JP2018063957A - 電極の作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
は単層グラフェンが2層乃至100層、好ましくは、2層乃至50層、より好ましくは2
層乃至20層積層した多層グラフェンとその作製方法、単層および多層グラフェンを有す
る電気機器(蓄電装置)に関する。
るいは、グラフェンの層)という。また、層数を指定したグラフェンを、「何層のグラフ
ェン」という。なお、グラフェンは、ポリアセン(特許文献5参照)をさらに2次元的に
広げたものでもある。
優れた物理的特性のためにさまざまな製品に応用することが試みられている(特許文献1
乃至特許文献3参照)。
法は、例えば、特許文献1あるいは特許文献2に記載されているように、触媒となる金属
を加熱し、そこに炭化水素ガスを通すことで、触媒上にグラフェンを成長させるものであ
る。
酸化グラフェンを溶液に分散させ、これを塗布することにより酸化グラフェン膜を形成し
、さらに、これを還元して、グラフェンを得るものである。
曲面上や凹凸のある物体上にグラフェンを形成することは困難である。本発明は、そのよ
うな複雑な曲面上や凹凸のある物体上に形成されたグラフェンを提供することを課題の一
とする。また、そのような複雑な曲面上や凹凸のある物体上にグラフェンを形成する方法
を提供することを課題の一とする。また、複雑な曲面上や凹凸のある物体上に形成された
グラフェンを有する機器を提供することを課題の一とする。
にともなう劣化の小さな陰極材料や蓄電装置を提供することを課題とする。また、本発明
は、高速の充電あるいは大電力の取り出しに適した陰極材料や蓄電装置を提供することを
課題とする。本発明の一態様は、これらの課題の少なくとも一を解決する。
せる工程と、物体を溶液から引き上げる工程と、物体表面を乾燥させて、その表面に酸化
グラフェンの層を形成する工程と、その後、熱処理をおこなうことにより酸化グラフェン
を還元せしめ、グラフェンの層を物体の表面に形成する工程とを有するグラフェンの層の
形成方法である。
導性のある表面を有する物体を浸漬させ、物体を陽極として電気泳動法により物体表面に
酸化グラフェンの層を形成する工程と、その後、熱処理をおこなうことにより酸化グラフ
ェンを還元せしめ、グラフェンの層を物体の表面に形成する工程とを有するグラフェンの
層の形成方法である。
の酸化グラフェンは物体表面に移動し、酸化グラフェンの層を形成することができる。
化グラフェンを還元し、グラフェンの層を物体表面に形成できる。なお、グラフェンは純
粋な炭素である必要はなく、その純度は用途に応じて決定できる。例えば、炭素と水素以
外の元素の濃度を15原子%以下とするとよい。あるいは、炭素以外の元素の濃度を30
原子%以下としてもよい。なお、用いる酸化グラフェンの一辺の長さは100μm以下、
好ましくは、10μm以下としてもよい。
てグラフェンの層を形成してもよい。
で、物体表面(物体がグラフェンの層と接する面)は導電性を呈してもよい。また、本発
明の一態様は、表面がグラフェンの層に覆われたウィスカ状の物体である。
である。また、本発明の一態様は、グラフェンの層に覆われたウィスカを有する負極集電
体を陰極として有し、前記グラフェンの層は少なくとも1つの空孔を有することを特徴と
する蓄電装置である。
あるいは複数層形成されていてもよい。また、グラフェンの層とは異なる材料の層の上に
グラフェンの層を形成してもよい。その際、グラフェンの層とは異なる材料の層は、グラ
フェンの層が剥離することを防止するような応力緩和する作用を有することが好ましい。
成できる。特に、電気泳動により酸化グラフェンの層を物体表面に形成する場合には、酸
化グラフェンの導電率が十分に低いため、酸化グラフェンの層に既に覆われている部分に
さらに酸化グラフェンが積層することは少なく、まだ、酸化グラフェンの層に覆われてい
ない部分に酸化グラフェンが優先的に積層するためである。このように酸化グラフェンの
積層がおこなわれるため、物体の表面に形成される酸化グラフェンの厚さは実質的に均一
な厚さになる。
−COOH)で終端されているため、水等の溶媒中では、カルボキシル基から水素イオン
が離脱し、酸化グラフェン自体は負に帯電する。そのため、陽極に引き寄せられ、付着す
る。
因で膨張しても、グラフェンが十分な柔軟性を有しているため物体が破砕してしまうこと
を防止できる。
