專利名稱：儲能裝置用正極活性材料的制造方法及儲能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儲能裝置用正極活性材料的制造方法及儲能裝置。
背景技術(shù)：
由于對環(huán)境問題的關(guān)心的提高，如用于混合動カ汽車用電源的二次電池或雙電層電容器等儲能裝置得到積極發(fā)展。作為儲能裝置，具有高能性能的鋰離子電池或鋰離子電容器受到矚目。由于即便是小型的鋰離子電池也能夠儲蓄大量的電，其已被搭載到如移動電話或筆記本電腦等便攜式信息終端，有利于產(chǎn)品的小型化。二次電池及雙電層電容器具有如下結(jié)構(gòu):在正極與負極之間設(shè)置有電解質(zhì)。已知正極及負極都具有集電體及設(shè)置在集電體上的活性材料。例如，在鋰離子電池中，能夠嵌入和脫嵌鋰離子的材料被用作各電極中的活性材料，并且電解質(zhì)設(shè)置在電極之間。作為鋰離子電池的正極活性材料，已知氧化鋰等(參照專利文獻I)。當(dāng)正極活性材料的導(dǎo)電率不足時，通過利用厚度為5nm至30nm左右的碳覆蓋正極活性材料，可以提高導(dǎo)電率。但是，當(dāng)正極活性材料由對充放電沒有貢獻的碳覆蓋時，制造的儲能裝置的単位體積及單位重量的容量降低。當(dāng)設(shè)置填充正極活性材料之間的空隙且確保電導(dǎo)通的導(dǎo)電助劑時，容量也會降低。[參考資料][專利文獻][專利文獻I]日本專利申請公開2008-257894號公報

發(fā)明內(nèi)容
與使用汽油等化石燃料的傳統(tǒng)汽車相比，電動汽車的環(huán)境負荷小且行走中的燃料成本低。但是，用于電動汽車的電池的重量大致為300kg至600kg，其遠遠重于傳統(tǒng)汽車的燃料重量，燃料重量大致為20kg至60kg。另外，除了上述重量上的較大差距之外，在一次加油等效中，電動汽車的行駛距離僅為傳統(tǒng)汽車的五分之一至三分之一左右。鑒于上述問題，減輕用于電動汽車的電池的重量或增大電池容量是緊要課題。于是，本發(fā)明的目的是制造単位重量或単位體積的容量大的儲能裝置以及制造儲能裝置用正極活性材料。儲能裝置用正極活性材料中包括的主要材料的表面由ニ維碳覆蓋。具有ニ維擴展結(jié)構(gòu)的材料之一的ニ維碳通過層疊I至10片石墨烯而成，并且具有與通常的金屬箔等不同的性質(zhì)。石墨烯是指具有Sp2鍵的一原子層的碳分子的薄片。石墨烯的特征之ー為高導(dǎo)電率。石墨烯的導(dǎo)電率為106S/cm以上并且高于銀的導(dǎo)電率。另外，已知摻雜了堿金屬或堿土金屬的石墨烯具有高導(dǎo)電率。例如，當(dāng)將ニ維碳用于如鋰離子二次電池等的利用堿金屬離子或堿土金屬離子的移動進行充放電的儲能裝置時，有時無需特別進行摻雜處理，ニ維碳中也可能被摻雜堿金屬或堿土金屬，從而可以提高導(dǎo)電率。如下所述，正極活性材料中包括的主要材料由具有ニ維擴展結(jié)構(gòu)且可以忽略其厚度的高導(dǎo)電材料覆蓋，由此可以減少碳覆蓋量并且即便在不使用導(dǎo)電助劑或者在導(dǎo)電助劑量極少的情況下也可以獲得具有接近理論容量的容量的儲能裝置。因此，可以降低正極中的碳覆蓋量并減小導(dǎo)電助劑的體積，從而可以減小正極的體積。通過層疊更多片石墨烯可以提高ニ維碳的導(dǎo)電率。但是，不優(yōu)選11片以上的石墨烯的疊層，因為其具有過強的石墨(graphitic)性質(zhì)。而且11片以上的石墨烯的疊層具有不能忽略的厚度。注意，一片石墨烯的厚度為0.34nm。也就是說，ニ維碳的總厚度為0.34nm以上3.4nm以下。在此，作為正極活性材料中包括的主要材料，可以使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)、磷酸鎳鋰(LiNiPO4)、磷酸鈷鋰(LiCoPO4)或磷酸錳鋰(LiMnPO4)。另外，作為正極活性材料中包括的主要材料，可以使用Li2FeSiO4或Li2MnSi04。正極活性材料中包括的主要材料優(yōu)選具有小粒徑。當(dāng)正極活性材料中包括的主要材料的粒徑小時，可以增大正極活性材料的表面積，從而可以提高充放電特性。另ー方面，當(dāng)正極活性材料中包括的主要材料的粒徑減小時，覆蓋正極活性材料中包括的主要材料的碳的厚度變?yōu)椴荒芎雎?。例如，?dāng)正極活性材料中包括的主要材料的粒徑為50nm且正極活性材料的主要材料由厚度為5nm的碳覆蓋時，總粒徑為60nm，該粒徑是正極活性材料中包括的主要材料的粒徑的1.2倍。在此，考慮正極活性材料的主要材料由具有高導(dǎo)電率的極薄的ニ維碳覆蓋的情況。例如，當(dāng)使用一片石墨烯時，其厚度為0.34nm，所以正極活性材料中包括的主要材料的粒徑僅增加0.68nm。由此可知正極的體積及重量不會增大太多。如上所述，正極活性材料中包括的主要材料優(yōu)選使用ニ維碳覆蓋，以減小粒徑。儲能裝置用正極活性材料中包括的主要材料的表面由ニ維碳覆蓋，由此可以降低正極體積中的碳覆蓋量并減小導(dǎo)電助劑的體積。由此，可以減小正極的體積及重量。另外，為了提高儲能裝置的充放電特性，減小正極活性材料中包括的主要材料的粒徑，并且使用ニ維碳覆蓋儲能裝置用正極活性材料中包括的主要材料的表面，由此可以更顯著地減小正極的體積及重量。因此，使用上述正極活性材料制造的儲能裝置可以具有良好的充放電特性，以及単位體積及單位重量的大容量。


在附圖中:圖1是說明正極活性材料的制造的流程圖；圖2A和2B都是說明正極活性材料的表面狀態(tài)的截面圖；圖3示出鋰離子二次電池；圖4示出鋰離子二次電池；圖5A和5B示出電子裝置的應(yīng)用實例；以及圖6示出電動汽車的應(yīng)用實例。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。但是，本發(fā)明不局限于以下說明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實，就是其方式和詳細內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被理解為僅限于實施例所記載的內(nèi)容。當(dāng)參考附圖對發(fā)明的結(jié)構(gòu)進行說明時，不同附圖中的相同部分共同使用相同的參考數(shù)字。注意，有時相同的陰影圖案被用于同樣的部分，而上述同樣的部分不特別以參考數(shù)字表示。另外，本說明書中的如“第一”、“第二”等序數(shù)詞是為了方便起見而使用的，其并不表示步驟順序或疊層順序。此外，本說明書中的序數(shù)詞并不表示指定本發(fā)明的特定名稱。[實施例1]在本實施例中，將參照圖1對作為本發(fā)明的一個實施例的鋰離子二次電池的正極活性材料的制造方法進行說明。作為正極活性材料中包括的主要材料，可以使用LiFePO4, LiNiPO4, LiCoPO4,LiMnPO4, Li2FeSiO4 或 Li2MnSi04。例如，當(dāng)使用LiFePO4作為正極活性材料中包括的主要材料吋，將原料Li2CO3,FeC2O4 2H20及NH4H2PO4與有機溶劑(如丙酮等)混合，以球磨機進行細磨，并均勻混合(步驟S11)。然后，將上述原料的混合物壓縮成型為顆粒(步驟S12)，進行第一焙燒(步驟S13)。例如，可以在惰性氣氛(如氮氣氣氛或稀有氣體氣氛等)中、在還原氣氛(如氫氣氣氛等)中或在減壓下以250°C至450°C的溫度進行I小時至48小時的第一焙燒。通過第一焙燒，原料的混合物發(fā)生反應(yīng)而生成由在某種程度上大小均勻的粒子形成的反應(yīng)生成物。注意，在本說明書中，減壓是指IOPa以下的壓力。

