[发明专利]熔融盐电池

说明书

技术领域

本发明涉及包含焦磷酸盐作为正极活性材料的熔融盐电池，更具体地，涉及在高温下具有优异的充放电性质的熔融盐电池。

背景技术

近年来，对于作为能够储存电能的高能量密度电池的非水电解质二次电池的需求在不断增加。在非水电解质二次电池中，包含锂钴氧化物作为正极活性材料的锂离子二次电池提供高容量和高电压，并且在实际应用中变得常见。然而，钴和锂是非常昂贵的，此外，已知许多锂离子二次电池在过充电条件下变得不稳定。因此，越来越多的关注已经指向包含成本较低且更加稳定的橄榄石型磷酸铁钠(化学式：NaFePO₄)的钠离子二次电池。其中，焦磷酸盐Na₂FeP₂O₇实现高的电位，且因此期望可以提高能量密度，其中相对于每单位铁原子，所述焦磷酸盐Na₂FeP₂O₇含有橄榄石型磷酸铁钠两倍多的钠(非专利文献1)。

同时，已经开发了包含具有优异热稳定性的阻燃性熔融盐电解质的熔融盐电池。作为所述熔融盐电解质，已经提出了例如作为有机阳离子和阴离子的盐的离子液体(专利文献1)。离子液体是用于二次电池中的电解质的有前途的材料，因为离子液体具有高的离子传导性、宽的液相温度范围、低的蒸汽压和不燃性。此外，因为离子液体即使在高温下也几乎不可分解，所以例如可在接近100℃的工作温度下使用包含离子液体作为电解质的二次电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-196390号公报

非专利文献

非专利文献1：ElectrochemistryCommunications(电化学通讯)24(2012)116-119

发明内容

技术问题

如在非专利文献1中所述，从安全性和能量密度的观点来看，焦磷酸盐是在非水电解质二次电池中用作正极活性材料的有前途的材料。同时，随着非水电解质二次电池的使用扩张，需要开发不仅可在常温下使用，而且可在例如50℃～90℃的温度范围内以高的充放电速率进行充放电的非水电解质二次电池。然而，在使用焦磷酸盐的情况下，如非专利文献1中所述使用包含有机溶剂如碳酸亚丙酯作为主要成分的电解质，引起伴有气体生成的副反应在例如90℃附近的温度范围内积极进行，并且使得难以进行充放电。此外，充放电速率变得越高，出现越严重的副反应，因此气体生成和与其相关联的充放电容量的降低变得越显著。

技术方案

本发明涉及熔融盐电池，所述熔融盐电池包含：正极，所述正极包含由如下通式表示的正极活性材料：

A_n(1–x)M¹_nxFe_1–yM²_yP₂O₇

其中n为1或2，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，A是碱金属元素，M¹是元素A以外的元素，并且M²是Fe以外的元素，

负极，所述负极包含负极活性材料，

隔膜，所述隔膜置于所述正极和所述负极之间，和

熔融盐电解质，

其中所述熔融盐电解质包含90质量％以上的含元素A的盐的离子液体。

有益效果

本发明的熔融盐电池即使在例如50℃～90℃的温度范围内也稳定地可充放电，并且即使当在充放电期间使用高的充放电速率时也实现高的容量。

附图说明

[图1]是根据本发明的一个实施方式的正极的前视图。

[图2]沿着图1的线II-II取的横截面图。

[图3]是根据本发明的一个实施方式的负极的前视图。

[图4]是沿着图3的线IV-IV取的横截面图。

[图5]是根据本发明的一个实施方式的熔融盐电池在切掉其电池壳的一部分后的透视图。

[图6]是示意性示出沿着图5的线VI-VI取的横截面的垂直横截面图。

[图7]是示出实施例1的硬币型电池的第一和第二次循环的充放电曲线的图。

[图8]是示出实施例1的硬币型电池的放电容量以及放电容量对充电容量的比例的图。

[图9]是示出实施例1的硬币型电池的各个放电电流的放电容量的图。

具体实施方式

[本发明实施方式的总结]