[发明专利]非水电解质蓄电元件

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质蓄电元件。

背景技术

近年来，伴随着移动装置的小型化和提升的性能，非水电解质蓄电元件(storage element)作为具有高能量密度的非水电解质蓄电元件具有改善的性质并且变得普及。而且，正在进行尝试以改善非水电解质蓄电元件的重量能量密度，目的是将其应用拓展至电动车。

常规地，作为非水电解质蓄电元件，一直广泛使用包括如下的锂离子非水电解质蓄电元件：锂-钴复合氧化物的正极，碳的负极，和通过将锂盐溶解在非水溶剂中而获得的非水电解质。

同时，存在通过非水电解质中的阴离子对例如导电聚合物和碳质材料的材料的正极的嵌入或脱嵌和通过非水电解质中的锂离子对碳质材料的负极的嵌入或脱嵌而充电和放电的非水电解质蓄电元件(该类型的电池(battery)在下文中可称作“双碳电池单元(cell)”)(参见PTL 1)。

在双碳电池单元中，如由以下反应式所表示的，单元通过阴离子例如PF₆^-从非水电解质嵌入至正极和通过Li⁺从非水电解质嵌入至负极而充电，并且单元通过阴离子例如PF₆^-等从正极脱嵌和Li⁺从负极脱嵌至非水电解质而放电。

→充电反应

放电反应

双碳电池单元的放电容量由如下决定：正极的阴离子存储容量，正极的可能的阴离子释放量，负极的阳离子存储量，负极的可能的阳离子释放量，以及非水电解质中的阴离子量和阳离子量。因此，为了改善双碳电池单元的放电容量，不仅必须增多正极活性材料和负极活性材料，而且必须增多包含锂盐的非水电解质的量(参见NPL 1)。

以如以上所述的方式，其中通过将来自非水电解质的阴离子积蓄至正极和将来自非水电解质的阳离子积蓄至负极而进行充电和通过从正极释放阴离子和从负极释放阳离子而进行放电的非水电解质蓄电元件需要足够量的电解质盐。在非水电解质蓄电元件的有限体积中提供非水电解质以改善蓄电元件的体积能量密度是重要的。然而，当将隔板设计成具有厚的厚度以包括足够量的非水电解质时，导致能量密度降低的问题。

在使用积蓄和/或释放锂的正极例如氧化物复合正极和积蓄和/或释放锂的负极例如石墨的非水电解质蓄电元件中，电解质盐的浓度未随着充电和放电而显著改变。因此，将电极密度设置为高的以将大量的蓄电材料装填在蓄电元件内(以提高蓄电元件的能量密度)，这使电极的孔隙率降低。在其中将蓄电元件构成为具有与其中电解质盐的浓度未随着充电和放电而显著改变的这样的蓄电元件的结构相同结构的情况下，可包括在蓄电元件内的非水电解质的量减少，并且存在随着电解质盐的浓度降低而无法实现足够的充电容量和放电容量的问题。当提高隔板厚度来显著增加非水电解质的量以解决上述问题时，提高的隔板量使非水电解质蓄电元件的能量密度降低，这无助于电力的存储。

进一步地，在使用其中将阴离子存储在正极中的类型的电极的非水电解质蓄电元件中在其中使电解质盐的浓度高即约3mol/L的情况下，和在其中将该蓄电元件充电至高电压的情况下，存在该蓄电元件的容量降低的问题。

因此，期望提供实现高的能量密度并且具有改善的充电-放电循环性能的非水电解质蓄电元件。

引文列表

专利文献

PTL 1:日本专利申请特开(JP-A)No.2005-251472

非专利文献

NPL 1:Journal of The Electrochemical Society,147(3)899-901(2000)

发明内容

技术问题

本发明目的在于提供实现高的能量密度并且具有改善的充电-放电循环性能的非水电解质蓄电元件。

问题的解决方案

作为用于解决上述问题的手段，本发明的非水电解质蓄电元件包含：

正极，其包含包括能够可逆地积蓄和释放阴离子的正极活性材料的正极材料层；

负极，其包含包括能够可逆地积蓄和释放阳离子的负极活性材料的负极材料层；

设置在所述正极和所述负极之间的隔板；和

包含电解质盐的非水电解质，

其中所述负极的每单位面积的负极材料层的孔体积大于所述正极的每单位面积的正极材料层的孔体积。

发明的有益效果