[发明专利]电化学电容器用电极形成材料

说明书

本发明提供对于形成具有高蓄电容量和高能量密度的电化学电容器的电极而言有用的电化学电容器用电极形成材料。本发明的电化学电容器用电极形成材料含有:比表面积为110m²/g以上且20℃下的电导率为5.0×10^‑3S/cm以上的硼掺杂纳米金刚石(A)、和金属氧化物(B)，上述(B)的含量为上述(A)与(B)的合计含量的20～95质量％。

技术领域

本发明涉及电化学电容器用电极形成材料。本申请主张在2019年3月6日向日本提出申请的日本特愿2019-040843号的优先权，将其内容援引于此。

背景技术

已知在绝缘性的金刚石中以高浓度掺杂硼时，会生成空穴(p型半导体)，从而被赋予金属性的导电性。进而，已知在金刚石中以高浓度掺杂有硼的硼掺杂金刚石(BDD：BoronDoped Diamond)具有来自于金刚石的高物理稳定性及化学稳定性、以及优异的导电性，因此被用作电极形成材料(例如，专利文献1)。

在具备包含硼掺杂金刚石粒子的电极的电化学电容器中，在电极与电解液接触的界面，正负的电荷在极短的距离内取向而形成双电层。电化学电容器是利用该双电层的正负电荷而存储电荷的蓄电设备，具有由非法拉第反应过程形成的双电层电容。因此，能够以大电流实现高速充放电，即使反复进行充放电也不会发生劣化，寿命长。

然而，电化学电容器与二次电池相比，存在蓄电容量、能量密度小的问题。

另一方面，对于将金属氧化物用于电极而得到的赝双层电容器而言，除了由非法拉第反应过程形成的双电层电容以外，还可以在金属氧化物的表面或表面附近通过伴随着氧化还原反应的法拉第反应过程来存储电荷。因此，与碳系的双电层电容器相比，能够存储更多的电荷。然而，金属氧化物存在可施加的电池电压低的问题。另外，作为金属氧化物，例如氧化钌由于稀少且昂贵，因此也存在成本高的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-133173号公报

发明内容

发明所要解决的问题

因此，本发明的目的在于提供对于形成具有高蓄电容量和高能量密度的电化学电容器的电极而言有用的电化学电容器用电极形成材料。

本发明的其它目的在于提供对于形成具有高蓄电容量、高能量密度及高输出密度的电化学电容器的电极而言有用的电化学电容器用电极形成材料。

本发明的其它目的在于提供包含上述电化学电容器用电极形成材料的电化学电容器用电极。

本发明的其它目的在于提供包含上述电化学电容器用电极形成材料的油墨。

本发明的其它目的在于提供具备上述电极的电化学电容器。

本发明的其它目的在于提供具备上述电极的电子设备、电动车辆、或蓄电装置。

解决问题的方法

本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果得知：硼掺杂纳米金刚石(以下有时称为“BDND”)的分散性优异，比表面积大，而且，能够施加接近约2V的电池电压，因此，将其用于电极而得到的双电层电容器与使用粒径大的硼掺杂金刚石粒子的情况相比，在电极与电解液的界面形成的双电层的面积宽大，由非法拉第反应过程形成的双电层电容变大。

而且发现了：如果将以特定的比例含有BDND和金属氧化物的混合物用于电极，则BDND会抑制金属氧化物的凝聚，由此，与单独使用金属氧化物的情况相比，能够在抑制昂贵的金属氧化物的用量的同时，增加金属氧化物的电化学上有效的面积，从而能够提高每单位量的金属氧化物的蓄电容量，提高能量密度。本发明是基于这些见解而完成的。