[发明专利]电化学电容器用负极的预处理方法、制造方法以及使用该制造方法的电化学电容器的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于各种电子设备、混合动力汽车和燃料电池车的备用电源用途和再生用途、或者蓄电用途等的电化学电容器的制造方法。特别是涉及这种电化学电容器用负极的预处理方法和制造方法。 

背景技术

双电层电容器的耐电压高、电容大，而且快速充放电的可靠性高。因此，被用于众多领域。一般的双电层电容器的正极、负极使用以活性炭为主体的可极化电极。此外，如果使用水溶液的电解液，则双电层电容器的耐电压是1.2V，如果使用有机电解液，则双电层电容器的耐电压是2.5V～3.3V。双电层电容器的能量与耐电压的平方成比例，因此使用耐电压高的有机电解液比使用水系电解液的情况的能量高。但是，使用有机电解液的双电层电容器的能量密度是铅蓄电池等二次电池的1/10以下，因而需要进一步提高能量密度。 

由于这种背景，提出一种将使用能够吸藏、脱离锂离子的碳材料的电极用作负极，并使该碳材料预先吸藏锂离子而构成的双电层电容器。这种双电层电容器被公开于例如专利文献1中。另外，在该电容器中，以活性炭为主体的可极化电极被用作正极。作为使负极吸藏锂离子的方法，公开了以下三种方法。 

1)将碳材料和粉末状锂混合，制作负极，将该负极浸渍于电解液中，由此使锂进行离子化，并化学吸藏于碳材料中。 

2)在使采用碳材料制作的负极接触锂箔的状态下浸渍于电解液中，从  而使锂箔离子化，并化学吸藏于碳材料中。 

3)将使用碳材料制作的负极和含有锂的电极浸渍于电解液中，使电流在它们之间流过，从而使锂离子电化学吸藏于碳材料中。 

上述双电层电容器具有高耐电压、大电容且能够快速充放电的优点。但是，通过化学方法或电化学方法使能够吸藏、脱离锂离子的碳材料预先吸藏锂离子的操作较繁琐，需要较多的工时和成本。而且，稳定地得到优异性能是较困难的。 

另一方面，除了双电层电容器之外，作为能够进行大电流充放电的电源，还开发了锂离子二次电池。与双电层电容器相比，锂离子电池的电压高且电容大，但是电阻较高，大电流下的充放电循环寿命明显比双电层电容器短。 

专利文献1：日本特开平9-55342号公报 

发明内容

本发明是一种使采用能够可逆地吸藏、释放锂离子的材料的电化学电容器用负极吸藏锂离子的预处理方法、使用该预处理方法的电化学电容器用负极的制造方法以及电化学电容器的制造方法。 

本发明的电化学电容器用负极的预处理方法具有以下两个步骤。 

A)通过气相法或液相法在基板上形成锂层的步骤； 

B)将该锂层转印到负极的电极层表面的步骤。 

此外，在电化学电容器用负极的制造方法中，在上述A、B步骤之前实施下面的C步骤。 

C)使用能够可逆地吸藏、释放锂离子的材料在集电体上形成电极层的步骤。 

此外，在电化学电容器的制造方法中，除上述A～C步骤之外，实施下面的D步骤。 

D)在集电体上形成以活性炭为主体的可极化电极层，从而制作正极的步骤。

进而，还具有下面的E～G步骤。 

E)使隔膜介于正极与负极之间，使负极的电极层和正极的电极层相对从而制作元件的步骤； 

F)将该元件与含锂离子的有机电解液收纳于壳体内的步骤； 

G)密封该壳体的开口部的步骤。 

如上所述，在本发明的电化学电容器用负极的预处理方法中，通过转印，在制作的负极的电极层表面上形成锂层。通过该方法，在与正极组合前，成为锂离子立即被含有碳材料的电极层吸藏的状态。因此，不需要设置使负极吸藏锂离子的后工序，从而提高生产率。此外，锂离子被负极的电极层吸藏的状态稳定，能够稳定地制作具有优异性能的电化学电容器。 

附图说明

图1是表示本发明实施方式的电化学电容器结构的局部剖切立体图。 

图2A是图1所示的电化学电容器的放电状态的概念图。 

图2B是图1所示的电化学电容器的充电状态的概念图。 

图3是在图1所示的电化学电容器的负极上转印锂层时的放大剖面图。 

图4是表示图1所示的电化学电容器的元件在注入电解液前的状态的放大剖面图。 

图5是表示本发明实施方式中在聚丙烯制基板上形成的锂层的剥离强度和负极的电极层的剥离强度的特性图。 

附图标记说明 

1                        元件