[發(fā)明專利]雙極型全固體鈉離子二次電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880066573.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-03
• 公開（公告）號(hào): CN111213272B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山內(nèi)英郎;角田啟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本電氣硝子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M10/054
• 分類號(hào): H01M10/054;H01M4/66;H01M10/0562;H01M10/0585
• 代理公司: 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

本發(fā)明提供一種能夠無損于安全性地提高電壓的雙極型全固體鈉離子二次電池。特征在于，包括：依次層疊有能夠吸留/釋放鈉的正極層(3)、包含鈉離子傳導(dǎo)性氧化物的固體電解質(zhì)層(4)、能夠吸留/釋放鈉的負(fù)極層(5)的多個(gè)全固體鈉離子二次電池(1)；和集電體層(2)，其設(shè)置在全固體鈉離子二次電池(1)的正極層(3)與其它全固體鈉離子二次電池(1)的負(fù)極層(5)之間，由正極層(3)和負(fù)極層(5)共用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙極型全固體鈉離子二次電池。

背景技術(shù)

鋰離子二次電池已經(jīng)確立了在移動(dòng)設(shè)備和電動(dòng)汽車等中不可或缺的、作為高容量而輕量的電源的地位。但是，現(xiàn)有的鋰離子二次電池中，作為電解質(zhì)主要使用有機(jī)系電解液，因而在單電池中得到的電壓是較低的3.7V左右。因此，為了得到高的電壓，需要將多個(gè)單電池串聯(lián)連接。但是，在通過連接部連接多個(gè)單電池時(shí)，由于連接部的電阻，存在電壓大幅下降的問題。此外，具有連接部的電池包含大量對(duì)提高電壓無效的部分，因而存在體積能量密度和重量能量密度(以下，將兩者統(tǒng)稱為“能量密度”)下降的問題。

作為解決該問題的方法，提出了雙極電池。在下述專利文獻(xiàn)1中，作為雙極電池的一例，公開了具有含電解液的聚合物電解質(zhì)層的鋰二次電池。該雙極電池具有依次層疊有正極合材層、聚合物電解質(zhì)層和負(fù)極合材層的發(fā)電元件。多個(gè)發(fā)電元件通過集電體層串聯(lián)連接。

另一方面，在下述專利文獻(xiàn)2中，公開了使用硫化物系的固體電解質(zhì)的二次電池。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2002-075544號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2017-147173號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

在雙極電池中，在單電池中重復(fù)層疊正極和負(fù)極。因此，在專利文獻(xiàn)1中記載的雙極電池中，存在由于電解液從聚合物電解質(zhì)層泄露而引起正極與負(fù)極的短路的風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)而，作為其結(jié)果，存在電解液暴露于分解電位4.5V以上的高電壓下的風(fēng)險(xiǎn)。因此，還存在由于電解液分解而在電池內(nèi)產(chǎn)生氣體，從而電池有可能破裂、著火這樣的安全性的問題。這樣，在二次電池中，存在伴隨著電壓的提高而損失安全性的問題。

另一方面，如專利文獻(xiàn)2中記載的二次電池那樣使用固體電解質(zhì)時(shí)，不會(huì)因電解液的分解而發(fā)生著火。但是，硫化物系的固體電解質(zhì)存在與大氣氣氛接觸時(shí)產(chǎn)生硫化氫等的安全性的問題。另外，硫化物系的固體電解質(zhì)與大氣氣氛的反應(yīng)性高，在二次電池中難以將大氣氣氛阻隔至不產(chǎn)生硫化氫等的程度。

本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠無損于安全性地提高電壓的雙極型全固體鈉離子二次電池。

用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案

本發(fā)明的雙極型全固體鈉離子二次電池的特征在于，包括：依次層疊有能夠吸留/釋放鈉的正極層、包含鈉離子傳導(dǎo)性氧化物的固體電解質(zhì)層和能夠吸留/釋放鈉的負(fù)極層的多個(gè)全固體鈉離子二次電池；和集電體層，其設(shè)置在全固體鈉離子二次電池的正極層與其它全固體鈉離子二次電池的負(fù)極層之間，由正極層和負(fù)極層共用。

優(yōu)選設(shè)置有突出部，其在俯視時(shí)與集電體層的外周邊緣相連，并且相比正極層和/或負(fù)極層的外周邊緣向外側(cè)突出。在這種情況下，突出部可以由與集電體層相同的材料形成?；蛘撸怀霾恳部梢杂膳c集電體層不同的材料形成。更優(yōu)選在俯視時(shí)突出部的面積為突出部和集電體層的合計(jì)面積的1％以上、50％以下。

優(yōu)選固體電解質(zhì)層具有在俯視時(shí)相比正極層和/或負(fù)極層的外周邊緣向外側(cè)突出的部分。在這種情況下，更優(yōu)選在俯視時(shí)，固體電解質(zhì)層的相比正極層和/或負(fù)極層的外周邊緣向外側(cè)突出的部分的面積為固體電解質(zhì)層的面積的1％以上、50％以下。

集電體層可以由選自鋁、鈦、銀、銅、不銹鋼和含有這些金屬的合金以及石墨中的至少1種構(gòu)成。