固体电解质二次电池制造技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种具有更大的电池容量的固体电解质二次电池。并且，目的在于提供一种能够在确保大的电池容量的同时获得大的输出，使电池性能提高的固体电解质二次电池。该固体电解质二次电池具备：与正极室（18）独立设置，收容正极活性物质的一部分的正极活性物质容器（30）；以及设置在它们之间，使正极活性物质流通的通路单元（100）。正极活性物质通过通路单元进行移动，能够抑制放电时活性物质的不均匀。通过设置使正极活性物质移动的移动单元（120），能够强制使正极活性物质移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用β氧化铝等固体电解质的二次电池。
技术介绍
对于二次电池而言，除了笔记本电脑、数码照相机、移动电话等各种设备之外，也被利用于汽车、飞机、农业机械等各车辆。其中，近年来钠硫电池作为能够储藏大电量的二次电池而受到注目。钠硫电池由如下部分构成正极室，其收容有作为正极活性物质的熔融硫磺；负极室，其收容有作为负极活性物质的熔融钠；以及壁状的固体电解质，其位于上述 正极室与上述负极室之间将熔融硫磺与熔融钠隔离，并由对钠离子具有透过性的β氧化铝等材质构成。该钠硫电池在被加热到290 350°C的动作温度的状态下，负极室内的熔融钠成为钠离子而透过固体电解质与正极室内的硫磺反应，生成多硫化钠来进行放电。另外，在充电时，进行与放电时相反的反应，多硫化钠被分解，生成钠以及硫磺。该情况下，由于作为正极活性物质的熔融硫磺和作为反应生成物的多硫化钠、特别是钠的比率较高的硫化钠的比重较大，所以有因自重而积存在正极室内的下部的倾向。因此，这些物质不能够充分参与到充放电反应，导致活性物质的利用率降低。为了防止这样的现象，在日本特开平5 — 266921号公报中公开了一种如下的钠硫电池使在对作为正极活性物质的熔融硫磺进行收容的试验管状β氧化铝隔壁的外周侧形成的正极室的形状以越往下部，其水平截面积越小的方式形成。由此，在充电时，使正极室的下部的多硫化钠的钠比率比上部的比率低，防止了在正极室内的下部集中钠比率较高的硫化钠。另外，在日本特开平6 - 89739号公报中公开了一种形成为含浸有熔融硫磺的正极用导电材料的下部的堆积密度比上部的堆积密度高的钠硫电池。由此，多硫化钠等活性物质在下部快速发生反应，下部的活性物质的利用率提高，能够防止在下部积存多硫化钠的现象。并且，由于钠硫电池具有储藏大量电力的能力，所以作为电力储藏的用途而受到注目。而且，作为用于增大钠硫电池的电池容量的方法，例如可举出日本特开2004 —178991公报。其中公开了一种通过提高作为正极活性物质的熔融硫磺以及作为负极活性物质的熔融钠的填充密度，来增大电池容量的方法。但是，即使利用上述方法，由于收容有作为正极活性物质的熔融硫磺的正极室以及收容有作为负极活性物质的熔融钠的负极室的容积是恒定的，所以增大每个单电池的电池容量存在限制。另一方面，如果增大收容有活性物质的收容室本身的容积，则还能够收容大量的活性物质。但是，若增大收容室的容积，则由于活性物质所接触的作为固体电解质的隔壁发挥作用的面积相对变少，所以电池反应降低。另外，由于收容室是被固体电解质划分而构成的空间，所以在此收容大量的活性物质从安全性方面来说存在问题。此外，在日本特开昭50 - 38030号公报中公开了一种如下的钠硫电池将熔融钠收容于处于与固体电解质不同的分离位置的钠收容容器，并从该收容容器向设在板状的固体电解质上的细孔供给钠。专利文献I:日本特开平5 - 266921号公报专利文献2:日本特开平6 - 89739号公报专利文献3:日本特开2004 - 178991公报专利文献4:日本特开平2 — 112168号公报专利文献5:日本特开昭50 - 38030号公报专利文献6:日本特开平3 - 187160号公报 专利文献7:日本特开平6 - 196204号公报专利文献8:日本特开2001 - 93570号公报专利文献9:日本特开2001 - 102087号公报专利文献10:日本特开2001 - 243975号公报专利文献11:日本特开平7 - 176328号公报专利文献12:日本特开平11 - 121031号公报专利文献13:日本特开平10 — 302830号公报专利文献14:日本特开昭63 — 271865号公报专利文献15:日本特开昭63 - 66863号公报
技术实现思路
本专利技术的第I目的在于，抑制固体电解质二次电池的正极活性物质的劣化，提供更高性能的固体电解质二次电池。本专利技术的第2目的在于，提供一种具有更大的电池容量的固体电解质二次电池。进而，第3目的在于，提供一种能够确保大的电池容量且获得大的输出，可使电池性能提高的固体电解质二次电池。本专利技术的固体电解质二次电池具备至少收容有正极活性物质的正极室；至少收容有负极活性物质的负极室；以及壁状的固体电解质，其位于上述正极室与上述负极室之间，将上述正极活性物质与上述负极活性物质隔离，并且对上述负极活性物质具有传导性；其特征在于，具备正极活性物质容器，其与上述正极室独立，收容上述正极活性物质的至少一部分；以及通路单元，其使上述正极活性物质从上述正极室向上述正极活性物质容器、进而从上述正极活性物质容器向上述正极室单向地循环移动。在本专利技术的二次电池中，设置有与正极室独立地收容一部分正极活性物质的正极活性物质容器，在该正极室与辅助室之间设置有使正极活性物质沿单向方向循环移动的通路单元。由此，正极室内收容的正极活性物质通过通路单元而经由正极活性物质容器，再次向正极室内循环移动。即，正极室内收容的正极活性物质进行移动。因此，能够抑制正极活性物质集中在正极室的下部而积存的现象。另外，由于正极活性物质沿单向方向循环移动，所以能够大致均匀地保持正极室内的正极活性物质的浓度。因此，能够高效地利用活性物质，可使电池性能提闻。这里，正极活性物质是指以硫磺为代表的、与负极活性物质反应而形成化合物的物质。负极活性物质是指以钠为代表的金属，锂、钾等也成为候补。另外，壁状的固体电解质由β氧化铝、β"氧化铝等陶瓷等材质构成，作为将正极活性物质与负极活性物质隔离并使负极活性物质透过的隔壁起作用。因此，固体电解质的形状并未特别限定，可以是在内部空间具有收容正极活性物质的正极室和收容负极活性物质的负极室的容器形状体。其中，与正极室独立的正极活性物质容器是指在两者间不存在正极活性物质或气体等的物质移动时，因电池的放电、充电而变动的正极室内的压力不使正极活性物质容器内产生大的压力变动的程度的容器。此外，正极活性物质容器能够设在对正极室进行划分的内壁内，也能够设在与对正极室进行划分的部分完全不同的位置。这里，通路单元是指正极活性物质能够通过的不间断的内部空间。例如，管道的轴芯空间、块材的内部空间能够作为通路单元。优选该通路单元具备 第I通路，其具有使正极活性物质从正极室向正极活性物质容器移动的第I单向阀；以及第2通路，其具有使正极活性物质从正极活性物质容器向正极室移动的第2单向阀。单向阀是指具有使流体的流动始终保持为恒定方向来防止逆流的功能的设备。单向阀例如能够举出利用流体的压力来开启阀，若逆流则阀因背压而关闭的阀。 在固体二次电池中，由于在放电时离子化后的负极活性物质从负极室向正极室移动，所以在正极室内活性物质的量增加，正极室内的活性物质的液面逐渐上升。因此，作为密闭空间的正极室内的压力缓缓变高。从而，正极室内的压力变得比正极活性物质容器内的压力高，第I单向阀因该压力差而开启。然后，通过第I通路，正极活性物质从正极室向正极活性物质容器移动。此时，由于第2单向阀在正极活性物质从正极室向正极活性物质容器流动的方向不开启，所以正极活性物质不会通过第2通路进行移动。另一方面，由于在充电时，离子化后的负极活性物质从正极室向负极室移动，所以在正极室内活性物质的量减少，正极室内的活性物质的液面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大川宏，
申请(专利权)人：大川宏，
类型：
国别省市：