被認為實用性高的預摻雜技術是通過在使活性物質（電極）與鋰直接接觸或經電路使其短路的狀態下組裝電池，注入電解液，實施預摻雜的電化學的方法。但是，在這種情況下，需要大量時間，存在30μm以下的極薄的鋰金屬箔的厚度精度、處理的問題等。通過在溶劑的存在下將能夠摻雜鋰的材料與鋰金屬混合，能夠解決這樣的問題。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及簡便且實用的鋰的預摻雜方法、簡便且實用地使用將鋰預摻雜得到的電極活性物質的電極的制造方法、以及使用這些方法得到的蓄電器件。
技術介紹
近年來，關于以移動電話為代表的小型便攜式設備用的電源、深夜電力存儲系統、基于太陽能發電的家庭用分散型蓄電系統、用于電動車輛的蓄電系統等，各種高能量密度電池的開發在積極地進行中。特別是鋰離子電池因為具有超過350Wh/l的體積能量密度，以及安全性、循環特性等可靠性與將金屬鋰作為負極使用的鋰二次電池相比更為優異等理由，作為小型便攜式設備用的電源，其市場飛躍性地擴大。鋰離子電池使用以LiCo02、LiMn2O4等為代表的含鋰過渡金屬氧化物作為正極活性物質，使用以石墨為代表的碳系材料作為負極活性物質。現在，鋰離子電池的更進一步的高容量化在發展，但是通過實用化的正極氧化物和負極碳系材料的改良實現的高容量化幾乎達到了極限，難以滿足來自設備一方的對高能量密度的要求。此外，在高效率發動機與蓄電系統的組合(例如，混合動力電動車輛)、或燃料電池與蓄電系統的組合(例如，燃料電池電動車輛)中，為了使得發動機或燃料電池以最大效率運轉，必須進行一定輸出的運轉，為了對應負荷一側的輸出變動或能量再生，在蓄電系統一側要求有高輸出放電特性、高速率充電特性。為了對應該要求，在蓄電系統中實施以高能量密度為特征的鋰離子電池的高輸出化或者為了實現以高輸出為特征的雙電層電容器的高能量密度化的鋰離子電容器的研究開發。另一方面，通過在鋰離子電池或電容器等蓄電器件中使活性物質預先擔載鋰離子(以下稱為預摻雜)而使蓄電器件高容量化、高電壓化的技術備受注目。例如通過對非專利文獻1、專利文獻1、非專利文獻2、非專利文獻3等中記載的含有聚并苯(Polyacene)系骨架結構的不溶不熔性基體等的高容量材料應用該預摻雜，能夠如非專利文獻4所記載的那樣，設計出充分發揮其特征(高容量)的蓄電器件，能夠滿足上述蓄電器件的高能量密度化或高輸出化的要求。預摻雜是早已開始實用化的技術，例如，在非專利文獻5、專利文獻2中，公開有使鋰預摻雜在作為負極活性物質的含有聚并苯系骨架結構的不溶不熔性基體中的、高電壓且高容量的蓄電器件。就鋰的預摻雜而言，能夠組裝以預摻雜的電極為工作電極、使用鋰金屬為對電極的電化學系統，進行電化學的摻雜，在該方法中，需要從電化學系統取出預摻雜的電極，重組在電池、電容器中。因此，作為實用的預摻雜法，長期以來使用通過使鋰金屬箔貼附在含有活性物質的電極使其接觸、在注入電解液后將鋰摻雜在活性物質內的方法。該技術在電極數少、使用比較厚的電極的硬幣型電池等中有效，但是在將多個薄電極疊層的疊層型結構電池或卷繞型結構電池中，工序繁雜或在薄型鋰金屬的處理等方面存在問題，需要簡便且實用的預摻雜方法。作為解決該問題的方法，在專利文獻3 6中公開有使用開孔集電體的預摻雜方法(開孔箔法)。例如，在專利文獻3中公開有具有如下特征的有機電解質電池:具備貫通正面和背面的孔，負極活性物質能夠可逆地擔載鋰，來自負極的鋰通過與和負極或正極對置配置的鋰的電化學的接觸而被擔載，且該鋰的對向面積為負極面積的40%以下。在該電池中，在具備貫通孔的集電體上形成電極層，使配置在電池內的鋰金屬與負極短路，由此在注入電解液后，鋰離子通過集電體的貫通孔，摻雜至所有的負極中。在專利文獻3的實施例中公開有如下的有機電解質電池:該有機電解質電池在具備貫通孔的集電體中使用多孔金屬板(expanded metal),在正極活性物質中使用LiCoO2,在負極活性物質中使用含有聚并苯系骨架結構的不溶不熔性基體；能夠從配置在電池內的鋰金屬向該負極活性物質中簡便地預摻雜鋰離子。此外，公開有如下方法:將鋰金屬粉末混合在電極內、或者如專利文獻7中記載的那樣將鋰金屬粉末均勻地分散在負極上，在注液后，在電極上構成局部電池，鋰均勻地吸附儲存在電極內。另外，在專利文獻8中還公開有如下方法:將聚合物包覆Li微粒混合在負極中制造負極，在組裝電容器后，使其含浸電解液，由此使聚合物包覆Li微粒中的聚合物部分在電解液中溶出，使Li金屬與負極導通(短路)，由此使Li摻雜在負極的碳中。上述預摻雜技術均是通過在組裝電池、電容器之后注入電解液而在元件(cell)內使預摻雜開始的技術。