[发明专利]钠离子电池系统、钠离子电池的使用方法、钠离子电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够实现高容量化的钠离子电池系统。

背景技术

钠离子电池是钠离子在正极和负极之间迁移的电池。由于Na与Li相比丰富地存在，因此，钠离子电池与锂离子电池相比具有易于实现低成本化的优点。一般而言，钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于正极活性物质层与负极活性物质层之间的电解质层。

作为钠离子电池中使用的负极活性物质，已知Na₂Ti₆O₁₃。例如非专利文献1中公开了使用Na₂Ti₆O₁₃为负极活性物质的钠离子电池。另外，虽然不是钠离子电池，但是非专利文献2中公开了使用Na₂Ti₆O₁₃为负极活性物质的锂离子电池。同样的记载也记载于专利文献1的现有技术中。另外，专利文献2中公开了使用钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）为负极活性物质的钠离子电池。另外，专利文献3中公开了利用球磨机将活性物质和碳材料复合化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-117259号公报

专利文献2：日本特开2011-049126号公报

专利文献3：日本特开2007-048682号公报

非专利文献

非专利文献1：N.D.Trinh et al.,“Synthesis,Characterization and Electrochemical Studies of Active Materials for Sodium Ion Batteries”,ECS Transactions,35(32)91-98(2011)

非专利文献2：J.C.Perez-Flores et al.,“On the Mechanism of Lithium Insertion into A2Ti6O13(A=Na,Li)”,ECS Transactions,41(41)195-206(2012)

发明内容

非专利文献1中公开了使用Na₂Ti₆O₁₃为负极活性物质的钠离子电池。然而，如Figure8所记载，该电池的初次充放电效率低至约为27%，可逆容量也低至约20mAh/g。

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，主要目的在于，提供能够实现高容量化的钠离子电池系统。

为了完成上述课题，本发明提供一种钠离子电池系统，其具有钠离子电池和充电控制部，所述钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间的电解质层，所述钠离子电池系统的特征在于，上述负极活性物质是具有Na₂Ti₆O₁₃结晶相的活性物质，上述充电控制部对电流和上述负极活性物质的电位进行控制，使得除了发生上述Na₂Ti₆O₁₃结晶相中的第一Na插入反应之外还发生更低电位侧的第二Na插入反应。

根据本发明，以对于Na₂Ti₆O₁₃结晶相发生更低电位侧的第二Na插入反应的方式来控制充电条件，由此能够实现高容量化。

在上述发明中，优选上述充电控制部将上述电流控制在6mA/g以下。

在上述发明中，优选上述充电控制部将上述负极活性物质的电位控制在0.1V（vs Na/Na⁺）以下。

在上述发明中，优选负极活性物质与导电材料发生复合化。

另外，本发明提供一种钠离子电池的使用方法，所述钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间的电解质层，所述钠离子电池的使用方法的特征在于，控制电流和上述负极活性物质的电位地进行充电，使得除了发生上述Na₂Ti₆O₁₃结晶相中的第一Na插入反应之外还发生更低电位侧的第二Na插入反应。