钠离子电池系统技术方案

本发明专利技术涉及钠离子电池系统。本发明专利技术的课题在于，提供充放电效率高的钠离子电池系统。本发明专利技术通过提供如下的钠离子电池系统来解决上述课题，所述钠离子电池系统具有钠离子电池和充电控制部，其特征在于，负极活性物质是具有Na2Ti6O13结晶相的活性物质，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。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及钠离子电池系统。本专利技术的课题在于，提供充放电效率高的钠离子电池系统。本专利技术通过提供如下的钠离子电池系统来解决上述课题，所述钠离子电池系统具有钠离子电池和充电控制部，其特征在于，负极活性物质是具有Na2Ti6O13结晶相的活性物质，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。【专利说明】钠离子电池系统
本专利技术涉及充放电效率高的钠离子电池系统。
技术介绍
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Na2Ti6013。例如非专利文献1中公开了将Na2Ti6013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Na2Ti6013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(Li4Ti5012)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 andElectrochemical Studies of Active Materials for Sodium 1n Batteries，，，ECSTransactions, 35(32)91-98(2011)非专利文献2:J.C.Perez-Flores et al., “On the Mechanism of LithiumInsertion into A2Ti6013(A=Na, Li)”，ECS Transactions, 41 (41) 195-206(2012)
技术实现思路
非专利文献1中公开了将Na2Ti6013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。本专利技术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，本专利技术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Na2Ti6013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。根据本专利技术，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。在上述专利技术中，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。在上述专利技术中，优选上述Na2Ti6013结晶相的微晶大小为190A ~ 520人的范围内。这是由于能够进一步实现充放电效率的提高。在上述专利技术中，优选上述Na2Ti6013结晶相中的一部分Ti被Μ (Μ是Fe、V、Μη、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。本专利技术的钠离子电池系统起到充放电效率高的效果。【专利附图】【附图说明】图1:是表示本专利技术中的钠离子电池的一例的概要剖面图。图2:是表示本专利技术的钠离子电池系统的一例的模式图。图3:是表示本专利技术的钠离子电池系统的控制方法的流程图。图4:是对实施例1中得到的活性物质进行XRD测定的结果。图5:是实施例1和比较例1中评价用电池的充放电试验的结果。图6:是实施例2-1?2-5中得到的评价用电池的充放电试验的结果。图7:是实施例2-6中得到的评价用电池的充放电试验的结果。图8:是实施例1、3中得到的评价用电池的充放电试验的结果。图9:是实施例1、3中得到的评价用电池的充放电试验(相对于充放电电流值的Na脱离容量)的结果。图10:是实施例1、4中得到的评价用电池的充放电试验(相对于充放电电流值的Na脱离容量)的结果。符号说明1...正极活性物质层2...负极活性物质层3...电解质层4...正极集电体5...负极集电体6...电池壳体10...钠离子电池20...充电控制部30...钠离子电池系统【具体实施方式】下面，对于本专利技术的钠离子电池系统进行详细说明。本专利技术的钠离子电池系统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Na2Ti6013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。图1是表示本专利技术中的钠离子电池的一例的概要剖面图。图1所示的钠离子电池10具有正极活性物质层1、负极活性物质层2、形成于正极活性物质层1与负极活性物质层2之间的电解质层3、进行正极活性物质层1的集电的正极集电体4、进行负极活性物质层2的集电的负极集电体5、以及收纳这些构件的电池壳体6。在本专利技术中，负极活性物质层2所含有的负极活性物质层是具有Na2Ti6013结晶相的活性物质，负极活性物质层2含有作为导电材料的碳材料。图2是表示本专利技术的钠离子电池系统的一例的模式图。如图2所示，本专利技术的钠离子电池系统30具有钠离子电池10和充电控制部20。充电控制部20将钠离子电池10的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碳材料的电位(规定电位)。充电时，在具有Na2Ti6013结晶相的负极活性物质中插入Na，负极活性物质的电位(Na基准的电位)降低。本专利技术中的充电控制部在充电时以负极活性物质的电位不会到规定电位以下的方式进行控制。具体而言，如图3所述，在负极活性物质的电位达到规定电位的时间点完成充电。根据本专利技术，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。在此，非专利文献1中公开了将Na2Ti6013用作负极活性物质的钠离子电池。然而，如Figure8所记载，该电池初次充放电效率低至约为27%。在非专利文献1中，作为充放电效率低的理由，记载了作为副反应发生由电解液分解导致的被膜形成这点。然而，本专利技术人认为仅由被膜形成的副反应不能说明充放电效率降低至如此程度，认为存在其它理由的可能性。于是，反复深入研究，结果发现，由碳材料和Na离子的不可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠离子电池系统，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、和形成于所述正极活性物质层与所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，所述负极活性物质是具有Na2Ti6O13结晶相的活性物质，所述负极活性物质层含有为导电材料的碳材料，所述充电控制部将所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所述碳材料的电位。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中山英树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：