TWI627129B - 複合氧化物之製造方法和電力儲存裝置之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的在於降低所生成的結晶形狀的不均勻性。在氧濃度比大氣中氧濃度為低的環境下製備含有各別原料的溶液，在氧濃度比大氣中氧濃度為低的環境下使該等含有各別原料的溶液混合以生成混合溶液，且使用該混合溶液並藉由水熱法生成複合氧化物。

Description

複合氧化物之製造方法和電力儲存裝置之製造方法
本發明關於複合氧化物及進一步電力儲存裝置。
近年來，對諸如鋰離子二次電池之電力儲存裝置已進行開發。
電力儲存裝置之實例包括含有電極的電力儲存裝置，該電極之生成係使用複合氧化物磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為活性物質。具有使用LiFePO4所生成的電極的電力儲存裝置具有高熱安定性和良好循環特性。
生成複合氧化物(諸如LiFePO4)的方法的實例可為水熱法(例如參照專利文獻1)。水熱法是指在存有熱水的狀態下進行化合物合成或結晶生長的方法。
藉由採用水熱法，可使即使是在常溫常壓下不易溶於水的材料可溶於水中，因此可合成在常溫常壓下進行的製造方法所難以獲得的物質或可使該物質結晶成長。另外，藉由採用水熱法，可易於合成目的物質的單晶微粒子。
藉由使用水熱法，例如，依循下述方式可生成所欲的化合物：將含有原料的溶液導入耐壓容器中並進行加壓和加熱處理；及，過濾受處理的溶液。
[專利文獻1]日本專利申請案公開案號2004-095385
然而，藉由習知的水熱法所生成的LiFePO4具有LiFePO4結晶形狀的不均勻性大的問題。
當結晶形狀的不均勻性大時，例如，電極的活性物質的結晶的填充密度降低，且電力儲存裝置的充放電特性降低。為抑制電力儲存裝置的充放電特性的降低，較佳的係控制結晶形狀，使得電極的活性物質的結晶形狀均勻。
本發明的一實施態樣的目的在於藉由使用水熱法以降低所生成的結晶形狀的不均勻性。
本發明的一實施態樣中，在氧濃度比大氣中氧濃度為低的環境下製備含有原料的混合溶液，且使用該混合溶液並藉由水熱法生成複合氧化物，藉以抑制所生成的複合氧化物的結晶形狀的不均勻性。
本發明的一實施態樣是一種複合氧化物的製造方法，其包括步驟：在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下使用含有Li(鋰)的化合物以生成含有Li的溶液；在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下使用含有P(磷)的化合物以生成含有P的溶液；在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下使用含有Fe(鐵)、Co(鈷)、Ni(鎳)或Mn (錳)的任一過渡金屬的一或多種化合物以生成含有選自Fe(鐵)、Co(鈷)、Ni(鎳)或Mn(錳)的一或多種的過渡金屬的溶液；在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下使含有Li的溶液與含有P的溶液混合並形成含有Li及P的溶液；在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下使含有Li及P的溶液與含有該過渡金屬的溶液混合並形成混合溶液；及，在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下藉由水熱法生成複合氧化物。因此所獲得的複合氧化物係以通式LiMPO4(M是Fe、Co、Ni或Mn的一或多者)表示。
根據本發明的一實施態樣，可調節所生成的結晶的形狀。因此，可降低結晶形狀的不均勻性。
161‧‧‧長方體
201‧‧‧正極
202‧‧‧負極
203‧‧‧電解質
204‧‧‧隔離體
211‧‧‧正極集電器
212‧‧‧正極活性物質層
221‧‧‧負極集電器
222‧‧‧負極活性物質層
301‧‧‧正極
302‧‧‧負極
304‧‧‧隔離體
305‧‧‧外殼
306‧‧‧外殼
307‧‧‧環狀絕緣體
308‧‧‧間隔物
309‧‧‧墊圈
5000‧‧‧顯示裝置
5001‧‧‧外殼
5002‧‧‧顯示部
5003‧‧‧揚聲器部
5004‧‧‧電力儲存裝置
5100‧‧‧照明設備
5101‧‧‧外殼
5102‧‧‧光源
5103‧‧‧電力儲存裝置
5104‧‧‧天花板
5105‧‧‧側壁
5106‧‧‧地板
