氟化物穿梭二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种含有新型氟化物离子传导材料的氟化物穿梭二次电池。氟化物穿梭二次电池具有正极层、负极层和电解质层。所述电解质层配置于所述正极层和所述负极层之间。选自所述正极层、所述负极层以及所述电解质层之中的至少1层包含氟化镧和氟化锶。

Fluoride shuttle secondary battery

The invention provides a fluoride shuttle secondary battery containing a novel fluoride ion conducting material. Fluoride shuttle secondary batteries have positive, negative and electrolyte layers. The electrolyte layer is arranged between the positive layer and the negative layer. At least one layer selected from the positive layer, the negative layer and the electrolyte layer comprises lanthanum fluoride and strontium fluoride.

【技术实现步骤摘要】
氟化物穿梭二次电池
本专利技术涉及一种氟化物穿梭二次电池(shuttlesecondarybattery)。
技术介绍
作为二次电池的一种，有梭芯型(shuttlecock-type)电池。在梭芯型电池中，离子通过电解质在正极和负极之间移动，从而进行充放电。移动的离子使用锂离子的锂离子二次电池作为梭芯型电池而得到广泛普及。近年来，已经报告了使用氟化物离子来代替锂离子的氟化物穿梭二次电池。在专利文献1中，公开了在燃料电池的电解质中使用的O2－(氧离子)传导材料。该材料用式A1－xBxZ来表示。A为La、Ce、Nd、Pr、Sc或者它们的混合物。B为Sr、Ca、Ba或者Mg。Z为F3－x或者OcFd。x大约为0～0.9999。c、d以及x满足式2c+d＝3－x。c为0.0001～1.5。d为0.0001～3。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表平2-504445号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的一方式提供一种含有新型氟化物离子传导材料的氟化物穿梭二次电池。用于解决课题的手段本专利技术的一方式的氟化物穿梭二次电池具有正极层、负极层和电解质层。所述电解质层配置于所述正极层和所述负极层之间。选自所述正极层、所述负极层以及所述电解质层之中的至少1层包含含有氟化镧和氟化锶的氟化物离子传导材料。专利技术的效果本专利技术的一方式的氟化物穿梭二次电池包含新型氟化物离子传导材料。附图说明图1是示意表示本专利技术的实施方式的氟化物穿梭二次电池的剖视图。图2是示意表示用于评价在实施例中制作的氟化物离子传导材料的离子传导度的单电池的剖视图。符号说明：1氟化物穿梭二次电池2正极层3电解质层4负极层5正极集电体6负极集电体51单电池52电解质层53金箔具体实施方式(达成本专利技术的一方式的经纬)氟化物穿梭二次电池可以得到作为梭芯型二次电池的效果。该效果例如为高稳定性、高能量密度、高输出密度等。但是，氟化物穿梭二次电池尚处在研究开发阶段。如果能够发现显示高氟化物离子传导性的电解质材料，则可以谋求氟化物穿梭二次电池的性能提高。本专利技术人发现了可以显示高氟化物离子传导性的材料。根据本专利技术，例如可获得具有高性能的氟化物穿梭二次电池。(公开的方式)本专利技术的第1方式的氟化物离子传导材料含有氟化镧和氟化锶。在本专利技术的第2方式中，例如第1方式的氟化物离子传导材料具有由式La1－xSrxF3－x表示的组成。其中，上述式中的x满足0.05≤x≤0.4。具有该组成的氟化物离子传导材料显示出更高的氟化物离子传导性。本专利技术的第3方式涉及一种氟化物穿梭二次电池，其具有正极层、负极层和电解质层，其中，所述电解质层配置于所述正极层和所述负极层之间，选自所述正极层、所述负极层以及所述电解质层之中的至少1层含有上述第1或者第2方式的氟化物离子传导材料。在本专利技术的第4方式的氟化物穿梭二次电池中，例如第3方式的氟化物穿梭二次电池的所述电解质层和/或所述负极层含有所述氟化物离子传导材料。在本专利技术的第5方式的氟化物穿梭二次电池中，例如第3方式的氟化物穿梭二次电池的所述电解质层含有所述氟化物离子传导材料。在本专利技术的第6方式的氟化物穿梭二次电池中，例如第3～第5方式之中的任一项的氟化物穿梭二次电池的所述正极层含有正极活性物质，所述正极活性物质含有选自Co、Cu、Bi、Sn、Pb、Fe、Zn、Ga以及C之中的至少1种。在本专利技术的第7方式的氟化物穿梭二次电池中，例如第3～第6方式之中的任一项的氟化物穿梭二次电池的所述负极层含有负极活性物质，所述负极活性物质含有选自Ti、Zr、Al、Sc、Rb、Ge、Cs、Mg、K、Na、La、Ca、Ba以及Sr之中的至少1种。以下参照附图，就本专利技术的实施方式进行说明。此外，以下说明的实施方式均示出了概括的或者具体的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形态、工艺条件、步骤、步骤的顺序等为一个例子，并不是限定本专利技术的主旨。另外，在以下的实施方式的构成要素中，对于在表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。此外，各图为示意图，未必是严格的图示。[氟化物离子传导材料]本专利技术的氟化物离子传导材料含有氟化镧和氟化锶。该材料的组成并未受到限定。该材料中含有的镧(La)和锶(Sr)的摩尔比用La：Sr表示，例如为95：5～10：90。该摩尔比既可以为95：5～20：80，也可以为95：5～60：40。该材料中含有的氟化镧和氟化锶的摩尔比用氟化镧：氟化锶表示，例如为95：5～10：90。该摩尔比既可以为95：5～20：80，也可以为95：5～60：40。在本专利技术的材料中，氟的一部也可以缺损。本专利技术的氟化物离子传导材料可以具有用式La1－xSrxF3－x表示的组成。其中，上述式中的x满足0.05≤x≤0.4。x可以满足0.1≤x≤0.2。具有这些组成的离子传导材料可以显示出更高的氟化物离子传导性。本专利技术的氟化物离子传导材料的结晶状态并未受到限定，可以取单晶、多晶、非晶以及它们混在一起的状态。本专利技术的氟化物离子传导材料的形状并未受到限定。该材料例如可以具有粒子、薄膜、片材、盘、块、压粉体等任意的形状。该材料例如可以取能够收纳于后述的氟化物穿梭二次电池的壳体内的形状。该材料例如可以取能够与后述的氟化物穿梭二次电池的正极层以及负极层层叠的形状。本专利技术的离子传导材料可以是固体的氟化物离子传导材料。本专利技术的氟化物离子传导材料所显示的氟化物离子传导度在140℃下，例如为2.0×10－7(S/cm)以上、1.0×10－6(S/cm)以上、1.0×10－5(S/cm)以上、1.0×10－4(S/cm)以上、2.0×10－4(S/cm)以上、4.0×10-4(S/cm)以上、1.0×10－3(S/cm)以上，进而可以为3.0×10－3(S·cm)以上。氟化物离子传导性例如可以通过对粒子状的该材料进行压力加工而制成盘状，并将保持在140℃下的该盘的两个主面与阻抗分析仪进行连接，从而采用复数阻抗法进行评价。本专利技术的氟化物离子传导材料在140℃这一200℃以下的较低的温度下，可以显示出较高的氟化物离子的传导性。本专利技术的氟化物离子传导材料的用途并未受到限定。用途例如为固体的氟化物离子传导材料。用途的更具体的例子是传导氟化物离子的固体电解质。本专利技术的离子传导材料例如可以在氟化物穿梭二次电池中使用。氟化物穿梭二次电池为能够进行充放电的二次电池。在氟化物穿梭二次电池中，氟化物离子通过电解质在正极和负极之间移动，从而进行充放电。作为该电池的选自正极层、负极层以及电解质层之中的至少1层所含有的电解质，可以使用本专利技术的氟化物离子传导材料。更具体地说，作为该电池的电解质层特别是固体电解质层所含有的电解质，可以使用本专利技术的氟化物离子传导材料。另外，通过与正极层中含有的正极活性物质的组合，作为氟化物穿梭二次电池的负极层中含有的负极活性物质，也可以使用本专利技术的氟化物离子传导材料。使用本专利技术的氟化物离子传导材料的氟化物穿梭二次电池可以为全固体二次电池。全固体二次电池的安全性高，而且通过正极层、电解质层以及负极层的构成便可以具有高能量密度。通过将本专利技术的氟化物离子传导材料用作氟化物穿梭二次电池的电解质和/或负极活性物质，便可以构筑能够在例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氟化物穿梭二次电池，其具有正极层、负极层和电解质层；其中，所述电解质层配置于所述正极层和所述负极层之间；选自所述正极层、所述负极层以及所述电解质层之中的至少1层包含含有氟化镧和氟化锶的氟化物离子传导材料。

【技术特征摘要】
2017.07.03 JP 2017-1303281.一种氟化物穿梭二次电池，其具有正极层、负极层和电解质层；其中，所述电解质层配置于所述正极层和所述负极层之间；选自所述正极层、所述负极层以及所述电解质层之中的至少1层包含含有氟化镧和氟化锶的氟化物离子传导材料。2.根据权利要求1所述的氟化物穿梭二次电池，其中，所述氟化物离子传导材料具有由式La1－xSrxF3－x表示的组成；上述式中的x满足0.05≤x≤0.4。3.根据权利要求1或2所述的氟化物穿梭二次电池，其中，所述电解质层...

【专利技术属性】
技术研发人员：小森知行，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP