[發(fā)明專利]鈉二次電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380047130.4
• 申請(qǐng)日: 2013-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN104620437B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 酒井將一郎;沼田昂真;井谷瑛子;福永篤史;新田耕司;稻澤信二
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 住友電氣工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M10/39
• 分類號(hào): H01M10/39;H01M4/587
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 王海川,穆德駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈉二次電池。特別地，本發(fā)明涉及可用作例如車輛的電源、電網(wǎng)中用于電力存儲(chǔ)的蓄電裝置等的鈉二次電池。

背景技術(shù)

期望將鈉二次電池用于電動(dòng)車輛的電源、電力需求的消峰、在使用包括太陽(yáng)能和風(fēng)能的自然能的發(fā)電中使輸出穩(wěn)定化等。作為所述鈉二次電池，例如已經(jīng)提出了包含如下的鈉二次電池：負(fù)極，所述負(fù)極包含金屬鈉或鈉合金；在有機(jī)溶劑中的非水電解液(例如參見專利文獻(xiàn)1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-102917號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

然而，因?yàn)榘撬娊庖旱拟c二次電池在非水電解液中包含有機(jī)溶劑，因此根據(jù)鈉二次電池的運(yùn)行溫度，充電容量和放電容量可能由于例如有機(jī)溶劑的揮發(fā)而降低。此外，在鈉二次電池中，因?yàn)樨?fù)極包含金屬鈉或鈉合金，所以金屬鈉隨著反復(fù)充放電而析出且生長(zhǎng)金屬鈉的枝晶，因而可能不會(huì)獲得足夠的充放電循環(huán)特性。

另一方面，作為負(fù)極活性物質(zhì)，可以考慮使用看來(lái)具有優(yōu)異的充放電性能的諸如石墨的插入材料，例如在充放電時(shí)伴有插層現(xiàn)象，即，離子插入原子排列結(jié)構(gòu)中或者其從所述結(jié)構(gòu)脫離的材料。然而，即使當(dāng)將看來(lái)具有優(yōu)異的充放電性能的插入材料用作鈉二次電池中的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，也可能不會(huì)獲得優(yōu)異的循環(huán)壽命特性。

因此，需要開發(fā)具有高充電容量和高放電容量，并且具有優(yōu)異的充放電循環(huán)特性的鈉二次電池。

本發(fā)明鑒于上述常規(guī)技術(shù)而完成，旨在提供具有高充電容量和高放電容量，并且具有優(yōu)異的充放電循環(huán)特性的鈉二次電池。

解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案

本發(fā)明的鈉二次電池為

(1)鈉二次電池，其包含：正極，所述正極包含正極集電器和正極材料，所述正極材料負(fù)載在正極集電器上，其中所述正極材料包含可逆地含有鈉陽(yáng)離子的正極活性物質(zhì)；負(fù)極，所述負(fù)極包含負(fù)極集電器和負(fù)極材料，所述負(fù)極材料負(fù)載在負(fù)極集電器上，其中所述負(fù)極材料包含可逆地含有鈉陽(yáng)離子的負(fù)極活性物質(zhì)；置于至少所述正極和所述負(fù)極之間的電解質(zhì)；用于保持所述電解質(zhì)且將所述正極和所述負(fù)極彼此隔開的隔膜；其中所述負(fù)極活性物質(zhì)為無(wú)定形碳顆粒，所述電解質(zhì)為熔融鹽電解質(zhì)，其為由鈉陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成的鹽與由有機(jī)陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成的鹽的混合物。

有益效果

本發(fā)明可提供具有高充電容量和高放電容量，并且具有優(yōu)異的充放電循環(huán)特性的鈉二次電池。

附圖說(shuō)明

[圖1]圖1是顯示分別在實(shí)驗(yàn)例1～3中獲得的半電池在測(cè)試?yán)?中的充放電曲線的圖。

[圖2]圖2是顯示分別在實(shí)驗(yàn)例1～3中獲得的半電池在測(cè)試1中的循環(huán)數(shù)與充電容量之間關(guān)系的檢驗(yàn)結(jié)果的圖。

[圖3]圖3是顯示分別在實(shí)驗(yàn)例1～4中獲得的半電池在測(cè)試?yán)?中的循環(huán)數(shù)與容量保持率之間關(guān)系的檢驗(yàn)結(jié)果的圖。

[圖4]圖4是顯示在實(shí)驗(yàn)例1中獲得的半電池在測(cè)試?yán)?中的充放電曲線的圖。

[圖5]圖5是顯示分別在實(shí)驗(yàn)例5和6中獲得的半電池在測(cè)試?yán)?中的充放電曲線的圖。

[圖6]圖6是顯示在實(shí)驗(yàn)例7中獲得的半電池在測(cè)試?yán)?中的充放電曲線的圖。

[圖7]圖7是顯示在實(shí)驗(yàn)例7中獲得的半電池在測(cè)試?yán)?中的充放電曲線的圖。

[圖8]圖8是顯示在測(cè)試?yán)?中的循環(huán)數(shù)與充電容量、放電容量和庫(kù)侖效率各自之間關(guān)系的檢驗(yàn)結(jié)果的圖。

[圖9]圖9是顯示在實(shí)施例1中獲得的鈉二次電池在測(cè)試?yán)?中的充放電曲線的圖。

[圖10]圖10是顯示在測(cè)試?yán)?中的循環(huán)數(shù)與充電容量和放電容量各自之間關(guān)系的檢驗(yàn)結(jié)果的圖。

具體實(shí)施方式

[本發(fā)明實(shí)施方式的說(shuō)明]

首先，列出本發(fā)明的實(shí)施方式，并且給出其說(shuō)明。

本發(fā)明的實(shí)施方式包括鈉二次電池，其包含：正極，所述正極包含正極集電器和正極材料，所述正極材料負(fù)載在正極集電器上，其中所述正極材料包含可逆地含有鈉陽(yáng)離子的正極活性物質(zhì)；負(fù)極，所述負(fù)極包含負(fù)極集電器和負(fù)極材料，所述負(fù)極材料負(fù)載在負(fù)極集電器上，其中所述負(fù)極材料包含可逆地含有鈉陽(yáng)離子的負(fù)極活性物質(zhì)；至少置于所述正極和所述負(fù)極之間的電解質(zhì)；用于保持所述電解質(zhì)且將所述正極和所述負(fù)極彼此隔開的隔膜；其中所述負(fù)極活性物質(zhì)為無(wú)定形碳，所述電解質(zhì)為熔融鹽電解質(zhì)，其為由鈉陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成的鹽與由有機(jī)陽(yáng)離子和陰離子構(gòu)成的鹽的混合物。