[发明专利]锂离子电容器及用作其正极活性物质的碳材料

说明书

本发明能够实现一种静电容量大且内阻小的锂离子电容器。本发明的碳材料为用作锂离子电容器的正极活性物质的碳材料，其中，孔径为1.7nm以上的孔的容积在1.0至1.5mL/g的范围内，孔径为1.0nm以下的孔的容积为0.1mL/g以下，总官能团量在0.3至0.6mmol/g的范围内。

技术领域

本发明涉及锂离子电容器及用作其正极活性物质的碳材料。

背景技术

近来，作为双电层电容器中的一种，锂离子电容器备受关注。如在日本特开2010-192853号公报所记载的那样，锂离子电容器通常包括由活性炭构成的正极、以及由可进行锂离子的嵌入及脱嵌的材料构成的负极。这些正极和负极以在之间夹有隔膜的方式进行重叠。该层叠体还进一步包括含有锂盐的非水电解质。

在锂离子电容器中，可以使锂离子嵌入或掺杂于负极。如此地，这使得负极的电位保持为低于一般的双电层电容器中的负极的电位。因此，与一般的双电层电容器相比，锂离子电容器可以实现更宽的工作电压范围。另外，与一般的双电层电容器相比，锂离子电容器可以实现更大的电容量。

发明内容

通常，在锂离子电容器中，静电容量与内阻为折衷的关系。即，一般而言，静电容量大的锂离子电容器的内阻大。

本发明的目的在于能够实现一种静电容量大且内阻小的锂离子电容器。

根据本发明的第1方面，提供了一种用作锂离子电容器的正极活性物质的碳材料，所述碳材料的孔径为1.7nm以上的孔的容积在1.0至1.5mL/g的范围内，孔径为1.0nm以下的孔的容积为0.1mL/g以下，总官能团量在0.3至0.6mmol/g的范围内。

根据本发明的第2方面，提供一种锂离子电容器，其包括：具备正极集电体以及所述正极集电体所支持的第1极化电极的正极，所述第1极化电极含有根据第1方面的碳材料作为正极活性物质；具备负极集电体以及所述负极集电体所支持的第2极化电极的负极，所述第2极化电极含有可以进行锂离子的嵌入及脱嵌的负极活性物质，所述第2极化电极以与所述第1极化电极相面对的方式进行配置；介于所述正极与所述负极之间的隔膜；以及含有锂盐并介于所述正极集电体与所述负极集电体之间的非水电解质。

附图简要说明

[图1]示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的锂离子电容器的一部分的剖面图。

[图2]示出了碳材料的孔分布的一例的图。

[图3]示出了孔径为1.7nm以上的孔的容积与内阻的关系的一例的图。

[图4]示出了总官能团量与静电容量的关系的一例的图。

[图5]示出了总孔容积与内阻的关系的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对于本发明的实施方案进行详细的说明。

首先，在对于根据本发明的一个实施方案的锂离子电容器进行具体的说明之前，对于求出孔分布及总官能团量的方法进行说明。

孔分布依照“J.Am.Chem.Soc.(1951),73,373-380”等所记载的BJH(Barrett-Joyner-Halenda)法而得。具体而言，首先，在77.4K(氮的沸点)的氮气中，在逐渐增加氮气的压力P(mmHg)的同时，在各压力P下测定碳材料的氮气吸附量(cc/g)。然后，将压力P(mmHg)除以氮气的饱和蒸气压P₀(mmHg)而得的值作为相对压力P/P₀，通过将相对于各相对压力P/P₀的氮气吸附量进行作图从而得到吸附等温线。其后，依照BJH法从该吸附等温线求得孔分布。后述的“孔的容积”为由该孔分布得到的值。