の陰極材料としても用いることができる。その際、グラフェンの層は表面の保護だけでな
く、活物質としても機能することがある。
れている。しかし、グラファイト系の陰極材料の単位質量当たりの理論放電容量は、炭素
原子6個に対してリチウム原子1個が結合すると仮定するため、372mAh/gしかな
い。
ラフェンは、ポリアセン(特許文献5参照)をさらに2次元的に広げたものである。ポリ
アセンは、炭素原子2個に対してリチウム原子1個が結合することから、グラファイトの
3倍の高い放電容量が得られる。グラフェンも同様に高密度にリチウムを保持でき、高い
放電容量が得られる。
、グラフェンの層を形成できる。その結果、陰極の表面積は極めて大きくなる。この際に
は1層乃至50層、好ましくは1層乃至20層のグラフェンを形成できる。このグラフェ
ンには適度に空孔や隙間が存在するため、リチウムイオンが出入りできる。また、このグ
ラフェン内にはリチウムイオンを蓄積することができる。すなわち、陰極材料として使用
できる。
ン間よりも広いため、より高い密度でリチウムイオンを蓄積できる。また、リチウムイオ
ンがグラフェン間に挿入された状態においても体積の増加は限定的であるため、充放電の
繰り返しに伴う、活物質の微粉化はおこりにくい。したがって、繰り返しの充放電に耐え
る陰極材料となる。
や大電力の取り出しが可能となる。
2および特許文献3に記載されているようなCVD法によって作製された結晶性の高いグ
ラフェン膜では、空孔が少なく、グラフェン間距離も狭いので十分な効果が得られない。
あるウィスカから剥離しやすいことが認められ、剥離の程度は108層のグラフェンが大
きかった。一方、17層、43層のグラフェンでは剥離は認められなかった。
に抑制するには50層以下であることが好ましい。剥離を防止するにはより柔軟なグラフ
ェンを用いるとよい。なお、ウィスカとグラフェンとの密着性が向上している場合にはこ
の限りではない。
た、酸素の濃度のより高いものが好ましく、酸素濃度が5原子%以上15原子%以下であ
るものを用いるとよい。そのようなグラフェンの層では、グラフェン間の距離が十分に大
きいため、リチウムイオンを高密度で蓄積できるので、なお好ましい。なお、グラフェン
の層の導電性を重視する場合には、酸素濃度の低いものが望ましく、酸素濃度が1原子%
以下であるものを用いるとよい。
とが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更
し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。
本実施の形態では、物体にグラフェンを形成する方法について説明する。酸化グラフェン
は、グラファイトを酸化して、酸化グラファイトを作製し、これに超音波振動を加えるこ
とで得られる。詳細は特許文献3を参照すればよい。また、市販の酸化グラフェンを利用
してもよい。
散させる。溶媒は極性溶媒であることが好ましい。酸化グラフェンの濃度は1リットル当
たり0.1g乃至10gとすればよい。
溶液102を入れ、そこにグラフェンの層を形成する物体103を入れ、これを陽極とす
る。また、溶液に陰極となる導電体104を入れ、陽極と陰極の間に適切な電圧(例えば
、5V乃至20V)を加える。なお、電圧は一定でなくてもよい。陽極と陰極の間を流れ
る電荷量を測定することで、物体に付着した酸化グラフェンの層の厚さを見積もることが
できる。
に、真空中あるいは不活性ガス(窒素あるいは希ガス等)中等の還元性の雰囲気で150
℃以上、好ましくは200℃以上の温度で加熱する。加熱する温度が高いほど、また、加
熱する時間が長いほど、酸化グラフェンがよく還元され、純度の高い(すなわち、炭素以
外の元素の濃度の低い)グラフェンが得られるが、加熱する温度は物体との反応性も考慮
して決定されるべきである。なお、酸化グラフェンは150℃で還元されることがわかっ
ている。
えば、加熱温度100℃(1時間)では多層グラフェンの抵抗率は240MΩcm程度で
あるが、加熱温度200℃(1時間)では4kΩcm程度となり、300℃(1時間)で
は2.8Ωcm程度(いずれも8試料の平均値)となる。
その際、隣接するグラフェン同士が結合し、より巨大な網目状あるいはシート状のネット
ワークを形成する。このようにして形成されたグラフェンは、物体に凹凸があっても、そ
の凹部にも凸部にもほぼ均一な厚さで形成される。
本実施の形態では、リチウムイオン二次電池の負極集電体の一表面に形成されたシリコン
のウィスカの表面に1層乃至50層のグラフェンを形成する例について説明する。本実施
の形態では、浸漬法を用いてグラフェンを形成する。
ることで酸化グラフェンを得、水やNMP等の溶媒に分散させる。
げた後、乾燥させる。さらに、真空中あるいは不活性ガス(窒素あるいは希ガス等)中等
の還元性の雰囲気で150℃以上、好ましくは200℃以上の温度で加熱する。以上の工
程により、シリコン活物質層表面に1層乃至50層のグラフェンを形成することができる
。
さらに同じように処理をおこなってグラフェンの層を重ねて形成してもよい。同じことを
3回以上繰り返してもよい。このように多層のグラフェンを形成するとグラフェンの強度
が高くなり、グラフェンがウィスカから剥離することを抑制できる。
に乱雑さが生じ、グラフェンの層の強度が厚さに比例しなくなるが、このように何度かに
分けてグラフェンの層を形成する場合には、グラフェンの層のsp2結合が概略ウィスカ
の表面と平行であるため、厚くするほどグラフェンの層の強度が増す。
形成し、その上にグラフェンの層を形成するとよい。そのような材料の層としては、銅の
ように柔軟性があり、リチウムを吸蔵しない材料が好ましい。
201の表面は加工されて、ウィスカ202を有する。そして、ウィスカ202の表面に
は上記の処理により第1のグラフェンの層203_1と第2のグラフェンの層203_2
等が形成される。また、グラフェンの層203には適度に空孔204が存在する。また、
グラフェンの層203を何回かにわけて形成する際には、空孔204の場所は重ならない
ことがある。
ずれにしても、集電体201の表面積を増加させるものであればよい。また、集電体20
1とウィスカ202等の構造物は、互いに異なる材料で構成されていてもよい。例えば、
集電体201にチタンを用い、ウィスカ202には、シリコンを用い、CVD法で作製し
てもよい。
次電池は、陰極303、陽極309、セパレータ305、電解液(図示せず)、筐体30
4および筐体312を有する。このほかにはリング状絶縁体306、スペーサー310お
よびワッシャー311を有する。
。負極集電体301としては、例えば銅やチタンを用いるとよい。そして、負極集電体3
01を上述の酸化グラフェン溶液に浸漬した後、加熱処理をおこなって、酸化グラフェン
を還元させ、ウィスカの表面に1層乃至50層のグラフェンを形成する。
得る。これが負極活物質となる。ウィスカ上に形成されたグラフェンの層は極めて表面積
が大きくなるため、高速充電や大容量の放電に適している。ただし、グラフェンの層は極
めて薄いので図3には示していない。
、正極活物質の粒子をバインダーや導電助剤とともに混合したスラリーを正極集電体30
7上に塗布して、乾燥させたものを用いればよい。
チウム、珪酸マンガンリチウム、珪酸鉄リチウム等を用いることができるが、これに限ら
ない。活物質粒子の粒径は20nm乃至100nmとするとよい。また、焼成時にグルコ
ース等の炭水化物を混合して、正極活物質粒子にカーボンがコーティングされるようにし
てもよい。この処理により導電性が高まる。
合溶媒にLiPF6を溶解させたものを用いるとよいが、これに限られない。
よいが、リチウムイオンを透過させる固体電解質を用いてもよい。
ステンレス)製のものを用いるとよい。筐体304および筐体312は、陰極303およ
び陽極309を外部と電気的に接続する機能を有している。
ように、筐体304を下にして陰極303、セパレータ305、リング状絶縁体306、
陽極309、スペーサー310、ワッシャー311、筐体312をこの順で積層し、筐体
304と筐体312とを圧着してコイン型の二次電池を作製する。
本実施の形態では、集電体上に形成されたウィスカの表面に1層乃至50層のグラフェン
よりなるグラフェンの層を形成する別の例について説明する。本実施の形態では、電気泳
動法を用いてグラフェンを形成する。実施の形態2と同様に、酸化グラフェンを水やNM
P等の溶媒に分散させる。酸化グラフェンの濃度は1リットル当たり0.1g乃至10g
とすればよい。
る。また、溶液に陰極となる導電体を入れ、陽極と陰極の間に適切な電圧(例えば、5V
乃至20V)を加える。酸化グラフェンは、ある大きさのグラフェンシートの端の一部が
カルボキシル基(−COOH)で終端されているため、水等の溶媒中では、カルボキシル
基から水素イオンが離脱し、酸化グラフェン自体は負に帯電する。そのため、陽極に引き
寄せられ、付着する。なお、この際、電圧は一定でなくてもよい。陽極と陰極の間を流れ
る電荷量を測定することで、ウィスカに付着した酸化グラフェンの層の厚さを見積もるこ
とができる。
らに、真空中あるいは不活性ガス(窒素あるいは希ガス等)中等の還元性の雰囲気で15
0℃以上、好ましくは200℃以上の温度で加熱する。この結果、ウィスカの表面に形成
された酸化グラフェンは還元され、グラフェンとなる。その際、隣接するグラフェン同士
が結合し、より巨大な網目状あるいはシート状のネットワークを形成する。
凸部にもほぼ均一な厚さで形成される。このようにして、シリコン活物質層の表面に1層
乃至50層のグラフェンよりなるグラフェンの層を形成することができる。
の層の形成や、実施の形態2の方法によるグラフェンの層の形成を複数回おこない、全体
として厚さ30nm乃至300nmのグラフェンの層を得る。これが負極活物質となる。
その後、実施の形態2で示したように二次電池を作製できる。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、例えば、電気自動車、電動工具、パーソナルコンピュ
ータ、携帯電話等で使用できる。これらの電気機器は、有線で電源を供給されるとは限ら
ないため、内部に充電池を有する。その充電池の負極の活物質として、例えば、実施の形
態2乃至実施の形態3で示した1層乃至50層のグラフェンで表面が覆われたシリコンを
用いればよい。
値が大きく変動する用途では、内部抵抗の小さい充電池が求められるので、本発明を適用
すると、十分な効果が得られる。また、移動する物体では、電気容量の高い充電池が求め
られるが、本発明を適用すると、十分な効果が得られる。
、表示装置、照明装置、DVD(Digital Versatile Disc)など
の記録媒体に記憶された静止画または動画を再生する画像再生装置、電子レンジ等の高周
波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、エアコンディショナーなどの空調設備、電気冷蔵
庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、DNA保存用冷凍庫、透析装置などが挙げられる。
機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体として、例えば、電気自動車、内燃機関と
電動機を併せ持った複合型自動車(ハイブリッドカー)、電動アシスト自転車を含む原動
機付自転車などが挙げられる。
呼ぶ)として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることができる。或いは、上記電子
機器・電気機器は、商用電源からの電力の供給が停止した場合に、電子機器・電気機器へ
の電力の供給をおこなうことができる蓄電装置(無停電電源と呼ぶ)として、本発明の一
態様に係る蓄電装置を用いることができる。
の電力の供給と並行して、電子機器・電気機器への電力の供給をおこなうための蓄電装置
(補助電源と呼ぶ)として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることができる。
は、本発明の一態様に係る蓄電装置405を用いた電子機器・電気機器の一例である。具
体的に、表示装置401は、TV放送受信用の表示装置に相当し、筐体402、表示部4
03、スピーカー部404、蓄電装置405等を有する。本発明の一態様に係る蓄電装置
405は、筐体402の内部に設けられている。
蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給
が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置405を無停電電源として用いる
ことで、表示装置401の利用が可能となる。
置、電気泳動表示装置、DMD(Digital Micromirror Devic
e)、PDP(Plasma Display Panel)、FED(Field E
mission Display)などの、半導体表示装置を用いることができる。
、全ての情報表示用表示装置が含まれる。
用いた電気機器の一例である。具体的に、照明装置411は、筐体412、光源413、
蓄電装置414等を有する。図4では、蓄電装置414が、筐体412及び光源413が
据え付けられた天井415の内部に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置41
4は、筐体412の内部に設けられていても良い。
蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給
が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置414を無停電電源として用いる
ことで、照明装置411の利用が可能となる。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、天井415以外、例えば側壁416、床417、窓4
18等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓上型の照明装置な
どに用いることもできる。
。具体的には、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、LEDや有機EL素子などの発光素
子が、上記人工光源の一例として挙げられる。
の一態様に係る蓄電装置424を用いた電気機器の一例である。具体的に、室内機421
は、筐体422、送風口423、蓄電装置424等を有する。図4では、蓄電装置424
が、室内機421に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置424は室外機42
5に設けられていても良い。或いは、室内機421と室外機425の両方に、蓄電装置4
24が設けられていても良い。
24に蓄積された電力を用いることもできる。特に、室内機421と室外機425の両方
に蓄電装置424が設けられている場合、停電などにより商用電源から電力の供給が受け
られない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置424を無停電電源として用いることで
、エアコンディショナーの利用が可能となる。
示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを1つの筐体に有する一体型のエアコンデ
ィショナーに、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることもできる。
電気機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫431は、筐体432、冷蔵室用扉4
33、冷凍室用扉434、蓄電装置435等を有する。図4では、蓄電装置435が、筐
体432の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫431は、商用電源から電力の供給を
受けることもできるし、蓄電装置435に蓄積された電力を用いることもできる。よって
、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る
蓄電装置435を無停電電源として用いることで、電気冷凍冷蔵庫431の利用が可能と
なる。
などの電気機器は、短時間で高い電力を必要とする。よって、商用電源では賄いきれない
電力を補助するための補助電源として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることで、
電気機器の使用時に商用電源のブレーカーが落ちるのを防ぐことができる。
総電力量のうち、実際に使用される電力量の割合(電力使用率と呼ぶ)が低い時間帯にお
いて、蓄電装置に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まる
のを抑えることができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫431の場合、気温が低く、冷蔵室用
扉433、冷凍室用扉434の開閉がおこなわれない夜間において、蓄電装置435に電
力を蓄える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉433、冷凍室用扉434の開閉がお
こなわれる昼間において、蓄電装置435を補助電源として用いることで、昼間の電力使
