[发明专利]钾离子二次电池或钾离子电容器

说明书

提供即使反复进行充放电，充放电容量也不易劣化且作为二次电池的寿命长的钾离子二次电池或钾离子电容器以及它们的负极。含有能够吸入和释放钾的碳材料和包含聚羧酸和/或其盐的粘结剂的钾离子二次电池用负极或钾离子电容器用负极。具备该负极或电容器的钾离子二次电池。包含聚羧酸和/或其盐的钾离子二次电池负极用或钾离子电容器负极用的粘结剂。

技术领域

本发明涉及钾离子二次电池用负极或钾离子电容器用负极、和至少具有该负极的钾离子二次电池或钾离子电容器、以及钾离子二次电池负极用或钾离子电容器负极用的粘结剂。

背景技术

目前，大多利用非水电解质二次电池来作为高能量密度的二次电池，所述非水电解质二次电池使用非水电解质，例如使锂离子在正极与负极之间移动而进行充放电。

在这样的非水电解质二次电池中，通常使用镍酸锂(LiNiO₂)、钴酸锂(LiCoO₂)等具有层状结构的锂过渡金属复合氧化物来作为正极，使用能够吸入和释放锂的碳材料、锂金属以及锂合金等来作为负极(例如，参照专利文献1)。另外，还开发出了使用在能够吸入锂离子的碳材料中添加有锂离子的负极的锂离子电容器。

然而，对于锂来说，资源量比较有限且价格高。另外，资源位于南美，而日本全部依赖于来自海外的进口。因此，为了电池的低成本化及稳定的供给，则有关替代锂离子二次电池的钠离子二次电池，目前也正在推进开发，但能够使用的碳材料被限于硬碳(例如，参照专利文献2)。

最近，已开始了利用钾离子替代锂离子及钠离子的非水电解质二次电池的研究。钾是在海水和地壳中均蕴含丰富且稳定的资源，还能够实现低成本化。作为钾离子二次电池已提出了分别使用作为负极活性物质的石墨、使用作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVdF)，并使以重量比为95:5混合了的浆料涂敷于铜箔而成的集电体来作为负极(例如，参照专利文献3)。

关于钾，已知与铝或铜在常温下不发生合金化(例如，参照非专利文献1、2)。另外，计算化学性地示出了在石墨中钾的扩散速度快(例如，参照非专利文献3)。

在先专利文献

专利文献

专利文献1：特开2003-151549号公报

专利文献2：特开2013-229319号公报

专利文献3：特开2006-216511号公报

非专利文献1：佩尔顿，A.D.(Pelton，A.D.)，“Cu-K(铜-钾)系统” (The Cu-K(Copper-Potassium)system)，Bulletin of Alloy Phase Diagrams 1986,7(3)，231-231。

非专利文献2：杜，Y.(Du，Y.)，外三名，“Al-K系统的热力学建模” (Thermodynamicmodeling of the Al-K system)，Journal of Mining and Metallurgy，Section B：Metallurgy 2009，45(1)，89-93。

非专利文献3：王，Z.(Wang，Z.)，外三名，“vdW-DFT计算的第一阶段石墨层间化合物中的碱金属的扩散”(Diffusion of alkali metals in the first stage graphiteintercaltion compounds by vdW-DFT calculations)，RSC Advances 2015，5(21)，15985-15992。

发明内容

发明要解决的技术问题