TWI539475B - 電極的製造方法 - Google Patents
電極的製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI539475B TWI539475B TW100108555A TW100108555A TWI539475B TW I539475 B TWI539475 B TW I539475B TW 100108555 A TW100108555 A TW 100108555A TW 100108555 A TW100108555 A TW 100108555A TW I539475 B TWI539475 B TW I539475B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- film
- fluororesin film
- alkali metal
- carbon
- lithium
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 26
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 17
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 claims description 13
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 13
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 13
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 5
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 claims 1
- 238000006115 defluorination reaction Methods 0.000 description 22
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 13
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical class O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEVQZPWSVWZAOB-UHFFFAOYSA-N 2-(bromomethyl)-1-iodo-4-(trifluoromethyl)benzene Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=C(I)C(CBr)=C1 YEVQZPWSVWZAOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WVYWICLMDOOCFB-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-2-pentanol Chemical compound CC(C)CC(C)O WVYWICLMDOOCFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 150000007933 aliphatic carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OC WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dimethylhydrazine Chemical compound CNNC DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SSFJZWWMVYYYBY-UHFFFAOYSA-N 3-methylbutan-2-yl hydrogen carbonate Chemical compound CC(C)C(C)OC(O)=O SSFJZWWMVYYYBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical group COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013385 LiN(SO2C2F5)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- QOSMNYMQXIVWKY-UHFFFAOYSA-N Propyl levulinate Chemical compound CCCOC(=O)CCC(C)=O QOSMNYMQXIVWKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- HCIBTBXNLVOFER-UHFFFAOYSA-N diphenylcyclopropenone Chemical compound O=C1C(C=2C=CC=CC=2)=C1C1=CC=CC=C1 HCIBTBXNLVOFER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002524 electron diffraction data Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- KLKFAASOGCDTDT-UHFFFAOYSA-N ethoxymethoxyethane Chemical