[发明专利]电化学装置用电极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括铝多孔体等金属多孔体的电化学装置用电极及其制造方法。术语“电化学装置”指锂二次电池等非水电解质电池，以及含有非水电解质的电容器(下文简称为“电容器”)、含有非水电解质的锂离子电容器(下文简称为“锂离子电容器”)等。

背景技术

近年来，对锂电池(如锂二次电池)、电容器和锂离子电容器等用于便携式信息终端、以及电动车辆和家用的蓄电装置中的电化学装置进行了积极的研究。电化学装置包括第一电极、第二电极和电解质。在电化学装置为锂二次电池的情况时，该锂二次电池包括作为第一电极的正极、作为第二电极的负极、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充放电。

而且，电容器和锂离子电容器均包括第一电极、第二电极和电解质，并且通过第一电极和第二电极上的锂离子的吸附/脱附来进行充放电。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，已知可以使用铝箔，并且也可以使用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，已知通过使铝发泡而制成的铝泡沫。例如，专利文件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。所制得的铝泡沫具有许多因制造方法而形成的封闭的小室(闭孔)。

作为多孔金属体，众所周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，然后对发泡树脂进行热分解，并且进一步对镍进行还原处理。然而存在这样的问题，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时，该镍多孔体的电解液的电阻变差。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，还开发了一种应用制备镍多孔体的方法来制备铝多孔体的方法。例如，专利文件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等，在具有三维网状结构的发泡树脂的骨架上形成金属的覆膜，然后将带有该覆膜的发泡树脂浸渍并涂布含有Al粉、粘结剂和有机溶剂作为主要成分的糊状物，并在非氧化气氛中于550℃至750℃下进行热处理,其中所述金属能够在不高于Al的熔点的温度下形成共晶合金”。

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。在以铝箔作为集电体的现有电极中，可以想到的是在箔的表面涂布具有较大厚度的活性材料，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，并且需要反复涂布。而且，即使能够形成具有较厚活性材料的电极，由于活性材料和集电体之间的距离增大，电池性能中的许多方面会被牺牲。

电容器和锂离子电容器具有与电池相同的问题。为了增加电容器的容量，需要增加电极的每单位面积的活性材料的量。另外，在锂离子电容器中，与正极相比，通常负极的每单位面积的容量密度趋向于增加，并且这会阻碍整个锂离子电容器的容量的提升。关于锂离子电容器的容量，需要通过尽可能多地提高正极的每单位面积的活性材料的量来平衡容量密度。

因此，对使用铝多孔体代替铝箔的方案进行了验证。然而，问题在于，现有的铝多孔体不适合用作电化学装置用电极的集电体。也就是说，铝泡沫(其为铝多孔体中的一种)由于其制备方法而具有闭孔，即使通过发泡增加了表面积，也不能有效利用所有表面。关于通过应用镍多孔体制备方法而制得的铝多孔体，其问题在于：除铝之外，还会无法避免地含有可与铝形成共晶合金的金属。

考虑到上述问题而完成了本发明。本发明的目的是提供一种电化学装置，通过在电池用电极中使用铝多孔体、并且通过使用铝多孔体作为集电体来形成厚电极，从而使该电化学装置具有优异放电特性。

解决问题的方案