。因此,当形成负极活性物质层202时可以省略使用粘合剂。因此,在一定重量(一定体积)的负极活性物质层202中可以增加负极活性物质量。由此,可以增大每单位电极重量(电极体积)的充放电容量。
另外,由于石墨烯205具有导电性并与多个负极活性物质203接触,因此也可以用作导电助剂。即,当形成负极活性物质层202时不需要使用导电助剂,在一定重量(一定体积)的负极活性物质层202中可以增加负极活性物质量。因此,可以增大每单位电极重量(电极体积)的充放电容量。
此外,石墨烯205由于在负极活性物质层202中高效地形成充分的电子传导路径,所以可以提高负极200的导电性。
另外,由于石墨烯205还用作负极活性物质,因此可以提高负极200的充放电容量。
接下来,对图3C及图3D所示的负极活性物质层202的制造方法进行说明。
首先,使用实施方式1或实施方式2所示的包括覆膜的粒状负极活性物质203和包含氧化石墨烯的分散液进行混合捏炼形成浆料。
接着,在负极集流体201上涂敷上述浆料,然后进行一定时间的真空干燥去除涂敷于负极集流体201上的浆料中的溶剂。然后,使用辊压机进行辊轧加工。
然后,通过使用电能的氧化石墨烯的电化学还原、利用加热处理的氧化石墨烯的热还原来生成石墨烯205。尤其是,与利用加热处理形成的石墨烯相比,在进行电化学还原处理形成的石墨烯中,作为π键的双键的碳-碳键的比例增加,因此可以形成导电性高的石墨烯205。通过上述工序,可以在负极集流体201的一面或两个面上形成作为导电助剂使用石墨烯的负极活性物质层202,从而可以制造负极200。
(正极)
图4A至图4C是说明在蓄电装置用电极材料中包含粒状正极活性物质的蓄电装置用电极(正极)的图。图4A是正极250的截面图。在正极250中,在正极集流体251的两个面(或虽然未图示,一面)上形成有正极活性物质层252。
正极集流体251可以使用不锈钢、金、铂、锌、铁、铜、铝、钛等金属及这些金属的合金等的导电性高的材料。此外,作为正极集流体251,可以使用添加有硅、钛、钕、钪、钼等的提高耐热性的元素的铝合金。此外,正极集流体251也可以使用与硅起反应形成硅化物的金属元素形成。作为与硅起反应形成硅化物的金属元素,可以举出锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍等。正极集流体251可以适当地使用箔状、板状(薄片状)、网状、冲孔网金属状、冲压网金属状等形状。
正极活性物质层252设置于正极集流体251的一面或两个面上。正极活性物质层252使用实施方式1或实施方式2所说明的被覆膜覆盖的粒状正极活性物质。
在正极活性物质层252中除了正极活性物质外还可以包含导电助剂、粘合剂(粘结剂)。
另外,正极活性物质层252不局限于直接接触于正极集流体251上而形成的情况。也可以在正极集流体251与正极活性物质层252之间使用金属等导电材料形成如下功能层:以提高正极集流体251与正极活性物质层252的密接性为目的的密接层;用来缓和正极集流体251的表面的凹凸形状的平坦化层;用来释放热的放热层;以及用来缓和正极集流体251或正极活性物质层252的应力的应力缓和层等。
参照图4B及图4C说明正极活性物质层252。图4B是使用石墨烯的正极活性物质层252的一部分的平面图。正极活性物质层252包括实施方式1或实施方式2所示的粒状正极活性物质253、石墨烯254以及粘合剂(未图示)。如上述实施方式所说明,粒状正极活性物质253被覆膜覆盖。石墨烯254覆盖多个粒状正极活性物质253,并在其内部填充有正极活性物质253。不同的石墨烯254覆盖多个正极活性物质253的表面,正极活性物质253从石墨烯254部分露出。
当正极活性物质253为二次粒子时,可以使用构成该二次粒子的一次粒子的平均粒径为10nm以上且1μm以下的正极活性物质。另外,由于电子在正极活性物质253内移动,所以正极活性物质253的粒径优选为小。
此外,通过在正极活性物质253的表面形成碳层,可以提高正极活性物质层252的导电性。此时,覆膜优选在该碳层的表面形成。另一方面,虽然即使碳层不覆盖正极活性物质253的表面也能得到充分的特性,但是通过一起使用被碳层覆盖的正极活性物质253及石墨烯254而使电流流过,所以是优选的。
图4C是图4B的正极活性物质层252的一部分的截面图。正极活性物质层252的一部分具有正极活性物质253以及覆盖该正极活性物质253的石墨烯254。在截面图中,观察到线状的石墨烯254。在同一个石墨烯或多个石墨烯之间夹着多个正极活性物质。另外,有时石墨烯是袋状,多个正极活性物质包在其内部的。另外,有时正极活性物质的一部分不被石墨烯254覆盖而露出。
至于正极活性物质层252的厚度,在20mm以上且200mm以下的范围内选择所希望的厚度。此外,优选的是,适当地调整正极活性物质层252的厚度,以避免裂缝、剥离的产生。
另外,正极活性物质层252也可以具有石墨烯254的体积的0.1倍以上且10倍以下的乙炔黑粒子、一维地展宽的碳纳米纤维等碳粒子等已知的导电助剂。
另外,在正极活性物质253的材料中,有的材料由于载体离子的吸留而产生体积膨胀。因此,由于充放电而正极活性物质层变脆,正极活性物质层的一部分受到损坏,使得蓄电装置的可靠性降低。然而,即使正极活性物质的体积由于充放电而增减,由于石墨烯254覆盖正极活性物质的周围,石墨烯254也可以防止正极活性物质的分散及正极活性物质层的破损。即,石墨烯254具有即使随着充放电正极活性物质的体积增减也能保持正活性物质之间的结合的功能。