用率を低く抑えることができる。
ンを形成した試料について説明する。ウィスカ状のシリコンはシランガスを原料とする減
圧CVD法によって集電体(チタンシート)上に形成され、図5(A)に示すような表面
形状をしている。
ン)と濃硫酸を混合したものに、過マンガン酸カリウムを加えた後、2時間撹拌した。そ
の後、純水を加え、加熱して15分撹拌し、さらに過酸化水素水を加えることで、酸化グ
ラファイトを含む黄褐色の溶液を得た。さらに、これを濾過し、塩酸を加えた後、純水で
洗浄した。そして、超音波処理を2時間おこない、酸化グラファイトを酸化グラフェンに
し、酸化グラフェンを分散させた水溶液を得た。
た。これを乾燥させ、さらに、真空中(0.1Pa以下)、300℃で10時間加熱した
。このようにして作製した試料の表面を観察したものを図5(C)に示す。
いる。また、このグラフェンの層は、ウィスカ状のシリコンの凸部と凸部の間をつなぐよ
うに形成されていることがわかった。
断面TEM観察をおこなった。2箇所の断面を観察した。図6(A)に示される部分では
、グラフェンの厚さは6.8nmであった。また、図6(B)に示される部分では、グラ
フェンの厚さは17.2nmであった。
ェンの層の厚さが大きくばらついていることがわかった。
に、グラフェン(を含む)層とウィスカ状のシリコンの凹部の間には空間が形成されてい
ることがわかった。なお、試料観察のため、このグラフェンの層の上には、カーボンの蒸
着膜を形成した。図6(C)ではグラフェンの層の上にカーボンの蒸着膜があることに注
意する必要がある。
フェンを形成した試料について説明する。ウィスカ状のシリコンは実施例1で用いたもの
と同じである。また、実施例1で用いたものと同じ酸化グラフェンの水溶液を用意する。
浸漬し、また、対向電極としてステンレス板を浸漬した。ここでは、チタンシートとステ
ンレス板との距離を1cmとした。そして、チタンシートを陽極、ステンレス板を陰極と
して、10Vの電圧を5分間かけた。この間に流れた電荷量は0.114Cであった。
0℃で10時間加熱した。このようにして試料を作製した。得られたウィスカ状のシリコ
ンの表面を観察したものを図5(B)に示す。図5(A)と目立った違いが認められない
が、写真の中央部には膜状の物体が、ウィスカ間にかかっている様子が認められる。また
、ところどころ、ウィスカ表面に黒い部分があり、グラフェンの厚い部分であると考えら
れる。
の箇所を測定しても認められたことから、ウィスカ表面のほぼ全面がグラフェンで覆われ
ていると考えられる。
現性がよかった。このように、実施の形態3で示される電気泳動法によるグラフェンの層
の形成は、極めて均一におこなえることが示された。
二次電池の陰極として用いた場合と、表面に何の処理も施さなかった場合とを比較する。
リチウムイオン二次電池に用いられる電解液は、電極(特に陰極)と反応して、電極表面
に電解液の分解した化合物膜が形成されることが知られている。
e)と呼ばれ、電極と電解質の反応を和らげ、安定化させるために必要であると考えられ
ている。しかしながら、その厚さは電極と電解質の組み合わせによって決定されるため、
必要以上に厚くなることもある。
ン伝導性の低下、電解液の消耗などが挙げられる。従来、このようなSEIの生成を抑制
するために、蒸着法やCVD法により電極表面を被覆することが試みられてきた。
のシリコンのような複雑な形状を用いることが好ましい。ところが、このような物体の表
面を被覆するには、蒸着法やCVD法は使用できない。しかし、実施の形態1あるいは実
施例1で示した方法であれば、ウィスカ状のシリコンであっても適切に被覆できる。
さなかったウィスカ状のシリコンであり、初期の表面の状態は図5(A)に示されるもの
と同等である。試料Bは実施例1に示した方法で表面にグラフェンを形成したウィスカ状
のシリコンで、初期の表面の状態は図5(B)に示されるものと同等である。
回おこない、その後のウィスカ状のシリコンの表面の様子を観察した。CV測定は三極式
のビーカーセル(作用極:試料Aあるいは試料B、参照極:金属リチウム、対極:金属リ
チウム、電解液:六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)のエチレンカーボネート(EC
)溶液(1mol/L)とジエチルカーボネート(DEC)の混合液(体積比1:1))
を用いて、走査速度0.1mV/秒でおこなった。
