[发明专利]熔盐电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用熔盐作为电解质的熔盐电池。

背景技术

近年来，对日光、风力等自然能源的使用已经取得进展。当电功率通过使用自然能源而产生时，发电量容易因为诸如天气的自然条件的改变而改变，并且此外，不容易根据电功率需求来调节发电量。因此，为了供应通过使用自然能源而产生的电功率，有必要通过使用蓄电池来进行充电和放电以使供应功率平稳。由于这个原因，为了获得对自然能源的使用的进一步促进，能量密度和效率高的蓄电池是不可缺少的。就蓄电池本身而言，熔盐电池正被开发。熔盐电池是熔盐被作为电解质的电池，并且其在高于室温的温度下工作，在该温度下熔盐实际上被熔化。熔盐电池包括将钠用作活性材料的电池，并且这样的电池包括使用金属钠作为负电极的电池。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利公开No.10-312791

发明内容

技术问题

当金属钠被用于熔盐电池的负电极时，容量密度增加，但是熔盐电池的安全性下降，因为金属钠具有高反应性。此外，该熔盐电池具有如下问题：充电/放电循环寿命因在充电和放电中生长的树突而很短。增强电池的安全性并且使得充电/放电循环寿命相对长的负电极包括碳电极。在专利文献1中公开了包括碳电极的锂离子电池。然而，在锂离子电池中，电解溶液是疏水有机溶剂，而在熔盐电池中，电解质是熔盐并且电池在比锂离子电池工作的室温更高的温度下工作。如上所述，电极的使用条件在锂离子电池和熔盐电池之间是不同的，并且尚不清楚类似于锂离子的碳电极的碳电极是否可以在熔盐电池中被使用。

鉴于这些情景完成了本发明，并且本发明的目的是通过使用适合于熔盐电池的碳电极来提供一种高度安全并且具有长充电/放电循环寿命的熔盐电池。

问题的解决方案

本发明的熔盐电池是一种使用熔盐作为电解质的熔盐电池，并且其特征在于，该熔盐电池包括主要由碳构成的电极，并且电极经过表面处理以改进对熔盐的亲和力。

在本发明中，由于熔盐电池包括主要由碳构成的电极，熔盐电池具有较高的安全性，并且在充电和放电中几乎不产生树突。此外，通过对电极进行表面处理以改进对熔盐的亲和力，它变得易于通过电解质的熔盐将离子吸收到电极中。

本发明的熔盐电池的特征在于，作为表面处理，在电极的表面上涂敷亲水性树脂。

在本发明中，通过将亲水性树脂涂敷到主要由碳构成的电极的表面上，改进了电极对电解质的熔盐的亲和力。

本发明的熔盐电池的特征在于，作为表面处理，利用电子束对电极的表面进行辐照。

在本发明中，通过用电子束辐照主要由碳构成的电极的表面，亲水基暴露于电极的表面，并且改进了电极对电解质的熔盐的亲和力。

本发明的熔盐电池的特征在于，作为电极的主要成分的碳是硬碳。

在本发明中，由于熔盐电池包括主要由硬碳构成的电极，熔盐电池与石墨被用于碳材料的情况相比在充电和放电期间具有较大的容量和较小的电极尺寸改变。

本发明的熔盐电池的特征在于，对电极添加过渡金属。

在本发明中，通过将诸如铁的过渡金属添加到主要由硬碳构成的电极，增强了电极对金属离子的亲和力，并且使在电极处的自放电的发生减少。

发明的有利效果

在本发明中，包括主要由碳构成的电极的熔盐电池表现出良好的效果，因为它在生产和使用上具有较高的安全性，并且具有比使用金属钠作为电极的常规熔盐电池更长的充电/放电循环寿命。

附图说明

图1是示出了本发明的熔盐电池的配置示例的示意截面图。

图2是示出了在实施例1的熔盐电池的充电和放电时的电压特性的示意特性图表。

图3是示出了使用其中硬碳被用作负电极活性材料的主要成分的负电极的充电和放电的实验结果的特性图表。

图4是示出了在实验中获得的容量维持因子的改变的特性图表。

图5是示出了在实验中获得的库仑效率的改变的特性图表。

图6是示出了硬碳的结构的示例的示意图。

图7是示出了在实施例2的熔盐电池的充电和放电时的电压特性的示意特性图表。

具体实施方式

在下文中，将基于示出了本发明的实施例的附图特别地描述本发明。

（实施例1）