钠二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种钠二次电池，所述钠二次电池包括：含有能够被钠离子掺杂和去掺杂的碳质材料的第一电极；第二电极；和电解质盐溶解在非水溶剂中的非水电解溶液，其中所述非水电解溶液包含：相对于非水电解溶液在0.01体积％以上且10体积％以下的范围内的含不饱和键的环状碳酸酯、含氟的环状碳酸酯或它们两者。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钠二次电池。
技术介绍
使用非水电解溶液的钠二次电池与水性的电解溶液的电池相比，可以产生高电压，因此适合作为具有高能量密度的电池。此外，钠是一种来源丰富且廉价的材料，因此被投入实践使用，由此期待能够大量提供大尺寸电源。钠二次电池通常具有含有正极活性材料的正电极，所述正极活性材料可以被钠离子掺杂和去掺杂；和含有负极活性材料的负极，所述负极活性材料可以被钠离子掺杂和去掺杂；和电解质盐溶解在非水溶剂中的非水电解溶液。 已经研究了一种钠二次电池，所述钠二次电池使用一种这样非水电解溶液作为该钠二次电池的非水电解溶液其中由高氯酸钠组成的电解质盐溶液在由饱和环状碳酸酯如碳酸亚丙酯组成的非水溶剂中(JP2010-251283A)。
技术实现思路
然而，从放电容量的观点出发，不能够说这种钠二次电池是足够的。本专利技术的目目的是提供一种具有高放电容量的钠二次电池。本专利技术提供以下各项<1> 一种钠二次电池，包括含有能够被用钠离子掺杂和去掺杂的碳质材料的第一电极；第二电极；和非水电解溶液，其中电解质盐溶解在非水溶剂中，其中所述非水电解溶液含有相对于非水电解溶液为0.01体积％以上且10体积％以下的含不饱和键的环状碳酸酯或含氟的环状碳酸酯，或它们两者。<2>根据〈1>所述的钠二次电池，其中，所述含氟的环状碳酸酯是4-氟-1，3- 二氧环戊-2-酮。<3>根据〈1>或〈2>所述的钠二次电池，其中所述碳质材料是未活化的碳质材料。〈4>根据〈1>至〈3>中任一项所述的钠二次电池，还包括在所述第一电极和所述第二电极之间的隔板。附图说明图I是钠二次电池的示意图。具体实施例方式〈钠二次电池〉钠二次电池具有能够被钠离子掺杂和去掺杂的碳质材料的第一电极，第二电极，和非水电解溶液，且通常还具有隔板。所述第一电极具有能够被钠离子掺杂和去掺杂的碳质材料，并且特别是当所述第二电极具有钠金属或钠合金时，所述第一电极作为正极，而当所述第二电极具有过渡金属化合物时，所述第一电极作为负极。通常可以通过如下步骤制备钠二次电池通过层压和缠绕负极、隔板和正极而获得电极组；将该电极组装入电池外壳；以及用非水电解质溶液浸泡所述电极组。在本文中，电极组的形状的实例包括与该电极组的缠绕轴垂直的横截面是圆形、椭圆形、矩形、圆角矩形的那些形状。而且，电池形状的实例包括诸如纸张型、硬币型、圆柱形和棱柱形之类的形状。〈非水电解溶液〉在钠二次电池中使用的非水电解溶液是一种其中电解质盐溶解于非水溶剂中的非水电解溶液，其中，所述非水电解溶液含有相对于非水电解溶液为O. 01体积％以上且10 体积％以下的含不饱和键的环状碳酸酯、含氟的环状碳酸酯或它们两者。含不饱和键的环状碳酸酯的实例包括碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、碳酸甲基亚乙烯酯(MVC)、碳酸二甲基亚乙烯酯(DMVC)。含氟的环状碳酸酯的实例包括4-氟-1，3- 二氧环戊-2-酮(在下文中，有时称为FEC或氟代碳酸乙烯酯)和二氟代碳酸乙烯酯(DFEC :反式-或顺式-4，5- 二氟-1，3- 二氧环戊-2-酮)。含氟的环状碳酸酯优选为氟代碳酸乙烯酯。含不饱和键的环状碳酸酯可以是一种，且可以组合两种以上(例如，二至四种)含不饱和键的环状碳酸酯。类似地，含氟的环状碳酸酯可以是一种，且可以组合两种以上(例如，二至四种)含氟的环状碳酸酯。在非水电解溶液中所含的含不饱和键的环状碳酸酯、含氟的环状碳酸酯或它们两者相对于非水电解溶液的比率在0.01体积％以上且10体积％以下的范围内，优选在O. I体积％以上且8体积％以下的范围内，更优选在O. 5体积％以上且5体积％以下的范围内，还更优选在O. 7体积％以上且2. 5体积％以下的范围内。<电解质盐>在非水电解溶液中使用的电解质盐的实例包括NaC104、NaPF6, NaAsF6, NaSbF6,NaBF4, NaCF3SO3^ NaN(SO2CF3)2、低脂族羧酸钠盐、和NaAlCl4、并且可以使用它们中的两种以上的混合物。其中，优选使用含有选自以下各项组成的组中至少一项的含氟钠盐NaPF6、NaAsF6, NaSbF6, NaBF4、NaCF3SO3 和 NaN (SO2CF3) 2。<非水溶剂>在非水电解溶液中使用的非水溶剂的实例包括碳酸酯，如碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙甲酯、碳酸异丙基甲酯、和1，2_ 二(甲氧基羰基氧基)乙烷；醚类，如1，2_ 二甲氧基乙烷、1，3-二甲氧基丙烷、五氟丙基甲基醚、2，2，3，3_四氟丙基二氟甲基醚、四氢呋喃、和2-甲基四氢呋喃；酯类如甲酸甲酯、乙酸甲酯和Y-丁内酯；腈类如乙腈和丁腈；酰胺类，如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺；氨基甲酸酯类，如3-甲基-2-晤唑烷酮；以及含硫化合物如环丁砜、二甲亚砜、和1，3_丙烷磺内酯。作为非水溶剂，可以使用它们中两种以上的混合物。在非水电解溶液中，电解质的浓度通常为约O. lmol/L至约2mol/L且优选为约O. 3mol/L 至约 I. 5mol/L。〈第一电极〉在钠二次电池中使用的第一电极具有能够被钠离子掺杂和去掺杂的碳质材料作为电极活性材料。所述第一电极包含集电体、以及承载在所述集电体上的含有电极活性材料的电极混合物。需要时，所述电极混合物含有除上述电极活性材料之外，还含有导电材料和粘合剂。除了碳质材料之外，第一电极的电极活性材料可以含有能够被钠离子掺杂和去掺杂的材料，如氧族元素化合物(例如，氧化物或硫化物)、氮化物、金属或合金。<碳质材料> 碳质材料的实例包括非石墨化的碳质材料(例如，炭黑、热解碳、碳纤维和有机物煅烧体)。碳质材料优选为非石墨化的碳质材料(在下文中，有时称为硬质炭黑)，且它的实例包括由非石墨化的碳质材料制成的碳微球，且具体地包括由Nippon Carbon Co. ,Ltd.生产的ICB (商品名NICABEADS)。组成碳质材料的颗粒的形状的实例包括薄片状如天然石墨、球状如中间碳微球、纤维状如石墨化的碳纤维，以及细粒的团聚物。当组成碳质材料的颗粒形状是球形时，平均粒径优选在0.01 μ m以上至30 μ m以下的范围内，更优选在O. I μ m以上至20 μ m以下的范围内。非石墨化的碳质材料优选为尚未经过活化处理的未活化的碳质材料，特别优选经过表面处理的未活化的碳质材料。通过进行表面处理，使得所得的钠二次电池的充电和放电容量提闻。在本文中，“活化处理”是指碳质材料的促进多孔性的处理和活化，且具体的处理方法包括化学活化法和其它活化法。“表面处理”是指用于移除碳质材料表面官能团的处理，且具体的处理方法包括在6000C以上且2000°C以下，优选在800°C以上且1800°C以下，更优选在1400°C以上且1800°C以下的范围内的温度、在惰性气体气氛下的热处理方法。未活化的碳质材料比活化的碳质材料更可能被钠离子掺杂和去掺杂，并且通过使用未活化的碳质材料作为电极活性材料，可能使二次电池的不可逆容量更小。〈有机物煅烧体〉在通过碳化(煅烧)各种有机物而获得的碳质材料中，能够被钠离子掺杂和去掺杂的碳质材料可以作为有机物煅烧体被使用。非石墨化的碳质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠二次电池，所述钠二次电池包括：含有能够被钠离子掺杂和去掺杂的碳质材料的第一电极；第二电极；和电解质盐溶解在非水溶剂中的非水电解溶液，其中所述非水电解溶液包含：相对于非水电解溶液在0.01体积％以上且10体积％以下的范围内的含不饱和键的环状碳酸酯、含氟的环状碳酸酯或它们两者。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：影浦淳一，久世智，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：