5107‧‧‧窗戶
5200‧‧‧室內機
5201‧‧‧外殼
5202‧‧‧送風口
5203‧‧‧電力儲存裝置
5204‧‧‧室外機
5300‧‧‧電冷凍冷藏箱
5301‧‧‧外殼
5302‧‧‧冷藏室用門
5303‧‧‧冷凍室用門
5304‧‧‧電力儲存裝置
6000a‧‧‧外殼
6000b‧‧‧外殼
6001a‧‧‧面板
6001b‧‧‧面板
6002‧‧‧軸部
6003‧‧‧按鈕
6004‧‧‧連接端子
6005‧‧‧儲存介質插入部
6010‧‧‧指頭
6101‧‧‧電源部
6102‧‧‧無線通信部
6103‧‧‧運算部
6104‧‧‧聲音部
6105‧‧‧面板部
6111‧‧‧電力儲存裝置
圖1A和1B是說明複合氧化物的製造方法的實例的流程圖。
圖2是說明複合氧化物的結晶結構的實例的示意圖。
圖3說明電力儲存裝置的實例。
圖4A和4B各別說明電力儲存裝置的電極的結構實例。
圖5說明電力儲存裝置的實例。
圖6說明電器設備的實例。
圖7A和7B分別說明電器設備的實例及其塊狀圖。
圖8表示使用掃描型電子顯微鏡所獲得的LiFePO4的觀察結果。
圖9表示使用掃描型電子顯微鏡所獲得的比較例的LiFePO4的觀察結果。
下述參照圖式說明本發明的實施態樣的實例。發明所屬技術領域的普通技術人員可容易地理解，該等實施態樣的內容在不脫離本發明的精神及範圍的情況下可經各種方式加以修改。因此，本發明不侷限於下述實施態樣所記載的內容。
各實施態樣的內容可適當地互相組合。此外，各實施態樣的內容可以彼此互相替換。
另外，為避免構成要素的混同，附加諸如“第一”和“第二”的序數且該等序數不侷限各個序數的數目。
實施態樣1
本實施態樣說明具有結晶的複合氧化物。
參照圖1A和1B所示的流程圖，說明本實施態樣的複合氧化物的製造方法的實例。
本實施態樣的複合氧化物的製造方法的實例中，如圖1A所示，作為步驟S11，在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍(亦稱為低氧氛圍)下生成用於合成複合氧化物的混合溶液。接著，作為步驟S12，藉由水熱法且使用所得的混合溶液以生成複合氧化物。
參照圖1B所示的流程圖，說明複合氧化物的製造方 法的細節。
本實施態樣的複合氧化物的製造方法的實例中，如圖1B所示，作為步驟S11_1，稱量含有鋰(Li)的化合物(亦稱為鋰化合物)。此外，作為步驟S11_2，稱量含有磷(P)的化合物(亦稱為磷化合物)。另外，作為步驟S11_3，稱量含有過渡金屬的化合物(亦稱為過渡金屬化合物)。
可使用的作為鋰化合物，的實例如可以使用包括氫氧化鋰一水合物(LiOH．H2O)、無水氫氧化鋰(LiOH)、碳酸鋰(Li2CO3)、氧化鋰(Li2O)、硝酸鋰(LiNO3)或及醋酸鋰(CH3COOLi)等。
可使用的磷化合物的實例包括磷酸(諸如正磷酸(H3PO4))和磷酸氫銨(諸如磷酸二氫銨(NH4H2PO4))。
可使用過渡金屬化合物，例如含有Fe(鐵)、Co(鈷)、Ni(鎳)或Mn(錳)中任一者的一或多種化合物。例如，可使用氯化鐵四水合物(FeCl2．4H2O)、硫酸鐵七水合物(FeSO4．7H2O)、醋酸鐵(Fe(CH3COO)2)、氯化錳四水合物(MnCl2．4H2O)、硫酸錳一水合物(MnSO4．H2O)、醋酸錳四水合物(Mn(CH3COO)2．4H2O)、氯化鈷六水合物(CoCl2．6H2O)、硫酸鈷(CoSO4)、醋酸鈷四水合物(Co(CH3COO)2．4H2O)、氯化鎳六水合物(NiCl2．6H2O)、硫酸鎳六水合物(NiSO4．6H2O)及醋酸鎳四水合物(Ni(CH3COO)2．4H2O)。
接著，作為步驟S12_1，在氧濃度比大氣中氧濃度為 低的氛圍下將鋰化合物溶解於溶劑，藉以生成含有Li的溶液(亦稱為含有鋰的溶液)。作為步驟S12_2，在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下將磷化合物溶解於溶劑，藉由生成含有P的溶液(亦稱為含有磷的溶液)。此外，作為步驟S12_3，在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下將過渡金屬化合物溶解於溶劑，藉由生成含有過渡金屬的溶液(亦稱為含有過渡金屬的溶液)。
作為用於溶解鋰化合物、磷化合物或過渡金屬化合物的溶劑，可使用例如水。另外，溶劑中氧濃度較佳為4.5ppm或以下。例如，藉由氮鼓泡，可降低溶劑中氧濃度。降低溶劑中氧濃度可抑制被生成的物質氧化。
