钠离子二次电池制造技术

一种钠离子二次电池，其包含：电极组，所述电极组包含正极和负极；电解质，所述电解质浸渗在所述电极组中；壳，所述壳包含具有开口部的容器和封闭所述开口部的封口板；和一个或多个绝缘构件，其中所述电解质含有熔融盐，所述熔融盐含有阳离子和阴离子，所述阳离子包含钠离子和有机阳离子，并且所有所述绝缘构件均由不含氟原子的材料构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含含有熔融盐的电解质的钠离子二次电池，特别地，涉及包含含有钠离子和有机阳离子的熔融盐的钠离子二次电池。
技术介绍
近年来，用于将自然能转化为电能的技术已经受到关注。对作为高能量密度电池的非水电解质二次电池的需求日益增加。特别地，锂离子二次电池具有重量轻且具有高电动势的优点。然而，锂离子二次电池包含有机溶剂作为电解质的主要成分，因此具有耐热性低的缺点。此外，锂资源的价格在升高。包含阻燃性熔融盐作为电解质成分的二次电池的开发已经取得了进展。熔融盐具有优异的热稳定性，比较容易确保安全性，并且还适合于在高温下持续使用。其中，利用便宜的钠的法拉第反应的钠离子二次电池是有前途的。作为熔融盐，含有钠离子和有机阳离子的离子液体一直受到关注(专利文献1)。包含熔融盐的钠离子二次电池可以在比常温高的温度(例如40℃至90℃)下工作。因此，从抑制副反应的观点来看，已经将具有高耐热性和耐化学性的氟树脂用于绝缘构件如隔膜、框体和垫片。还报道了将氟树脂袋用作固定包含正极、隔膜和负极的层压体的绝缘袋(专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-134126号公报专利文献2：日本特开2012-209071号公报
技术实现思路
技术问题然而，在钠离子二次电池中，当在绝缘构件可以与电解质接触的位置存在由含氟原子的材料构成的绝缘构件时，钠离子二次电池的充放电循环特性倾向于劣化。对循环特性劣化的原因的调查揭示了，进行了其中钠从绝缘构件抽取氟原子的反应。还发现，已经被抽取了氟原子的绝缘构件是高反应性的并且还诱发了熔融盐的分解。由含氟原子的材料构成的绝缘构件本来应该具有高稳定性。在包含有机溶剂作为电解质成分的二次电池中，没有显现由于从由含氟原子的材料构成的绝缘构件抽取氟原子而导致的充放电循环特性的劣化。然而，在含有熔融盐的钠离子二次电池中，由于从绝缘构件抽取氟原子而导致充放电循环特性显著劣化。技术方案鉴于前述说明，本专利技术的一个方面涉及如下的钠离子二次电池，其包含：电极组，所述电极组包含正极和负极；电解质，所述电解质浸渗在所述电极组中；壳，所述壳包含具有开口部的容器和封闭所述开口部的封口板；和一个或多个绝缘构件，其中所述电解质含有熔融盐，所述熔融盐含有阳离子和阴离子，所述阳离子包含钠离子和有机阳离子，并且所有绝缘构件均由不含氟原子的材料构成。有益效果前述结构导致含有熔融盐的钠离子二次电池的充放电循环特性的改善。附图说明[图1]图1为显示根据本专利技术的一个实施方式的钠离子二次电池的示意结构的分解透视图。[图2]图2为显示包含在根据本专利技术的一个实施方式的钠离子二次电池中的外部端子及其附近的结构的纵截面图。[图3]图3为电极组的子组(サブグループ)的沿图1的I1-I1线取的横截面图。具体实施方式首先，下面将列出并说明本专利技术的实施方式。(1)根据一个实施方式的钠离子二次电池包含：电极组，所述电极组包含正极和负极；电解质，所述电解质浸渗在所述电极组中；壳，所述壳包含具有开口部的容器和封闭所述开口部的封口板；和一个或多个绝缘构件。所述电解质含有熔融盐，所述熔融盐含有阳离子和阴离子，所述阳离子包含钠离子和有机阳离子。所有绝缘构件均由不含氟原子的材料构成。所述开口部可以为用于通过其插入电极组的开口部。所有绝缘构件优选不含氟原子。在钠离子二次电池中，使用各种绝缘构件以防止短路的发生。一般地，将氟树脂用于所述绝缘构件。看起来氟树脂的使用改善钠离子二次电池的耐久性。然而，在所有绝缘构件均由不含氟原子的材料构成的情况下(具体地，在所有绝缘构件均不含氟树脂的情况下)，与将氟树脂用于绝缘构件的情况相比，钠离子二次电池具有改善的充放电循环特性。这可能是因为由于绝缘构件而导致的熔融盐的劣化受到抑制。(2)钠离子二次电池优选包含与正极或负极电连接的外部端子。优选地，所述外部端子部分地露出至所述壳的外部。在钠离子二次电池中，所述绝缘构件优选包含置于正极与负极之间的隔膜、置于封口板与电极组之间的框体、和使外部端子与壳绝缘的垫片。垫片不仅防止短路的发生，而且防止电解质的泄漏。