[发明专利]熔融盐电池的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔融盐电池的运行方法。

背景技术

近来，作为除了高能量密度之外还具有不燃性的强力优势的二次电池，具有低熔点(57℃)的熔融盐作为电解液的熔融盐电池已经得到开发并引起注意(参见非专利文献1)。这些熔融盐电池的运行温度范围是57℃～190℃，由此，与锂离子电池的运行温度范围(-20℃～80℃)相比，高温侧的温度范围更宽。因此，熔融盐电池具有不需要排热空间和用于防火等的装置的优点，且即使在将单独的单元电池密集地集成以形成组装电池时，该电池整体也比较紧凑。期望这些熔融盐电池用于例如中小规模电网和家庭等中的电力存储。

现行技术文献

非专利文献

非专利文献1：“SEI WORLD”，2011年3月(第402卷)，住友电气工业株式会社

发明内容

技术问题

然而，近来发现将钠化合物用于正极且将锡用于负极的熔融盐电池可能具有减少的循环寿命。其直接原因被认为是形成在负极上的Sn-Na合金通过伴随组成变化的膨胀/收缩而微粉化，并从集电器脱离。

鉴于上述问题，本发明的目的是通过抑制熔融盐电池负极中的锡(Sn)-钠(Na)合金的脱离来改善循环寿命。

解决问题的手段

本发明提供一种熔融盐电池的运行方法，所述熔融盐电池在正极中具有钠化合物、在负极中具有Sn并具有熔融盐作为电解液，其中将所述熔融盐电池的内部温度设定在98℃～190℃使其运行。

根据上述熔融盐电池的运行方法，在作为熔融盐电池的运行温度范围的57℃～190℃范围中，在限制为98℃～190℃的运行温度下使熔融盐电池运行。Na具有98℃的熔点，并因此转化成液相而抑制或纠正Sn-Na合金的微粉化。以这种方式，能够抑制熔融盐电池负极中的Sn-Na合金的脱离而改善循环寿命。

上述运行方法是如下熔融盐电池的运行方法，其中例如，正极和负极的电流容量分别是正极容量和负极容量，且通过将正极容量除以负极容量而获得的值在1.0～1.8的范围内。至少在该前提条件下，通过上述温度限制实现了循环寿命的改善。

此外，根据本发明的运行熔融盐电池的方法还是如下运行方法，其中以原子比计，充电完成时的负极中的Na含量是负极中含有的Sn含量的3.75倍以上。以这种方式，在上述运行温度以及正负极容量比的条件下进一步改善循环寿命。

[发明的有益效果]

根据本发明，能够改善熔融盐电池的循环寿命。

附图说明

图1是示出熔融盐电池的单电池的第121～123次循环时的充放电特性的图。

图2是示出硬币型熔融盐电池的构造例的图。

图3是示出至少120次循环后的充放电特性的图。

具体实施方式

首先，调查作为熔融盐电池的一种形态的、在负极侧使用Na金属并在正极侧使用Sn的Na/NaFSA-KFSA/Sn的试验单电池的充放电特性。电解液的熔融盐为NaFSA(双(氟磺酰)胺钠)和KFSA(双(氟磺酰)胺钾)的混合物。该熔融盐电池的运行温度范围是57℃～190℃。在实际的熔融盐电池中，在正极侧使用钠化合物，且在负极侧使用Sn。

该试验单电池具有如下结构，其中，为了调查在将Na金属作为对电极时Sn的充放电特性，将Na金属用于负极且将Sn用于正极。

在该单电池中，将Na金属箔用于负极侧的Na金属，该Na金属箔具有18mm的直径和0.5mm的厚度。

根据下述方法制备正极侧的Sn。

首先，作为集电器，使用厚度为20μm且直径为15mm的由Al箔制成的集电器，并且作为Al集电器的预处理，首先使用碱性蚀刻处理液实施软蚀刻处理以除去Al集电器的氧化膜。

然后，用硝酸进行除污处理(除污(溶解残渣))。

在用水洗涤之后，使用锌酸盐处理液对已除去氧化膜的集电器的表面进行锌酸盐处理(锌置换镀覆)而形成厚100nm的Zn膜。在此，可以先进行Zn膜剥离处理，随后再次进行锌酸盐处理。在这种情况下，可以形成更致密的薄Zn膜，使得可以提高对集电器的粘附性而抑制Zn的溶出。

然后，将具有Zn膜的集电器浸入含有镀液的镀浴中以实施镀Sn，从而形成厚度为10μm的Sn层。

在此，作为镀Sn的方法，可通过在由Al制成的集电器上电化学析出Sn的电镀实施镀覆，或者通过将Sn化学还原析出的无电镀实施镀覆。

将由玻璃制成的无纺布用于隔膜，并将正极、负极和电解液引入以制备硬币型单电池。