[发明专利]熔融盐电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有熔融盐作为电解质的熔融盐电池。

背景技术

为了有效地利用电力，需要具有高能量密度和高效率的蓄电池。作为这种蓄电池，广泛使用锂离子二次电池。因为Li(锂)的资源量贫瘠，所以开发了含有在自然界中的资源量比Li更丰富的Na(钠)的蓄电池。作为这种电池的实例，专利文献1公开了钠-硫电池。非专利文献1也公开了设想用于钠离子二次电池的正极材料。

然而，专利文献1中公开的钠-硫电池的运行需要280℃以上的高温。因此，钠-硫电池需要大量的时间来达到其运行温度。非专利文献1中公开的钠离子二次电池与锂离子二次电池类似，使用作为可燃性有机溶剂的电解液。然而，当使用有机溶剂作为电池的电解液时，在电池运行范围内的电压下，与电池反应并行地发生电解液的分解反应，从而引起电池劣化。此外，有机溶剂具有挥发性和可燃性。因此，使用有机溶剂电解液的电池可能因发热而着火。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-273297号公报

非专利文献

非专利文献1：岩立淳一、薮内直明、驹场慎一，“層状NaMO2（M=Fe、Mn、Ti）の合成と電気化学特性”（层状NaMO2（M=Fe、Mn、Ti）的合成和电化学特性）,第51回電池討論会講演要旨集(第51届电池研讨会论文集),電気化学会電池技術委員会(日本电化学电池技术委员会),2010年11月第225页

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供因为使用具有低熔点的不燃性熔融盐而使得运行开始之前的时间缩短并且具有高安全性的熔融盐电池。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的第一方面是一种熔融盐电池，包含正极、负极以及作为电解质的熔融盐，其中所述熔融盐含有具有由下式(1)表示的化学结构的阴离子：

(其中，在式(1)中，R1和R2相同或不同并且分别为氟基或氟烷基)；且含有Na离子和除Na离子以外的碱金属离子或者碱土金属离子作为阳离子，并且所述正极含有由组成式：Na_xM1_yM2_1-yO₂(其中M1是Fe或Ni，M2是Mn或Ti，x是满足0<x≤1的数字且y是满足0<y<1的数字)表示的金属氧化物作为活性物质。

在所述熔融盐电池中，优选的是，在所述式(1)中，R1和R2分别为氟基或具有1至8个碳原子的氟烷基。

在所述熔融盐电池中，所述熔融盐中所含的阴离子优选是FSA(双(氟磺酰)胺)离子、TFSA(双(三氟甲磺酰)胺)离子或FTA(氟(三氟甲磺酰)胺)离子。

在所述熔融盐电池中，所述熔融盐中含有的阳离子优选是Na离子和K离子。

在所述熔融盐电池中，熔融盐优选为其中阳离子是Na离子且阴离子是FSA离子的NaFSA与其中阳离子是K离子且阴离子是FSA离子的KFSA的混合盐。

根据本发明，用作熔融盐电池中的电解质的熔融盐是其中阴离子是由式(1)表示的离子且阳离子是Na离子的盐与其中阳离子是除Na离子以外的碱金属离子或碱土金属离子的盐的混合盐。熔融盐电池的正极的活性物质为由Na_xM1_yM2_1-yO₂(其中M1是Fe或Ni，M2是Mn或Ti，0<x≤1且0<y<1)表示的金属氧化物。在这种情况下，作为混合盐的熔融盐因此具有降低的熔点，并且熔融盐电池具有降低的运行温度。

在所述熔融盐电池中，金属氧化物优选为由组成式：Na_2/3Fe_1/3Mn_2/3O₂、Na_5/6Fe_1/2Mn_1/2O₂、NaFe_1/2Ti_1/2O₂或NaNi_1/2Mn_1/2O₂表示的金属氧化物。