另外,石墨烯254与多个正极活性物质接触,也用作导电助剂。此外,具有保持可以吸留并释放载体离子的正极活性物质的功能。因此,不需要将粘合剂混合到正极活性物质层中,可以增加每单位正极活性物质层中的正极活性物质量,从而可以提高蓄电装置的充放电容量。
接下来,说明正极活性物质层252的制造方法。
首先,形成包含实施方式1或实施方式2所说明的在其表面具有覆膜的粒子状的正极活性物质以及氧化石墨烯的浆料。接着,在将该浆料涂敷于正极集流体251上之后,利用还原气氛下的加热进行还原处理,在焙烧正极活性物质的同时,使氧化石墨烯所包含的氧脱离,从而形成石墨烯。另外,石墨烯205除了使用利用加热的还原处理之外,还可以使用如下还原处理来形成:利用电能的氧化石墨烯的电化学还原处理、利用催化剂的化学还原处理、或组合这些还原的还原处理。此外,氧化石墨烯所包含的氧不一定都脱离,有时其中一部分的氧残留在石墨烯中。
通过上述工序,可以在正极集流体251上形成正极活性物质层252。其结果,正极活性物质层252的导电性得到提高。
由于氧化石墨烯包含氧,所以在极性溶剂中带负电。其结果,氧化石墨烯在极性溶剂中互相分散。因此,浆料所包含的正极活性物质不容易凝集,可以抑制由凝集引起的正极活性物质的粒径的增大。因此,电子容易在正极活性物质中移动,从而可以提高正极活性物质层的导电性。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式4
在本实施方式中,参照图5A和图5B及图6A和图6B对使用实施方式3所示的蓄电装置用电极的各种蓄电装置进行说明。
(硬币型二次电池)
图5A示出硬币型(单层扁平型)的锂离子二次电池的外观,还示出其截面结构的一部分。
在硬币型二次电池450中,兼用作正极端子的正极包壳(positive electrode can)451和兼用作负极端子的负极包壳(negative electrode can)452由使用聚丙烯等形成的垫片453绝缘并密封。正极454由正极集流体455和以与其接触的方式设置的正极活性物质层456形成。另外,负极457由负极集流体458和以与其接触的方式设置的负极活性物质层459形成。在正极活性物质层456与负极活性物质层459之间设置有隔离体460和电解液(未图示)。
将根据本发明的一个方式的蓄电装置用电极用于正极454和负极457中的至少一方。
负极457在负极集流体458上具有负极活性物质层459,正极454在正极集流体455上具有正极活性物质层456。将根据本发明的一个方式的活性物质用于负极活性物质层459和正极活性物质层456中的至少一方。
接着,作为隔离体460,例如可以使用纤维素(纸)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯、尼龙、聚酯、聚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、四氟乙烯等多孔绝缘体。另外,也可以使用玻璃纤维等无纺布或玻璃纤维与高分子纤维复合的隔离膜。
作为电解液的溶剂,优选使用非质子有机溶剂,例如可以以任意组合及比率使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、碳酸氯苯基、碳酸亚乙烯酯、g-丁内酯、g-戊内酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、甲酸甲酯、醋酸甲酯、丁酸甲酯、1,3-二氧六环、1,4-二氧六环、乙二醇二甲醚(DME)、二甲亚砜、二乙醚、甲基二甘醇二甲醚(methyl diglyme)、乙腈、苯腈、四氢呋喃、环丁砜、磺内酯等中的一种或上述中的两种以上。此外,当作为电解液的溶剂使用凝胶化的高分子材料时,防漏液性等的安全性得到提高。并且,能够实现二次电池的薄型化及轻量化。作为凝胶化的高分子材料的典型例子,可以举出硅酮胶、丙烯酸树脂胶、丙烯腈胶、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、氟类聚合物等。另外,通过作为电解液的溶剂使用一种或多种具有阻燃性及难挥发性的离子液体(室温熔融盐),即使由于二次电池的内部短路、过充电等而使内部温度上升,也可以防止二次电池的破裂或起火等。
作为溶解于上述的溶剂的电解质,例如可以以任意组合及比率使用LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiAlCl4、LiSCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl12、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C4F9SO2)(CF3SO2)、LiN(C2F5SO2)2等锂盐中的一种或上述中的两种以上。