在包括隔膜、框体和垫片的多个绝缘构件中的任一个由含氟原子的材料构成的情况下，难以改善充放电循环特性。在壳的所有内容物中，绝缘构件的体积或质量是相当大的。因此，认为容易显现有机阳离子的分解。钠离子二次电池在相对高的温度下工作并且在电解质中具有高钠离子浓度。因此，看起来从绝缘构件抽取氟原子的氟原子抽取反应容易进行。看起来一旦氟原子抽取反应进行，则有机阳离子分解，使得绝缘构件的劣化以连锁反应的方式进行。这些副反应还导致充放电循环特性的劣化。(3)在钠离子二次电池中，绝缘构件优选包含至少部分地覆盖电极组的表面的绝缘片。绝缘片可以为能够收容电极组的至少一部分的袋，或可以由进行了折叠以包围电极组的下表面和侧面的一个以上的片形成。(4)在负极包含负极集电器和附着在负极集电器的表面的负极混合物、并且负极混合物含有负极活性物质和粘合剂的情况下，粘合剂优选由不含氟原子的材料构成。这是因为在负极内可以通过钠离子进行氟原子抽取。优选地，粘合剂不含氟原子。在正极处，因为电位高且钠离子的稳定性高，所以基本上不发生从粘合剂抽取氟原子。在此使用的熔融盐被定义为与离子液体相同，并且表示由阴离子和阳离子构成的液态离子物质。在钠离子二次电池的正极和负极处，进行钠离子参与的法拉第反应。除熔融盐以外，电解质还可以含有例如有机溶剂和/或添加剂。熔融盐在电解质中的浓度没有特别限制。在熔融盐占电解质的10质量％以上、进一步为20质量％以上的情况下，显著地提供抑制充放电循环特性劣化的效果。优选地，从改善耐热性的观点来看，熔融盐占电解质的80质量％以上，更优选90质量％以上，特别优选100质量％。绝缘构件的实例包括隔膜、框体、垫片和绝缘片。绝缘构件的类型和数目没有特别限制，只要各个绝缘构件由不含氟原子的材料构成即可。在绝缘构件中含有的不含氟原子的材料没有特别限制，只要其与熔融盐的反应性低即可。可以使用的材料的实例包括聚烯烃，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和乙烯-丙烯共聚物；聚酯树脂，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚碳酸酯(PC)；聚醚树脂，如聚砜(PS)、聚醚砜(PES)和聚苯醚(PPE)；聚苯硫醚树脂，如聚苯硫醚(PPS)和聚苯硫醚酮；聚酰胺树脂，如芳族聚酰胺树脂(例如，芳纶树脂)；聚酰亚胺树脂；纤维素树脂；和纸。这些可以单独使用或以两种以上的组合使用。[专利技术实施方式的详情]以下将适当地参照附图对根据本专利技术的实施方式的钠离子二次电池的具体实施例进行说明。本专利技术不限于这些实施例。其旨在包含与权利要求书的范围等价的含义和范围内的任何变体。图1为显示根据实施方式的钠离子二次电池的示意结构的分解透视图。图中所例示的棱柱状钠离子二次电池10包含棱柱状电极组12、具有开口部的棱柱状容器14和封闭容器14的开口部的封口板16。容器14和封口板16由金属构成。容器14和封口板16都被包含在导电壳中。在封口板16与电极组12的上表面之间配置有由不含氟原子的材料构成的作为绝缘构件的框体18。例如，框体18用于防止由于封口板16与电极组12的上端面之间的接触导致的短路的发生。在电极组12与容器14之间配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠离子二次电池，其包含：电极组，所述电极组包含正极和负极；电解质，所述电解质浸渗在所述电极组中；壳，所述壳包含具有开口部的容器和封闭所述开口部的封口板；和一个或多个绝缘构件，其中所述电解质含有熔融盐，所述熔融盐含有阳离子和阴离子，所述阳离子包含钠离子和有机阳离子，并且所有所述绝缘构件均由不含氟原子的材料构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.02 JP 2014-0951721.一种钠离子二次电池，其包含：电极组，所述电极组包含正极和负极；电解质，所述电解质浸渗在所述电极组中；壳，所述壳包含具有开口部的容器和封闭所述开口部的封口板；和一个或多个绝缘构件，其中所述电解质含有熔融盐，所述熔融盐含有阳离子和阴离子，所述阳离子包含钠离子和有机阳离子，并且所有所述绝缘构件均由不含氟原子的材料构成。2.权利要求1所述的钠离子二次电池，其还包含：与所述正极或所述负极电...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井将一郎，福永笃史，沼田昂真，今崎瑛子，新田耕司，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP