[发明专利]钠熔盐电池和用于其中的熔盐电解质或离子液体

说明书

技术领域

本发明涉及包含具有钠离子传导性的熔盐电解质的钠熔盐电池。特别地，本发明涉及熔盐电解质或包含在熔盐电解质中的离子液体的改进。

背景技术

近年来，对作为能够储存电能的高能量密度电池的非水电解质二次电池的需求在不断增加。在非水电解质二次电池中，使用阻燃性熔盐电解质的熔盐电池在良好的热稳定性方面是有利的。特别地，使用具有钠离子传导性的熔盐电解质的钠熔盐电池能够由廉价原料制得并由此被认为是有前景的下一代二次电池。

熔盐电解质有前景的主要成分是离子液体，其为有机阳离子和阴离子的盐。例如，专利文献1提出了包含各种有机阳离子如吡咯烷阳离子的离子液体。然而，离子液体的发展历史短，且目前使用包含作为杂质的各种微量成分的离子液体。此外，对于杂质对熔盐电池的影响的研究较少，且所述影响处于未知的领域。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-134126号公报

发明内容

技术问题

在离子液体中，包含吡咯烷阳离子的盐具有高耐热性和低粘度，由此有望作为熔盐电解质的主要成分，所述吡咯烷阳离子在1位具有甲基和具有2～5个碳原子的烷基。然而，在使用包含吡咯烷阳离子(所述吡咯烷阳离子在1位具有甲基和具有2～5个碳原子的烷基)的离子液体的情况下，在电池存储期间和在重复充放电循环期间在钠熔盐电池中产生气体。结果，充放电容量逐渐降低。

技术方案

本发明的发明人对各种离子液体中的杂质进行了分析，并对包含所分析的离子液体的熔盐电池的存储特性和充放电循环特性进行了评价，所述各种离子液体包含在1位具有甲基和具有2～5个碳原子的烷基的吡咯烷阳离子。根据结果发现，离子液体包含1-甲基吡咯烷作为杂质。还发现，存储特性和充放电循环特性随1-甲基吡咯烷浓度的变化而显著变化。

基于上述发现而实现了本发明。

具体地，本发明的一方面涉及一种钠熔盐电池，所述钠熔盐电池包含：包含正极活性材料的正极；包含负极活性材料的负极；和熔盐电解质，所述熔盐电解质包含钠盐和溶解所述钠盐的离子液体，其中所述离子液体包含阴离子与吡咯烷阳离子的盐，所述吡咯烷阳离子在1位具有甲基和具有2～5个碳原子的烷基，且在所述熔盐电解质中1-甲基吡咯烷的含量按质量计为100ppm以下。

本发明的另一方面涉及一种钠熔盐电池用熔盐电解质，所述熔盐电解质包含钠盐和溶解所述钠盐的离子液体，其中所述离子液体包含阴离子与吡咯烷阳离子的盐，所述吡咯烷阳离子在1位具有甲基和具有2～5个碳原子的烷基，且1-甲基吡咯烷的含量按质量计为100ppm以下。

本发明的还另一方面涉及钠熔盐电池用离子液体，所述离子液体包含阴离子与吡咯烷阳离子的盐，所述吡咯烷阳离子在1位具有甲基和具有2～5个碳原子的烷基，其中1-甲基吡咯烷的含量按质量计为100ppm以下。

发明的有益效果

根据本发明，改进钠熔盐电池的存储特性和充放电循环特性。

附图说明

[图1]图1是根据本发明实施方案的正极的前视图。

[图2]图2是沿图1的线II-II截取的横截面图。

[图3]图3是根据本发明实施方案的负极的前视图。

[图4]图4是沿图3的线IV-IV截取的横截面图。

[图5]图5是根据本发明实施方案的熔盐电池的透视图，其中将电池壳部分切去。

[图6]图6是沿图5的线VI-VI截取的纵向横截面示意图。

具体实施方式

[发明的实施方案的说明]

首先，列出本发明实施方案的内容并进行说明。

本发明的一方面涉及一种钠熔盐电池，所述钠熔盐电池包含：包含正极活性材料的正极；包含负极活性材料的负极；和熔盐电解质，所述熔盐电解质包含钠盐和溶解所述钠盐的离子液体，其中所述离子液体包含阴离子与吡咯烷阳离子的盐，所述吡咯烷阳离子在1位具有甲基和具有2～5个碳原子的烷基(下文中可以简称做“吡咯烷阳离子”)，且在所述熔盐电解质中1-甲基吡咯烷的含量按质量计为100ppm以下。

通过将熔盐电解质中1-甲基吡咯烷的含量控制为按质量计为100ppm以下，显著抑制因构成离子液体的吡咯烷阳离子的分解而造成的气体的产生。因此，钠熔盐电池的存储特性和充放电循环特性提高。

在吡咯烷阳离子中，特别优选1-甲基-1-丙基吡咯烷阳离子(MPPY)。因为MPPY具有高耐热性并形成具有低粘度的离子液体，所以MPPY适合作为熔盐电解质的主要成分。