[发明专利]蓄电装置用电极及其制造方法、以及使用其的蓄电装置

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电装置用电极及其制造方法、以及使用其的蓄电装置。

背景技术

近年来，伴随便携型PC、移动电话、便携信息终端(PDA)等中的电子技术的进步、发展，作为这些电子设备的蓄电装置，广泛使用能够重复充放电的二次电池等。对于这样的二次电池等电化学蓄电装置，期望作为电极使用的材料的高容量化和高速率特性。

蓄电装置的电极含有具有可以嵌入/脱嵌离子的功能的活性物质。活性物质的离子的嵌入/脱嵌也被称为所谓的掺杂/去掺杂，将每单位特定分子结构的掺杂/去掺杂量称为掺杂率(或dopingratio)，掺杂率越高的材料作为电池越可以高容量化。

电化学中，通过在电极中使用离子的嵌入/脱嵌的量多的材料，作为电池能够高容量化。更详细而言，作为蓄电装置而受到关注的锂二次电池中，使用能够嵌入/脱嵌锂离子的石墨系的负极，每6个碳原子嵌入/脱嵌1个左右的锂离子，实现了高容量化。

这样的锂二次电池当中，作为正极的电极活性物质使用锰酸锂、钴酸锂那样的含锂的过渡金属氧化物、在负极中使用可以嵌入/脱嵌锂离子的碳材料、且使两电极在电解液中对置的锂二次电池由于具有高能量密度而被广泛用作上述电子设备的蓄电装置。

另外，近年来，出于进一步的高容量化的要求，开始进行提高每单位重量电极活性物质的容量密度的研究。例如也报道了：作为蓄电装置的正极的电极活性物质，使用二硫醚系、醌系、二嗪系或轴烯(radialene)系的有机低分子化合物时，其蓄电装置的容量密度最大表现出500mAh/g左右(参照非专利文献1)。

然而，使用上述那样的有机低分子化合物作为电极活性物质时，放电时的电压与使用含锂的过渡金属氧化物作为电极活性物质的蓄电装置相比明显较小，在能量密度方面产生不利。

因此，也提出了将上述那样的有机低分子化合物和可期望更高电压的有机导电性高分子复合化而成的电极(参照专利文献1、2)。此外，还提出了作为电极活性物质使用醌类化合物的有机低分子化合物和聚苯胺等导电性聚合物(参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-259864号公报

专利文献2：日本特开平6-20692号公报

专利文献3：日本特开平11-144732号公报

非专利文献

非专利文献1：日经电子(日経エレクトロニクス)，2010年12月13日号，P.73～82

然而，使用上述专利文献中公开的电极时，存在随着反复充放电而容量慢慢减少的问题。可以认为这是因为如下原因而产生的：作为电极活性物质的前述有机低分子化合物对于电解液的溶解性大，因此随着反复充放电而慢慢溶解于电解液的电极活性物质变得无法参与电极反应。

进而，使用电极活性物质的蓄电装置中，容量密度、能量密度尚不充分，特别是在便携型PC等要求轻量化的领域中，需要轻量且高容量的材料，但现状是尚未发现有效的材料。

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于这种情况而做出的，其提供具有高容量密度、高能量密度的蓄电装置用电极及其制造方法、以及使用其的蓄电装置。

用于解决问题的方案

本发明的第一主旨为一种蓄电装置用电极，其在构成蓄电装置的正极和负极的至少一个电极中，包含下述(A)成分和(B)成分作为活性物质。

(A)导电性聚合物。

(B)具有至少2个氨基和下述式(1)所示的结构的蒽醌类化合物。

另外，本发明的第二主旨为一种蓄电装置用电极的制造方法，其至少将上述(A)的粉末和上述(B)的粉末混合，将其用作活性物质，进而，第三主旨为使用了这种蓄电装置用电极的蓄电装置。

即，本发明人等为了解决前述问题而反复进行了深入研究。在其研究过程中，本发明人等以三亚喹喔啉基(triquinoxalinylene)、红氨酸(rubeanicacid)、硫醇等各种低分子材料为中心进行探索，验证了与导电性聚合物复合时的效果。其结果发现，由使用了具有至少2个氨基的蒽醌类化合物和导电性聚合物作为活性物质的复合体构成蓄电装置的电极时，容量密度、能量密度大幅提高至预想以上。