[发明专利]电池和能量系统

说明书

技术领域

本发明涉及电池和能量系统。

背景技术

近来，期望在白天与黑夜之间变化或随季节变化的电力需求平准化(负荷平准化)并越来越多地将钠-硫电池用作电能的充放电单元。

例如，根据专利文献1，钠-硫电池是其中通过相对于钠离子具有选择性渗透性的β-氧化铝固体电解质将表示负极活性材料的熔融钠金属和表示正极活性材料的熔融硫相互隔离的二次电池，且其具有优异的特性如具有比其他二次电池更高的能量密度、实现了紧凑的设备、几乎不可能造成自放电、并实现了高电池效率且便于维护(参见专利文献1的段落[0002])。

另外，根据专利文献1，将钠-硫电池的单元(单电池)串联连接以形成串，将这种串并联连接以形成模块，并将这种模块串联连接以形成模块列。将整体平行的这种模块列的配置用作利用交流直流转换器和变压器连接至电力系统等的电力储存系统的主要部件(参见日本特开2007-273297号公报(专利文献1)的段落[0003])。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-273297号公报

发明内容

本发明要解决的问题

然而，钠-硫电池应通常在280℃～360℃的高温下运行(参见专利文献1的段落[0004])。

因此，如上所述，如果将整体平行的钠-硫电池模块列的配置用作大规模能量系统的电力储存系统的主要部件，则将钠-硫电池的温度提高至上述高运行温度需要花费几天，因此在驱动电力储存系统之前要花费大量时间。

同时，作为能量密度高且运行温度低的二次电池，锂离子二次电池也是知名的。然而，如众所周知的，锂离子二次电池含有可燃性有机化合物的液体作为电解液，因此其安全性低且还存在锂源的问题。

鉴于上述状况，本发明的目的是提供一种实现高安全性和高能量密度、可在低温下运行并含有资源丰富的钠的电池；以及包含所述电池的能量系统。

解决所述问题的手段

本发明涉及一种电池，其包含正极、主要由钠构成的负极、以及设置在所述正极和所述负极之间的电解质，所述电解质为熔融盐，含有金属阳离子和由如下化学式(I)表示的阴离子，

在化学式(I)中的R¹和R²独立地表示氟原子或氟代烷基，且金属阳离子含有至少一种碱金属阳离子和至少一种碱土金属阳离子中的至少一种。

此处，在根据本发明的电池中，优选地，所述正极含有由如下化学式(II)表示的金属或金属化合物，

Na_xM1_yM2_zM3_w           ...(II)

在化学式(II)中，M1表示Fe(铁)、Ti(钛)、Cr(铬)和Mn(锰)中的任一种，M2表示PO₄(四氧化磷)和S(硫)中的任一种，M3表示F(氟)和O(氧)中的任一种，Na(钠)的组成比x为满足关系式0≤x≤2的实数，M1的组成比y为满足关系式0≤y≤1的实数，M2的组成比z为满足关系式0≤z≤2的实数，M3的组成比w为满足关系式0≤w≤3的实数，且满足关系式x+y＞0和关系式z+w＞0。

另外，在根据本发明的电池中，所述正极优选还含有导电添加剂。

另外，在根据本发明的电池中，所述正极优选还含有粘合剂。

另外，在根据本发明的电池中，所述金属阳离子优选为钾离子和/或钠离子。

另外，本发明涉及一种能量系统，所述能量系统包含用于产生电能的电能产生装置、能够利用由所述电能产生装置产生的电能进行充电并能够对所充入的电能进行放电的二次电池、以及用于将所述电能产生装置和所述二次电池相互电连接的线路，所述二次电池包含正极、主要由钠构成的负极、以及设置在所述正极和所述负极之间的电解质，所述电解质为熔融盐，含有金属阳离子和由如下化学式(I)表示的阴离子，

在上述化学式(I)中的R¹和R²独立地表示氟原子或氟代烷基，且所述金属阳离子含有至少一种碱金属阳离子和至少一种碱土金属阳离子中的至少一种。

发明效果

根据本发明，能够提供实现高安全性和高能量密度、可在低温下运行并含有资源丰富的钠的电池；以及包含所述电池的能量系统。

附图说明

图1是实施方案中电池的结构的示意图。

图2是实施方案中能量系统的结构的示意图。