compound CCOCOCC KLKFAASOGCDTDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000000457 gamma-lactone group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N hydrazine Substances NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OJURWUUOVGOHJZ-UHFFFAOYSA-N methyl 2-[(2-acetyloxyphenyl)methyl-[2-[(2-acetyloxyphenyl)methyl-(2-methoxy-2-oxoethyl)amino]ethyl]amino]acetate Chemical compound C=1C=CC=C(OC(C)=O)C=1CN(CC(=O)OC)CCN(CC(=O)OC)CC1=CC=CC=C1OC(C)=O OJURWUUOVGOHJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/44—Raw materials therefor, e.g. resins or coal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
- H01G11/20—Reformation or processes for removal of impurities, e.g. scavenging
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
- H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
本發明的技術領域關於一種蓄電裝置的電極的製造方法。
雙層電氣電容器(EDLC)、鋰離子電容器(LiC)等蓄電裝置的具有包含碳的膜(也稱為碳膜)的電極經碳膜的製程和電極的製程這兩個步驟而完成。
作為碳膜，例如，活性炭的製程被分成如下多個步驟：第一是碳化；第二是造粒；第三是活化(啟動)；第四是清洗；第五是乾燥；以及第六是破碎。
電極的製程被分成如下多個步驟：第一是漿料的製造；第二是塗敷；第三是乾燥；以及第四是施加壓力。
在專利文獻1中，提出了雙層電氣電容器的活性炭電極的製造方法。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2009-260177號公報
作為碳膜的一例的上述活性炭的製程的步驟數多，生產率低。另外，活化(啟動)步驟需要1000℃左右的高溫製程。
在電極的塗敷步驟中，需要混合活性炭與黏合劑，這導致每單位體積的放電容量下降。
鑒於上述問題，本發明的目的在於提供一種不需要高溫製程而減少步驟數並提高生產率的碳膜的製造方法。另外，本發明的目的還在於提供一種不需要黏合劑的電極的製造方法。
本發明的一個方式如下：藉由使氟樹脂與鹼金屬起反應而產生氟化合物金屬來使氟脫離氟樹脂，產生包含碳的膜(也稱為碳膜)，以將該包含碳的膜用作蓄電裝置的正極或負極等的電極。藉由預先在集電極表面形成氟樹脂的膜，可以對該集電極表面進行上述脫氟化，從而即使不使用黏合劑等，也可以在集電極上形成碳膜。
本發明的一個方式是一種電極的製造方法，包括如下步驟：在集電極表面形成氟樹脂膜；使鹼金屬接觸於氟樹脂膜表面，然後，使用酸清洗氟樹脂膜表面，以形成碳膜。例如，藉由使形成在氟樹脂膜表面的氟化鋰與稀鹽酸起反應，而得到碳膜。
本發明的一個方式是一種電極的製造方法，包括如下步驟：在集電極表面形成氟樹脂膜；將氟樹脂膜放在溶解有鹼金屬鹽的電解液中浸漬而實現脫氟化，然後，使用酸清洗氟樹脂膜表面，以形成碳膜。
因為可以以較少的步驟數同時製造碳膜和電極，所以生產率得到提高。
以下，說明藉由氟樹脂膜的脫氟化而形成碳膜的電極的製造方法。圖1是氟樹脂膜的脫氟化的示意圖。
第一步驟如下：藉由使用濺射法等，在集電極表面形成氟樹脂膜。圖1示出此時的氟樹脂膜的結構10。另外，集電極使用銅(Cu)、鈦(Ti)、鋁(Al)等金屬。
可以在如下條件下形成該氟樹脂膜：利用高頻放電進行濺射；RF輸出功率為400kW以上；氣體壓為0.5Pa以上；以及使用氬(Ar)氣體。這是為了藉由在這種條件下形成膜，在形成膜時使氟樹脂膜受到損傷而在之後步驟中容易實現脫氟化。另外，也可以在濺射時施加偏置電壓。
這裏，經第一步驟而得到的結構10是碳(C)與氟(F)接合的狀態。在結構10中，藉由去除氟(F)(脫氟化)，可以得到碳膜，而可以將其用作蓄電裝置的電極。以下，說明脫氟化。
第二步驟如下：為了實現氟樹脂膜的脫氟化，使鋰等鹼金屬接觸於氟樹脂膜。作為鹼金屬，也可以使用鈉或鉀等。結果，鋰(Li)使氟樹脂膜還原而使氟(F)脫離氟樹脂膜中，而得到脫氟化膜。圖1示出此時的脫氟化膜的結構11的示意圖。
經第二步驟而得到的結構11是如下狀態：氟樹脂膜被鋰(Li)還原，從而由碳(C)一碳(C)的碳之間的鍵構成的物質和副產物的氟化鋰(LiF)共存。
接著，第三步驟如下：使用稀鹽酸等酸清洗包含在脫
氟化膜中的氟化鋰(LiF)。作為酸，也可以使用濃鹽酸、氫氟酸等。結果，從脫氟化膜中去除氟化鋰，而得到具有碳(C)一碳(C)的碳之間的鍵的碳膜。圖1示出此時的碳膜的結構12的示意圖。作為結構12中的碳之間的鍵的一部分，也可以具有單鍵、雙鍵、三鍵或者它們混在一起的結構。作為具體例子，可以舉出結構13、結構14或者它們混在一起的結構。
接著，第四步驟如下：藉由加熱而使集電極和碳膜乾燥。另外，也可以不進行該加熱。另外，作為得到的碳膜，可以舉出活性炭、石墨烯(graphene)等。
經上述步驟，可以製造具有集電極和該集電極上的碳膜的電極。可以將該電極應用於蓄電裝置的電極。