接著，磨碎原料混合物顆粒(步驟S14)，并利用球磨機在丙酮中將氧化石墨烯與被磨碎的原料的混合物混合在一起(步驟S15)。此時，原料的混合物的尺寸越小，后面所得到的正極活性材料的粒徑越小。這里，以使正極活性材料的粒徑為50nm以下的方式進行配制。然后，將該包含氧化石墨烯的混合物壓縮成型為顆粒(步驟S16)，進行第二焙燒(步驟S17)。第二焙燒例如在不包含氧氣等氧化性氣體的惰性氣氛下進行。第二焙燒優(yōu)選在還原性氣氛中或減壓下進行。此時，溫度可為500°C至800°C，處理時間可為I小時至48小吋。通過第二焙燒，原料的混合物的反應(yīng)結(jié)束，由此可以獲得晶格畸變小的粒狀的LiFePO4并使氧化石墨烯還原。因此，可以利用由石墨烯構(gòu)成的ニ維碳覆蓋LiFePO4粒子。注意，當(dāng)增大氧化石墨烯的混合比率時，石墨烯片的疊層變厚。可以以石墨烯的片數(shù)為I至10片的方式?jīng)Q定氧化石墨烯的混合比率。在此，如果僅進行第二焙燒而不進行第一焙燒，有時LiFePO4粒子的粒徑變得過大。接著，磨碎進行了第二焙燒的顆粒(步驟S18)，并且獲得正極活性材料。氧化石墨烯可以以從氧化石墨剝離層的方式形成。例如，氧化石墨可以利用已知的被稱為改進Hummers法的方法形成。當(dāng)然，氧化石墨的形成方法不局限于此，例如也可以利用如Brodie法、Staudenmaier法等的已知方法。改進Hummers法是使用濃硫酸及過錳酸鉀使石墨氧化的方法。在此，Brodie法是使用硝酸及氯酸鉀使石墨氧化的方法。Staudenmaier法是使用硝酸、硫酸及氯酸鉀使石墨氧化的方法。以下,將描述利用改進Hummers法形成氧化石墨的方法的ー個例子以及氧化石墨烯的形成方法的ー個例子。注意，對于改進Hummers法，參考了《Graphene:Functions and Applications (石墨烯:功能及應(yīng)用)》(第171頁至172頁)2009年7月CMC出版社出版發(fā)行。首先，將單晶石墨粉末加入到濃硫酸中，用冰冷卻的同時進行攪拌。接著，慢慢添加過錳酸鉀并進行攪拌，在35°C下反應(yīng)30分鐘。接著，慢慢添加少量的純水，繼續(xù)在98°C下反應(yīng)15分鐘。然后，為了停止反應(yīng)，添加純水和過氧化氫的混合物并進行過濾來獲得作為反應(yīng)生成物的氧化石墨。利用5%的稀鹽酸及純水洗滌該氧化石墨，并進行干燥，然后以
0.2mg/ml的濃度將該氧化石墨溶解于純水中。對所獲得的溶液施加超聲波60分鐘，對該溶液以3000rpm進行30分鐘的離心分離。此時獲得的上清液是氧化石墨烯分散水溶液。另夕卜，可以通過對氧化石墨施加超聲波使其分層來獲得氧化石墨烯。與石墨相比，氧化石墨的層與層之間的間隙更大，所以更容易分離。在本實施例中，同時進行氧化石墨烯的還原與正極活性材料中包括的主要材料的合成，因此具有能夠縮短エ序的優(yōu)點。注意，也可以使用石墨烯代替氧化石墨烯。也可以將導(dǎo)電助劑混于所獲得的正極活性材料中，并將該混合物用作正極活性材料。導(dǎo)電助劑占整個正極活性材料的lwt%W下。導(dǎo)電助劑的比率越低，所獲得的正極活性材料的體積及重量越小。由此，優(yōu)選不含有導(dǎo)電助劑。作為導(dǎo)電助劑，可以使用其本身是電子導(dǎo)體并且不與電池裝置內(nèi)的其它材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料。作為導(dǎo)電助劑，例如可以使用:如石墨、碳纖維、碳黑、こ炔黑、VGCF (注冊商標(biāo))等的碳類材料；如銅、鎳、鋁或銀等的金屬材料；上述材料的混合物的粉末、纖維等。導(dǎo)電助劑是指促進活性材料粒子之間的載流子的傳送的材料。導(dǎo)電助劑填充活性材料粒子之間的空隙并確保電導(dǎo)通。當(dāng)作為正極活性材料中包括的主`要材料形成LiNiPO4時，使用Li2C03、NiO及NH4H2PO4作為原料。當(dāng)形成LiCoPO4吋，使用Li2CO3' CoO及(NH4)2HPO4作為原料。當(dāng)形成LiMnPO4 時，使用 Li2C03、MnCO3 及 NH4H2PO4 作為原料。當(dāng)形成 Li2FeSiO4 時，使用 Li2SiO3 及FeC2O4 2H20作為原料。當(dāng)形成Li2MnSiO4時，使用Li2SiO3及MnC2O4作為原料。注意，在此所示的原料僅是例子，正極活性材料中包括的主要材料的原料不限于上述原料。通過上述エ序，可以獲得覆蓋有ニ維碳的高導(dǎo)電率的正極活性材料。將參照圖2A和2B對本實施例中獲得的正極活性材料的截面形狀的ー個例子進行說明。注意，圖2A是正極活性材料的表面的一部分的截面圖。圖2B是一片石墨烯的放大圖。在圖2A中，正極活性材料含有正極活性材料中包括的主要材料100及石墨烯102。石墨烯102相對于正極活性材料中包括的主要材料100的表面具有角度0 (參照圖2B)。角度0為O。以上且小于90°，優(yōu)選為0°以上且小于30°，更優(yōu)選為0°以上且小于10°，進一歩優(yōu)選為0°以上且小于3°。由于石墨烯的導(dǎo)電率在ニ維方向上較高，所以石墨烯102的角度0越小且石墨烯102的面積越大，則正極活性材料的表面導(dǎo)電率越高。另ー方面，石墨烯的導(dǎo)電率在上述石墨烯片彼此重疊的方向(與石墨烯的表面垂直的方向)上較低。在圖2A和2B中，石墨烯102以均勻的角度覆蓋正極活性材料中包括的主要材料100，但是石墨烯102的角度0也可以根據(jù)每一片石墨烯而不同，不需要全都相同。此外，也可以具有在正極活性材料中包括的主要材料100上不存在石墨烯102的區(qū)域。鋰離子在垂直于石墨烯表面的方向上不能穿過石墨烯本身，但是可以穿過石墨烯片之間的間隙移動。因此，以稍微傾斜的方式設(shè)置石墨烯，從而可以防止鋰離子的交換受阻礙。根據(jù)本實施例，即使在不使用導(dǎo)電助劑或?qū)щ娭鷦┝繕O小的情況下也可以制造具有足夠?qū)щ娐实恼龢O活性材料。因此，可以制造単位重量或単位體積的容量大的儲能裝置用正極活性材料。注意，本實施例可以與其它實施例適當(dāng)?shù)亟M合。[實施例2]在本實施例中，將以鋰離子二次電池為例，對使用根據(jù)實施例1所說明的制造方法獲得的正極活性材料的儲能裝置進行說明。參照圖3對鋰離子二次電池的示意結(jié)構(gòu)進行說明。以下，參照圖3進行說明。圖3示意性地示出硬幣型二次電池的結(jié)構(gòu)。將對實施例I所說明的正極活性材料中混合粘結(jié)劑而成的漿料涂敷于正極集電體228上并成型，然后進行干燥，由此形成正極活性材料230。作為正極集電體228的材料，優(yōu)選使用鋁。作為粘結(jié)劑，可以舉出多糖、熱塑性樹脂及具有橡膠彈性的聚合物等。上述物質(zhì)例如包括:淀粉、聚こ烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、再生纖維素、ニこ?；w維素、聚氯こ烯、聚こ烯吡咯烷酮、聚四氟こ烯、聚偏氟こ烯、聚こ烯、聚丙烯、三元こ丙橡膠(EPDM)、磺酸化EPDM、丁苯橡膠、丁ニ烯橡膠、氟橡膠及聚氧化こ烯等。粘結(jié)劑占整個正極活性材料230的lwt%以上且15wt%以下。如圖3所示，硬幣型二次電池包括負極204、正極232、隔離體210、電解液(未圖示)、框體206以及框體244。此外,硬幣型二次電池還包括環(huán)狀絕緣體220、間_物240及墊圈242。作為正極232，利用通過對正極集電體228設(shè)置正極活性材料230在上述步驟中獲得的電極。優(yōu)選使用將LiPF6溶解在碳酸こ烯酯(EC)和碳酸ニこ酯(DEC)的混合溶劑中的電解液，但是本發(fā)明的ー個實施例不局限于此。負極204在負極集電體200上具有負極活性材料202。作為負極集電體200，例如可以使用銅。作為負極活性材料，可以使用石墨或多并苯等。負極活性材料202優(yōu)選使用材料単體或者上述材料與粘結(jié)劑的混合物來形成。另外，也可以使用根據(jù)實施例1所示的方法獲得的ニ維碳作為負極活性材料的材料?？梢詫⒕哂锌椎慕^緣體(例如聚丙烯)用作隔離體210。或者，可以使用能夠傳送鋰離子的固體電解質(zhì)。優(yōu)選使用都由金屬(例如不銹鋼)形成的框體206、框體244、間隔物240及墊圈242?？蝮w206及框體244具有使負極204及正極232與外部電連接的功能。將負極204、正極232以及隔離體210浸潰在電解液中。