[发明专利]电化学装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括铝多孔体的电化学装置，特别是涉及其电极结构。术语“电化学装置”是指锂电池（例如锂二次电池）和具有非水电解质的电容器（以下简称为“电容器”）、具有非水电解质的锂离子电容器（以下简称为“锂离子电容器”）等。

背景技术

近年来，对用于便携式信息终端、以及电动车辆和家用蓄电装置的电化学装置（例如锂电池、电容器和锂离子电容器）进行了积极地研究。电化学装置包括第一电极、第二电极和电解质。锂二次电池包括充当第一电极的正极、充当第二电极的负极、以及电解质，并且通过在正极和负极之间传输锂离子来进行其充放电。

此外，电容器和锂离子电容器的每一个都包括第一电极、第二电极和电解质，并且通过第一电极和第二电极处的锂离子的吸附/脱附来进行其充放电。在为锂离子电容器的情况下，第一电极相当于正极，并且第二电极相当于负极。

通常，第一电极或第二电极包括集电体和混合物。

作为正极（第一电极）的集电体，已知使用了铝箔，并且还已知使用了由具有三维排列的孔的铝所构成的多孔金属体。作为由铝构成的多孔金属体，已知有通过使铝发泡而制成的铝泡沫。例如，专利文献1公开了一种制备铝泡沫的方法，其中，将发泡剂和增稠剂添加到熔融状态的铝金属中，然后进行搅拌。由于制备方法的原因，所制得的铝泡沫具有许多封闭的小室（闭孔）。

作为多孔金属体，广泛已知的是具有连通的孔和高孔隙率（90%以上）的镍多孔体。该镍多孔体是通过以下方式制备的：在具有连通的孔的发泡树脂（如聚氨酯泡沫）的骨架的表面上形成镍层，然后将发泡树脂热分解，并且进一步对镍进行还原处理。但有一个问题被指出，即，当作为正极（第一电极）集电体的镍多孔体的电势在有机电解液中变高（noble）时，该镍多孔体的耐电解液性变差。相比之下，在构成多孔体的材料为铝的情况下，不会导致这样的问题。

因此，还开发了一种应用了制备镍多孔体的方法的制备铝多孔体的方法。例如，专利文献2公开了这种方法。即，公开了“一种制造金属多孔体的方法，其中，使用镀覆法或气相法（例如气相沉积、溅射或CVD），在具有三维网状结构的发泡树脂的骨架上形成能够在不高于Al的熔点的温度下形成共晶合金的金属的覆膜，然后将带有覆膜的发泡树脂用含有Al粉、粘结剂和有机溶剂作为主要成分的糊状物浸渍并涂覆，并在非氧化气氛中、在550℃至750℃的温度下进行热处理”。

引用列表

专利文献

[专利文献1]日本未审查专利申请公开No.2002-371327

[专利文献2]日本未审查专利申请公开No.8-170126

发明内容

技术问题

为了提高电池的容量，需要尽可能多地增加正极活性材料的量。在目前的以铝箔作为集电体的电极中，可以想到的是在箔的表面上以大的厚度涂布活性材料，以提高活性材料的量。然而，能够获得的涂布厚度被限制为约100μm。此外，即使能够形成具有厚度大的活性材料的电极，由于活性材料和集电体之间的距离增大，因此电池性能的许多方面被牺牲。

锂电池具有这样的结构：其中，将包括由涂布有活性材料的铝箔构成的正极、隔板、以及由涂布有活性材料的铜箔构成的负极的层叠体卷绕成圆筒形，直接使用该圆筒形，或进一步使其扁平化，从而增大电极面积。如上所述，以铝箔为集电体的电极较薄，并且为了获得足够的容量，需要增加匝数，这导致了几米的长度。此外，由于活性材料伴随着充放电而发生体积变化，因此存在以下可能性：以高密度卷绕的电极可能由于不能吸收该体积变化而断裂。作为所述卷绕电极的替代，也可想到多个扁平电极层叠的结构。然而，层叠的电极数非常大，由于制造困难等而并不实用。

电容器具有这样的结构：其中，将包括均由涂布有活性材料的铝箔构成的第一电极和第二电极、以及隔板的层叠体卷绕成圆筒形，直接使用该圆筒形，或进一步使其扁平化，从而增大电极面积。如上所述，以铝箔为集电体的电极较薄，并且为了获得足够的容量，需要增加匝数，这导致了几米的长度。作为所述卷绕电极的替代，也可想到多个扁平电极层叠的结构。然而，层叠的电极数非常大，由于制造困难等而并不实用。

锂离子电容器具有这样的结构：其中，将包括由涂布有活性材料的铝箔构成的正极、隔板、以及由涂布有活性材料的铜箔构成的负极的层叠体卷绕成圆筒形，直接使用该圆筒形，或进一步使其扁平化，从而增大电极面积。如上所述，以铝箔为集电体的电极较薄，并且为了获得足够的容量，需要增加匝数，这导致了几米的长度。作为所述卷绕电极的替代，也可想到多个扁平电极层叠的结构。然而，层叠的电极数非常大，由于制造困难等而并不实用。