Композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии, способ его получения и устройство аккумулирования электроэнергии

Композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии, способ его получения и устройство аккумулирования электроэнергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к композитному электроду для устройства аккумулирования электроэнергии, способу его получения и устройству аккумулирования электроэнергии. Более конкретно настоящее изобретение относится к композитному электроду для устройства аккумулирования электроэнергии, композитному электроду, включающему в себя заданные нитевидные кристаллы или волокна, которые сформированы на подложке, и включающему в себя заданный слой покрытия, сформированный на поверхностях нитевидных кристаллов или волокон, к способу получения композитного электрода и к устройству аккумулирования электроэнергии, использующему композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии.

Уровень техники

[0002] Ранее был предложен электрохимический конденсатор, который позволяет вызывать электрохимическую емкость путем осаждения оксида титана и т.п. на поверхностях волокон активированного углерода (смотри патентную литературу 1).

[0003] Более того, был предложен электрохимический конденсатор, который позволяет вызывать электрохимическую емкость путем формирования нитевидных кристаллов аморфного оксида (смотри патентную литературу 2).

[0004] Кроме того, был предложен литий-ионный аккумулятор (вторичная батарея), использующий в качестве электрода подложку, на которой сформированы нитевидные кристаллы оксида вольфрама и т.п. (смотри патентную литературу 3).

Список ссылок

[0005] Патентная литература

Патентная литература 1: публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 2002-158140.

Патентная литература 2: публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 2005-252217.

Патентная литература 3: публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № 2008-181763.

Сущность изобретения

Техническая задача

[0006] Однако в электрохимическом конденсаторе, описанном в вышеуказанной патентной литературе 1, большая часть емкости обусловлена оксидом, сами волокна активированного углерода только обеспечивают емкость двойного электрического слоя, и существует проблема того, что достаточной емкости не получено.

[0007] Более того, в электрохимическом конденсаторе, описанном в вышеуказанной патентной литературе 2, использованы нитевидные кристаллы с одним составом и, соответственно, существует проблема того, что трудно найти баланс между емкостью и проводимостью.

[0008] Кроме того, электрод литий-ионного аккумулятора, описанный в вышеуказанной патентной литературе 3, имеет предпочтительные рабочие характеристики; вместе с тем существует возможность улучшения в плане дополнительного увеличения емкости.

[0009] Настоящее изобретение было сделано с учетом описанных выше проблем, которые свойственны традиционным технологиям. Задачей настоящего изобретения является предоставление композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии, который способен вызывать высокую емкость и превосходное реагирование, предоставление способа получения композитного электрода и предоставление устройства аккумулирования электроэнергии, использующего композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии.

Решение задачи

[0010] В результате повторения кропотливых исследований для того, чтобы решить вышеприведенную задачу, авторы настоящего изобретения выяснили, что вышеприведенная задача может быть решена формированием заданного слоя покрытия на поверхностях заданных нитевидных кристаллов или волокон, сформированных на подложке, и авторы подошли к созданию настоящего изобретения.

[0011] В частности, композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии согласно настоящему изобретению включает в себя: подложку; нитевидный кристалл или волокно, выполненный(ое) из по меньшей мере одного из металла и соединения металла, причем нитевидный кристалл или волокно сформирован(о) на подложке; и слой покрытия, содержащий активное вещество, причем слой покрытия сформирован на по меньшей мере части поверхности нитевидного кристалла или волокна.

[0012] Более того, устройство аккумулирования электроэнергии согласно настоящему изобретению включает в себя: композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии согласно настоящему изобретению; и электролит.

[0013] Кроме того, способ получения композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии согласно настоящему изобретению представляет собой способ получения композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии, являющегося композитным электродом согласно настоящему изобретению, включающий в себя следующие этапы (1) и (2):

[0014] (1) осуществление термической обработки исходного материала или предшественника подложки, содержащего составляющий металл нитевидного кристалла или волокна, в окислительной атмосфере и формирование нитевидного кристалла или волокна на подложке; и

(2) после этапа (1) формирование слоя покрытия, содержащего активное вещество, на по меньшей мере части поверхности нитевидного кристалла или волокна.

Выгодные эффекты изобретения

[0015] В соответствии с настоящим изобретением принята такая конфигурация, которая включает в себя: подложку; нитевидный кристалл или волокно, который(ое) выполнен(о) из по меньшей мере одного из металла и соединения металла и сформирован(о) на подложке; и слой покрытия, который содержит активное вещество и сформирован на по меньшей мере части поверхности нитевидного кристалла или волокна. Соответственно, может быть предоставлен композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии, который способен вызывать высокую емкость и превосходное реагирование, способ получения композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии и устройство аккумулирования электроэнергии, использующее композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии.

Краткое описание чертежей

[0016] Фиг.1(a) является СЭМ-снимком сечения прекомпозитного электрода, полученного в примере 1(А), а фиг.1(b) является СЭМ-снимком его сверху.

Фиг.2 является СЭМ-снимком сверху композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 1(А).

Фиг.3 является графиком, показывающим вольтамперную характеристику композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 1(А).

Фиг.4 является графиком, показывающим вольтамперную характеристику прекомпозитного электрода, полученного в примере 1(А).

Фиг.5 является СЭМ-снимком сверху композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 1(B).

Фиг.6 является графиком, показывающим вольтамперную характеристику композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 1(B).

Фиг.7(a) является СЭМ-снимком сечения прекомпозитного электрода, полученного в примере 2, а фиг.7(b) является СЭМ-снимком сечения композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 2.

Фиг.8 является графиком, показывающим вольтамперную характеристику композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 2 и прекомпозитного электрода, полученного в примере 2.

Фиг.9 является графиком, показывающим вольтамперную характеристику таблеточного электрода в сравнительном примере 1.

Фиг.10(a) является СЭМ-снимком сечения прекомпозитного электрода, полученного в примере 3, а фиг.10(b) является СЭМ-снимком его сверху.

Фиг.11 является СЭМ-снимком сверху композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 3.

Фиг.12 является СЭМ-снимком сверху композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 4.

Фиг.13 является СЭМ-снимком сверху композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 5.

Фиг.14 является графиком, показывающим вольтамперную характеристику композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 3.

Фиг.15 является графиком, показывающим вольтамперную характеристику композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 4.

Фиг.16 является графиком, показывающим вольтамперную характеристику композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 5.

Фиг.17 является графиком, показывающим вольтамперную характеристику прекомпозитного электрода, полученного в примере 3.

Фиг.18 является графиком, показывающим результаты емкостных характеристик композитных электродов для устройства аккумулирования электроэнергии в примерах 3-5.

Фиг.19 является графиком, показывающим результаты измерения импеданса композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 3 и прекомпозитного электрода, полученного в примере 3.

Описание вариантов воплощения

Первый вариант воплощения

[0017] Ниже приведено подробное описание композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения, способа получения композитного электрода и устройства аккумулирования электроэнергии.

[0018] Отметим, что в этих описании и формуле изобретения «основной компонент» относится к тому компоненту, который составляет 50% по массе или более по отношению к суммарному количеству составляющих компонентов в каждой из областей, причем суммарное количество взято за опорное.

[0019] Сначала приведено подробное описание композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения.

[0020] Композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии согласно первому варианту воплощения включает в себя: подложку; нитевидные кристаллы или волокна, которые сформированы на подложке и выполнены из по меньшей мере одного из металла и соединения металла; и содержащий активное вещество слой покрытия, сформированный на по меньшей мере части поверхностей нитевидных кристаллов или волокон.

[0021] Тогда такие нитевидные кристаллы или волокна имеют более высокую электропроводность, чем такое активное вещество.

[0022] При такой конфигурации могут демонстрироваться высокая емкость и превосходное реагирование.

[0023] Отметим, что каждый из нитевидных кристаллов или каждое из волокон может быть применен(о) отдельно или в сочетании с другим.

[0024] Слой покрытия конкретно не ограничен при условии, что слой покрытия сформирован на по меньшей мере части поверхностей нитевидных кристаллов или волокон и содержит активное вещество. Однако желательно, чтобы слой покрытия был сформирован, например, по существу полностью на поверхностях нитевидных кристаллов или волокон.

[0025] При такой конфигурации, в случае, когда нитевидные кристаллы используют при потенциале, превышающем стабильный диапазон потенциалов, проявленные настоящим изобретением эффекты могут демонстрироваться более стабильно.

[0026] Более того, в отношении слоя покрытия, например, в случае, когда оно сформировано на множество нитевидных кристаллов или волокон, желательно, чтобы имелись зазоры между участками слоя покрытия, сформированного на поверхностях соседних нитевидных кристаллов или волокон. То есть желательно, чтобы слой покрытия был сформирован без полного заполнения зазоров между нитевидными кристаллами или волокнами.

[0027] При такой конфигурации электролит или молекулы растворителя могут плавно перемещаться среди нитевидных кристаллов или волокон, которые имеют слой покрытия, препятствий для возникновения емкости нет, и может быть продемонстрировано более превосходное реагирование.

[0028] Более того, число наложений слоя покрытия может быть единичным или множественным и конкретно не ограничено. Например, в качестве предпочтительного примера может быть указан такой слой покрытия, включающий в себя слой, который обладает функцией сбора электроэнергии, на поверхности слоя, содержащего активное вещество. Более того, в качестве предпочтительного примера может быть указан, например, слой покрытия, составленный наложением двух слоев покрытия, содержащих активные вещества с отличающимися друг от друга составами. В качестве особенно предпочтительного примера может быть указан слой покрытия, в котором активное вещество с относительно малым коэффициентом объемной усадки расположено в первом слое, служащем внутренним слоем, а высокоемкое активное вещество с относительно большим коэффициентом объемной усадки расположено во втором слое, служащем внешним слоем.

[0029] Отметим, что емкость и реагирование композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии имеют в основном компромиссное соотношение. Однако емкостью и реагированием композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии можно должным образом управлять за счет толщины такого слоя покрытия и количества активного вещества в слое покрытия.

[0030] При такой конфигурации, например, могут быть продемонстрированы не только вышеуказанные эффекты, проявленные настоящим изобретением, но и могут быть продемонстрированы превосходные циклические характеристики.

[0031] Более того, требуется, чтобы слой покрытия по меньшей мере содержал активное вещество, которое вызывает электрохимическую емкость. В качестве такого активного вещества могут быть указаны, например, металл, полупроводник, соединение металла (оксид или т.п.) и органическое соединение. Может быть использован один из их видов или может быть использовано множество их видов при смешивании друг с другом должным образом.

[0032] Отметим, что нет необходимости, чтобы все вещества, которые составляют слой покрытия, были активными веществами, и, например, слой покрытия может также быть смешан с веществом, которое регулирует изменение объема, или может также быть составлен с проводящим веществом.

[0033] Более того, в качестве конкретного примера активного вещества, содержащегося в слое покрытия, например, может быть указан оксид марганца, никеля, олова, индия, ванадия, кобальта, титана, кремния или рутения. Кроме того, может быть указан смешанный или сложный оксид согласно их произвольному сочетанию.

[0034] При такой конфигурации, в частности, усиливается сцепление слоя покрытия с нитевидными кристаллами или волокнами, которые выполнены из электропроводящих оксидов. Соответственно, могут быть продемонстрированы более превосходное реагирование и превосходные циклические характеристики.

[0035] Нитевидные кристаллы или волокна конкретно не ограничены. Однако могут быть использованы такие нитевидные кристаллы или волокна, которые выполнены из электропроводящих оксидов.

[0036] При такой конфигурации нитевидные кристаллы или волокна способны не только играть роль токосъемников, но и, например, функционировать в качестве активных веществ сами по себе. Более того, например, нитевидные кристаллы или волокна способны усиливать сцепление на их поверхности раздела с оксидным активным веществом, причем сцепление на поверхности раздела является особенно важным показателем слоя покрытия. Таким образом, внутреннее сопротивление композитного электрода может быть уменьшено и может быть продемонстрировано более превосходное реагирование.

[0037] В качестве конкретного примера нитевидных кристаллов или волокон, например, могут быть указаны нитевидные кристаллы или волокна оксида вольфрама. Желательно, чтобы на поверхностях такого оксида вольфрама была сформирована структура, в которой вызывается псевдоемкость за счет адсорбции/десорбции или интеркаляции положительных ионов. Более того, с точки зрения получения превосходной электропроводности желательно, чтобы нитевидные кристаллы или волокна содержали в качестве основного компонента структуру WO_x (2<x<3), и в частности структуру W₁₈O₄₉.

[0038] При такой конфигурации может быть продемонстрировано более превосходное реагирование.

[0039] Более того, в качестве конкретного примера нитевидных кристаллов или волокон, например, могут быть также указаны нитевидные кристаллы или волокна оксида молибдена. Желательно, чтобы также и на поверхностях такого оксида молибдена была сформирована структура, в которой вызывается псевдоемкость за счет адсорбции/десорбции или интеркаляции положительных ионов.

[0040] Кроме того, в качестве нитевидных кристаллов могут быть использованы, например, кристаллы со средним диаметром в пределах приблизительно от 0,01 до 10 мкм и средней длиной в пределах приблизительно от 1 до 1000 мкм. Более того, как правило, нитевидные кристаллы принимают конфигурацию только стволовых участков. Однако, помимо этого, они иногда принимают конфигурацию разветвленной формы, плетеной формы, распушенной формы или т.п. Кроме того, если назначению, свойственному композитному электроду для устройства аккумулирования электроэнергии и другим этапам его получения, не препятствует формирование нитевидных кристаллов, то нитевидные кристаллы могут быть в основном сформированы на произвольных областях на подложке композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии.

[0041] Между тем в качестве волокон могут быть использованы, например, волокна со средним диаметром в пределах приблизительно от 0,01 до 1 мкм и средней длиной в пределах приблизительно от 1 мкм до 10 см.

[0042] Подложка конкретно не ограничена. Однако может быть использовано, например, по меньшей мере одно из сплава или керамики, каждое из которых содержит по меньшей мере одно из вышеуказанного металла и соединения металла, которые составляют нитевидные кристаллы или волокна.

[0043] При такой конфигурации сцепление нитевидных кристаллов или волокон с подложкой более усилено, а также улучшается электрический контакт между ними. Соответственно, внутреннее сопротивление композитного электрода может быть уменьшено и может быть продемонстрировано более превосходное реагирование.

[0044] Отметим, что кроме металла и соединения металла, которые составляют нитевидные кристаллы или волокна, в качестве сплава, например, могут быть указаны сплавы, которые содержат кобальт, хром, марганец, железо, никель, титан, ванадий, ниобий, вольфрам, молибден и т.п.

[0045] Более того, в качестве керамики, например, могут быть указаны нитрид вольфрама, карбид вольфрама, борид вольфрама, нитрид молибдена, карбид молибдена, борид молибдена и т.п.

[0046] Более того, в качестве подложки могут быть применены, например, те, каждая из которых имеет на своей поверхности металлический слой, содержащий вышеуказанный составляющий металл нитевидных кристаллов или волокон.

[0047] При такой конфигурации вещество с другим составом, которое имеет превосходную физическую прочность и электропроводность, может быть использовано в качестве тела-сердцевины при сохранении сцепления нитевидных кристаллов или волокон с подложкой. Соответственно, внутреннее сопротивление композитного электрода может быть уменьшено и может быть продемонстрировано более превосходное реагирование. Более того, также может быть увеличена физическая прочность.

[0048] Отметим, что в качестве вышеописанного тела-сердцевины может быть указан, например, металл, такой как железо, кобальт, никель, ниобий, молибден, платина и титан, керамика с высокой температурой плавления, такая как оксид алюминия и оксид кремния, и т.п.

Способ получения

[0049] Далее ниже приведено подробное описание способа получения композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения.

[0050] Способ получения композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии согласно первому варианту воплощения является первым вариантом воплощения способа получения вышеуказанного композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии и представляет собой способ получения, включающий в себя следующие этапы (1) и (2):

[0051] (1) этап осуществления термической обработки исходного материала или предшественника подложки, содержащего составляющий металл нитевидных кристаллов или волокон, в окислительной атмосфере и формирования нитевидных кристаллов или волокон на подложке; и

(2) после этапа (1) этап формирования содержащего активное вещество слоя покрытия на по меньшей мере части поверхностей нитевидных кристаллов или волокон.

По такой методике может быть получен желаемый композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии.

[0052] Используя в качестве подложки подложку, содержащую составляющий металл нитевидных кристаллов или волокон, возможно непосредственно формировать однородные нитевидные кристаллы, и может быть улучшено сцепление нитевидных кристаллов или волокон с подложкой.

[0053] На вышеописанном этапе (1) формирование нитевидных кристаллов или волокон может быть осуществлено посредством осуществления термической обработки исходного материала или предшественника подложки, содержащего составляющий металл нитевидных кристаллов или волокон, при температуре от 800 до 1600°C, например, в инертном газе с концентрацией кислорода от 1 до 10000 частей на миллион.

[0054] Отметим, что причиной описания «исходного материала или предшественника подложки, содержащего составляющий металл нитевидных кристаллов или волокон» является то, что рассматривается случай, когда исходный материал или т.п. подложки испытывает малое изменение состава при термической обработке.

[0055] Более того, вводимое количество инертного газа определяют в соответствии с размерами, формами и т.п. реакционной печи и подложки. Например, в случае, когда емкость реакционной печи составляет 3 л, желательно, чтобы инертный газ подавался в приблизительном количестве от 0,1 до 5 л в минуту.

[0056] На вышеописанном этапе (2) формирование слоя покрытия может быть осуществлено, например, с использованием метода электролитического осаждения, золь-гель метода, метода химического осаждения из паровой фазы (CVD), метода физического осаждения из паровой фазы (PVD), метода нанесения покрытия центрифугированием, метода нанесения покрытия распылением, метода нанесения покрытия погружением и т.п. Более того, может быть надлежащим образом выбран метод, подходящий для состава и характеристик слоя покрытия.

[0057] Среди них желательно использовать метод электролитического осаждения. Например, в случае формирования активного вещества, такого как оксид, электропроводность которого не особенно высока, когда содержащий активное вещество слой покрытия формируют на поверхностях таких проводящих нитевидных кристаллов, электропроводность поверхностей иногда уменьшается. Соответственно, когда слой покрытия осажден в некоторой степени, скорость его роста уменьшается, и становится легко управлять формированием содержащего активное вещество слоя покрытия на поверхностях проводящих нитевидных кристаллов.

[0058] Таким образом, может быть легко получен композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии, который может демонстрировать стабильные рабочие характеристики.

[0059] Отметим, что время осаждения может быть приблизительно отрегулировано в соответствии с составляющими компонентами слоя покрытия и, например, желательно осуществлять электролитическое осаждение оксида марганца в течение от 1 минуты до 10 часов, а оксида ванадия в течение от 1 минуты до 20 часов.

Устройство аккумулирования электроэнергии

[0060] Далее ниже приведено подробное описание устройства аккумулирования электроэнергии согласно первому варианту воплощения настоящего изобретения.

[0061] Устройство аккумулирования электроэнергии согласно первому варианту воплощения включает в себя: вышеуказанный композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии; и электролит.

[0062] При такой конфигурации могут быть продемонстрированы высокая емкость и превосходное реагирование.

[0063] Отметим, что композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии может быть применен как в качестве положительного электрода, так и качестве отрицательного электрода, в зависимости от состава слоя покрытия (типа активного вещества). Например, в случае положительного электрода желательно сочетать электрод, имеющий слой покрытия, содержащий активное вещество, которое стабильно вызывает емкость на стороне высокого потенциала. В случае отрицательного электрода желательно сочетать электрод, имеющий слой покрытия, содержащий активное вещество, которое стабильно вызывает емкость на стороне низкого потенциала. Более того, для обоих электродов также возможно использовать их с одинаковым составом.

[0064] Электролит конкретно не ограничен; однако, например, может быть указан неводный электролизный раствор. Неводный электролизный раствор имеет высокие характеристики выдерживаемого напряжения по сравнению с водным электролизным раствором и имеет то преимущество, что легко получить высокую емкость. Более того, неводный электролизный раствор имеет высокую вязкость и более медленную скорость диффузии по сравнению с водным раствором. Соответственно, неводный электролизный раствор имеет то большое преимущество, привносимое при сочетании с вышеуказанным композитным электродом для устройства аккумулирования электроэнергии, что способен плавно диффундировать в электроде.

[0065] В качестве конкретного примера неводного электролизного раствора могут быть указаны органический электролизный раствор, ионная жидкость и т.п.

[0066] Более того, электролит конкретно не ограничен; однако, например, желательно использовать твердый или гелеобразный электролит.

[0067] При такой конфигурации существует преимущество в том, что электролит прост в обращении с точки зрения безопасности элемента (ячейки) и с точки зрения циклических характеристик и т.п. Более того, обычно твердый или гелеобразный электролит имеет более низкую ионную проводимость по сравнению с жидким электролитом и, соответственно, имеет то большое преимущество, привносимое при сочетании с вышеуказанным композитным электродом для устройства аккумулирования электроэнергии, что имеет превосходное реагирование.

[0068] В качестве конкретного примера твердого или гелеобразного электролита могут быть указаны полимерный электролит, гелевый электролит, твердокислотный электролит и т.п.

[0069] Ниже приведено подробное описание первого варианта воплощения настоящего изобретения посредством примеров и сравнительных примеров, однако настоящее изобретение не ограничено этими примерами.

Пример 1

[0070] Сначала приведено описание примера 1(A). Плоскую пластину металлического вольфрама нагревали до 100°C в кислородосодержащем потоке газа аргона (концентрация кислорода: 1% по объему; расход: 15 см³/мин (1 атм, 25°C)), затем нагревали до 1100°C при скорости подъема температуры 550°C/час в потоке газа аргона, далее выдерживали при 1100°C в течение 2 часов, а после этого охлаждали до комнатной температуры, при этом на плоской пластине металлического вольфрама сформировались нитевидные кристаллы оксида вольфрама. Отметим, что такой полученный электрод, в котором нитевидные кристаллы оксида вольфрама были сформированы на плоской пластине металлического вольфрама, называется прекомпозитным электродом. Прекомпозитный электрод имеет размер 1 см × 1 см и толщину 0,1 мм.

[0071] Снимок в сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) сечения полученного прекомпозитного электрода показан на фиг.1(a), а снимок сверху в сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) полученного прекомпозитного электрода показан на фиг.1(b).

[0072] Более того, когда сформированные нитевидные кристаллы изучили с помощью рентгеновского дифрактометра (XRD), было подтверждено, что нитевидные кристаллы содержали W₁₈O₄₉ в качестве основного компонента. Более того, средняя длина сформированных нитевидных кристаллов составила 30 мкм.

[0073] Полученный прекомпозитный электрод и Pt в качестве противоположного электрода погружали в электролитическую ванну со смешанным водным раствором 1 моль/л MnSO₄ и 1 моль/л Na₂SO₄ и подвергали электролитическому осаждению при плотности тока 25 мА/см² в течение 2 минут, при этом сформировали слой покрытия из оксида марганца и получили композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру.

[0074] СЭМ-снимок сверху композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру показан на фиг.2.

[0075] Используя элемент трехэлектродного типа, в котором композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру был испытываемым электродом, литиевая фольга была вспомогательным электродом и электродом сравнения, а электролизный раствор был раствором, полученным растворением перхлората лития до 1 моль/л в растворителе, полученном смешиванием этиленкарбоната (ЭК) и диметилкарбоната (ДМК) друг с другом в объемном отношении 50:50, оценивали рабочие характеристики композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру испытанием на заряд/разряд и циклической вольтамперометрией (CV).

[0076] Вольтамперная характеристика композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру показана на фиг.3.

[0077] Более того, для сравнения, используя элемент трехэлектродного типа, в котором композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру заменили на полученный в этом примере прекомпозитный электрод, оценивали рабочие характеристики полученного в этом примере прекомпозитного электрода испытанием на заряд/разряд и циклической вольтамперометрией (CV).

[0078] Вольтамперная характеристика полученного прекомпозитного электрода показана на фиг.4.

[0079] Из фиг.3 и фиг.4 понятно, что композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии (фиг.3) в примере 1(А), который подпадает под объем настоящего изобретения, сохраняет высокую емкость по сравнению с полученным в примере 1(А) прекомпозитным электродом (фиг.4), который не подпадает под объем настоящего изобретения. Более того, из фиг.2 понятно, что слой покрытия сформирован без полного заполнения зазоров между нитевидными кристаллами. Кроме того, на вольтамперных характеристиках (фиг.9) сравнительного примера 1, который будет описан позже, пики при вызывающем емкость потенциале, очевидно, не появляются, и отмечена задержка реагирования. В противоположность этому, в композитном электроде для устройства аккумулирования электроэнергии (фиг.3) в примере 1(А), который подпадает под объем настоящего изобретения, пики при вызывающем емкость потенциале могут быть подтверждены при той же самой скорости сканирования аналогично до такого процесса формирования состава, и, соответственно, было подтверждено, что композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 1(А) имел превосходное реагирование.

[0080] Далее приведено описание примера 1(B). Повторяли операции, подобные операциям примера 1(А), за исключением того, что время электролитического осаждения установили на 1 час, при этом получили композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру.

[0081] СЭМ-снимок сверху композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру показан на фиг.5.

[0082] Используя элемент трехэлектродного типа, в котором композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру был испытываемым электродом, литиевая фольга была вспомогательным электродом и электродом сравнения, а электролизный раствор был раствором, полученным растворением перхлората лития до 1 моль/л в растворителе, полученном смешиванием этиленкарбоната (ЭК) и диметилкарбоната (ДМК) друг с другом в объемном отношении 50:50, оценивали рабочие характеристики композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру испытанием на заряд/разряд и циклической вольтамперометрией (CV).

[0083] Вольтамперная характеристика композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру показана на фиг.6.

[0084] Из фиг.6 и фиг.4 понятно, что окно потенциалов расширено в композитном электроде для устройства аккумулирования электроэнергии (фиг.6) в примере 1(B), который подпадает под объем настоящего изобретения, по сравнению с полученным в примере 1(А) прекомпозитным электродом (фиг.4), который не подпадает под объем настоящего изобретения. Более того, из фиг.5 было подтверждено, что слой покрытия сформирован так, что по существу полностью заполнились зазоры между нитевидными кристаллами и что форма кривой вольтамперной характеристики была присуща оксиду марганца.

Пример 2

[0085] Плоскую пластину металлического вольфрама нагревали до 100°C в кислородосодержащем потоке газа аргона (концентрация кислорода: 1% по объему; расход: 5 см³/мин (1 атм, 25°C)), затем нагревали до 1100°C при скорости подъема температуры 550°C/час в потоке газа аргона, далее выдерживали при 1100°C в течение 2 часов, а после этого охлаждали до комнатной температуры, при этом на плоской пластине металлического вольфрама сформировались нитевидные кристаллы оксида вольфрама.

[0086] СЭМ-снимок сечения полученного прекомпозитного электрода показан на фиг.7(a). Когда нитевидные кристаллы изучили с помощью XRD, было подтверждено, что нитевидные кристаллы содержали W₁₈O₄₉ в качестве основного компонента. Более того, средняя длина нитевидных кристаллов составила 30 мкм.

[0087] Полученный прекомпозитный электрод и Pt в качестве противоположного электрода погружали в электролитическую ванну с водным раствором 1 моль/л VOSO₄ и подвергали электролитическому осаждению при плотности тока 25 мА/см² в течение 2 часов, при этом сформировали слой покрытия из оксида ванадия и получили композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру.

[0088] СЭМ-снимок сечения композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру показан на фиг.7(b). Отметим, что во время получения СЭМ-снимка сечения с фиг.7(b) образец был укреплен смолой и его сечение было отполировано.

[0089] Используя элемент трехэлектродного типа, в котором композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру был испытываемым электродом, литиевая фольга была вспомогательным электродом и электродом сравнения, а электролизный раствор был раствором, полученным растворением перхлората лития до 1 моль/л в растворителе, полученном смешиванием этиленкарбоната (ЭК) и диметилкарбоната (ДМК) друг с другом в объемном отношении 50:50, оценивали рабочие характеристики композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру испытанием на заряд/разряд и циклической вольтамперометрией (CV).

[0090] Более того, для сравнения, используя элемент трехэлектродного типа, в котором композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии по этому примеру заменили на полученный в этом примере прекомпозитный электрод, оценивали рабочие характеристики полученного в этом примере прекомпозитного электрода испытанием на заряд/разряд и циклической вольтамперометрией (CV).

[0091] Вольтамперные характеристики полученного композитного электрода для устройства аккумулирования электроэнергии и полученного прекомпозитного электрода показаны на фиг.8.

[0092] Из фиг.8 понятно, что композитный электрод для устройства аккумулирования электроэнергии в примере 2, который подпадает под объем настоящего изобретения, сохраняет высокую емкость по сравнению с полученным в примере 2 прекомпозитным электродом, который не подпадает под объем настоящего изобретения. Более того, из фиг.7(b) понятно, что слой покрытия сформирован без полного заполнения зазоров между нитевидными кристаллами. Кроме того, на вольтамперных характеристиках (фиг.9) сравнительного примера 1, который будет описан позже, пики при вызывающем емкость потенциале, очевидно, не появляются, и отмечена задержка реагирования. В противоположность этому, в композитном электроде