另外，用於脫氟化的鋰可以藉由混煉而再利用。
如上所述，因為可以以較少步驟數並以不使用高溫製程的方式製造具有碳膜的電極，所以生產率得到提高。另外，因為不設置黏合劑，所以可以增加電容。
以下，說明與實施方式1所示的方法不同的藉由氟樹脂膜的脫氟化而形成碳膜的電極的製造方法。
在第二步驟中，為了實現氟樹脂膜的脫氟化，將氟樹脂膜放在溶解有鹼金屬如鋰等的溶液中浸漬6小時以上。作為鹼金屬，也可以使用鈉或鉀等。結果，鋰(Li)與氟樹脂膜中的氟(F)起化學反應，而產生氟化鋰(LiF)。
根據該步驟，鋰(Li)使氟樹脂膜還原而使氟(F)脫離氟樹脂膜中，而得到圖1的結構11所示的脫氟化膜。其他步驟可以與實施方式1同樣地進行。
作為溶液的溶劑，例如，可以舉出：碳酸丙烯酯(以下稱為PC)、碳酸丁烯酯(以下稱為BC)、碳酸亞乙烯酯(以下稱為VC)等環狀碳酸酯類、碳酸二甲酯(以下稱為DMC)、碳酸甲乙酯(以下稱為EMC)、碳酸甲丙酯(以下稱為MPC)、碳酸甲異丁酯(methylisobutyl carbonate)(以下稱為MIBC)、碳酸二丙酯(以下稱為DPC)等非環狀碳酸酯類、甲酸甲酯、醋酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等脂肪族羧酸酯類、γ-丁內酯等γ-內酯類、1,2-二甲氧基乙烷(以下稱為DME)、1,2-二乙氧基乙烷(以下稱為DEE)、乙氧基甲氧基乙烷(以下稱為EME)等非環狀醚類、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃等環狀醚類、二甲亞碸、1,3-二氧戊環等、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯等烷基磷酸酯或其氟化物，可以將其一種或兩種以上混合而使用。再者，藉由使上述溶劑包含萘，可以促進氟樹脂膜的脫氟化。
實施方式3
以下，說明與實施方式1或2所示的方法不同的藉由氟樹脂膜的脫氟化而形成碳膜的電極的製造方法。
在第二步驟中，為了實現氟樹脂膜的脫氟化，在使鋰等鹼金屬接觸於氟樹脂膜的狀態下，將其放在溶解有鹼金屬鹽的電解液中浸漬6小時以上。作為鹼金屬，也可以使用鈉或鉀等。結果，鋰(Li)與氟樹脂膜中的氟(F)起化學反應，而產生氟化鋰(LiF)。
根據該步驟，鋰(Li)使氟樹脂膜還原而使氟(F)脫離氟樹脂膜中，而得到圖1的結構11所示的脫氟化膜。
另外，作為電解液的鹼金屬鹽，例如，可以使用氯化鋰(LiCl)、氟化鋰(LiF)、過氯酸鋰(LiClO4)、氟硼酸鋰(LiBF4)、雙三氟甲烷磺醯亞胺鋰LiN(SO2CF3)2、雙五氟乙烷磺醯基亞胺鋰LiN(SO2C2F5)2、三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)等的鋰鹽。與此同樣，也可以使用鉀鹽或鈉鹽等作為鹼金屬鹽。
作為電解液的溶劑，例如，可以舉出：PC、BC、VC等環狀碳酸酯類、DMC、EMC、MPC、MIBC、DPC等非環狀碳酸酯類、甲酸甲酯、醋酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等脂肪族羧酸酯類、γ-丁內酯等γ-內酯類、DME、DEE、EME等非環狀醚類、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃等環狀醚類、二甲亞碸、1,3-二氧戊環等、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯等烷基磷酸酯或其氟化物，可以將其一種或兩種以上混合而使用。
實施例1
在由鋁(Al)構成的集電極表面，利用濺射法形成聚四氟乙烯(PTFE)膜。該PTFE膜的成膜條件如下：氬(Ar)氣體流量為50sccm；氣體壓為0.5Pa；RF輸出功率為400kW；溫度為室溫；成膜速率為9.3nm/min；膜厚度為700nm。
在80℃的溫度下以6小時使形成的PTFE膜乾燥。
圖2示出藉由PTFE膜表面的EDX(Energy Dispersive X-ray，即能量色散X射線譜)分析而得到的能譜。
接著，在氬(Ar)氣圍的手套箱中，使金屬鋰箔接觸於PTFE膜，以壓力均勻地施加到膜整體的方式進行按壓。
然後，從PTFE膜剝離金屬鋰箔。
圖3示出藉由對接觸於金屬鋰箔之後的PTFE膜表面120nm(深度)的EDX分析而得到的能譜。由圖3可知，與圖2所示的能譜相比，膜中的氟(F)量少，而實現脫氟化。
圖4示出藉由對接觸於金屬鋰箔之後的PTFE膜表面500nm(深度)的EDX分析而得到的能譜。由圖4可知，與圖2所示的能譜相比，膜中的氟(F)量多。另外，由電子衍射圖(未圖示)可知，可以推測形成有氟化鋰(LiF)。
10．．．氟樹脂膜的結構
11．．．脫氟化膜的結構
12．．．碳膜的結構
13．．．結構
14．．．結構
在附圖中：
圖1是氟樹脂膜的脫氟化的示意圖；
圖2是示出藉由對PTFE膜表面的EDX分析而得到的能譜的圖；
圖3是示出藉由對接觸於金屬鋰箔之後的PTFE膜表面120nm(深度)的EDX分析而得到的能譜的圖；
圖4是示出藉由對接觸於金屬鋰箔之後的PTFE膜表面500nm(深度)的EDX分析而得到的能譜的圖。
10．．．氟樹脂膜的結構
11．．．脫氟化膜的結構
12．．．碳膜的結構
13．．．結構
14．．．結構
Claims (12)
- 一種電極的製造方法，該方法包括如下步驟：藉由利用高頻放電的濺射而在集電極表面形成氟樹脂膜；使鹼金屬接觸該氟樹脂膜表面；以及在接觸於該鹼金屬之後，使用酸清洗該氟樹脂膜表面，以形成基本上由碳組成的膜，其中該鹼金屬為鋰。
- 一種電極的製造方法，該方法包括如下步驟：藉由利用高頻放電的濺射而在集電極表面形成氟樹脂膜；藉由將該氟樹脂膜放在溶解有鹼金屬的溶液中浸漬，使該鹼金屬接觸該氟樹脂膜表面；以及在接觸於該鹼金屬之後，使用酸清洗該氟樹脂膜表面，以形成基本上由碳組成的膜，其中該鹼金屬為鋰。
- 根據申請專利範圍第2項之電極的製造方法，其中該溶液包含萘。
- 一種電極的製造方法，該方法包括如下步驟：藉由利用高頻放電的濺射而在集電極表面形成氟樹脂膜；使鹼金屬接觸該氟樹脂膜表面；在該氟樹脂膜表面接觸於該鹼金屬的狀態下，將該氟樹脂膜放在溶解有鹼金屬鹽的電解液中浸漬；以及 在接觸於該鹼金屬之後，使用酸清洗該氟樹脂膜表面，以形成基本上由碳組成的膜，其中該鹼金屬為鋰。
- 根據申請專利範圍第1、2和4項中任一項之電極的製造方法，其中該氟樹脂膜為聚四氟乙烯膜。
- 根據申請專利範圍第1、2和4項中任一項之電極的製造方法，其中該集電極包括選自銅、鈦和鋁的金屬。
- 根據申請專利範圍第1、2和4項中任一項之電極的製造方法，其中該酸為鹽酸。
- 根據申請專利範圍第1、2和4項中任一項之電極的製造方法，其中該基本上由碳組成的膜為活性炭。
- 根據申請專利範圍第1、2和4項中任一項之電極的製造方法，其另外包括下列步驟：藉由加熱該集電極和該基本上由碳組成的膜而使該集電極和該基本上由碳組成的膜乾燥。
- 根據申請專利範圍第2或4項之電極的製造方法，其中將該氟樹脂膜浸漬6小時以上。
- 根據申請專利範圍第4項之電極的製造方法，其中該鹼金屬鹽包括鋰鹽、鉀鹽或鈉鹽。
- 根據申請專利範圍第1項之電極的製造方法，其中該使鹼金屬接觸該氟樹脂膜表面的步驟係依下列步驟進行：使鋰箔接觸該氟樹脂膜；施加壓力於該與鋰箔接觸的氟樹脂膜；及 在施加壓力於該與鋰箔接觸的氟樹脂膜之後，使該鋰箔與該氟樹脂膜分離。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010072971 | 2010-03-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201203300A TW201203300A (en) | 2012-01-16 |
| TWI539475B true TWI539475B (zh) | 2016-06-21 |
Family
ID=44656796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW100108555A TWI539475B (zh) | 2010-03-26 | 2011-03-14 | 電極的製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110236567A1 (zh) |
| JP (1) | JP5785748B2 (zh) |
| KR (1) | KR101909648B1 (zh) |
| TW (1) | TWI539475B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5795941B2 (ja) | 2010-11-19 | 2015-10-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 充電装置 |
| WO2015158544A1 (en) | 2014-04-15 | 2015-10-22 | Abb Technology Ag | High voltage switching device with auxiliary nozzle |
| JP2018013765A (ja) | 2016-04-28 | 2018-01-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電子デバイス |
| US11217781B2 (en) | 2019-04-08 | 2022-01-04 | GM Global Technology Operations LLC | Methods for manufacturing electrodes including fluoropolymer-based solid electrolyte interface layers |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4100048A (en) * | 1973-09-20 | 1978-07-11 | U.S. Philips Corporation | Polarographic cell |
| US4933060A (en) * | 1987-03-02 | 1990-06-12 | The Standard Oil Company | Surface modification of fluoropolymers by reactive gas plasmas |
| US4855018A (en) * | 1987-07-31 | 1989-08-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Process for etching polytetrafluoroethylene |
| JPH06306591A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-01 | Sekisui Chem Co Ltd | 撥水性ハードコート皮膜の製造方法 |
| JP2001316103A (ja) * | 2000-05-08 | 2001-11-13 | Kawasaki Steel Corp | 多孔質炭素材料、その製造方法および電気二重層キャパシタ |