然后，如圖3所示那樣，將框體206設(shè)置在底部依次層疊負極204、隔離體210、環(huán)狀絕緣體220、正極232、間隔物240、墊圈242及框體244。壓合框體206和框體244。如此，制造硬幣型鋰離子二次電池。在本實施例中，采用即使在不使用導(dǎo)電助劑或?qū)щ娭鷦┝繕O小的情況下也具有足夠?qū)щ娐实恼龢O活性材料。因此，可以制造単位重量或単位體積的容量大的儲能裝置。[實施例3]在本實施例中，對不同于實施例2的儲能裝置的鋰離子二次電池的例子進行說明。圖4示出鋰離子二次電池的示意結(jié)構(gòu)。在圖4所示的鋰離子二次電池中，正極302、負極307以及隔離體310設(shè)置在將構(gòu)成兀件與外部隔尚的框體320中，在該框體320中填充有電解液311。另外，隔尚體310設(shè)置在正極302與負極307之間。以與正極集電體300接觸的方式形成有正極活性材料301。這里，將正極活性材料301和設(shè)置有正極活性材料301的正極集電體300總稱為正極302。另ー方面，以與負極集電體305接觸的方式形成有負極活性材料306。這里，將負極活性材料306和設(shè)置有負極活性材料306的負極集電體305總稱為負極307。第一電極321和第二電極322分別與正極集電體300和負極集電體305連接，通過第一電極321及第ニ電極322進行充電和放電。另外，正極活性材料301與隔離體310之間以及負極活性材料306與隔離體310之間有一定間隔。但是，其結(jié)構(gòu)不局限于此，也可以使正極活性材料301與隔離體310接觸，負極活性材料306與隔離體310接觸。此外，也可以在正極302與負極307之間配置有隔離體310的狀態(tài)下將鋰離子二次電池卷成筒狀。正極集電體300可以具有與實施例2所示的正極集電體228同樣的結(jié)構(gòu)。正極302通過在正極集電體300上形成正極活性材料301而制造，具體如下:在正極集電體300上滴落通過混合實施例1所說明的正極活性材料與粘結(jié)劑而成的漿料并利用澆鑄法將其攤薄，然后使用輥壓機滾壓以使其厚度變均勻，然后進行真空干燥(在IOPa以下的壓カ下)或加熱干燥(在70°C至280°C，優(yōu)選在90°C至170°C的溫度下)。將正極活性材料301形成為不出現(xiàn)裂縫或發(fā)生剝離的厚度，具體為20 y m以上100 y m以下。負極集電體305及負極活性材料306可以分別具有與負極集電體200及負極活性材料202同樣的結(jié)構(gòu)。電解液311可以與實施例2所說明的電解液相同。隔離體310可以具有與隔離體210同樣的結(jié)構(gòu)。當(dāng)對上述鋰離子二次電池進行充電時，正極端子與第一電極321連接，而負極端子與第二電極322連接。電子通過第一電極321從正極302脫嵌并通過第二電極322轉(zhuǎn)移至負極307。此外，鋰離子從正極302的正極活性材料301中的正極活性材料脫嵌，通過隔離體310到達負極307并進入負極活性材料306中的負極活性材料。鋰離子和電子在該區(qū)域中結(jié)合并被吸留于負極活性材料306中。同時，在正極活性材料301中，電子從正極活性材料釋放，并且使包含于正極活性材料中的過渡金屬(如鐵、錳、鈷、鎳、釩等)發(fā)生氧化反應(yīng)。在放電時，在負極307中，負極活性材料306釋放作為離子的鋰，并且電子轉(zhuǎn)移至第二電極322。鋰離子穿過隔離體310到達正極活性材料301并進入正極活性材料301中的正極活性材料。這時，來自負極307的電子也到達正極302，并且使包含于正極活性材料中的過渡金屬(如鐵、錳、鈷、鎳、釩等)發(fā)生還原反應(yīng)。通過應(yīng)用實施例1所說明的正極活性材料的制造方法，可以制造単位體積和單位重量的容量大的鋰離子二次電池。當(dāng)正極活性材料由ニ維碳覆蓋時，可以縮少為了提高導(dǎo)電率而需要的厚度，所以可以使正極活性材料的粒徑比常規(guī)的粒徑小，并且可以制造能夠容易地嵌入及脫嵌鋰的正扱。在本實施例中，采用即使在不使用導(dǎo)電助劑或?qū)щ娭鷦┝繕O小的情況下也具有足夠?qū)щ娐实恼龢O活性材料。因此，可以制造単位重量或単位體積的容量大的儲能裝置。[實施例4]在本實施例中，對實施例2及實施例3所說明的儲能裝置的應(yīng)用例進行說明。實施例2及實施例3所說明的儲能裝置可以用于如數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機等影像拍攝裝置、數(shù)碼相框、移動電話(也稱為蜂窩電話、蜂窩電話裝置)、便攜式游戲機、便攜式信息終端、音頻再現(xiàn)裝置等的電子裝置。另外，實施例2及實施例3所說明的儲能裝置可以用于如電動汽車、混合動カ汽車、鐵路用電動車廂、工作車、卡丁車、輪椅、自行車等的電カ牽引車輛。圖5A示出移動電話的ー個例子。在移動電話410中，顯示部412安裝在框體411中?？蝮w411還具備操作按鈕413、操作按鈕417、外部連接端ロ 414、揚聲器415及麥克風(fēng)416 等。圖5B示出電子書閱讀器終端的ー個例子。電子書閱讀器終端430包括由鉸鏈432連接的兩個框體，第一框體431及第ニ框體433。第一框體431與第二框體433可以以該鉸鏈432為軸打開或關(guān)閉。第一框體431安裝有第一顯示部435，而第二框體433安裝有第二顯示部437。另外，第二框體433具備操作按鈕439、電源開關(guān)443及揚聲器441等。圖6示出電動汽車的ー個例子。電動汽車450安裝有儲能裝置451?？刂齐娐?53控制儲能裝置451的電カ輸出并將其供給到驅(qū)動裝置457?？刂齐娐?53由計算機455控制。驅(qū)動裝置457包括電動機(直流電動機或交流電動機)，并且根據(jù)需要安裝內(nèi)燃機。當(dāng)安裝有內(nèi)燃機吋，將電動機和內(nèi)燃機組合在一起。計算機455根據(jù)電動汽車450的駕駛員的命令的數(shù)據(jù)(加速、停止等)或者行駛環(huán)境的數(shù)據(jù)(上坡路或下坡路等)對控制電路453輸出控制信號?？刂齐娐?53根據(jù)計算機455的控制信號調(diào)整由儲能裝置451供給的電能來控制驅(qū)動裝置457的輸出。當(dāng)安裝有交流電動機吋，安裝將直流轉(zhuǎn)換為交流的轉(zhuǎn)換器?？梢岳猛獠侩姤┙o對儲能裝置451進行充電。注意，當(dāng)電カ牽引車輛為鐵路用電動車廂時，可以從架空電纜或?qū)щ娷壒┙o電カ來對鐵路用電動車廂進行充電。附圖標(biāo)記說明100:正極活性材料中包括的主要材料；102:石墨烯；200:負極集電體；202:負極活性材料;204:負極；206:框體；210:隔離體；228:正極集電體；230:正極活性材料；232:正極；240:間隔物；242:墊圈；244:框體；300:正極集電體；301:正極活性材料；302:正極；305:負極集電體；306:負極活性材料；307:負極；310:隔離體；311:電解液；320:框體；321:第一電極；322:第二電極；410:移動電話；411:框體；412:顯示部；413:操作按鈕；414:外部連接端ロ ；415:揚聲器；416:麥克風(fēng)；417:操作按鈕；430:電子書閱讀器終端；431:框體；432:鉸鏈；433:框體；435:顯示部；437:顯示部；439:操作按鈕；441:揚聲器；443:電源；450:電動汽車；451:儲能裝置；453:控制電路；455:計算機；以及457:驅(qū)動裝置。本申請基于2010年10月8日提交到日本專利局的日本專利申請No. 2010-228602,通過引用將其完整內(nèi)容并入在此。
權(quán)利要求
