[发明专利]熔融盐电池和制造熔融盐电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及熔融盐电池及其制造方法，所述熔融盐电池为使用熔融盐作为电解质的二次电池。本发明特别地涉及将电解质盐有效地引入到熔融盐电池中的方法。

背景技术

通常，将作为非水电解质二次电池的锂离子二次电池广泛用作携带式器具如手机、笔记本电脑和数码相机的电源。另外，作为用于电力驱动车辆如电动汽车和电动摩托车以及混合型汽车的大型且大容量电池，锂离子二次电池最近受到了关注。

然而，锂离子二次电池具有以下缺陷。

首先，除了携带式器具以外，锂离子二次电池的用途还扩展到汽车和电力存储等的领域中。在这种情况下，锂资源的供给能力存在问题。

其次，一般的锂离子二次电池采用可燃的有机电解质。因此，当电池的一部分发热或着火时，可能在整个电池中发生热失控，并且期望提高电池的安全性。

近年来，作为改善上述锂离子二次电池的问题的新型电池，已开发了使用熔融盐作为电解质的钠离子二次电池(非专利文献1)。

使用熔融盐作为电解质的钠离子二次电池(下文中称为熔融盐电池)采用在地球上比锂更丰富的钠。此外，因为熔融盐电池使用不可燃的熔融盐作为电解质，所以即使电池的一部分发热或着火也不会导致热失控。因此，所述电池具有优异的安全性。

熔融盐具有优异的性能如不挥发性、不燃性以及高离子浓度。通常将熔融盐维持在高温下以保持熔融状态。也将熔点小于100℃的熔融盐称为离子液体。

最近，证明了可通过使用具有57℃低熔点的熔融盐(NaFSA与KFSA^*1的混合物)而构成能量密度高且安全性高的熔融盐电池(非专利文献1)。

*1：NaFSA(双(氟磺酰)胺钠)

KFSA(双(氟磺酰)胺钾)

在制造这种熔融盐电池的工艺中，以往是将电解质盐以熔融盐状态注入到电池内。也就是说，在将发电元件如正极、负极和隔膜安装到电池内之后，将电池主体和电解质盐加热至高于电解质盐的熔点的温度。然后，将熔融盐注入到电池主体内。该操作使得熔融盐可渗透到发电元件如正极、负极和隔膜内而形成电解质。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：电化学(Electrochemistry),80(2),98-103(2012)

发明内容

发明要解决的问题

然而，因为熔融盐电解质可能具有比较高的粘度，所以难以将熔融盐电解质均匀地扩散和渗透到电池的发电元件内。因此，在一些部位，熔融盐电解质不会充分地渗透发电元件。另外，关于具有大型电极或宽电极的熔融盐电池，老化处理经常需要大量时间、设施和劳动力以确保熔融盐电解质的渗透。

本发明的目的在于提供一种有效地制造熔融盐电池的方法，所述方法解决了上述注入熔融盐的方法所具有的问题并且能够以高再现性均匀地形成特定量的熔融盐电解质。

解决问题的手段

本发明人进行了深入的研究并且发现，可取消将熔融盐注入到电池盒中的步骤，并且可通过如下方法解决上述问题：将在常温下是固体的电解质盐用作电解质，在将电极和隔膜容纳在电池盒中之前将固体电解质盐保持在电极和隔膜中的至少一者中，将保持固体电解质盐的电极和隔膜中的至少一者放在电池盒中，并且组装电池。

即，本发明涉及以下熔融盐电池的制造方法以及熔融盐电池。

根据本发明的一方面，提供一种制造熔融盐电池的方法，所述熔融盐电池具有正极、负极、布置在所述正极与所述负极之间的隔膜、以及在常温下是固体的电解质盐。所述方法包括：在组装电池之前将固体电解质盐保持在正极、负极和隔膜中的至少一者的表面上的步骤，以及通过将所述正极、所述负极和所述隔膜容纳在电池盒中来组装电池的步骤。

所述将固体电解质盐保持在正极、负极和隔膜中的至少一者的表面上的步骤可以是用粉状电解质盐覆盖所述表面的步骤。

所述将固体电解质盐保持在正极、负极和隔膜中的至少一者的表面上的步骤可以是对所述固体电解质盐进行加热而使得所述电解质盐为半固体或液体并将所述半固体或液体电解质盐涂布在所述表面上的步骤。

所述涂布可通过喷涂进行。

所述将固体电解质盐保持在正极、负极和隔膜中的至少一者的表面上的步骤可通过对所述固体电解质盐进行加热而形成熔融盐且将正极、负极和隔膜中的至少一者浸渍在所述熔融盐中并然后将其拉起而进行。

可通过对拉出的所述正极、所述负极和所述隔膜中的至少一者应用振荡、空气喷射或离心分离而除去所述正极、所述负极和所述隔膜中的至少一者上附着的过量熔融盐。