[發明專利]制造隔膜的方法、制造熔融鹽電池的方法、隔膜和熔融鹽電池

無效

• 申請號: 201180017143.8
• 申請日: 2011-04-06
• 公開（公告）號: CN102834949A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 福永篤史;酒井將一郎;平巖千尋;新田耕司;真島正利;稻澤信二
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M10/04;H01M10/39
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王海川;穆德駿

技術領域

本發明涉及使用熔融鹽作為電解質的熔融鹽電池，特別地涉及制造具有耐性的隔膜的方法、制造熔融鹽電池的方法、隔膜和熔融鹽電池。

背景技術

近年來，已經推進了太陽光、風力等的自然能量的利用。當通過利用自然能量發電時，發電量容易因自然條件如氣候的變化而改變，而且發電量不易根據電力需要進行調整。因此，為了供給通過利用自然能量而產生的電力，通過利用蓄電池進行充電和放電以將供給電力平準化是有必要的。為了進一步促進自然能量的利用，能量密度和效率高的蓄電池是不可或缺的。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平7-122257號公報

發明內容

技術問題

作為能量密度和效率高的蓄電池，熔融鹽電池受到了關注。熔融鹽電池是使用熔融鹽作為電解質的電池。該電池在熔融鹽熔融的狀態下運行。當熔融鹽電池運行時，將熔融鹽電池內部的溫度保持在熔融鹽的熔點以上。熔融鹽電池中具有正極、負極和隔膜。隔膜為片狀構件，用于將正極和負極相互隔離，且在內部保持含有離子的熔融鹽。在現有技術的熔融鹽電池中，頻繁使用可以在內部保持熔融鹽的玻璃纖維的無紡布（下文稱為玻璃無紡布）作為它們的隔膜。

任何玻璃無紡布的張力都弱，且不能塑性變形；因此，所述布的抵抗彎曲等的加工的強度低，從而加工性差。因此，當將使用玻璃無紡布的隔膜彎曲時，該隔膜容易破損。當在熔融鹽電池的電極中產生樹枝狀晶體時，破損的隔膜不能抑制樹枝狀晶體的生長，從而使得熔融鹽電池可能短路。為了防止短路，必須使隔膜厚。結果，引起了熔融鹽電池的內阻變大而使得性能下降的問題。在鋰離子電池中，一般使用由聚烯烴樹脂制成的樹脂片作為鋰離子電池的隔膜。然而，前提是在室溫下使用鋰離子電池。使用普通樹脂的隔膜難以用于任何熔融鹽電池，因為該隔膜在熔融鹽熔點以上的高溫下容易軟化。

作為加工性良好、不易破損、且耐熱性高從而可以在熔融鹽熔點以上的高溫下使用由其制成的隔膜的隔膜材料，考慮了氟樹脂如PTFE（聚四氟乙烯）。然而，在例如使用熔融鹽如NaFSA作為電解質的熔融鹽電池中，熔融鹽不易浸滲到由氟樹脂制成的隔膜的內部，從而導致電池運行變得不穩定的問題，在NaFSA中，將鈉離子用作陽離子且將FSA（雙氟磺酰胺：(FSO₂)₂N^-）用作陰離子。造成該問題的原因在于，熔融鹽對任何氟樹脂的潤濕性都差。使用氟樹脂的隔膜不易保持作為電解質的熔融鹽。因此，難以在熔融鹽電池中使用該隔膜。盡管專利文獻1公開了一種提高PTFE等樹脂的親水性的方法，但該文獻沒有公開提高該樹脂對熔融鹽的潤濕性的任何方法。

考慮到該情形而進行了本發明，且本發明的目的是提供一種制造隔膜的方法，通過使用對熔融鹽的潤濕性提高的樹脂，該隔膜可用于熔融鹽電池且不易破損；制造熔融鹽電池的方法、隔膜和具有該隔膜的熔融鹽電池。

解決問題的手段

根據本發明的制造隔膜的方法的特征在于，所述隔膜為片狀且用于在使用熔融鹽作為電解質的熔融鹽電池內將成對的電極相互隔離，其中，對包含對熔融鹽具有耐性的樹脂作為其原材料的多孔樹脂片賦予親水性。

根據本發明的制造隔膜的方法的特征在于，所述樹脂片是氟樹脂片，在水浸滲到所述氟樹脂片中的狀態下，利用能量為切斷氟樹脂中的C-F鍵所必要的能量以上的紫外線照射所述氟樹脂片，以用含氧基團取代在所述氟樹脂片的各表面露出的F基團，從而將所述氟樹脂片的表面層中存在的氧的元素組成比設定在1原子%以上且15原子%以下的范圍內。

根據本發明的制造隔膜的方法的特征在于，在在水浸滲到所述氟樹脂片中之前，將所述氟樹脂片浸漬在親水性有機溶劑中。

根據本發明的制造隔膜的方法的特征在于，以如下方式對用含氧基團取代的F基團的量進行調節：當將所述隔膜夾在一對電極之間且在所述片的厚度方向上對所述隔膜施加壓力直至所述一對電極短路時，在短路時壓力變成1×10⁶Pa以上。

根據本發明的制造隔膜的方法的特征在于，在所述樹脂片的表面上形成含有聚乙烯醇的層。

根據本發明的制造隔膜的方法的特征在于，所述樹脂是聚丙烯。

根據本發明的制造隔膜的方法的特征在于，將2片賦予了親水性之后的樹脂片重疊放置，并且將除了一部分之外的其周緣部相互接合，從而將所述片形成為袋狀。