1.一種儲能裝置用正極活性材料的制造方法，包括如下步驟: 通過混合將成為所述正極活性材料的原料來形成混合物； 對所述混合物進行第一焙燒； 磨碎所述混合物； 對被磨碎的混合物添加氧化石墨烯； 進行第二焙燒來形成反應(yīng)生成物并使所述氧化石墨烯還原； 用石墨烯覆蓋所述反應(yīng)生成物的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能裝置用正極活性材料的制造方法，其中，在所述第一焙燒之前磨碎所述混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能裝置用正極活性材料的制造方法，其中，所述石墨烯的厚度為0.34nm以上3.4nm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能裝置用正極活性材料的制造方法，其中，所述反應(yīng)生成物的粒徑為50nm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能裝置用正極活性材料的制造方法，其中，所述反應(yīng)生成物包含磷酸鐵鋰、磷酸鎳鋰、磷酸鈷鋰或磷酸錳鋰。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能裝置用正極活性材料的制造方法，其中，在稀有氣體、氮氣、或氫氣的氣氛中或減壓下進行所述第一焙燒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能裝置用正極活性材料的制造方法，其中，在稀有氣體、氮氣、或氫氣的氣氛中或減壓下進行所述第二焙燒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能裝置用正極活性材料的制造方法，還包括在進行所述第ニ焙燒之后磨碎所述反應(yīng)生成物的步驟。
9.一種儲能裝置，包括: 設(shè)置有活性材料的正極； 負極；以及 設(shè)置在所述正極與所述負極之間的電解質(zhì)， 其中，所述正極的活性材料包含粘結(jié)劑、溶劑及所述正極活性材料的主要材料的混合物，所述正極活性材料的主要材料的表面被石墨烯覆蓋。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲能裝置，其中，所述石墨烯的總厚度為0.34nm以上3.4nm以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲能裝置，其中，所述正極活性材料的主要材料的粒徑為50nm以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲能裝置，其中，所述正極活性材料的主要材料包含磷酸鐵鋰、磷酸鎳鋰、磷酸鈷鋰或磷酸錳鋰。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲能裝置，其中，所述正極活性材料包含lwt%以下的導(dǎo)電助齊U。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的儲能裝置，其中，所述導(dǎo)電助劑是こ炔黑或碳黑。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲能裝置，其中，所述正極活性材料不包含導(dǎo)電助劑。
全文摘要
制造一種單位重量或單位體積的容量大的儲能裝置及儲能裝置用正極活性材料。利用二維碳覆蓋儲能裝置用正極活性材料中包括的主要材料的表面。正極活性材料中包括的主要材料由具有二維擴展結(jié)構(gòu)且可以忽略其厚度的高導(dǎo)電材料覆蓋，由此可以減少碳覆蓋量并且即便在不使用導(dǎo)電助劑或者在導(dǎo)電助劑量極少的情況下也可以獲得具有接近理論容量的容量的儲能裝置。因此，可以降低正極中的碳覆蓋量并減小導(dǎo)電助劑的體積，從而可以減小正極的體積。
文檔編號H01M4/36GK103140967SQ20118004789
公開日2013年6月5日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者野元邦治, 三輪讬也, 山梶正樹, 川上貴洋 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所