此外，作為氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍，可使用例如氮氛圍、或氮與氫的混合氛圍。
接著，作為步驟S13，在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下將含有Li的溶液和含有P的溶液混合以生成含有Li及P的溶液(亦稱為含有鋰-磷的溶液)。含有Li及P的溶液呈弱鹼性。
接著，作為步驟S14，在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下混合含有Li及P的溶液與含有過渡金屬的溶液以生成混合溶液。
此時，較佳地，例如一邊攪拌含有過渡金屬的溶液，一邊逐漸滴落含有Li及P的溶液。藉此，過渡金屬的溶液所含的氫離子與含有Li及P的溶液所含的氫氧離子的反應(中和反應)優先於過渡金屬離子與氫氧離子的反應。 因此，可抑制不需要的過渡金屬氫氧化物的生成。
接著，作為步驟S15，藉由水熱法使用該混合溶液以生成複合氧化物。
例如，將該混合溶液導入耐壓容器並進行加壓及加熱處理，之後冷卻。過濾冷卻溶液。如此，可生成複合氧化物。
作為耐壓容器，可使用例如高壓釜。
進行加壓及加熱處理時的溫度較佳為例如高於或等於100℃且低於或等於水的臨界溫度。此外，進行加壓及加熱處理時的壓力較佳為例如高於或等於0.1MPa且低於或等於水的臨界壓力。此外，進行加壓及加熱處理的時間較佳為例如0.5小時或更長。另外，使耐壓容器中的氛圍為氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍，使得可在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下進行水熱法處理。例如，耐壓容器中的氛圍較佳為氮氛圍或氮與氫的混合氛圍。藉此，可去除耐壓容器中不需要的氧。再者，即使在製程中溶液被氧化，該溶液亦可被還原。因此，可抑制氧化所導致的不利影響。
可替代地，亦可加入還原劑以進行加壓及加熱處理。例如，可在將還原劑加入混合溶液之後進行加壓及加熱處理。此外，不侷限於此，例如亦可將還原劑加入含有過渡金屬的溶液中，然後生成混合溶液。
還原劑的實例包括抗壞血酸、二氧化硫、亞硫酸、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸銨及亞磷酸。藉由使用還原 劑，即使在製程中溶液被氧化，該溶液亦可被還原；如此，可抑制氧化所導致的不利影響。
藉由水熱法所得的複合氧化物具有多重結晶。如圖2所示，該複合氧化物的結晶形狀為長方體161。長方體的多個結晶的每一結晶形狀的不均勻較小。此乃因於抑制氧化而減少複合氧化物中的雜質。複合氧化物的結晶結構較佳為橄欖石型。
上述說明本實施態樣的複合氧化物的製造方法的實例。
參照圖1A和1B和圖2，在本實施態樣的複合氧化物的製造方法的實例中，在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下混合含有鋰(Li)的溶液和含有磷(P)的溶液以生成含有Li及P的溶液，然後藉由在氧濃度比大氣中氧濃度為低的氛圍下混合該含有Li及P的溶液和含有過渡金屬的溶液以生成混合溶液，藉以抑制產生因氧化所導致的副產物。因此，可降低藉由水熱法所生成的複合氧化物的結晶形狀的不均勻性。
實施態樣2
本實施態樣說明使用上述實施態樣1所示的複合氧化物為活性物質的電極的電力儲存裝置的實例。
參照圖3說明本實施態樣的電力儲存裝置的結構實例。
圖3所示的電力儲存裝置包括正極201、負極202、 電解質203和隔離體204。
正極201包括正極集電器211和正極活性物質層212。
作為正極集電器211，可使用例如鋁、銅、鎳或鈦等。另外，亦可使用可用於正極集電器211的多種材料的合金作為正極集電器211。
正極活性物質層212可使用例如實施態樣1的複合氧化物。對此，可採用例如實施態樣1所示的製造方法以生成複合氧化物。該複合氧化物作為活性物質。
例如，對實施態樣1的複合氧化物添加導電助劑、黏合劑及溶劑以生成糊劑。藉由將該糊劑塗敷在正極集電器211並進行焙燒，可製造正極活性物質層212。
負極202包括負極集電器221和負極活性物質層222。
作為負極集電器221，可使用例如鐵、銅或鎳等。另外，亦可使用可用於負極集電器221的多種材料的合金作為負極集電器221。
負極活性物質層222可使用例如矽或石墨等。對此，矽或石墨作為活性物質。
另外，負極活性物質層222亦可為例如具有多重晶鬚的結構。