另一方面，已知有:將電極材料浸潰在將正丁基鋰溶解在己烷等有機溶劑而得到的溶液中，使鋰與電極材料反應，用鋰化后的電極材料制作電極的技術(專利文獻9);利用被稱為Tow-Bulb法的方法使鋰為氣相狀態、使鋰與石墨反應而使石墨中含有鋰的方法(專利文獻10);和利用機械合金化法使鋰機械地成為合金的方法(專利文獻10)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開昭59-3806號公報專利文獻2:日本特開平3-233860號公報專利文獻3:W098/33227號公報專利文獻4:W000/07255號公報專利文獻5:W003/003395號公報專利文獻6:W004/097867號公報專利文獻7:日本特開平5-234621號公報專利文獻8:日本特開2007-324271號公報專利文獻9:日本特開平10-294104號公報專利文獻10:日本特開2002-373657號公報非專利文獻非專利文獻1:T.Yamabe, Μ.Fujii, S.Mori, H.Kinoshita, S.Yata:Synth.Met.，145,31 (2004)非專利文獻2:S.Yata, Y.Hato, K.Sakurai, T.0saki, K.Tanaka, T.Yamabe:Synth.Met.，18，645 (1987)非專利文獻3:S.Yata, H.Kinoshita, M.Komori, N.Ando, T.Kashiwamura，T.Harada, K.Tanaka, T.Yamabe:Synth.Met.,62,153 (1994)非專利文獻4:S.Yata, Y.Hato, H.Kinoshita, N.Ando, A.Anekawa, T.Hashimoto,M.Yamaguchi, K.Tanaka, T.Yamabe:Synth.Met.,73,273 (1995)非專利文獻5:矢田靜邦，工業材料，Vol.40，N0.5，32 (1992)
技術實現思路
專利技術所要解決的課題如上所述，在以鋰離子電池的高輸出化或電容器的高能量密度化為目標的開發中預摻雜技術很重要，提出了各種各樣方法的預摻雜法。現在，以圖1說明被認為實用性高的預摻雜技術(開孔箔法)，以圖2說明電池制造法。首先，在電極制造工序中，在使用具備貫通孔的集電體的情況下，需要將電極涂敷于開孔箔集電體(特殊箔)的工序，不同于圖2的現有工序。此外，在元件制造工序中，在使含有活性物質的電極與鋰經電路短路的狀態下組裝電池，注入電解液，由此在元件內實施預摻雜。但是，在這種情況下，為了整體均勻地進行摻雜，需要包括I天 幾周的陳化的預摻雜工序，與圖2的現有工序不同，需要大量的時間，而且還存在被裝入電池內的金屬鋰未被完全預摻雜而殘留、或者由于預摻雜而消失的鋰部分成為間隙而對電池的內部電阻等產生影響的問題。此外，還存在很多如下等制造上必須解決的問題:在使用具備貫通孔的集電體的情況下，必須向開孔集電體涂敷電極的問題；將本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋰的預摻雜方法，其特征在于：在溶劑的存在下，將能夠摻雜鋰的材料與鋰金屬混合。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.08.11 JP 2010-180354;2010.09.28 JP 2010-217011.一種鋰的預摻雜方法，其特征在于: 在溶劑的存在下，將能夠摻雜鋰的材料與鋰金屬混合。2.如權利要求1所述的鋰的預摻雜方法，其特征在于: 在所述鋰的預摻雜方法中，混合為混煉混合。3.如權利要求1或2所述的鋰的預摻雜方法，其特征在于: 在所述鋰的預摻雜方法中，溶劑中不含電解質鹽。4.如權利要求1 3中任一項所述的鋰的預摻雜方法，其特征在于:在所述鋰的預摻雜方法中，溶劑不與鋰金屬和摻雜有鋰的材料反應，且沸點為150°C以上。5.如權利要求1 4中任一項所述的鋰的預摻雜方法，其特征在于:在所述鋰的預摻雜方法中，溶劑為選自環狀碳酸酯類、內酯類和環丁砜類中的至少一種溶劑。6.一種電極的制造方法，其特征在于: 使用權利要求1 5中任一項所述的鋰的預摻雜方法，并且， 在水分為30ppm以下的氣氛制造。7.一種電極的制造方法，其特征在于:` 使用權利要求1 5中任一項所述的鋰的預摻雜方法，并且， 在能夠摻雜鋰的材料中，相對于該材料重量含有10%以上的溶劑，且，在水分為IOOppm以下的氣氛制造。8.一種預摻雜型電極的制造方法，其特征在于，包括: ...
【專利技術屬性】
技術研發人員：佐竹久史，藤井祐則，木下肇，矢田靜邦，
申請(專利權)人：株式會社KRI，
類型：發明
國別省市：日本;JP
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