[发明专利]钠离子电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及充放电效率高的钠离子电池系统。

背景技术

钠离子电池是钠离子在正极和负极之间迁移的电池。由于Na与Li相比丰富地存在，因此，钠离子电池与锂离子电池相比具有易于实现低成本化的优点。一般而言，钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于正极活性物质层与负极活性物质层之间的电解质层。

作为钠离子电池中使用的负极活性物质，已知Na₂Ti₆O₁₃。例如非专利文献1中公开了将Na₂Ti₆O₁₃用作负极活性物质的钠离子电池。另外，虽然不是钠离子电池，但是非专利文献2中公开了将Na₂Ti₆O₁₃用作负极活性物质的锂离子电池。同样的记载也记载于专利文献1的现有技术中。另外，专利文献2中公开了将钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）用作负极活性物质的钠离子电池。另外，专利文献3中公开了利用球磨机将活性物质和碳材料复合化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-117259号公报

专利文献2：日本特开2011-049126号公报

专利文献3：日本特开2007-048682号公报

非专利文献

非专利文献1：N.D.Trinh et al.,“Synthesis,Characterization and Electrochemical Studies of Active Materials for Sodium Ion Batteries”,ECS Transactions,35(32)91-98(2011)

非专利文献2：J.C.Perez-Flores et al.,“On the Mechanism of Lithium Insertion into A2Ti6O13(A=Na,Li)”,ECS Transactions,41(41)195-206(2012)

发明内容

非专利文献1中公开了将Na₂Ti₆O₁₃用作负极活性物质的钠离子电池。然而，如Figure8所记载，该电池存在初次充放电效率低至约为27%的问题。

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，主要目的在于，提供充放电效率高的钠离子电池系统。

为了完成上述课题，本发明提供一种钠离子电池系统，其具有钠离子电池和充电控制部，所述钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间的电解质层，所述钠离子电池系统的特征在于，上述负极活性物质是具有Na₂Ti₆O₁₃结晶相的活性物质，上述负极活性物质层含有作为导电材料的碳材料，上述充电控制部将上述负极活性物质的电位控制得高于将Na离子不可逆地插入到上述碳材料的电位。

根据本发明，将负极活性物质的电位控制得比规定电位高，由此能够抑制碳材料和Na离子的不可逆反应，从而能够形成充放电效率高的电池。

在上述发明中，优选上述碳材料是炭黑，上述充电控制部将上述负极活性物质的电位控制在0.5V（vs Na/Na⁺）以上。

在上述发明中，优选上述Na₂Ti₆O₁₃结晶相的微晶大小为的范围内。这是由于能够进一步实现充放电效率的提高。

在上述发明中，优选上述Na₂Ti₆O₁₃结晶相中的一部分Ti被M（M是Fe、V、Mn、Mo、Al、Cr、Mg、Nb、W、Zr、Ta以及Sn中的至少一个）置换。这是由于能够实现速率特性的提高。

本发明的钠离子电池系统起到充放电效率高的效果。

附图说明

图1：是表示本发明中的钠离子电池的一例的概要剖面图。

图2：是表示本发明的钠离子电池系统的一例的模式图。

图3：是表示本发明的钠离子电池系统的控制方法的流程图。