[发明专利]熔融盐组合物和使用所述熔融盐组合物的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及在熔融态变为电解液的熔融盐组合物，以及包含所述熔融盐组合物作为电解液的二次电池。

背景技术

能够储存和充放电电能的二次电池(蓄电池)广泛用于储存电力、使电力的供给平均(leveling)等。作为二次电池，已知锂离子二次电池为具有高能量密度的电池。然而，锂离子二次电池具有安全性问题，因为其中将可燃性有机化合物液体用作电解液。另外，用作材料的锂在资源确保方面具有问题，因为其资源不均匀分布并且其资源量让人担忧。

近年来，作为除了高能量密度之外还具有不可燃的优点的二次电池，开发了包含熔融盐作为电解液的熔融盐电池并且所述熔融盐电池引起关注。与其他二次电池如锂电池的工作温度范围相比，其中熔融盐电池可以工作的温度范围更宽。因此，熔融盐电池的预期用途包括用于中型电力网、家庭等中的电力储存的用途，以及卡车和公共汽车中的车载用途等。

作为可以在相对低温度下使用的熔融盐，专利文献1公开了一种熔融盐组合物(及其用途)，所述熔融盐组合物包含阴离子为(FSO₂)₂N^-((氟磺酰)亚胺：在下文中称为FSA)且阳离子为选自Li、Na、K、Rb和Cs的碱金属的两种以上熔融盐。由于所述熔融盐组合物可以在不低于60℃但不高于130℃的温度范围内使用，所以期望将所述熔融盐组合物用于燃料电池、二次电池、电容器等中。

在专利文献2中，作为能够在不高于100℃的低温度下运行的二次电池，提出了一种电池(钠二次电池)，其包含：正极、主要成分为Na的负极以及设置在正极和负极之间的电解液，其中所述电解液为熔融盐，所述熔融盐的阴离子是由(RSO₂)₂N^-(两个“R”各自独立地表示氟原子或氟烷基)表示的阴离子且所述熔融盐的阳离子为选自碱金属和碱土金属的金属。另外，作为优选的电解液，还公开了双(氟磺酰)亚胺钠(NaFSA)和双(氟磺酰)亚胺钾(KFSA)的混合物。

尽管熔融盐在等于或高于其熔点的温度下熔融而变成电解液，但是在熔点附近熔融盐的粘度高且离子电导性低。因此，优选的是，在电解液的熔点加(+)30℃的温度附近或更高温度下使用熔融盐。因此，为了获得可以不被加热而在室温下使用的熔融盐电池，优选使用熔点在冰点之下的熔融盐作为电解液。然而，通过将KFSA和NaFSA两种盐混合而获得的熔融盐的熔点(低共熔点)为61℃。

为了将熔融盐的熔点设定为冰点之下，通过将离子液体与熔融盐混合而降低熔点的方法是已知的。例如，当将甲基丙基吡咯烷FSA盐(自身的熔点为-12℃)对NaFSA以1:9的比率(摩尔比)混合时，熔点降低为-25℃。由此，通过使用该熔融盐组合物作为电解液，可以获得优选在室温下使用的熔融盐电池。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本特开2009-67644号公报

专利文献2：WO2011/036907号公报

发明内容

技术问题

当熔融盐在其熔点以下的温度下凝固时，离子传导性急剧下降。由此，在包含具有明确熔点的熔融盐作为电解液的二次电池中，在熔点之下作为电池的性能急剧变化。对于在温度变化的环境中使用的电池，问题在于由于温度的变化电池快速变得不可用。由此，需要即使在温度变低时也可以保持可用状态而不会快速变得不可用的熔融盐电池。

本发明的目的是提供一种熔融盐组合物，其可以用作二次电池的电解液并且可以提供即使在温度变低时也可以保持可用状态而不会快速变得不可用的二次电池。本发明的另一个目的是提供一种二次电池，其即使在温度变低时也可以保持可用状态而不会快速变得不可用，所述电池包含所述熔融盐组合物作为电解液。

技术方案

作为深入研究的结果，本发明人发现，通过将两种以上熔融盐混合可以获得没有明确熔点的熔融盐组合物，并且通过使用这种没有明确熔点的熔融盐组合物作为电解液，可以制造即使在温度变低时也不会快速变得不可用的二次电池(熔融盐电池)，由此完成了本发明。

根据权利要求1的发明是一种熔融盐组合物(复合熔融盐)，其包含可以用作二次电池的电解液的两种以上熔融盐的混合物，并且没有明确的熔点。