[發明專利]帶有形成氣孔通道的石墨氈的鈉二次電池

有效

• 申請號: 201410601346.7
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104600352B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 金榮率;鄭求峰;金正洙;曹承煥
• 申請（專利權）人: SK新技術株式會社
• 主分類號: H01M10/054
• 分類號: H01M10/054;H01M4/70
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;王瑩

本發明公開一種鈉二次電池，其包括：鈉離子傳導性固體電解質，其分隔負極空間和正極空間；負極，其位于負極空間，并含有鈉；正極，其包括正極液和石墨氈，所述正極液位于正極空間，所述石墨氈含浸在所述正極液，并在與所述固體電解質相對的表面形成具有開口部的開放的氣孔通道。

技術領域

本發明涉及一種鈉二次電池，詳細而言，包括正極集電體形成氣孔通道的石墨氈的鈉二次電池。

背景技術

隨著新再生能源的應用迅速增加，對利用蓄電池的能源儲存裝置的需求也迅速增加。在這樣的蓄電池中，可利用鉛電池，鎳/氫電池，釩電池以及鋰電池。然而鉛電池和鎳/氫電池由于能量密度非常小，因而具有存儲相同容量的能量時需要大空間的問題。并且，鉛電池因為使用含有重金屬的溶液，因此具有污染環境的因素，并且負極與正極間的物質通過分離負極和正極的膜少量地移動，因此性能降低，由上述的問題點，無法大規模的商業化。能量密度及輸出特性很優異的鋰電池，雖然在技術上很有利，但因其材料資源稀少，因此用作大規模的用于電力存儲的二次電池，具有缺乏經濟性的問題。

為了解決這樣的問題，很多次嘗試將地球上的資源豐富的鈉用于二次電池的材料。其中，如美國公開專利第20030054255號，利用對鈉離子具有選擇性地傳導的β-氧化鋁，負極融有鈉正極融有硫的形狀的鈉硫電池，現今正被用作大規模電力存儲裝置。

但是，如鈉-硫電池或鈉-氯化鎳電池等現有的基于鈉的二次電池，考慮傳導率和電池組成物的融化點，具有如下缺陷，如鈉-氯化鎳電池需要在最低250℃以上工作，鈉-硫電池具有最低300℃以上的工作溫度。由于這樣的問題點，為了加強維持溫度，維持氣密性和穩定性，從制作或運營上的經濟性方面有很多不利的問題。為了解決上述問題，正開發常溫(room temperature)型的基于鈉的電池，但由于其輸出非常低，從而與鎳-氫電池或鋰電池相比其競爭力下降了很多。

現有技術文獻

專利文獻

美國公開專利第20030054255號

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種充放電周期性地反復時，防止容量減少，能夠在低溫工作，電池的輸出和充放電速度顯著提高，充放電周期特性可以長時間地穩定維持，防止熱化并具有改善的電池壽命，且電池穩定性提高的鈉二次電池。

(二)技術方案

本發明的鈉二次電池，包括：鈉離子傳導性固體電解質，其分離二次電池的負極空間和正極空間；負極，其位于負極空間，并含有鈉；正極，其包括位于正極空間的正極液和石墨氈，所述石墨氈含浸在正極液，所述石墨氈除了自身的多孔結構的氣孔通道之外，在與固體電解質相對的表面還形成有具有開口部的開放的氣孔通道。

根據本發明一個實施例的鈉二次電池，開放的氣孔通道的一端可位于石墨氈的內部。

根據本發明一個實施例的鈉二次電池，開放的氣孔通道可貫穿石墨氈。

根據本發明一個實施例的鈉二次電池，開放的氣孔通道沿該氣孔通道的長度方向，可具有其截面逐漸減小的錐形形狀。

根據本發明的一個實施例的鈉二次電池，開放的氣孔通道可有規則地分布。

根據本發明的一個實施例的鈉二次電池，石墨氈的每單位面積具有的開口部數量的氣孔通道密度可為1-50/cm²。

根據本發明的一個實施例的鈉二次電池，以與固體電解質相對的石墨氈表面的表面積(100％)為基準，總氣孔開口部面積可為20-80％，所述總氣孔開口部面積是指總氣孔通道開口部的面積的和。