| JP3521224B2 (ja) * | 2000-10-03 | 2004-04-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 低分子量フッ素樹脂を原料とする多孔質炭素材料の製造方法及びその用途 |
| JP4448612B2 (ja) * | 2000-12-26 | 2010-04-14 | 本田技研工業株式会社 | リチウム電池用電極 |
| US7388740B2 (en) * | 2003-03-31 | 2008-06-17 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Foil for negative electrode of capacitor and process for producing the same |
| JP2005191423A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Tdk Corp | キャパシタ用電極 |
| US7394648B2 (en) * | 2004-01-19 | 2008-07-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electric double-layer capacitor, its manufacturing method, and electronic device using same |
| US7838165B2 (en) * | 2004-07-02 | 2010-11-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Carbon fiber synthesizing catalyst and method of making thereof |
| US8278011B2 (en) * | 2004-12-09 | 2012-10-02 | Nanosys, Inc. | Nanostructured catalyst supports |
| US7842432B2 (en) * | 2004-12-09 | 2010-11-30 | Nanosys, Inc. | Nanowire structures comprising carbon |
| US7939218B2 (en) * | 2004-12-09 | 2011-05-10 | Nanosys, Inc. | Nanowire structures comprising carbon |
| CA2588548A1 (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-15 | Nanosys, Inc. | Nanowire-based membrane electrode assemblies for fuel cells |
| JP3850427B2 (ja) * | 2005-03-22 | 2006-11-29 | 株式会社物産ナノテク研究所 | 炭素繊維結合体およびこれを用いた複合材料 |
| JP2008544545A (ja) * | 2005-06-24 | 2008-12-04 | ユニバーサル・スーパーキャパシターズ・エルエルシー | 電気二重層電気化学キャパシタ、並びに該電気二重層電気化学キャパシタの電極及び集電体 |
| US7745047B2 (en) * | 2007-11-05 | 2010-06-29 | Nanotek Instruments, Inc. | Nano graphene platelet-base composite anode compositions for lithium ion batteries |
| WO2009081704A1 (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Kao Corporation | リチウム電池正極用複合材料 |
| WO2009127901A1 (en) * | 2008-04-14 | 2009-10-22 | High Power Lithium S.A. | Lithium metal phosphate/carbon nanocomposites as cathode active materials for secondary lithium batteries |
| JP2009260177A (ja) | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Nippon Oil Corp | 電気二重層キャパシタ電極用活性炭およびその製造方法 |
| US8580432B2 (en) * | 2008-12-04 | 2013-11-12 | Nanotek Instruments, Inc. | Nano graphene reinforced nanocomposite particles for lithium battery electrodes |
| US9093693B2 (en) * | 2009-01-13 | 2015-07-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Process for producing nano graphene reinforced composite particles for lithium battery electrodes |
| US20140370380A9 (en) * | 2009-05-07 | 2014-12-18 | Yi Cui | Core-shell high capacity nanowires for battery electrodes |
