[发明专利]电力储存设备单元及其制造方法以及蓄电设备

说明书

技术领域

本发明涉及内置了锂离子电容器和锂离子电池的结构的电力储存设备单元的结构及其制造方法以及蓄电设备。

背景技术

作为电力储存设备单元，有物理上积蓄电荷的电容器和通过电气化学反应而积蓄能量的二次电池。电容器虽然能量密度低，但输出密度高，能够应对急速的充放电，二次电池相比于电容器，具有瞬时力不佳但能量密度更高且持续力优良这样的特征。因此，如果能够实现兼具电容器的瞬时力和二次电池的持续力这两方的电力储存设备单元，则能够利用于混合动力汽车、各种制动再生等各种用途。

如上所述,电容器和二次电池的积蓄电力的机理不同，但在电容器中使用电解液的电容器（还被称为电双层电容器、超级电容器、电气化学电容器等，以下记述的锂离子电容器也是其同类）设置有隔着隔膜相互对向的分极性电极（正极以及负极），利用在电解液中在该分极性电极的表面中形成的电双层的静电电容来积蓄电荷，由与二次电池类似的材料构成。

因此，本发明的发明者在二次电池中特别关注能量密度高的锂离子电池，提出了使用公共负极使与锂离子电池通过公共的电解液动作的锂离子电容器和锂离子电池成为一个构造体的新的电力储存设备单元（例如参照专利文献1）。

专利文献1：日本特开2009－141181号公报（段落0015、0068、图1、图12）

发明内容

通过上述构造体，能够实现一并具有电双层电容器的瞬时力和锂离子电池的持续力的电力储存设备单元。但是，如果通过上述构造体的电力储存设备单元反复急速的充放电，则发生在电容器单体时并未显著的静电电容的早期减少，可靠性降低这样的问题。

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种兼具瞬时力和持续力，并且即使反复急速充放电也能够维持静电电容的可靠性高的电力储存设备单元。

本发明提供一种电力储存设备单元，其特征在于，具备：第1电极，在第1集电箔的一方的面形成了包含活性炭的微粒的第1电极层；第2电极，在第2集电箔的一方的面形成了包含含锂金属化合物的粒子的第2电极层；第3电极，在第3集电箔的至少一方的面形成了第3电极层；第1隔膜，由多孔质的绝缘膜构成；以及第2隔膜，由多孔质的绝缘膜构成，在所述第3集电箔形成了透过孔，在所述第1电极层与所述第3电极的一方的面之间夹着所述第1隔膜而形成以所述第3电极为负极的电容器，在所述第2电极层与所述第3电极的另一方的面之间夹着所述第2隔膜而形成以所述第3电极为与所述电容器的公共负极的锂离子电池，对所述第1电极和所述第2电极进行了短路连接，其中，所述第3电极层由混合石墨粒子和硬碳粒子而得到的碳系材料构成，所述碳系材料中的所述硬碳粒子的比率是5重量%以上70重量%以下。

发现静电电容降低的原因在于，在公共负极的集电箔的透过孔附近处集中发生锂枝晶，作为其对策，在公共负极的碳系材料中混合硬碳粒子，所以抑制集中发生锂枝晶而即使反复急速充放电也能够维持静电电容，能够得到兼具瞬时力和持续力，并且即使反复急速充放电也能够维持静电电容的可靠性高的电力储存设备单元。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的电力储存设备单元的部分剖面示意图。

图2是示出相对硬碳和石墨的锂填充量的充电电位的图。

图3是示出本发明的实施方式1的电力储存设备单元中的充电时的公共负极集电箔的透过孔附近的锂离子的运动的放大剖面示意图。

图4是示出本发明的实施方式1的电力储存设备单元中的放电时的公共负极集电箔的透过孔附近的锂离子的运动的放大剖面示意图。

图5是本发明的实施方式1的电力储存设备的性能试验用单元的平面结构图。

图6是本发明的实施方式2的电力储存设备单元的部分剖面示意图。

图7是本发明的实施方式3的电力储存设备单元的部分剖面示意图。

图8是本发明的实施方式4的电力储存设备单元的部分剖面示意图。

图9是本发明的实施方式5的电力储存设备单元的部分剖面示意图。

图10是本发明的实施方式6的电力储存设备单元的部分剖面示意图。

图11是本发明的实施方式7的电力储存设备单元的部分剖面示意图。

（符号说明）