[发明专利]电容器用电极以及使用其的电容器

说明书

技术领域

本发明涉及供各种电子设备、混合动力汽车、燃料电池车的备用电源、再生、或者电力储存等使用的电容器及其所用到的电极。

背景技术

在电子设备动作时，其所需要的能量被取入到该电子设备。但是，使所取入的能量全部为电子设备的动作而消耗是很难的，其一部分并未达成本来的目的而作为热能等被消耗。正在考虑，通过将这样消耗的能量作为电能而暂时储存到蓄电元件中，在需要时进行再利用，来减少被消耗的能量，进行高效率化。

为此，需要一种能够以适当的输出来取出电子设备的动作所需的能量的蓄电器件。作为蓄电器件，可以举出电容器和二次电池。其中也尤以具有大容量、能够快速充放电、且长期可靠性较高的双电层电容器受到注目，并在很多领域中被使用。

双电层电容器具有以活性炭为主体的极化电极作为正极、负极。双电层电容器的耐电压，若使用水系电解液则为1.2V，若使用有机系电解液则为2.5～3.3V。

但是，若与二次电池相比则双电层电容器的能量密度较小。对于能量密度而言，因为与容量和电压的2次方成比例，所以为了提高双电层电容器的能量密度，需要使这些要素中的至少一方提高。

为了提高电容器的电压，提出了通过在负极的碳材料中预先吸贮锂离子(预掺杂)，来使负极的电位下降。这样的电容器具有吸贮了锂离子的负极、作为极化电极的正极、以及浸渍这些正极以及负极并含有锂盐的电解液。该电容器在向负极预掺杂的锂离子未被完全释放的范围内进行充放电。

图4A是作为现有的电容器的一例而示出的在阳离子使用了锂离子的电容器的俯视剖面图。图4B是该电容器中的电极卷绕单元100的部分缺口主视图。

如图4A所示，该电容器具有电极卷绕单元100。电极卷绕单元100是将正极101、负极102在其间隔着隔离件103交替地层叠而同心地卷绕所形成的。在电极卷绕单元100的外周部以及中心部，作为锂离子供给源，分别配置有锂金属(锂极)104、105。形成在卷绕中心部的锂金属105由管棒109支承，管棒109同时还担负了电极卷绕单元100的支承用的轴棒的作用。将这些收纳在铝或铁制的外装容器106内，在内部填充电解液而构成。

正极101以及负极102具有由设置了贯通正反面的孔的多孔材料构成的集电体(未图示)。由于这样集电体是多孔材料，因此即使将锂金属104、105配置于电极卷绕单元100的外周部和中心部，锂离子也能够从锂金属104、105通过电极卷绕单元100的集电体的贯通孔在各电极间自由移动。结果，锂离子被预先预掺杂到整个负极102。

如图4B所示，电极端子107、108与正极101和负极102各自的集电体连接。电极端子107、108分别相对于圆筒状的电极卷绕单元100的卷绕轴方向而被反向引出。形成在卷绕中心部的锂金属105由管棒109支承，管棒109同时还担负了电极卷绕单元100的支承用的轴棒的作用。此外，电极卷绕单元100的最外周为了保持卷绕形状而被胶带110固定。这样的电容器例如已经被专利文献1所公开。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2007-067105号公报

发明内容

本发明是实现了低电阻化的电容器用电极以及使用其的电容器。本发明的电容器用电极具有集电体、以及与该集电体相接地设置并能够吸贮以及释放阳离子的电极层。电极层包含能够吸贮以及释放阳离子的第1碳材料粒子、以及能够吸贮以及释放阳离子且一次粒子的平均粒径小于第1碳材料粒子的一次粒子的平均粒径的第2碳材料粒子。电极层中的第2碳材料粒子的含有量少于第1碳材料粒子的含有量。

根据上述的构成，在第1碳材料粒子彼此之间形成的空隙中，配置第2碳材料粒子。因此，作为电极层，能够与电解液接触的表面积增大，能够一次吸贮更多锂离子。结果，在将本发明的电极在电容器中用作负极的情况下，对负极的每单位时间的锂掺杂量增加，能够使电容器低电阻化。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的电容器的部分缺口立体图。

图2是表示图1所示的电容器的负极的制作步骤的流程图。

图3是图1所示的电容器的负极的剖面示意图。

图4A是现有的电容器的水平剖面图。

图4B是图4A所示的电容器中的电极卷绕单元的部分缺口主视图。

具体实施方式