| US8778538B2 (en) * | 2009-11-06 | 2014-07-15 | Northwestern University | Electrode material comprising graphene-composite materials in a graphite network |
| US9431649B2 (en) * | 2009-11-23 | 2016-08-30 | Uchicago Argonne, Llc | Coated electroactive materials |
| US8652687B2 (en) * | 2009-12-24 | 2014-02-18 | Nanotek Instruments, Inc. | Conductive graphene polymer binder for electrochemical cell electrodes |
-
2011
- 2011-03-02 US US13/038,413 patent/US20110236567A1/en not_active Abandoned
- 2011-03-09 KR KR1020110020845A patent/KR101909648B1/ko active IP Right Grant
- 2011-03-14 TW TW100108555A patent/TWI539475B/zh not_active IP Right Cessation
- 2011-03-22 JP JP2011061941A patent/JP5785748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110236567A1 (en) | 2011-09-29 |
| JP5785748B2 (ja) | 2015-09-30 |
| TW201203300A (en) | 2012-01-16 |
| KR20110108253A (ko) | 2011-10-05 |
| KR101909648B1 (ko) | 2018-10-18 |
| JP2011222981A (ja) | 2011-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4921702B2 (ja) | 非水電解液二次電池及び非水電解液 | |
| JP5169400B2 (ja) | 非水電解液およびそれを用いた非水電解液二次電池 | |
| JP5222555B2 (ja) | 非水電解液二次電池及び非水電解液 | |
| JP5808533B2 (ja) | 蓄電装置用電極の作製方法及び蓄電装置の作製方法 | |
| WO2004086549A1 (ja) | 二次電池用非水系電解液及び非水系電解液二次電池 | |
| JP2004281368A (ja) | 二次電池用電解液およびそれを用いた二次電池 | |
| JP6380377B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
| TWI539475B (zh) | 電極的製造方法 | |
| JP4909649B2 (ja) | 非水電解液およびそれを用いた非水電解液二次電池 | |
| JP2004296105A (ja) | 二次電池用非水系電解液及び非水系電解液二次電池 | |
| JP7262998B2 (ja) | 正極活物質材料、非水電解質二次電池用正極、非水電解質二次電池及び正極活物質材料の製造方法 | |
| JP2010219011A (ja) | 非水電解液およびそれを用いた非水電解液二次電池 | |
| JP5300054B2 (ja) | 非水電解液およびそれを用いた非水電解液二次電池 | |
| JP6272996B2 (ja) | 負極材、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池およびそれらの製造方法 | |
| JP2006156315A (ja) | 二次電池 | |
| JP6044453B2 (ja) | 蓄電装置の製造方法 | |
| JP2012038737A (ja) | 非水電解液二次電池及び非水電解液 | |
| KR20190080710A (ko) | 양극 활물질의 제조 방법, 이 방법으로 제조된 양극 활물질, 이를 포함하는 비수 전해질 이차 전지용 양극 및 비수 전해질 이차 전지 | |
| JP2017033913A (ja) | 正極活物質及びその製造方法、並びに蓄電素子 | |
| KR20120136102A (ko) | 전극 및 그 제조 방법과 상기 전극을 포함하는 이차 전지 | |
| CN108281641B (zh) | 一种双重包覆的钛酸锂电池材料及制备方法 | |
| JPWO2016021443A1 (ja) | リチウムイオン電池の負極の製造方法、並びにリチウムイオン電池の製造方法 | |
| WO2015060483A1 (ko) | 비가교-가교 고분자 혼성 바인더, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지용 음극 활물질 조성물 | |
| JP2018185936A (ja) | 非水系二次電池の製造方法 | |
| JP2009087745A (ja) | 非水電解液二次電池正極用電極板及び非水電解液二次電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |