[发明专利]制造隔膜的方法、制造熔融盐电池的方法、隔膜和熔融盐电池

说明书

技术领域

本发明涉及使用熔融盐作为电解质的熔融盐电池，特别地涉及制造具有耐性的隔膜的方法、制造熔融盐电池的方法、隔膜和熔融盐电池。

背景技术

近年来，已经推进了太阳光、风力等的自然能量的利用。当通过利用自然能量发电时，发电量容易因自然条件如气候的变化而改变，而且发电量不易根据电力需要进行调整。因此，为了供给通过利用自然能量而产生的电力，通过利用蓄电池进行充电和放电以将供给电力平准化是有必要的。为了进一步促进自然能量的利用，能量密度和效率高的蓄电池是不可或缺的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-122257号公报

发明内容

技术问题

作为能量密度和效率高的蓄电池，熔融盐电池受到了关注。熔融盐电池是使用熔融盐作为电解质的电池。该电池在熔融盐熔融的状态下运行。当熔融盐电池运行时，将熔融盐电池内部的温度保持在熔融盐的熔点以上。熔融盐电池中具有正极、负极和隔膜。隔膜为片状构件，用于将正极和负极相互隔离，且在内部保持含有离子的熔融盐。在现有技术的熔融盐电池中，频繁使用可以在内部保持熔融盐的玻璃纤维的无纺布（下文称为玻璃无纺布）作为它们的隔膜。

任何玻璃无纺布的张力都弱，且不能塑性变形；因此，所述布的抵抗弯曲等的加工的强度低，从而加工性差。因此，当将使用玻璃无纺布的隔膜弯曲时，该隔膜容易破损。当在熔融盐电池的电极中产生树枝状晶体时，破损的隔膜不能抑制树枝状晶体的生长，从而使得熔融盐电池可能短路。为了防止短路，必须使隔膜厚。结果，引起了熔融盐电池的内阻变大而使得性能下降的问题。在锂离子电池中，一般使用由聚烯烃树脂制成的树脂片作为锂离子电池的隔膜。然而，前提是在室温下使用锂离子电池。使用普通树脂的隔膜难以用于任何熔融盐电池，因为该隔膜在熔融盐熔点以上的高温下容易软化。

作为加工性良好、不易破损、且耐热性高从而可以在熔融盐熔点以上的高温下使用由其制成的隔膜的隔膜材料，考虑了氟树脂如PTFE（聚四氟乙烯）。然而，在例如使用熔融盐如NaFSA作为电解质的熔融盐电池中，熔融盐不易浸渗到由氟树脂制成的隔膜的内部，从而导致电池运行变得不稳定的问题，在NaFSA中，将钠离子用作阳离子且将FSA（双氟磺酰胺：(FSO₂)₂N^-）用作阴离子。造成该问题的原因在于，熔融盐对任何氟树脂的润湿性都差。使用氟树脂的隔膜不易保持作为电解质的熔融盐。因此，难以在熔融盐电池中使用该隔膜。尽管专利文献1公开了一种提高PTFE等树脂的亲水性的方法，但该文献没有公开提高该树脂对熔融盐的润湿性的任何方法。

考虑到该情形而进行了本发明，且本发明的目的是提供一种制造隔膜的方法，通过使用对熔融盐的润湿性提高的树脂，该隔膜可用于熔融盐电池且不易破损；制造熔融盐电池的方法、隔膜和具有该隔膜的熔融盐电池。

解决问题的手段

根据本发明的制造隔膜的方法的特征在于，所述隔膜为片状且用于在使用熔融盐作为电解质的熔融盐电池内将成对的电极相互隔离，其中，对包含对熔融盐具有耐性的树脂作为其原材料的多孔树脂片赋予亲水性。

根据本发明的制造隔膜的方法的特征在于，所述树脂片是氟树脂片，在水浸渗到所述氟树脂片中的状态下，利用能量为切断氟树脂中的C-F键所必要的能量以上的紫外线照射所述氟树脂片，以用含氧基团取代在所述氟树脂片的各表面露出的F基团，从而将所述氟树脂片的表面层中存在的氧的元素组成比设定在1原子%以上且15原子%以下的范围内。

根据本发明的制造隔膜的方法的特征在于，在在水浸渗到所述氟树脂片中之前，将所述氟树脂片浸渍在亲水性有机溶剂中。

根据本发明的制造隔膜的方法的特征在于，以如下方式对用含氧基团取代的F基团的量进行调节：当将所述隔膜夹在一对电极之间且在所述片的厚度方向上对所述隔膜施加压力直至所述一对电极短路时，在短路时压力变成1×10⁶Pa以上。

根据本发明的制造隔膜的方法的特征在于，在所述树脂片的表面上形成含有聚乙烯醇的层。

根据本发明的制造隔膜的方法的特征在于，所述树脂是聚丙烯。

根据本发明的制造隔膜的方法的特征在于，将2片赋予了亲水性之后的树脂片重叠放置，并且将除了一部分之外的其周缘部相互接合，从而将所述片形成为袋状。