包含形成有槽的石墨毡的钠二次电池制造技术

本发明专利技术涉及包含形成有槽的石墨毡的钠二次电池，本发明专利技术的钠二次电池包含：用于分离负极空间和正极空间的钠离子传导性固体电解质；位于负极空间并含有钠的负极；位于正极空间的正极液；以及包含石墨毡的正极，上述石墨毡浸渍于正极液，并在与固体电解质相对的表面形成有相互平行地排列的槽。

【技术实现步骤摘要】
包含形成有槽的石墨毡的钠二次电池
本专利技术涉及钠二次电池，详细地，涉及包含形成有槽的石墨毡作为正极集电体的钠二次电池。
技术介绍
随着新再生能源的利用急剧增加，对利用电池的能量储存装置的需求正急剧增加。在这种电池中，可以利用铅电池、镍/氢电池、钒电池及锂电池。但由于铅电池、镍/氢电池的能量密度非常小，因而存在若想储存相同容量的能量，就需要非常多的空间的问题。并且，在钒电池的情况下，存在因使用含有重金属的溶液而引起的环境污染问题以及因负极和正极之间的物质通过用于分离负极和正极的膜来略微移动而引起的性能降低的问题，因而处于无法实现大规模的商业化的状态。在能量密度及输出功率特性非常优异的锂电池的情况下，虽然在技术方面非常有利，但由于锂材料的资源稀缺性，从而在用作大规模蓄电用二次电池方面存在经济性不足的问题。为了解决这种问题，进行过很多将地球上资源丰富的钠用作二次电池的材料的尝试。其中，如美国公开专利第20030054255号，在利用对钠离子具有选择性的传导性的β氧化铝，且在负极中担载钠，在正极中担载硫的形态的钠硫电池当前正用作大规模蓄电装置。但钠-硫电池或钠-氯化镍电池之类的现有的基于钠的二次电池考虑到电导率及电池结构物的熔化等问题，在钠-氯化镍电池之类的情况下，存在需要最小在250℃以上的条件下工作的问题，在钠-硫电池的情况下，存在具有最小300℃以上的工作温度的缺点。由于这种问题，为了加强温度维持、气密性维持及安全性方面，在制作方面或在运营方面和经济方面存在很多不利的问题。为了解决如上所述的问题，正研发出常温(Roomtemperature)型的基于钠的电池，但因输出功率非常低而与镍/氢电池或锂电池相比，竞争力非常低下。现有技术文献专利文献美国公开专利第20030054255号
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供钠二次电池，当反复进行充放电循环时，上述钠二次电池能够防止容量的减少，进行低温工作，且电池的输出及充放电速度得到显著提高，充放电循环特性长时间得到稳定的维持，并防止劣化，从而具有得到提高的电池寿命，且电池的稳定性得到提高。本专利技术的钠二次电池包含：钠离子传导性固体电解质，用于分离负极空间和正极空间；负极，位于上述负极空间，并含有钠；正极液，位于正极空间；以及正极，包含石墨毡，上述石墨毡浸渍于正极液，并在与固体电解质相对的表面形成有相互平行地排列的槽。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，槽可以贯穿与上述固体电解质相对的石墨毡的表面。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，槽可以沿着深度方向具有规定的宽度。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，槽可以为其宽度沿着深度方向变窄的锥形形状。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，槽能够连续形成。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，以石墨毡的厚度(100％)为基准，槽的深度可以为5％～95％。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，以石墨毡的高度方向的长度为基准(100％)，槽的宽度可以为0.1％～30％。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，槽可以沿着高度方向相互平行的方式地排列。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，石墨毡可以为空心的圆筒形状或圆筒形状，槽可呈闭合曲线。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，相对于石墨毡的每单位长度，作为槽的数量的槽密度可以为0.3～5个/cm。本专利技术一实施例的钠二次电池还可以包括圆筒形的金属外壳，上述圆筒形的金属外壳的一端封闭而另一端开放，借助插入于金属外壳的一端封闭的管形的固体电解质来划分正极空间及负极空间。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，正极还可以包含过渡金属，上述过渡金属附着或担载于石墨毡。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，正极液可包含：金属卤化物，即选自过渡金属及12～14族金属组中的一种以上的金属的卤化物；以及溶剂，用于溶解金属卤化物。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，当放电时，正极液所含的金属卤化物的金属离子以金属形式电沉积于石墨毡，当充电时，电沉积于石墨毡的金属以金属离子形式溶解于正极液。本专利技术的钠二次电池包含浸渍于正极液且在与固体电解质相对的表面形成有槽的石墨毡作为集电体，由此，在化学方面具有优异的稳定性，反应面积及正极液担载量高，并防止由于金属的不均衡的电沉积和溶解引起的电池容量的减少，从而能够具有稳定的充放电循环特性。并且，本专利技术一实施例的钠二次电池包含：含有钠的负极、对钠离子具有选择性传导性的固体电解质、以及含有用于溶解正极活性金属卤化物的溶剂的正极液而构成，由此具有以下优点，即，能够进行常温～200℃的低温工作，并且，随着利用溶解于正极液的正极活性金属卤化物及钠卤化物而进行电池的电化学反应，能够显著增加电池容量，增大执行电化学反应的活性区域，从而能够显著提高电池的充电/放电速度，并能防止电池的内部电阻的增加。附图说明图1是表示本专利技术一实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的一立体图。图2是表示本专利技术一实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的另一立体图。图3是表示本专利技术一实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的另一立体图。图4是表示本专利技术一实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的另一立体图。图5是表示本专利技术一实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的另一立体图及剖视图。图6是表示本专利技术一实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的另一立体图。图7是表示本专利技术一实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的另一立体图。图8是表示本专利技术一实施例的钠二次电池的一剖视图的图。图9是表示本专利技术一实施例的钠二次电池的另一剖视图的图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的钠二次电池进行详细说明。以下所介绍的附图是为了能够向本领域技术人员充分传达本专利技术的思想而作为例子提供的。因此，本专利技术并不局限于以下所提出的附图，能够以其他方式进行具体化，以下所提出的附图能够为了明确本专利技术的思想而夸张地示出。并且，在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素。此时，所使用的技术术语及科学术语只要没有其他定义，就具有本领域技术人员通常所理解的意义，在以下的说明及附图中省略对能够不必要地混淆本专利技术的主旨的公知功能及结构的说明。本专利技术的钠二次电池包含：用于分离负极空间和正极空间的钠离子传导性固体电解质；位于负极空间并含有钠的负极；位于正极空间的正极液；以及包含石墨毡的正极，上述石墨毡浸渍于正极液，并在与固体电解质相对的表面形成有相互平行地排列的槽。在本专利技术一实施例的钠二次电池中，正极集电体可包含石墨毡，钠二次电池可以为在电池进行充电或放电时，金属电沉积于正极集电体的电池。详细地，可以是正极液所含有的金属离子以金属形式电沉积于正极集电体的电池。由于石墨毡(graphitefelt)与正极液之类的电池构成要素没有反应性，因而在化学方面较为稳定，且由于孔隙度(porosity)高，因而既能提供反应面积，又能担载大量的正极液。但在使用石墨毡作为正极集电体的情况下，当电池的充电或放电反应时金属电沉积于石墨毡的情况下，在石墨毡的表面发生电沉积，从而有可能发生石墨毡的气孔被所电沉积的金属堵塞的情况，并且，基于由多孔结构引起的不均衡的电场(electricfield)及电位，因石墨毡而产生电沉积的不同区域的电沉积速度可能不同。在因电沉积而使石墨毡的表面气孔首先被堵塞的情况下，在充电或放电过程中可以发生电池反应的反应面积显著减少，在不均衡的电沉积严重的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠二次电池，其中，包含:钠离子传导性固体电解质，用于分离负极空间和正极空间；负极，位于所述负极空间，并含有钠；正极液，位于所述正极空间；以及正极，包含石墨毡，所述石墨毡浸渍于所述正极液，并在与所述固体电解质相对的表面形成有相互平行地排列的槽。

