[发明专利]钠熔盐电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种钠熔盐电池，其包含具有钠离子传导性的熔盐电解质，并且特别地涉及熔盐电解质的改进。

背景技术

近年来，对于作为能存储电能的高能量密度电池的非水电解质二次电池的需求一直在不断增加。在非水电解质二次电池中，使用难燃性熔盐电解质的熔盐电池在良好的热稳定性方面有优势。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用廉价原材料生产并且因此被认为是有前途的下一代二次电池。

有前途的熔盐电解质为各自作为阳离子和双(磺酰)亚胺阴离子的盐的离子液体(参考专利文献1)。然而，离子液体的开发历史较短，目前使用的是含有作为杂质的各种微量成分的离子液体。此外，关于杂质对于熔盐电池的影响的研究很少，并且这些影响属于未知领域。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002-110230号公报

发明内容

技术问题

在离子液体为阳离子和双(磺酰)亚胺阴离子的盐，并且负极活性材料含有难石墨化碳的情况下，在钠熔盐电池的充放电循环重复进行时观察到充放电容量的降低。

技术方案

本发明的发明人分析了在各种各自为阳离子和双(磺酰)亚胺阴离子的盐的离子液体中的杂质并且对包含所述分析过的离子液体的熔盐电池的充放电循环特性进行了评价。根据结果发现，离子液体包含作为杂质的阳离子，所述阳离子可能引起与难石墨化碳的副反应。还发现，充放电循环特性随着作为杂质含有的阳离子的浓度的改变而显著地改变。

已经基于以上发现实现了本发明。

特别地，本发明的一个方面涉及钠熔盐电池，所述钠熔盐电池包含含有正极活性材料的正极，含有负极活性材料的负极，和含有钠盐及溶解该钠盐的离子液体的熔盐电解质，其中负极活性材料含有难石墨化碳，离子液体为双(磺酰)亚胺阴离子和不引起与难石墨化碳的法拉第反应的第一阳离子的盐，熔盐电解质按质量计含有量为1000ppm以下的第二阳离子，并且第二阳离子由通式(1)：R¹R²R³R⁴N⁺表示，其中R¹～R⁴各自独立地为氢原子或甲基。

有益效果

根据本发明，能抑制钠熔盐电池的充放电循环期间容量保持率的降低。

附图说明

[图1]为根据本发明实施方式的正极的正面图。

[图2]为沿图1中的线II-II取得的横截面图。

[图3]为根据本发明实施方式的负极的正面图。

[图4]为沿图3中的线IV-IV取得的横截面图。

[图5]为根据本发明的实施方式的熔盐电池的透视图，其中电池壳被部分切掉。

[图6]为沿图5中的线VI-VI取得的纵向横截面示意图。

[图7]包含实施例1的钠熔盐电池的充放电曲线。

[图8]包含比较例1的钠熔盐电池的充放电曲线。

具体实施方式

本发明实施方式的描述

首先，对本发明的实施方式的内容进行列举和说明。

本发明的一方面涉及一种钠熔盐电池，其包含含有正极活性材料的正极，含有负极活性材料的负极，和含有钠盐及溶解该钠盐的离子液体的熔盐电解质，其中负极活性材料含有难石墨化碳，离子液体为双(磺酰)亚胺阴离子和不引起与难石墨化碳的法拉第反应的第一阳离子的盐，熔盐电解质按质量计含有量为1000ppm以下的第二阳离子，并且所述第二阳离子由通式(1)：R¹R²R³R⁴N⁺表示，其中R¹～R⁴分别独立地为氢原子或甲基。

所述第二阳离子为通常按质量计以2000ppm以上的量包含在熔盐电解质中的杂质。由于第二阳离子具有小离子尺寸，第二阳离子可以在充电期间被吸藏进难石墨化碳中。虽然第二阳离子和难石墨化碳之间的反应细节未知，但是据信该反应会抑制钠离子吸藏进难石墨化碳中和钠离子从难石墨化碳的放出，因此容量保持率在钠熔盐电池的充放电循环期间降低。另一方面，通过将包含在熔盐电解质中的第二阳离子的浓度控制在按质量计为1000ppm以下，能抑制容量保持率的降低。

所述第一阳离子需要作为熔盐电解质的主要成分稳定地发挥作用。