另外，負極活性物質層222亦可使用例如石墨烯。
石墨烯是指具有使離子穿過的空隙和sp2鍵結的1原子層的碳分子，或者是指多個該1原子層層疊(2層至100 層)的疊層體(亦稱為多層石墨烯)。此外，網狀的石墨烯亦稱為石墨烯網。石墨烯亦可包含30原子%以下的碳以外的元素或15原子%以下的碳和氫以外的元素。所以，石墨烯亦包括石墨烯類似物。
石墨烯具有如下特徵：導電率高；撓性高；機械強度高：及耐熱性高。此外，石墨烯具有能儲藏離子的容量。
例如，在作為活性物質使用矽或石墨等的情況下，亦可使用石墨烯覆蓋矽或石墨。此外，例如在採用多層石墨烯的情況下，亦可在多個石墨烯層之間包括矽或石墨等微粒。
藉由使用石墨烯可提高電極的導電性。因此，石墨烯亦可具有黏合劑的功能。另外，藉由使用石墨烯亦可在不使用習知的導電助劑或黏合劑的情況下構成電極。
藉由使用石墨烯可抑制電極的變形及破損。
不侷限於負極活性物質層222，正極活性物質層212亦可使用石墨烯。例如，亦可使用石墨烯覆蓋實施態樣1的複合氧化物的多個結晶。此外，例如在採用多層石墨烯的情況下，亦可在多個石墨烯層之間包括複合氧化物的微粒。
圖4A示出包括負極活性物質層222的負極202的結構實例。於此，該負極活性物質層222具有多個晶鬚。
圖4A所示的電極具有負極集電器221和負極活性物質層222。該負極活性物質層222包括具有晶鬚的層251。
作為具有晶鬚的層251，可使用例如矽。
在具有晶鬚的層251中，較佳的是，每個晶鬚的芯部具有結晶性且該芯部的周邊部為非晶體。例如，在非晶體的部分，因離子的儲藏及釋放所發生的體積變化較小。結晶性部分的導電性及離子導電性高，因此可提高儲藏離子的速度及釋放離子的速度。
可使用例如LPCVD(Low Pressure CVD)法以形成具有晶鬚的層251。
例如，在使用矽以形成具有晶鬚的層251的情況下，藉由LPCVD(Low Pressure CVD)法可使用含有矽的沉積性氣體以作為形成具有晶鬚的層251的原料氣體。作為含有矽的沉積性氣體，可使用例如氫化矽、氟化矽或氯化矽。
較佳的是，壓力設定為10Pa以上且1000Pa以下，更佳地設定為20Pa以上且200Pa以下。藉由調節壓力可分別形成結晶性部分及非晶體部分。
可替代地，負極活性物質層222之結構可提供石墨烯層以覆蓋具有晶鬚的層251。圖4B示出包括負極活性物質層222的負極202的結構實例，該負極活性物質層222中提供石墨烯層以覆蓋具有晶鬚的層。
圖4B所示的電極除包括圖4A所示的結構外，亦包括具有石墨烯之層252。
具有石墨烯的層252與具有晶鬚的層251接觸。
例如，藉由在具有晶鬚的層251上形成氧化石墨烯層 並進行加熱處理以使氧化石墨烯還原，藉以形成具有石墨烯的層252。
如圖4B所示的實例，藉由與具有晶鬚的層接觸的方式設置具有石墨烯的層以構成負極活性物質層，使得即使因例如離子的儲藏及釋放使具有晶鬚的層的體積發生變化，具有石墨烯的層亦可緩和因該體積變化所導致的應力。所以可防止具有晶鬚的層的晶鬚結構破損。因此，可改善電力儲存裝置的循環特性。
作為圖3所示的隔離體204，可使用例如紙、不織布、玻璃纖維或合成纖維等。作為合成纖維，可使用例如尼龍(聚醯胺)、維尼綸(亦稱為維納綸)(聚乙烯醇類纖維)、聚酯、丙烯酸樹脂、聚烯烴或聚氨酯等。作為隔離體204，可使用選自氟化類聚合物、聚醚(例如聚環氧乙烷或聚環氧丙烷等)、聚烯烴(例如聚乙烯或聚丙烯等)、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亞胺、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚異戊二烯、及聚氨酯等高分子材料；該高分子材料的衍生物；紙或薄膜等的纖維素類材料；及不織布。該等材料可單獨或組合使用。然而，必須選擇不溶解於電解質203的材料作為隔離體204。
可使用例如包括作為載子的離子的材料或能使成為載子的離子轉移的材料以生成電解質203。該材料包括氯化鋰(LiCl)、氟化鋰(LiF)、過氯酸鋰(LiClO4)及氟 硼酸鋰(LiBF4)。該等材料於電解質203中可單獨或組合使用。另外，作為電解質203，亦可使用例如六氟磷酸鋰(LiPF6)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、三氟甲磺酸鋰(LiCF3SO3)、雙(三氟甲基磺醯)亞胺鋰(LiN(SO2CF3)2)、雙(五氟乙烷磺醯基)亞胺鋰(LiN(SO2C2F5)2)等的含氟的鋰鹽材料。
可替代地，亦可溶解該材料在溶劑中以生成電解質203。溶劑的實例包括例如環碳酸酯類(諸如碳酸次乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)或碳酸亞乙烯酯(VC)等)、無環碳酸酯類(諸如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(以下簡稱為EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸甲基異丁酯、或碳酸丙酯(DPC)等)、脂肪族羧酸酯類(諸如甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯或丙酸乙酯等)、γ-內酯類(諸如γ-丁內酯等)、無環醚類(諸如1,2-乙二醇二甲醚(DME)、1,2-二乙氧基乙烷(DEE)或乙氧基甲氧基乙烷(EME)等)、環醚類(諸如四氫呋喃或2-甲基四氫呋喃等)、或烷基磷酸酯(例如二甲亞碸、1,3-二氧戊環、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯或磷酸三辛酯等)或其氟化物。作為電解質203之溶劑，該等材料可單獨或組合使用。
作為本實施態樣的電力儲存裝置的實例，使用圖5的硬幣型二次電池的結構實例進行說明。
圖5所示的電力儲存裝置包括正極301、負極302、隔離體304、外殼305、外殼306、環狀絕緣體307、間隔 物308及墊圈309。
正極301相當於例如圖3的正極201。此時，正極集電器311相當於正極集電器211，且正極活性物質層312相當於正極活性物質層212。
負極302相當於例如圖3的負極202。此時，負極集電器321相當於負極集電器221，且負極活性物質層322相當於負極活性物質層222。
隔離體304相當於例如圖3的隔離體204。
外殼305、外殼306、間隔物308及墊圈309較佳地由例如金屬(例如不鏽鋼)形成。外殼305及外殼306具有將正極301及負極302分別與外部電連接的功能。
圖5所示的電力儲存裝置中，將正極301、負極302及隔離體304浸漬在電解液，以外殼306的底部為底部，依次層疊負極302、隔離體304、環狀絕緣體307、正極301、間隔物308、墊圈309、外殼305，並對外殼305及外殼306進行壓合，以製造硬幣型二次電池。
上述說明本實施態樣的電力儲存裝置的實例。
不侷限於上述硬幣型二次電池，亦可對例如方型或圓筒型的二次電池應用上述實施態樣1的複合氧化物。
如示於圖3至圖5，本實施態樣的電力儲存裝置的實例中，由於藉由使用上述實施態樣的複合氧化物以製造電力儲存裝置的正極，可提高活性物質的填充密度，所以可提高電力儲存裝置的能量密度。
實施態樣3
本實施態樣說明使用電力儲存裝置的電器設備的實例。
使用電力儲存裝置的電器設備的實例包括顯示裝置、照明設備、臺式或筆記型的個人電腦、影像重放裝置(例如重放DVD(Digital Versatile Disc：數位通用盤)等的儲存介質中儲存的靜態影像或動態影像的影像重放裝置等)、行動電話、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、電子書閱讀器、攝像機、數位靜態照相機，高頻加熱裝置(例如微波爐等)、電鍋、洗衣機、空調設備(例如空調機等)、電冷藏箱、電冷凍箱、電冷凍冷藏箱、DNA儲存用冷凍箱、透析裝置等。此外，使用從電力儲存裝置供給的電力藉由電動機推進的移動體等亦包括在電器設備的範圍中。上述移動體之實例包括電動汽車、兼具有內燃機和電動機的混合動力車、小型摩托車(包括電動輔助自行車)等。
參照圖6和圖7A和7B說明本實施態樣的電器設備的實例。
圖6所示的顯示裝置5000包括外殼5001、顯示部5002、揚聲器部5003、電力儲存裝置5004等。顯示裝置5000相當於電視廣播接收用的顯示裝置。
此處，顯示裝置包括所有的顯示資訊用的顯示裝置，諸如電視廣播接收用顯示裝置、個人電腦用顯示裝置、廣告顯示用顯示裝置等。
作為顯示部5002，例如可使用液晶顯示裝置、發光裝置(例如在各像素中具備有機EL元件等的發光元件的發光裝置)、電泳顯示裝置、DMD(Digital Micromirror Device：數位微鏡裝置)、PDP(Plasma Display Panel：電漿顯示面板)、FED(Field Emission Display：場發射顯示器)等的顯示裝置。
電力儲存裝置5004設置在外殼5001的內部。作為電力儲存裝置5004，例如可使用實施態樣2的電力儲存裝置。
顯示裝置5000既可接受來自商用電源的電力供給，又可使用儲存在電力儲存裝置5004的電力。因此，即使在停電等不能從商用電源接受電力供給的情況下，亦藉由將電力儲存裝置5004用作電源可驅動顯示裝置5000。
圖6所示的照明設備5100是固定式的照明設備。照明設備5100設有外殼5101、光源5102、電力儲存裝置5103。
作為光源5102，可使用利用電力人工地得到光的人工光源。作為上述人工光源，例如可舉出放電燈(例如白熾燈或螢光燈等)或發光元件(例如發光二極體或有機EL元件)等。
電力儲存裝置5103設置在具備外殼5101及光源5102的天花板5104的內部。另外，不侷限於此，例如亦可將電力儲存裝置5103設置在外殼5101的內部。
照明設備5100既可接受來自商用電源的電力供給， 又可使用儲存在電力儲存裝置5103的電力。因此，即使在停電而不能從商用電源接受到電力供給的情況下，亦藉由將電力儲存裝置5103用作電源可驅動照明設備5100。
圖6示出設置在天花板5104的固定式照明設備5100，但是不侷限於此，除了天花板5104以外，亦可在例如設置於側壁5105、地板5106、窗戶5107等的固定式照明設備中應用電力儲存裝置。此外，亦可在臺式照明設備等中應用電力儲存裝置。
圖6所示的空調機係由室內機5200和室外機5204構成。
室內機5200包括外殼5201、送風口5202及電力儲存裝置5203。圖6示出將電力儲存裝置5203設置在室內機5200中，但不侷限於此，例如亦可在室外機5204中設置電力儲存裝置5203。此外，還可在室內機5200和室外機5204兩者中設置電力儲存裝置5203。
空調機既可接受來自商用電源的電力供給，又可使用儲存在電力儲存裝置5203的電力。特別地，當電力儲存裝置5203設置在室內機5200和室外機5204兩者中時，即使在停電而不能從商用電源接受到電力供給的情況下，亦藉由將電力儲存裝置5203用作電源可驅動空調機。
雖然圖6例示出由室內機和室外機構成的分離型空調機，但是亦可將電力儲存裝置設置於在外殼中具有室內機和室外機的功能的空調機中。
圖6所示的電冷凍冷藏箱5300包括外殼5301、冷藏 室用門5302、冷凍室用門5303、電力儲存裝置5304。
電力儲存裝置5304設置在外殼5301的內部。
另外，電冷凍冷藏箱5300既可接受來自商用電源的電力供給，又可使用儲存在電力儲存裝置5304的電力。因此，即使在停電而不能從商用電源接受到電力供給的情況下，亦藉由將電力儲存裝置5304用作電源可驅動電冷凍冷藏箱5300。
另外，其他電器設備，即微波爐等高頻加熱裝置、或電鍋等電器設備在短時間內需要高電力。因此，藉由作為用來輔助商用電源不能充分供給的電力的輔助電源使用電力儲存裝置，可防止當使用電器設備時發生的商用電源的停止。
此外，藉由在不使用電器設備的時間中，特別是在商用電源的供給源能夠供給的總電量中實際使用的電量所占的比例(亦稱為電力使用率)低的時間中，將電力儲存在電力儲存裝置中，從而可抑制在上述時間之外的電力使用率的增加。例如，對電冷凍冷藏箱5300而言，在氣溫低且不進行冷藏室用門5302、冷凍室用門5303的開閉的夜間，在電力儲存裝置5304中儲存電力。而且，在氣溫高且進行冷藏室用門5302、冷凍室用門5303的開閉的白天，藉由將電力儲存裝置5304用作輔助電源，可將白天的電力使用率抑制為低。
圖7A和圖7B所示的電器設備是折疊式可攜式資訊終端的實例，其中圖7A是外觀示意圖且圖7B是方塊 圖。
如示於圖7A，圖7所示的電器設備包括外殼6000a、外殼6000b、面板6001a、面板6001b、軸部6002、按鈕6003、連接端子6004、儲存介質插入部6005。另外，如圖7B所示，圖7所示的電器設備具有電源部6101、無線通信部6102、運算部6103、聲音部6104、面板部6105。
面板6001a設置在外殼6000a。
面板6001b設置在外殼6000b。另外，外殼6000b由軸部6002連接到外殼6000a。
面板6001a及面板6001b具有顯示面板的功能。例如，面板6001a及面板6001b可以顯示彼此不同的影像或連屏影像。
另外，面板6001a及面板6001b中一或兩者亦可具有觸摸屏的功能。此時，例如可在面板6001a及面板6001b中一或兩者上顯示鍵盤的影像，藉由用指頭6010觸摸鍵盤的影像以進行輸入操作。此外，亦可將顯示面板及觸摸屏層疊構成面板6001a及面板6001b中一或兩者。此外，亦可使用具備顯示電路及光檢測電路的輸入輸出面板以構成面板6001a及面板6001b中一或兩者。
由於圖7A和圖7B所示的電器設備具有軸部6002，所以例如藉由轉動外殼6000a或外殼6000b而使外殼6000a重疊於外殼6000b，可折疊電器設備。
按鈕6003設置在外殼6000b。另外，按鈕6003亦可設置在外殼6000a。此外，亦可將多個按鈕6003設置在 外殼6000a及外殼6000b中一或兩者。例如當設置有電源按鈕的按鈕6003時，藉由按下按鈕6003可控制電器設備是否處於導通狀態。
連接端子6004設置在外殼6000a。另外，連接端子6004亦可設置在外殼6000b。此外，亦可將多個連接端子6004設置在外殼6000a及外殼6000b中一或兩者。例如藉由使用連接端子6004連接個人電腦和電器設備，可使用個人電腦重寫儲存在電器設備的資料的內容。
儲存介質插入部6005設置在外殼6000a。另外，儲存介質插入部6005亦可設置在外殼6000b。此外，亦可將多個儲存介質插入部6005設置在外殼6000a及外殼6000b中一或兩者。例如藉由將卡型儲存介質插入儲存介質插入部中，可藉由卡型儲存介質從電器設備讀出資料或可將電器設備中的資料寫入卡型儲存介質。
另外，電源部6101具有控制用來操作電器設備的電力的供應的功能。例如從電源部6101對無線通信部6102、運算部6103、聲音部6104及面板部6105供應電力。電源部6101具備電力儲存裝置6111。電力儲存裝置6111設置在外殼6000a及外殼6000b中一或兩者的內部。作為電力儲存裝置6111，可應用上述實施態樣2所示的電力儲存裝置。另外，亦可將生成用來操作電器設備的電源電壓的電源電路設置在電源部6101。此時，使用從電力儲存裝置6111供應的電力在電源電路中生成電源電壓。此外，亦可將電源部6101連接到商用電源。
無線通信部6102具有收發電波的功能。例如無線通信部6102包括天線、解調變電路以及調變電路等。此時，例如藉由使用天線收發電波，進行與外部的資料交換。另外，亦可在無線通信部6102中設置多個天線。
運算部6103例如具有根據從無線通信部6102、聲音部6104及面板部6105輸入的指令信號進行運算處理的功能。例如，在運算部6103中設置有CPU、邏輯電路以及儲存電路等。
聲音部6104具有控制音頻資料的聲音的輸入輸出的功能。例如，聲音部6104包括揚聲器和麥克風。
電源部6101、無線通信部6102、運算部6103及聲音部6104例如設置在外殼6000a及外殼6000b中一或兩者的內部。
面板部6105具有控制面板6001a(亦稱為面板A)及面板6001b(亦稱為面板B)的工作的功能。另外，亦可在面板部6105中設置用來控制面板6001a及面板6001b的驅動的驅動電路，來控制面板6001a及面板6001b的工作。
另外，亦可在電源部6101、無線通信部6102、運算部6103、聲音部6104及面板部6105中一或多者設置控制電路，使用控制電路以控制工作。此外，還可在運算部6103中設置控制電路，使用運算部6103的控制電路以控制電源部6101、無線通信部6102、聲音部6104及面板部6105中的一或多者的工作。
另外，亦可在電源部6101、無線通信部6102、聲音部6104及面板部6105中的一或多者中設置儲存電路，使用儲存電路儲存當進行工作時所需要的資料。如此可提高工作速度。
另外，圖7所示的電器設備既可接受來自商用電源的電力供給，又可使用儲存在電力儲存裝置6111的電力。因此，即使在停電而不能從商用電源接受到電力供給的情況下，亦藉由將電力儲存裝置6111用作電源可驅動電器設備。
藉由採用圖7A和7B所示的結構，圖7A和7B所示的電器設備例如可具有電話機、電子書閱讀器、個人電腦及遊戲機中的一或多個的功能。
上述說明本實施態樣的電器設備的實例。
參照圖6及圖7A和7B，在本實施態樣的電器設備的實例中，藉由設置電力儲存裝置能使用從電力儲存裝置供應的電力驅動電器設備。因此，即使在沒有外部電力供應的狀態下，亦可驅動電器設備。
實施例1
本實施例中，採用實施態樣1所示的製造方法的實例以製造LiFePO4(磷酸鐵鋰)進行說明。
首先，說明LiFePO4的製造方法。
在本實施例的LiFePO4的製造方法中，以LiOH．H2O：FeCl2．4H2O：NH4H2PO4=2：1：1的莫耳比稱量原 料。在此，以使相對於100ml的水Fe的濃度為0.2M的方式進行稱量。
接著，在氮氛圍下，將稱量後的LiOH．H2O、FeCl2．4H2O、NH4H2PO4分別溶解於進行氮氣鼓泡後的30ml的水之中，而生成包含Li的溶液及包含P的溶液以及包含Fe的溶液。
接著，在氮氛圍下，將包含Li的溶液滴入包含P的溶液中，而生成包含Li及P的溶液。此時，在混合溶液中沉澱出Li3PO4。
接著，在氮氛圍下，將包含Fe的溶液滴入包含Li及P的溶液中，而生成包含Li、P及Fe的混合溶液。此時，在混合溶液中沉澱出LiFePO4的前體。
接著，將進行氮氣鼓泡後的10ml的水加入混合溶液中，而形成100ml的混合溶液。這裏，測量了混合溶液中的氧濃度，為4.5ppm。
接著，將混合溶液移動到高壓釜中，在氮氛圍下邊攪拌邊使反應在150℃的溫度下進行15小時。這裏，此時的壓力為0.4MPa。
接著，在大氣氛圍下，將在高壓釜中起反應後的溶液過濾，並使用純水對殘留的化合物進行10次洗滌。在洗滌後，在真空中以50℃的溫度對該化合物進行乾燥。
藉由上述製程，生成LiFePO4。
再者，使用掃描電子顯微鏡(亦稱為SEM)觀察生成的LiFePO4。圖8示出觀察結果。
此外，生成比較例的LiFePO4。在比較例的LiFePO4的生成製程中，在大氣氛圍下進行上述LiFePO4的製程中在氮氛圍下進行的所有處理。其他的生成製程與上述LiFePO4的生成方法相同。然後，使用SEM觀察製造的比較例的LiFePO4。圖9示出觀察結果。
可知圖8所示的LiFePO4包括長方體的多個結晶。並且，可知與圖9所示的LiFePO4相比，圖8所示的LiFePO4的結晶形狀的不均勻性較小。因此，可知與在大氣氛圍下進行處理而生成LiFePO4的情況相比，在氮氛圍下進行處理而生成LiFePO4的情況下，能夠減小結晶形狀的不均勻性。
本申請案係基於2011年8月31日向日本特許廳提出申請的日本專利申請案號2011-189027，彼之全部內容係以參照方式納入本說明書。

Claims (10)

  1. 一種電力儲存裝置，其包含：正極，該正極包含正極集電器和位於該正極集電器上之正極活性物質層；其中該正極活性物質層包含石墨烯和複合氧化物之多個結晶，該複合氧化物係以通式LiMPO4表示；其中M是選自Fe、Co、Ni或Mn的過渡金屬；其中該多個結晶係由石墨烯覆蓋；其中該多個結晶之每一結晶具有長方形固體的結晶形狀；且其中藉由在具有低於大氣之氧濃度的氛圍下使含有Li和P之溶液與含有該過渡金屬之溶液混合並隨後於氮氛圍下實施水熱法以生成該長方形固體的結晶形狀。
  2. 一種電力儲存裝置，其包含：正極，該正極包含正極集電器和位於該正極集電器上之正極活性物質層；其中該正極活性物質層包含石墨烯和複合氧化物之多個結晶，該複合氧化物係以通式LiMPO4表示；其中M是選自Fe、Co、Ni或Mn的過渡金屬；其中該石墨烯係包括2至100個石墨烯片之多層石墨烯；其中該多個結晶係置於該等石墨烯片之間；其中該多個結晶之每一結晶具有長方形固體的結晶形狀；且其中藉由在具有低於大氣之氧濃度的氛圍下使含有Li和P之溶液與含有該過渡金屬之溶液混合並隨後於氮氛圍下實施水熱法以生成該長方形固體的結晶形狀。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電力儲存裝置，其中該多個結晶之每一結晶具有橄欖石結構。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電力儲存裝置，其中該石墨烯於該正極活性物質層之功能係作為導電助劑和黏合劑。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之電力儲存裝置，其中該石墨烯中碳以外的元素的比率係30原子%以下。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之電力儲存裝置，其中該石墨烯中碳和氫以外的元素的比率係15原子%以下。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之電力儲存裝置，其另包含與該正極對置之負極，其中該負極包含負極集電器和位於該負極集電器上之負極活性物質層。
  8. 如申請專利範圍第7項之電力儲存裝置，其中該負極活性物質層包含石墨烯。
  9. 一種顯示裝置，其包含：如申請專利範圍第1或2項之電力儲存裝置；顯示部；及揚聲器。
  10. 一種電器設備，其包含如申請專利範圍第1或2項之電力儲存裝置。
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