[发明专利]混合电容器

说明书

本发明的混合电容器，正极包含作为正极活性物质的石墨，正极侧的集电体是铝材，铝材覆盖有spsupgt;2/supgt;结构的含量比率spsupgt;2/supgt;/(spsupgt;2/supgt;+spsupgt;3/supgt;)为80％以上的碳镀膜。

技术领域

本发明涉及混合电容器。

本申请要求2019年6月24日在日本申请的第2019-116704号专利申请的优先权，在此引用其内容。

背景技术

作为存储电能的技术，已知有双电层电容器(例如，参照专利文献1)和二次电池。双电层电容器(EDLC：Electric double-layer capacitor)的寿命、安全性和输出密度比二次电池优越得多。然而，与二次电池相比，双电层电容器存在能量密度(体积能量密度)低的问题。

本文中，双电层电容器中存储的能量(E)使用电容器的电容(C)和施加电压(V)来表示：E＝1/2×C×V²，能量与电容以及施加电压的平方成比率。因此，为了改善双电层电容器的能量密度，提出了提高双电层电容器的电容和施加电压的技术。

作为提高双电层电容器的电容的技术，已知有增加构成双电层电容器的电极的活性炭的比表面积的技术。目前，众所周知的活性炭的比表面积是1000m²/g～2500m²/g。在将这样的活性炭用于电极的双电层电容器中，作为电解液，使用使季铵盐溶解在有机溶剂中的有机电解液、硫酸等的水溶液电解液等。

由于有机电解液可以使用的电压范围很广，所以可以提高施加的电压，以提高能量密度。

众所周知，锂离子电容器是利用双电层电容器原理提高施加电压的电容器。锂离子电容器负极采用可结合或去结合锂离子的石墨或碳，正极采用可吸脱电解质离子的与双电层电容器的电极材料相同的活性炭。另外，混合电容器在正极或负极中的任一方使用与双电层电容器的电极材料相同的活性炭，在另一个电极中使用金属氧化物、导电性高分子作为产生法拉第反应的电极。锂离子电容器的构成双电层电容器的电极中的负极由作为锂离子二次电池负极材料的石墨、硬碳、软碳等构成，其中，石墨、硬碳、软碳内插入有锂离子。锂离子电容器的特点是，施加电压比通常的双电层电容器即两极由活性炭构成的双电层电容器大。

然而，在电极使用了石墨的情况下，存在不能使用作为电解液的常见溶剂的丙烯碳酸酯这样的问题。这是因为在电极使用了石墨的情况下，丙烯碳酸酯电解，丙烯碳酸酯的分解产物附着在石墨的表面上，锂离子的可逆性降低。丙烯碳酸酯是即使在低温下也能工作的溶剂。如果将丙烯碳酸酯应用于双电层电容器，则该双电层电容器可以在-40℃下工作。因此，在锂离子电容器中，不容易使丙烯碳酸酯分解的硬碳和软碳被用作电极材料。但是，与石墨相比，硬碳和软碳的电极每体积的容量低，电压也比石墨低(成为高电位)。因此，存在锂离子电容器的能量密度降低等问题。

在重视低温特性的情况下，难以将高容量的石墨用于负极的锂离子电容器难以进一步提高高能量密度。而且，在锂离子电容器中，由于与锂离子二次电池的负极同样地在集电体中使用铜箔，所以在进行2V以下的过放电的情况下，存在铜熔化并引起短路、或充放电容量低等的问题。因此，与能够放电到0V的双电层电容器相比，锂离子电容器存在能够使用电压范围受到限制等问题。