以防止商业电源的总开关跳闸。
[0191] 另外，在不使用电器设备的时间段，尤其是在商业电源的供应源能够供应的总电 量中的实际使用的电量的比率（称为电力使用率）低的时间段中，将电力蓄积在蓄电装置 中，由此可以抑制在上述时间段以外的时间段中电力使用率增高。例如，在为电冷藏冷冻箱 5300时，在气温低且不进行冷藏室门5302或冷冻室门5303的开关的夜间，将电力蓄积在蓄 电装置5304中。并且，在气温高且进行冷藏室门5302或冷冻室门5303的开关的白天，将 蓄电装置5304用作辅助电源，由此可以抑制白天的电力使用率。
[0192] 本实施方式可以与上述实施方式适当地组合而实施。
[0193] 实施例1
[0194] 在本实施例中，在负极活性物质的一例的硅晶须上制作多层石墨烯并利用 SEM(Scanning Electron Microscopy :扫描电子显微镜）及 TEM(Transmission Electron Microscopy:透射电子显微镜）观察了该多层石墨烯。首先，对样品的制造方法进行说明。
[0195] 首先，制备包含0. 5mg/ml的氧化石墨稀的混合液。另外，在钛片上形成娃活性物 质层。
[0196] 下面示出硅活性物质层的形成方法。通过利用LPCVD法，在厚度为0.1 mm且直径 为12mm的钛片上形成作为硅活性物质层的硅晶须。在LPCVD法中，以70〇SCCm的流量将原 料硅烷引入压力为IOOPa且温度为600°C的处理室中。
[0197] 接着，将硅活性物质层浸渍在包含氧化石墨烯的混合液中，浸渍大约10秒，花大 约5秒将其取出。接着，使用50°C的热板使包含氧化石墨烯的混合液干燥几分钟，然后在保 持为600°C的真空状态下的处理室中放置10小时进行氧化石墨烯的还原处理，来形成多层 石墨烯。
[0198] 图5示出这时的样品的上表面SEM(Scanning Electron Microscopy :扫描电子显 微镜）照片（倍率为5千倍）。在此，观察了样品的中央部。在图5中，在表面上设置有多 层石墨烯，并且多层石墨烯覆盖硅晶须。
[0199] 另外，图6示出利用FIB (Focused Ion Beam:聚焦离子束）将图5所示的样品切 割成薄片的截面TEM像（倍率为4万8千倍）。在硅晶须511的表面上设置有碳膜515及 钨膜517,以便容易观察。图7A示出图6的硅晶须的顶部区域A的放大图（倍率为205万 倍）。图7B示出图6的硅晶须的侧面区域B的放大图（倍率为205万倍）。在图7A和图 7B中，在娃晶须511的表面上设置多层石墨稀513、多层石墨稀523。另外，在多层石墨稀 513、多层石墨烯523的表面上设置碳膜515,以便容易观察。
[0200] 图7A中，对比度低的（白色的）线状的层以平行于硅活性物质层的表面的方式叠 层。该线状的层是结晶性高的石墨烯的区域。另外，该区域的长度为Inm以上且IOnm以下， 优选为Inm以上且2nm以下。另外，碳原子的六元环的直径为0? 246nm，所以结晶性高的石 墨烯由五个以上且八个以下的六元环构成。另外，该对比度低的线状的层的一部分被切断， 对比度较高的（灰色的）区域设置在对比度低的（白色的）线状的层之间。该区域是用作 离子能够穿过的通路的间隙。另外，多层石墨稀的厚度大约为6. 8nm，石墨稀之间的层间距 离大约为0. 35nm至0. 5nm。将多层石墨稀的层间距离设为0. 4nm时，可以认为石墨稀的层 数大约为17层。
[0201] 在图7B中，与图7A同样，对比度低的（白色的）线状的层以平行于硅活性物质层 的表面的方式叠层。另外，该对比度低的线状的层的一部分被切断，对比度较高的（灰色 的）区域设置在对比度低的线状之间。多层石墨烯的厚度大约为17. 2nm，将多层石墨烯的 层间距离设为0. 4nm时，可以认为石墨稀的层数大约为43层。
[0202] 在实施例中，制造了石墨烯以平行于基体的表面的方式层叠的多层石墨烯。
[0203] 实施例2
[0204] 在本实施例中，测量了多层石墨烯所包含的氧的浓度。首先，对样品的制造方法进 行说明。
[0205] 首先，将5g的石墨与126ml的浓硫酸混合而得到混合液1。接着，在冰浴中搅拌 的同时在混合液1中加12g的高锰酸钾而得到混合液2。接着，取出冰浴并在室温下搅拌2 小时，然后在35°C的温度下放置30分钟来使其发生氧化反应，由此得到具有氧化石墨的混 合液3。接着，在冰浴中搅拌的同时在混合液3中加184ml的水来得到混合液4。接着，在 95°C的油浴（oil-bath)中搅拌15分钟混合液来使其发生反应，然后一边搅拌一边在混合 液4中加560ml的水及36ml的过氧化氢水（浓度为30重量％ )来将未反应的高猛酸钾还 原而得到具有氧化石墨烯的混合液5。
[0206] 在使用孔径为I y m的滤膜对混合液5进行抽滤之后，将盐酸混合到其中来去除硫 酸，得到具有氧化石墨烯的混合液6。
[0207] 在混合液6中加水，以3000rpm进行30分钟的离心分离来去除包含盐酸的上清 液。并且，在沉淀物中再加水并进行离心分离，重复进行去除上清液的操作来去除盐酸。当 被去除上清液的混合液6的pH达到5至6时，对沉淀物进行2小时的超声波处理剥离氧化 石墨来获得氧化石墨烯分散的混合液7。
[0208] 用蒸发器去除混合液7的水，使用研钵对残留物进行粉碎，并在300°C的真空气 氛的玻璃管烘箱（glass tube oven)中加热10小时来将氧化石墨稀中的氧还原并使氧 的一部分脱离来得到多层石墨烯。表1示出对所得到的多层石墨烯的组成用XPS进行分 析的结果。在此，使用ULVAC-PHI公司制造的QuanteraSXM进行测量。注意，测量精度 (Determination Precision)为 ±1 原子％左右。
[0209] [表 1]
[0210] (原子 ％)
[0211]
[0212]由表1可知，多层石墨烯包含氧。另外，在此对样品的最外表面中的各元素的浓度 进行测量。因此，测量值中有可能包含空气中的氧化多层石墨烯的表面的氧，所以多层石墨 烯的氧浓度有可能低于表1。
【主权项】
1. 一种活性物质层，包括： 活性物质，和 多层石墨烯， 其中，所述多层石墨烯在所述活性物质的表面重叠为层状。2. -种活性物质层，包括： 活性物质，和 多层石墨稀， 其中，所述多层石墨烯具有在所述活性物质的顶部重叠为层状的第一区域和在所述活 性物质的侧面重叠为层状的第二区域。3. 如权利要求1所述的活性物质层，其中所述多层石墨烯以平行于所述活性物质的表 面的方式叠层。4. 如权利要求2所述的活性物质层， 其中所述第一区域以平行于所述顶部的方式叠层，以及 其中所述第二区域以平行于所述侧面的方式叠层。5. 如权利要求2所述的活性物质层，其中所述第二区域的层数大于所述第一区域的层 数。6. 如权利要求1或2所述的活性物质层，其中所述活性物质包括锂、铝、石墨、硅、锡以 及锗中的至少一种。7. 如权利要求1或2所述的活性物质层，其中所述活性物质具有弯曲的形状。8. 如权利要求1或2所述的活性物质层， 其中所述多层石墨烯包括各自包含石墨烯的多个重叠的层，并且 其中，所述石墨烯各自包括： 由碳原子构成的六元环； 由碳原子构成的七元环以上的多元环；以及 与所述六元环及所述多元环中的所述碳原子键合的一个或多个氧原子。9. 如权利要求8所述的活性物质层，其中所述多个重叠的层之间的层间距离均为大于 0. 34nm且在0? 5nm以下。10. -种蓄电装置，包括： 正极活性物质层， 负极活性物质层，以及 多层石墨稀， 其中，所述正极活性物质层和所述负极活性物质层中的至少一方包括活性物质， 其中所述多层石墨烯至少部分包裹所述活性物质，以及 其中所述多层石墨烯在所述活性物质的表面重叠为层状。11. 一种蓄电装置，包括： 正极活性物质层， 负极活性物质层，以及 多层石墨稀， 其中，所述正极活性物质层和所述负极活性物质层中的至少一方包括活性物质， 其中所述多层石墨烯至少部分包裹所述活性物质，以及 其中所述多层石墨烯具有在所述活性物质的顶部重叠为层状的第一区域和在所述活 性物质的侧面重叠为层状的第二区域。12. 如权利要求10所述的蓄电装置，其中所述多层石墨烯以平行于所述活性物质的表 面的方式叠层。13. 如权利要求11所述的蓄电装置， 其中所述第一区域以平行于所述顶部的方式叠层，以及 其中所述第二区域以平行于所述侧面的方式叠层。14. 如权利要求11所述的蓄电装置，其中所述第二区域的层数大于所述第一区域的层 数。15. 如权利要求10或11所述的蓄电装置，其中所述活性物质包括锂、铝、石墨、硅、锡以 及锗中的至少一种。16. 如权利要求10或11所述的蓄电装置，其中所述活性物质具有弯曲的形状。17. 如权利要求10或11所述的蓄电装置， 其中所述多层石墨烯包括各自包含石墨烯的多个重叠的层，并且 其中，所述石墨烯各自包括： 由碳原子构成的六元环； 由碳原子构成的七元环以上的多元环；以及 与所述六元环及所述多元环中的所述碳原子键合的一个或多个氧原子。18. 如权利要求17所述的蓄电装置，其中所述多个重叠的层之间的层间距离均为大于 0. 34nm且在0? 5nm以下。
【专利摘要】本发明的一个方式提供一种在垂直于平面的方向上离子能够移动的石墨烯。本发明的一个方式是一种多层石墨烯，该多层石墨烯包括重叠为层状的多个石墨烯。该多个石墨烯包括：由碳原子构成的六元环；由碳原子或由碳原子及氧原子构成的七元环以上的多元环；与构成该六元环或七元环以上的多元环的碳原子键合的氧原子。多个石墨烯之间的层间距离大于0.34nm且在0.5nm以下，优选为0.38nm以上且0.42nm以下。
【IPC分类】H01M4/62, B82Y30/00, C01B31/04, B82Y40/00
【公开号】CN105174252
【申请号】
【发明人】小国哲平, 等等力弘笃, 长多刚
【申请人】株式会社半导体能源研究所
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2012年6月19日