[发明专利]二次电池及用于二次电池的电极

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池及用于二次电池的电极。

背景技术

电池是通过电化学的氧化还原反应将放入内部的化学物质的化学能转换为电能。近年来，电池已在世界范围内广泛地应用在以电子、通信、电脑等的便携式电子设备为中心的领域。并且，电池在今后被作为一种大型装置、也就是电动汽车等的移动工具以及电力负载平衡系统等的固定式电池，期待其能够得到实用化，电池已成为一种越来越重要的关键装置。

电池家族中，锂离子二次电池现已相当普及。一般的锂离子二次电池具有正极、负极、非水电解液和隔膜，其中正极是以含有锂的过渡金属复合氧化物作为活性物质；负极是以能够吸储和释放锂离子的材料(例如，锂金属、锂合金、金属氧化物或碳)作为活性物质(例如，参照专利文献1)。

〔专利文献1〕

日本特开平05‐242911号公报

发明内容

然而，现有技术的锂离子二次电池在单位重量的功率和容量上是有限的，因而期待能有一种新的二次电池。

本发明是鉴于上述课题而完成，其目的在于，提供一种能够实现高功率或高容量的新颖的二次电池及用于二次电池的电极。

本发明所涉及的二次电池具有正极和负极。上述负极具有层状物质和层间粒子，层状物质具有10nm～500nm的层间距离，层间粒子具有小于1μm的直径并位于上述层状物质的层间。

一实施方式中，上述层状物质由石墨烯构成。

一实施方式中，上述层间粒子的一种由锂构成。

一实施方式中，上述层间粒子的一种由硅或硅氧化物构成。

一实施方式中，上述正极具有核心粒子和直径小于1μm的粒子，该核心粒子的直径为1μm以上，该直径小于1μm的粒子形成于上述核心粒子的表面。

一实施方式中，还具有离子传递部件和空穴传递部件，该离子传递部件在上述负极与上述正极之间进行离子的传递，该空穴传递部件在上述负极与上述正极之间进行空穴(电洞)的传递。

一实施方式中，上述离子传递部件保持液体、凝胶体及固体中的任意状态。

一实施方式中，上述空穴传递部件由载有陶瓷材料的无纺织布构成。

本发明所涉及的用于二次电池的电极具有层状物质和层间粒子，该层状物质具有10nm～500nm的层间距离，该层间粒子具有小于1μm的直径并位于上述层状物质的层间。

〔发明效果〕

根据本发明，可提供一种能够实现高功率或高容量的二次电池及用于二次电池的电极。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的二次电池的示意图；

图2是分别示出混合型电池和锂离子电池的比能的图表；

图3A是示出使用了核心粒子表面上形成有纳米粒子的正极的锂电池的充电特性的图表；

图3B是示出使用了核心粒子表面上形成有纳米粒子的正极的锂电池的放电特性的图表；

图4A是示出实施例1的正极的结构的第一SEM照片；

图4B是示出实施例1的正极的结构的第二SEM照片；

图4C是示出实施例1的正极的结构的第三SEM照片；

图5A是通过EEELS及TEM所观察的实施例1的负极的剖面结构的示意图；

图5B是通过EEELS及TEM所观察的实施例3的负极的剖面结构的示意图；

图6是示出实施例1、3及比较例1的1C放电容量的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是本实施方式所涉及的电池100的示意图。

本实施方式的电池100是二次电池。电池100能够将从外部电源获得的电能转换为化学能的形式并存储，并且，能够根据需要再将所存储的能源作为电动势取出。

如图1所示，电池100具备电极10、电极20、离子传递部件30、空穴传递部件40、集流体110及集流体120。

本实施方式中，电极10是正极，电极20是负极。离子传递部件30是在电极10与电极20之间传递离子的部件。空穴传递部件40在电极10与电极20之间传递空穴(电洞)的部件。

空穴传递部件40形成有孔30a，该孔30a在与表背面正交的方向上延伸。本实施方式中，通过使空穴传递部件40浸渍于电解液中，从而电解液被填充于孔30a中。离子传递部件30例如由孔30a内的电解液构成。但本发明并不局限于此，离子传递部件30也可以是固体或凝胶体。