イクルおこなった後の試料Aの表面の様子を示す。また、図8(B)には上記のCV測定
(走査範囲0V〜1V(vs.Li/Li+))を10サイクルおこなった後の試料Bの
表面の様子を示す。
され、元のウィスカ状のシリコンの形状を確認することは困難である。一方、図8(B)
と図5(B)あるいは、図8(B)と図8(A)を比較してわかるように、試料Bの表面
のSEIは試料Aほど厚くは形成されなかった。
酸リチウム(LiPF6)のエチレンカーボネート(EC)溶液(1mol/L)とジエ
チルカーボネート(DEC)の混合液(体積比1:1)を用い、セパレータとして、微細
な穴のあいたポリプロピレンを用いたコインセルを作製した。そしてコインセルの充放電
をおこない、リチウムの放出と吸収に伴う容量の変化を測定した。充放電に際しては、1
サイクル目の電流値は50μA、2サイクル目以降は4mAとした。
が低下するが、10サイクル以降は試料Bの方では容量が増加し、試料Aよりも大きくな
った。図7(B)には、30サイクル目のリチウムの放出(あるいは吸収)に伴う電位の
変動と容量の関係を示す。試料Bの方が試料Aよりもより多くのリチウムを放出でき、ま
た、より多くのリチウムを吸収できることがわかる。これは、試料Bでは、試料Aに比べ
るとSEIが厚く形成されなかったことによるものと考えられる。
102 溶液
103 物体
104 導電体
201 集電体
202 ウィスカ
203 グラフェンの層
204 空孔
301 負極集電体
302 負極活物質層
303 陰極
304 筐体
305 セパレータ
306 リング状絶縁体
307 正極集電体
308 正極活物質層
309 陽極
310 スペーサー
311 ワッシャー
312 筐体
401 表示装置
402 筐体
403 表示部
404 スピーカー部
405 蓄電装置
411 照明装置
412 筐体
413 光源
414 蓄電装置
415 天井
416 側壁
417 床
418 窓
421 室内機
422 筐体
423 送風口
424 蓄電装置
425 室外機
431 電気冷凍冷蔵庫
432 筐体
433 冷蔵室用扉
434 冷凍室用扉
435 蓄電装置
Claims (4)
- 集電体上に活物質層を形成し、
前記活物質層が形成された前記集電体を酸化グラフェン溶液に浸漬し、
前記活物質層の表面に前記酸化グラフェンの層の形成し、
前記活物質層の表面の前記酸化グラフェンを還元することでグラフェンの層を形成する電極の形成方法であって、
前記活物質層は、凹凸を有し、
前記グラフェンの層は、前記活物質の凸部と凸部をつなぐように形成され、
前記活物質の凹部と、前記活物質の凸部と凸部をつなぐように形成された前記グラフェンの層により囲まれた空間を有することを特徴とする電極の形成方法。 - 集電体上に活物質層を形成し、
前記活物質層が形成された前記集電体を酸化グラフェン溶液に浸漬し、
前記活物質層の表面に前記酸化グラフェンの層の形成し、
前記活物質層の表面の前記酸化グラフェンを還元することでグラフェンの層を形成する電極の形成方法であって、
前記活物質層は、凹凸を有し、
前記グラフェンの層は、前記活物質の凸部と凸部をつなぐように形成され、
前記活物質の凹部と、前記活物質の凸部と凸部をつなぐように形成された前記グラフェンの層により囲まれた空間を有し、
前記グラフェンに含まれる炭素と水素以外の元素の濃度は15原子%以下であることを特徴とする電極の作製方法。 - 集電体上に活物質層を形成し、
前記活物質層が形成された前記集電体を酸化グラフェン溶液に浸漬し、
前記活物質層の表面に前記酸化グラフェンの層の形成し、
前記活物質層の表面の前記酸化グラフェンを還元することでグラフェンの層を形成する電極の形成方法であって、
前記活物質層は、凹凸を有し、
前記グラフェンの層は、前記活物質の凸部と凸部をつなぐように形成され、
前記活物質の凹部と、前記活物質の凸部と凸部をつなぐように形成された前記グラフェンの層により囲まれた空間を有し、
前記グラフェンに含まれる酸素の濃度は5原子%以上15原子%以下であることを特徴とする電極の作製方法。 - 請求項1乃至3のいずれか一において、
前記酸化グラフェンを還元は、還元性の雰囲気において150℃〜200℃の熱処理で行うことを特徴とする電極の作製方法。
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