作为正极包壳451、负极包壳452,可以使用在二次电池的充放电中对电解液等液体具有抗蚀性的镍、铝、钛等金属、上述金属的合金、上述金属与其他金属的合金(例如,不锈钢等)、上述金属的叠层、上述金属与所述合金的叠层(例如,不锈钢/铝等)、上述金属与其他金属的叠层(例如,镍/铁/镍等)。正极包壳451与正极454电连接,负极包壳452与负极457电连接。
将上述负极457、正极454及隔离体460浸渍到电解液中,如图5A所示,将正极包壳451设置于下方,依次层叠正极454、隔离体460、负极457、负极包壳452,隔着垫片453将正极包壳451与负极包壳452压合,来制造硬币型二次电池450。
(层压型二次电池)
接下来,参照图5B对层压型二次电池的一个例子进行说明。图5B为便于说明而露出其内部结构的一部分。
图5B所示的层压型二次电池470包括:包含正极集流体471及正极活性物质层472的正极473;包含负极集流体474及负极活性物质层475的负极476;隔离体477;电解液(未图示);以及外包装体478。在设置于外包装体478内的正极473与负极476之间设置有隔离体477。此外,在外包装体478内充满电解液。另外,在图5B中,使用一层正极473、一层负极476、一层隔离体477,但是也可以成为交替层叠上述三者的叠层型二次电池。
将根据本发明的一个方式的蓄电装置用电极用于正极473和负极476中的至少一方。即,将根据本发明的一个方式的蓄电装置用活性物质用于正极活性物质层472和负极活性物质层475中的至少一方。
此外,作为电解液可以使用与上述的硬币型二次电池相同的电解质和溶剂。
在图5B所示的层压型二次电池470中,正极集流体471及负极集流体474还用作与外部电接触的端子(极耳)。因此,正极集流体471及负极集流体474的一部分露出到外包装体478的外侧。
在层压型二次电池470中,作为外包装体478,例如可以使用如下三层结构的层压覆膜:在由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、离聚物、聚酰胺等的材料构成的膜上设置铝、不锈钢、铜、镍等的柔性优良的金属覆膜,并且在该金属覆膜上作为外包装体的外表面设置聚酰胺类树脂、聚酯类树脂等的绝缘性合成树脂覆膜。通过采用上述三层结构,可以遮断电解液及气体的透过,同时也确保绝缘性并具有耐电解液性。
(圆筒型二次电池)
接下来,参照图6A和图6B对圆筒型二次电池的一个例子进行说明。如图6A所示,圆筒型二次电池480在顶面具有正极盖(电池盖)481,并在侧面及底面具有电池罐(外装罐)482。上述正极盖481与电池罐(外装罐)482通过垫片(绝缘垫片)490绝缘。
图6B是示意性地示出圆筒型二次电池的截面的图。在中空圆柱状电池罐482的内侧设置有电池元件,在该电池元件中,带状的正极484和带状的负极486夹着隔离体485被卷绕。虽然未图示,但是电池元件以中心销为中心被卷绕。电池罐482的一端关闭且另一端开着。
将根据本发明的一个方式的蓄电装置用电极用于正极484和负极486中的至少一方。
作为电池罐482可以使用在二次电池的充放电中对电解液等液体具有抗蚀性的镍、铝、钛等金属、上述金属的合金、上述金属与其他金属的合金(例如,不锈钢等)、上述金属的叠层、上述金属与所述合金的叠层(例如,不锈钢/铝等)、上述金属与其他金属的叠层(例如,镍/铁/镍等)。在电池罐482的内侧,正极、负极及隔离体被卷绕的电池元件由对置的一对绝缘板488和绝缘板489夹持。
另外,在设置有电池元件的电池罐482的内部中注入有电解液(未图示)。作为电解液,可以使用与上述的硬币型或层压型二次电池相同的电解质和溶剂。
因为用于圆筒型二次电池的正极484及负极486被卷绕,所以在集流体的两个面形成活性物质。正极484与正极端子(正极集电导线)483连接,而负极486与负极端子(负极集电导线)487连接。正极端子483及负极端子487都可以使用铝等金属材料。将正极端子483电阻焊接到安全阀机构492,而将负极端子487电阻焊接到电池罐482底。安全阀机构492与正极盖481通过PTC(Positive Temperature Coefficient:正温度系数)元件491电连接。当电池的内压的上升超过指定的阈值时,安全阀机构492切断正极盖481与正极484的电连接。另外,PTC元件491是其电阻当温度上升时增大的热敏感电阻元件,并通过电阻增大限制电流量而防止异常发热。作为PTC元件,可以使用钛酸钡(BaTiO3)类半导体陶瓷等。
在本实施方式中,虽然作为二次电池示出硬币型、层压型及圆筒型二次电池,但是可以使用密封型二次电池、方型二次电池等其他各种形状的二次电池。此外,也可以采用层叠有多个正极、多个负极、多个隔离体的结构以及卷绕有正极、负极、隔离体的结构。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式5
在本实施方式中,作为蓄电装置说明锂离子电容器。
锂离子电容器是将双电层电容器(EDLC)的正极与使用碳材料的锂离子二次电池的负极组合而成的混合电容器,是正极的蓄电原理和负极的蓄电原理不同的非对称电容器。在正极中如双电层电容器那样利用双电层而充放电,而在负极中如锂离子电池那样利用氧化还原反应而充放电。通过作为负极活性物质的碳材料等使用预先吸留锂的负极,与现有的作为负极使用活性炭的双电层电容器相比,显著提高能量密度。
锂离子电容器使用能够可逆地吸留锂离子和阴离子中的至少一种的材料代替实施方式3所示的锂离子二次电池的正极活性物质层,即可。作为上述材料,例如可以举出活性炭、导电高分子、多并苯有机半导体(PAS)等。
锂离子电容器的充放电效率高,可以进行快速充放电,即使反复使用也可以长期利用。
作为上述锂离子电容器的负极活性物质使用根据本发明的一个方式的蓄电装置用活性物质。由此可以抑制初期的不可逆容量的产生,并可以制造让循环特性有所提高的蓄电装置。此外,可以制造具有优良的高温特性的蓄电装置。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式6
根据本发明的一个方式的蓄电装置可以用作利用电力驱动的各种各样的电子设备的电源。
作为使用根据本发明的一个方式的蓄电装置的电子设备的具体例子,可以举出电视机和显示器等显示装置、照明装置、台式和笔记本型等个人计算机、文字处理机、再现存储在DVD(Digital Versatile Disc:数字通用光盘)等记录介质中的静态图像和动态图像的图像再现装置、CD(Compact Disc:光盘)播放器和数字音频播放器等便携式和固定式声音再现设备、便携式和固定式无线电接收机、磁带录音机和IC录音机(声音记录装置)等录音再现设备、头戴式耳机音响、音响、遥控操作机、台钟和挂钟等钟表、无绳电话子机、步话机、移动电话机、车载电话、便携式和固定式游戏机、计步器、计算器、便携式信息终端、电子笔记本、电子书阅读器、电子翻译器、麦克风等声音输入器、相机和摄像机等影像拍摄装置、玩具、电动剃须刀、电动刷牙器、微波炉等高频加热装置、电饭煲、洗衣机、吸尘器、热水器、电扇、电吹风、空调设备诸如加湿器和除湿器和空调等、洗碗机、烘碗机、干衣机、烘被机、电冰箱、电冷冻箱、电冷藏冷冻箱、DNA保存用冷冻器、手电筒、电动工具、烟探测器、助听器、心脏起搏器、便携式X射线拍摄装置、辐射计数器、电动按摩器和透析装置等健身器和医疗设备等。再者,还可以举出工业设备诸如引导灯、信号机、煤气表和水表等计量器具、传送带、电梯、自动扶梯、工业机器人、无线用中继局、移动电话的基站、蓄电系统、用于使电力均匀化和智能电网的蓄电装置等。另外,利用来自蓄电装置的电力通过电动机推进的移动体等也包括在电子设备的范畴内。作为上述移动体,例如可以举出电动汽车(EV)、兼具内燃机和电动机的混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、使用履带代替这些的车轮的履带式车辆、农业机械、包括电动辅助自行车的电动自行车、摩托车、电动轮椅、电动卡丁车、小型或大型船舶、潜水艇、固定翼机和旋转翼机等飞机、火箭、人造卫星、太空探测器和行星探测器、宇宙飞船等。
另外,在上述电子设备中,作为用来供应大部分的耗电量的主电源,可以使用根据本发明的一个方式的蓄电装置。或者,在上述电子设备中,作为当来自主电源或商业电源的电力供应停止时能够进行对电子设备的电力供应的不间断电源,可以使用根据本发明的一个方式的蓄电装置。或者,在上述电子设备中,作为与来自主电源或商业电源的电力供应同时进行的将电力供应到电子设备的辅助电源,可以使用根据本发明的一个方式的蓄电装置。
图7示出上述电子设备的具体结构。在图7中,显示装置500是使用根据本发明的一个方式的蓄电装置504的电子设备的一个例子。具体而言,显示装置500相当于电视广播接收用显示装置,包括壳体501、显示部502、扬声器部503及蓄电装置504等。蓄电装置504设置于壳体501的内部。显示装置500既可以接受来自商业电源的电力供应,又可以使用蓄积在蓄电装置504中的电力。因此,即使当由于停电等不能接受来自商业电源的电力供应时,通过将蓄电装置504用作不间断电源,也可以利用显示装置500。
作为显示部502,可以使用半导体显示装置诸如液晶显示装置、在每个像素中具备有机EL元件等发光元件的发光装置、电泳显示装置、DMD(数字微镜装置:Digital Micromirror Device)、PDP(等离子体显示面板:Plasma Display Panel)及FED(场致发射显示器:Field Emission Display)等。
另外,除了电视广播接收用以外,用于个人计算机或广告显示等的所有信息显示用显示装置也包括在显示装置中。
在图7中,安镶型照明装置510是使用根据本发明的一个方式的蓄电装置513的电子设备的一个例子。具体而言,照明装置510包括壳体511、光源512及蓄电装置513等。虽然在图7中例示出蓄电装置513设置于安镶有壳体511及光源512的天花板514的内部的情况,但是蓄电装置513也可以设置于壳体511的内部。照明装置510既可以接受来自商业电源的电力供应,又可以使用蓄积在蓄电装置513中的电力。因此,即使当由于停电等不能接受来自商业电源的电力供应时,通过将蓄电装置513用作不间断电源,也可以利用照明装置510。
另外,虽然在图7中例示出设置于天花板514的安镶型照明装置510,但是蓄电装置既可以用于设置于天花板514以外的例如侧壁515、地板516或窗户517等的安镶型照明装置,又可以用于台式照明装置等。
另外,作为光源512,可以使用利用电力人工性地得到光的人工光源。具体而言,作为上述人工光源的一个例子,可以举出白炽灯泡、荧光灯等放电灯以及LED或有机EL元件等发光元件。
在图7中,具有室内机520及室外机524的空调器是使用根据本发明的一个方式的蓄电装置523的电子设备的一个例子。具体而言,室内机520包括壳体521、送风口522及蓄电装置523等。虽然在图7中例示出蓄电装置523设置于室内机520中的情况,但是蓄电装置523也可以设置于室外机524中。或者,也可以在室内机520和室外机524的双方中设置有蓄电装置523。空调器既可以接受来自商业电源的电力供应,又可以使用蓄积在蓄电装置523中的电力。尤其是,当在室内机520和室外机524的双方中设置有蓄电装置523时,即使当由于停电等不能接受来自商业电源的电力供应时,通过将蓄电装置523用作不间断电源,也可以利用空调器。
另外,虽然在图7中例示出由室内机和室外机构成的分体式空调器,但是也可以将根据本发明的一个方式的蓄电装置用于在一个壳体中具有室内机的功能和室外机的功能的一体式空调器。
在图7中,电冷藏冷冻箱530是使用根据本发明的一个方式的蓄电装置534的电子设备的一个例子。具体而言,电冷藏冷冻箱530包括壳体531、冷藏室门532、冷冻室门533及蓄电装置534等。在图7中,蓄电装置534设置于壳体531的内部。电冷藏冷冻箱530既可以接受来自商业电源的电力供应,又可以使用蓄积在蓄电装置534中的电力。因此,即使当由于停电等不能接受来自商业电源的电力供应时,通过将蓄电装置534用作不间断电源,也可以利用电冷藏冷冻箱530。
另外,在上述电子设备中,微波炉等高频加热装置和电饭煲等电子设备在短时间内需要高功率。因此,通过将蓄电装置用作用来辅助商业电源不能充分供应的电力的辅助电源,可以防止当使用电子设备时商业电源的总开关跳闸。
另外,在不使用电子设备的时间段,尤其是在商业电源的供应源能够供应的总电量中的实际使用的电量的比例(称为电力使用率)低的时间段中,通过将电力蓄积在蓄电装置中,可以抑制在上述时间段以外的时间段中电力使用率增高。例如,作为电冷藏冷冻箱530,在气温低且不进行冷藏室门532或冷冻室门533的开关的夜间,将电力蓄积在蓄电装置534中。并且,在气温高且进行冷藏室门532或冷冻室门533的开关的白天,通过将蓄电装置534用作辅助电源,可以抑制白天的电力使用率。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式7
接下来,参照图8A至图8C对作为便携式电子设备的一个例子的便携式信息终端进行说明。
图8A和图8B示出能够进行对折的平板终端600。图8A是打开状态,并且平板终端600包括壳体601、显示部602a、显示部602b、显示模式切换开关603、电源开关604、省电模式切换开关605、以及操作开关607。
在显示部602a中,能够将其一部分用作触摸屏的区域608a,并且能够通过触摸所显示的操作键609来输入数据。此外,在显示部602a中,作为一个例子示出一半的区域只有显示功能且另一半的区域具有触摸屏的功能的结构,但是不局限于该结构。也可以采用显示部602a的全部区域具有触摸屏的功能的结构。例如,能够使显示部602a的整个面显示键盘按钮来将其用作触摸屏,并且将显示部602b用作显示屏面。
此外,在显示部602b中也与显示部602a相同,能够将显示部602b的一部分用作触摸屏的区域608b。另外,通过使用手指、触屏笔等触摸触摸屏上的显示有键盘显示切换按钮610的位置,能够在显示部602b上显示键盘按钮。
此外,也可以对触摸屏的区域608a和触摸屏的区域608b同时进行触摸输入。
另外,显示模式切换开关603能够进行竖屏显示和横屏显示等显示方向的切换、黑白显示以及彩色显示的切换。省电模式切换开关605能够根据由平板终端所内置有的光传感器检测出的使用时的外光的光量而将显示亮度设定为最适合的亮度。平板终端除了光传感器以外还可以内置有陀螺仪、加速度传感器等检测倾斜度的传感器等其他检测装置。
此外,虽然图8A示出显示部602b与显示部602a的显示面积相同的例子,但是不局限于此,一方的尺寸可以与另一方的尺寸不同,并且它们的显示品质也可以不同。例如,可以使用显示部中的一方能够进行比另一方更高精细度的显示的显示面板。
图8B是盖合状态,平板终端600包括壳体601、太阳能电池611、充放电控制电路650、电池651以及DCDC转换器652。此外,在图8B中,作为充放电控制电路650的一个例子,示出包括电池651、DCDC转换器652的结构,并且电池651包含在上述实施方式中说明的根据本发明的一个方式的蓄电装置。
另外,因为平板终端600能够对折,所以当不使用时能够合上壳体601。因此,能够保护显示部602a、显示部602b,由此可以提供一种耐久性良好且从长期使用的观点来看可靠性良好的平板终端600。
此外,图8A和图8B所示的平板终端还能够具有如下功能:显示各种各样的信息(静态图像、动态图像、文字图像等);将日历、日期或时刻等显示在显示部上;对显示在显示部上的信息进行触摸操作或编辑的触摸输入;通过各种各样的软件(程序)控制处理等。
通过利用安装于平板终端的表面的太阳能电池611,能够将电力供应到触摸屏、显示部或图像信号处理部等。另外,可以将太阳能电池611设置于壳体601的一个表面或两个表面,由此可以高效地对电池651进行充电。
另外,参照图8C所示的框图对图8B所示的充放电控制电路650的结构和工作进行说明。图8C示出太阳能电池611、电池651、DCDC转换器652、转换器653、开关654、开关655、开关656以及显示部602,并且电池651、DCDC转换器652、转换器653、开关654、开关655以及开关656对应于图8B所示的充放电控制电路650。
首先,说明当利用外光使太阳能电池611发电时的工作的例子。使用DCDC转换器652对太阳能电池所产生的电力的电压进行升压或降压以使其成为用来给电池651充电的电压。并且,当利用来自太阳能电池611的电力使显示部602工作时使开关654成为导通,并且,利用转换器653将该电力的电压升压或降压为显示部602所需要的电压。另外,当不进行显示部602中的显示时,可以使开关654成为截止且使开关655成为导通而给电池651充电。
此外,虽然作为发电单元的一个例子示出太阳能电池611,但是不局限于此,也可以使用压电元件(piezoelectric element)或热电转换元件(珀尔帖元件(peltier element))等其他发电单元给电池651充电。例如,也可以采用:以无线(非接触)的方式收发电力来进行充电的非接触电力传输模块;或组合其他充电单元进行充电的结构。
另外,只要具备上述实施方式所说明的根据本发明的一个方式的蓄电装置,则当然不局限于图8A至图8C所示的电子设备。
实施方式8
再者,参照图9A和图9B说明电子设备的一个例子的移动体的例子。
可以将上述实施方式所说明的根据本发明的一个方式的蓄电装置用于控制用电池。通过利用插件技术或非接触供电从外部供应电力,可以给控制用电池充电。另外,当移动体为铁路用电动车辆时,可以从架空电缆或导电轨供应电力来进行充电。
图9A和图9B示出电动汽车的一个例子。电动汽车660安装有电池661。电池661的电力由控制电路662调整输出而供应到驱动装置663。控制电路662由包含未图示的ROM、RAM、CPU等的处理装置664控制。
驱动装置663是利用单个直流电动机或单个交流电动机,或者将电动机和内燃机组合而构成。处理装置664根据电动汽车660的驾驶员的操作信息(加速、减速、停止等)、行车信息(爬坡、下坡等,或者行车中的车轮受到的负荷等)等的输入信息,向控制电路662输出控制信号。控制电路662利用处理装置664的控制信号调整从电池661供应的电能控制驱动装置663的输出。当安装交流电动机时,虽然未图示,但是还安装有将直流转换为交流的逆变器。
通过利用插件技术从外部供应电力来可以给电池661充电。例如,从商业电源通过电源插头给电池661进行充电。通过AC/DC转换器等转换装置将来自外部的电力转换为具有恒定电压值的直流恒定电压来进行充电。通过安装根据本发明的一个方式的蓄电装置作为电池661,可以有助于电池的高容量化等并改进便利性。另外,当能够通过提高电池661的特性来进行电池661本身的小型轻量化时,有助于实现车辆的轻量化,所以可以减少耗油量。
另外,只要具备根据本发明的一个方式的蓄电装置,则当然不局限于上述所示的电子设备。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施例1
在本实施例中,评价用于根据本发明的一个方式的蓄电装置用电极材料的覆膜的特性。下面,说明该评价方法。
(覆膜的电阻率的测定)
首先,测定用于根据本发明的一个方式的蓄电装置用电极材料的覆膜的电阻率。对作为蓄电装置用电极材料的覆膜材料可以使用的氧化铌、氧化硅或氧化铝的三种材料进行测定。参照图10A说明该覆膜的电阻率的测定方法。
覆膜的电阻率是通过实际测定覆膜的电阻得到的。首先,如图10A所示制造用来测定覆膜的电阻的测试样品700。测试样品700由如下构成:衬底701上的由导电体构成的第一电极702、以露出第一电极702的表面的一部分的方式设置于第一电极702的一部分上的覆膜703以及设置于覆膜703上的第二电极704。衬底701使用玻璃衬底,使用溅射法在衬底701上形成由钛膜、铝膜及钛膜的叠层构成的第一电极702。并且,通过电子束蒸镀法形成测定对象的覆膜703。在作为覆膜703使用氧化铌的样品中,将Nb2O5粉末加工为颗粒状,将其通过电子束蒸镀法形成于第一电极702上。在作为覆膜703使用氧化硅的样品中,将SiO2粉末加工为颗粒状,将其通过电子束蒸镀法形成于第一电极702上。在作为覆膜703使用氧化铝的样品中,将Al2O3粉末加工为颗粒状,将其通过电子束蒸镀法形成于第一电极702上。将各样品的覆膜703的厚度都设定为100nm。然后,通过将其开口形成为电极的形状的金属掩模,使用溅射法在覆膜703上形成铝膜,形成具有已知的面积(7.9×10-7m)的第二电极704。
覆膜703的电阻通过采用将每个测定用探针705接触于第一电极702及第二电极704的两端法来测定。使用安捷伦科技有限公司制造的半导体参数分析仪4155C来进行本测定。另外,本测定在空调控制下的25℃的温度下进行。表1表示通过本测定得到的电阻值乘以第二电极704的面积(7.9×10-7m)/覆膜703的厚度(100nm)得到的每个覆膜的电阻率(单位:Ωm)。
[表1]
覆膜 | 电阻率 |
氧化铌 | 3.54×107 |
氧化硅 | 1.89×109 |
氧化铝 | 3.47×109 |
单位:Ωm |
从其结果可知,作为测定的覆膜的材料,氧化硅的电阻率与氧化铝的电阻率大约有两倍的差异。另外,氧化铌的电阻率与氧化硅及氧化铝相比大约小两个量级。
(覆膜的厚度与表面膜的厚度之间的相关关系)
接着,为了调查形成于活性物质的表面的覆膜的厚度与因充放电形成的表面膜的厚度之间的相关关系进行测定。参照图10A和图10B及图11说明该测定。
作为测试样品720制造多个模型电极,对其进行测定。即,将JX日矿日石金属株式会社制造的钛片TR270C作为衬底721,将当作活性物质的非晶硅膜722使用减压CVD设备沉积于衬底721上。非晶硅膜722的沉积在SiH4流量为300sccm、N2流量为300sccm、成膜室压力为100Pa、温度为550℃的条件下进行。准备多个该叠层体,在每个非晶硅膜722上形成由氧化铌构成的覆膜723、由氧化硅构成的覆膜723及由氧化铝构成的覆膜723。
由氧化铌构成的覆膜,将Nb2O5粉末加工为颗粒状,将其通过电子束加热蒸镀于非晶硅膜722上。与此同样,由氧化硅构成的覆膜723,将SiO2粉末加工为颗粒状,将其通过电子束加热蒸镀,而由氧化铝构成的覆膜723,将Al2O3粉末加工为颗粒状,将其通过电子束加热蒸镀。
如上述那样,准备厚度为10nm、50nm、100nm的三种由氧化铌构成的覆膜723的测试样品720,准备厚度为10nm、50nm、100nm的三种由氧化硅构成的覆膜723的测试样品720,准备厚度为10nm、50nm、100nm的三种由氧化铝构成的覆膜723的测试样品720。另外,还准备不形成覆膜723且非晶硅膜722露出在其表面的比较样品。
将上述的每个测试样品作为电极安装于评价用硬币电池(半电池)中,进行CC(恒电流)放电,在25℃的温度下插入相当于硅的理论容量的四分之一的电荷量的锂。另外,在评价用硬币电池中,作为负极使用锂金属,作为隔离体使用聚丙烯(PP),作为电解液使用含有1摩尔的六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸乙烯酯(EC)与碳酸二乙酯(DEC)的混合溶液(EC:DEC=1:1)。
在通过进行CC放电将锂插入到非晶硅膜722中之后,将评价用硬币电池拆开,使用碳酸二甲酯(DMC)洗涤每个测试样品。
对如上所述那样制造的每个测试样品720的表面照射电子线,通过使用俄歇电子能谱(AES:Auger Electron Spectroscopy的简称)而测定表面膜的有无及厚度。
作为俄歇电子能谱的测定设备,使用ULVAC-PHI株式会社制造的PHI-680。通过得到从测试样品720的最表面的深度方向上的分布,评价表面膜的有无及厚度。图11分别示出由氧化铌构成的覆膜、由氧化硅构成的覆膜、由氧化铝构成的覆膜的各自类型的覆膜的厚度与表面膜的厚度之间的关系,其中表面膜的厚度是通过俄歇电子能谱得到的。并且,图11还示出没有覆膜的比较样品的结果。
在图11中,横轴表示每个覆膜723的厚度(单位:nm),纵轴表示形成于覆膜723上(但在比较样品中,非晶硅膜722上)的表面膜的厚度(单位:nm)。
从其结果可知,当覆膜723由氧化铌构成时,在厚度为10nm、50nm、100nm的每个覆膜的表面都形成有表面膜。该表面膜是当在评价用硬币电池中进行CC放电时形成的。另一方面,当覆膜723由氧化硅构成时,在厚度为10nm、50nm的每个覆膜的表面都确认到表面膜的形成,而在厚度为100nm的覆膜的表面没有检测出表面膜。另外,当覆膜723由氧化铝构成时,在厚度为10nm的覆膜的表面确认到表面膜的形成,而在厚度为50nm、100nm的每个覆膜的表面都没有检测出表面膜。
如上所述,从俄歇电子能谱分析结果可确认到由氧化铝构成的覆膜723与由氧化硅构成的覆膜723相比,电解液的分解抑制效果高。另外,当覆膜723由氧化铌构成时,在上述的膜厚度中没有确认到电解液的分解抑制效果。
(对覆膜的评价)
在如上所述那样得到的覆膜的厚度与表面膜的厚度之间的相关关系中加上上述的各覆膜的电阻率的测定结果,将电阻率(Ωm)与厚度(m)的积的单位作为横轴并将图11重新绘制。图12示出其结果。
在图12中,横轴表示每个覆膜723的电阻率与厚度的积(单位:Ωm·m),纵轴表示形成于覆膜723上(但在比较样品中,非晶硅膜722上)的表面膜的厚度(单位:nm)。
从图12可知,覆膜的材料723无论是上述哪一种材料,都示出相同的曲线。即,在覆膜723的电阻率与厚度的积为小的情况下,表面膜形成为较厚,但伴随覆膜723的电阻率与厚度的积的增加,表面膜的厚度减少。由于覆膜723的电阻率与厚度的积的增加而抑制在电极表面与电解液的分解反应,从而阻碍表面膜的形成。
因此,构成覆膜723的材料无论如何,通过将覆膜723的电阻率与厚度的积设定为指定的值,都可以控制形成于电极材料表面的表面膜的有无或者厚度。
在图12中,例如当由氧化硅构成的覆膜723的电阻率与厚度的积为18.93Ωm·m时,形成于该覆膜上的表面膜的厚度为28.0nm。因此,通过将覆膜723的电阻率与厚度的积设定为20Ωm·m以上,能够减少由于电解液与活性物质的表面反应而形成的表面膜的厚度。并且,通过将覆膜723的电阻率与厚度的积设定为200Ωm·m以上,能够抑制表面膜的形成。
因此,通过使用将如上所述的覆膜形成于粒状活性物质的表面的一部分的蓄电装置用电极材料,能够减少引起蓄电装置的初期容量的降低的不可逆容量的产生,并能够减少或抑制在电极表面中的电解液等的电化学分解。另外,能够提高蓄电装置的循环特性及使用寿命(保持特性)。另外,通过减少或抑制在高温下加快的电解液的分解反应,防止高温充放电时的容量的减少,能够扩大蓄电装置的使用温度范围。
附图标记说明
100 蓄电装置用电极材料
101 活性物质
102 覆膜
200 负极
201 负极集流体
202 负极活物质层
203 负极活物质
204 导电助剂
205 石墨烯
250 正极
251 正极集流体
252 正极活物质层
253 正极活物质
254 石墨烯
450 二次电池
451 正极罐
452 负极罐
453 垫片
454 正极
455 正极集流体
456 正极活物质层
457 负极
458 负极集流体
459 负极活物质层
460 隔离体
470 二次电池
471 正极集流体
472 正极活物质层
473 正极
474 负极集流体
475 负极活物质层
476 负极
477 隔离体
478 外包装体
480 二次电池
481 正极盖
482 电池罐
483 正极端子
484 正极
485 隔离体
486 负极
487 负极端子
488 绝缘板
489 绝缘板
490 垫片(绝缘垫片)
491 PTC元件
492 安全阀机构
500 显示装置
501 壳体
502 显示部
503 扬声器部
504 蓄电装置
510 照明装置
511 壳体
512 光源
513 蓄电装置
514 天花板
515 侧壁
516 地板
517 窗户
520 室内机
521 壳体
522 送风口
523 蓄电装置
524 室外机
530 电冷冻冷藏箱
531 壳体
532 冷蔵室门
533 冷冻室门
534 蓄电装置
600 平板终端
601 壳体
602 显示部
602a 显示部
602b 显示部
603 显示模式切换开关
604 电源开关
605 省电力模式切换开关
607 操作开关
608a 区域
608b 区域
609 操作键
610 键盘显示切换按钮
611 太阳能电池
650 充放电控制电路
651 电池
652 DCDC转换器
653 转换器
654 开关
655 开关
656 开关
660 电动汽车
661 电池
662 控制电路
663 驱动装置
664 处理装置
700 测试样品
701 衬底
702 第一电极
703 覆膜
704 第二电极
705 测定用探针
720 测试样品
721 衬底
722 非晶硅膜
723 覆膜。
Claims (20)
1.一种蓄电装置用电极材料,包括:
粒状活性物质;以及
覆盖所述粒状活性物质的一部分的覆膜,
其中,所述覆膜具有载体离子传导性,
并且,在25℃下的所述覆膜的电阻率与厚度的积为20Ωm·m以上。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置用电极材料,其中所述覆膜与所述粒状活性物质接触。
3.根据权利要求1所述的蓄电装置用电极材料,其中所述覆膜的杨氏模量为70GPa以下。
4.根据权利要求1所述的蓄电装置用电极材料,其中所述覆膜包括氧化硅、氧化铝、锂硅复合氧化物和锂铝复合氧化物中的一个。
5.根据权利要求1所述的蓄电装置用电极材料,其中所述粒状活性物质包括石墨、碳、硅和硅合金中的一个。
6.一种蓄电装置用电极材料,包括:
粒状活性物质;以及
覆盖所述粒状活性物质的一部分的覆膜,
其中,所述覆膜具有载体离子传导性,
并且,在25℃下的所述覆膜的电阻率与厚度的积为200Ωm·m以上。
7.根据权利要求6所述的蓄电装置用电极材料,其中所述覆膜与所述粒状活性物质接触。
8.根据权利要求6所述的蓄电装置用电极材料,其中所述覆膜的杨氏模量为70GPa以下。
9.根据权利要求6所述的蓄电装置用电极材料,其中所述覆膜包括氧化硅、氧化铝、锂硅复合氧化物和锂铝复合氧化物中的一个。
10.根据权利要求6所述的蓄电装置用电极材料,其中所述粒状活性物质包括石墨、碳、硅和硅合金中的一个。
11.一种电极,包括:
集流体;以及
所述集流体上的至少包含粘结剂、粒状活性物质以及覆膜的活性物质层,
其中,所述粒状活性物质的一部分被所述覆膜覆盖,
所述覆膜具有载体离子传导性,
并且,在25℃下的所述覆膜的电阻率与厚度的积为20Ωm·m以上。
12.一种包括根据权利要求11所述的电极的蓄电装置。
13.一种包括根据权利要求12所述的蓄电装置的电子设备。
14.根据权利要求11所述的电极,其中所述覆膜与所述粒状活性物质接触。
15.根据权利要求11所述的电极,其中所述覆膜的杨氏模量为70GPa以下。
16.一种电极,包括:
集流体;以及
所述集流体上的至少包含粘结剂、粒状活性物质以及覆膜的活性物质层,
其中,所述粒状活性物质的一部分被所述覆膜覆盖,
所述覆膜具有载体离子传导性,
并且,在25℃下的所述覆膜的电阻率与厚度的积为200Ωm·m以上。
17.一种包括根据权利要求16所述的电极的蓄电装置。
18.一种包括根据权利要求17所述的蓄电装置的电子设备。
19.根据权利要求16所述的电极,其中所述覆膜与所述粒状活性物质接触。
20.根据权利要求16所述的电极,其中所述覆膜的杨氏模量为70GPa以下。
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