【技术特征摘要】
2013.11.01 KR 10-2013-01319301.一种钠二次电池，其中，包含：钠离子传导性固体电解质，用于分离负极空间和正极空间；负极，位于所述负极空间，并含有钠；正极液，位于所述正极空间；以及正极，包含多孔石墨毡，所述多孔石墨毡浸渍于所述正极液，并在与所述固体电解质相对的表面形成有相互平行地排列的槽，其中所述正极液包含：金属卤化物，即选自过渡金属及12～14族金属组中的一种以上的金属的卤化物；钠卤化物；以及溶剂，用于溶解所述金属卤化物和所述钠卤化物，并且其中所述电池的工作温度是常温到200℃。2.根据权利要求1所述的钠二次电池，其中，所述槽贯穿与所述固体电解质相对的所述多孔石墨毡的表面。3.根据权利要求1所述的钠二次电池，其中，所述槽沿着深度方向具有规定的宽度。4.根据权利要求1所述的钠二次电池，其中，所述槽为其宽度沿着深度方向变窄的锥形形状。5.根据权利要求4所述的钠二次电池，其中，所述槽连续形成。6.根据权利要求1所述的钠二次电池，其中，以所述多孔石墨毡的厚度100％为基准，所述槽的深度为5％～95％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：金荣率，郑求峰，金正洙，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR