[发明专利]蓄电装置用电极、蓄电装置以及蓄电装置用电极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电装置用电极、蓄电装置以及蓄电装置用电极的制造方法。

背景技术

在蓄电装置中，电容器被广泛应用于各种电气设备等中。在多种类型的电容器中，双电层电容器和锂离子电容器具有大容量，近年来特别受到关注。

双电层电容器是这样一种蓄电装置，其包括电池、用于确保电池之间的电绝缘并防止液体泄漏的密闭容器、用于将电引出至外部的集电极、以及导线。所述电池主要包括一对彼此相对的活性炭电极、用于将所述电极彼此电隔离的隔板、以及用于显示容量的有机电解液。

此外，锂离子电容器是这样一种蓄电装置，其中使用能够静电吸附和脱附离子的电极(例如活性炭电极)作为正极，并使用能够吸藏锂离子的电极(例如硬质炭)作为负极。

储存在双电层电容器中的能量由以下等式(1)表示：

W＝(1/2)CU²(1)

其中W表示储能(容量)，C表示静电容量(取决于电极的表面积)，且U表示电池电压。

从以上等式(1)可以想到提高静电容量有助于提高储能。

日本专利特开No.2005-079505(专利文献1)公开了“一种双电层电容器用电极材料，其特征在于，由凝胶状组合物制成，该凝胶状组合物包括：碳纳米管和离子液体，所述碳纳米管是通过在离子液体存在下对碳纳米管施加剪切力并对碳纳米管进行细分而获得的”，从而提高了双电层电容器中的静电容量。

日本专利特开No.2009-267340(专利文献2)公开了“一种双电层电容器用电极，其特在在于，将薄片与构成集电体并且在表面处具有不规则部分的基材通过该不规则部分一体化，所述薄片是通过将比表面积为600m²/g至2600m²/g的碳纳米管成型为纸状而获得的”。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.2005-079505

专利文献2：日本专利特开No.2009-267340

发明内容

技术问题

然而，由于日本专利特开No.2005-079505(专利文献1)中描述的凝胶状组合物容易变形且不会固化，所以作为电极材料不便于处理该凝胶组合物。此外，由于很难以较大的厚度将凝胶状组合物附着在集电箔上，所以在增加电极的每单位面积的静电容量方面也存在问题。

此外，尽管日本专利特开No.2009-267340(专利文献2)还描述了使用发泡镍(三维网状镍多孔体)作为基材的技术，但是存在以下问题：难以将碳纳米管均匀分散在具有不规则部分的基材上。此外，因活性炭中残留的水分和官能团而产生了诸如CO之类的气体，并且在增加电池电压方面还存在问题。另外，人们还希望提高输出功率，这与电极材料和集电体之间的接触性能相关。

本发明是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的之一在于提供：一种蓄电装置用电极，当将该电极用作蓄电装置的电极时，其能够提高静电容量和电池电压，并能够提高储能密度，并且该电极还能够额外地提高比率特性；使用该蓄电装置用电极的蓄电装置；以及该蓄电装置用电极的制造方法。

解决问题的方案

本发明涉及一种蓄电装置用电极，其包括：碳纳米管、石墨烯、离子液体以及三维网状金属多孔体，该三维网状金属多孔体在孔部分中保持所述碳纳米管、石墨烯和离子液体，其中碳纳米管和石墨烯的总量与离子液体的量之比为10质量％以上90质量％以下，并且碳纳米管和石墨烯的质量比在3:7至7:3的范围内。

在根据本发明的蓄电装置用电极中，石墨烯的平均厚度优选在0.34nm以上100nm以下的范围内。

在根据本发明的蓄电装置用电极中，碳纳米管各自优选具有两端开口的形状。

在根据本发明的蓄电装置用电极中，碳纳米管的平均长度优选在100nm以上2000μm以下的范围内。

在根据本发明的蓄电装置用电极中，碳纳米管的平均直径优选在0.5nm以上50nm以下的范围内。

在根据本发明的蓄电装置用电极中，碳纳米管的纯度优选为70质量％以上。

本发明还涉及一种蓄电装置，其包括根据本发明的蓄电装置用电极。在根据本发明的蓄电装置中，所述蓄电装置优选为双电层电容器。

本发明涉及一种制造根据本发明的蓄电装置用电极的方法，包括以下步骤：将碳纳米管和石墨烯在离子液体中进行捏合，以制造捏合材料；以及将所述捏合材料装入三维网状金属多孔体的孔部分中。

本发明的有益效果