專利名稱：鈉離子二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈉離子二次電池。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，作為高能量密度的二次電池多利用鋰離子二次電池，這種鋰離子二次電池使用電解質(zhì)鹽溶解于非水溶劑中而得的非水電解液，并使鋰離子在正極與負極之間移動從而進行充放電。在這樣的鋰離子二次電池中，通常作為正極使用鎳酸鋰(LiNi02)、鈷酸鋰 (LiCoO2)等具有層狀結(jié)構(gòu)的鋰過渡金屬復合氧化物。并且，作為負極使用可吸附和脫附鋰的碳材料、鋰金屬、鋰合金等。并且，作為非水電解液使用使四氟化硼酸鋰(LiBF4)、六氟化磷酸鋰(LiPF6)等電解質(zhì)鹽溶解于碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等非水溶劑中而得的電解液。另一方面，近年來，已開始研究利用鈉離子取代鋰離子的鈉離子二次電池。該鈉離子二次電池的負極由含有鈉的金屬形成。因而，在制作鈉離子二次電池時，鈉是必需的。鈉資源儲備量豐富，所以如果可以制作利用鈉離子取代鋰離子的二次電池，則能夠以低成本制造二次電池。為了實現(xiàn)鈉離子二次電池，負極需要吸附和脫附鈉。隨之，有研究成果表明使用硬碳作為負極活性物質(zhì)時在負極能夠吸附和脫附鈉(例如參照非專利文獻1、2)。在非專利文獻1中，報告了作為負極活性物質(zhì)使用硬碳時，在負極吸附和脫附鈉的示例，但僅能夠反復數(shù)次循環(huán)的吸附和脫附。因此為了開發(fā)優(yōu)異的鈉離子二次電池，需要改善電池的循環(huán)特性的技術(shù)。在非專利文獻2中也與非專利文獻1同樣地報告了作為負極活性物質(zhì)使用硬碳時，在負極吸附和脫附鈉的示例。在非專利文獻2中記載的技術(shù)在使用碳酸乙烯酯作為非水溶劑、使用NaClO4作為電解質(zhì)鹽方面與非專利文獻1記載的技術(shù)不同。非專利文獻2記載的技術(shù)與非專利文獻1記載的技術(shù)相比較，在電池的循環(huán)特性方面優(yōu)異。但是，單獨使用碳酸乙烯酯作為非水溶劑時，由于碳酸乙烯酯在室溫為固體，所以得到的是在室溫不能使用的二次電池。因而，需要改良為在室溫能夠使用的二次電池。并且，公開有將特定的碳材料作為負極活性物質(zhì)使用的鈉離子二次電池(專利文獻1)。專利文獻1記載的鈉離子二次電池由于使用碳酸乙烯酯與碳酸二乙酯的混合溶劑作為非水溶劑，因此在室溫可充放電。并且，專利文獻1記載的鈉離子二次電池能夠進行可逆性充放電，能夠得到良好的充放電特性。但是，包括專利文獻1記載的碳材料在內(nèi)，通常的碳材料具有層疊結(jié)構(gòu)，存在相對于層疊方向垂直的方向的傳導性差的問題。并且，如果使用具有層疊結(jié)構(gòu)的碳材料，則充放電時的體積變化大，出現(xiàn)該體積變化導致電極損傷的問題， 以及當與碳酸丙烯酯等有機溶劑接觸時層疊結(jié)構(gòu)發(fā)生層間剝離，從而出現(xiàn)電池性能降低的問題。如上述，鈉離子二次電池是有用的，但是在現(xiàn)有的鈉離子二次電池在室溫下不能使用的方面以及作為負極活性物質(zhì)使用的碳材料而引起的電池性能降低的方面卻存在問題。因此，需要在室溫下能夠使用且以負極活性物質(zhì)為原因的電池性能降低被抑制了的鈉離子二次電池?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本專利特開2007-35588號公報非專利文獻# ^ M JC M 1 Journal of The Electrochemical Society, 148 (8) A803-A811(2001)非專利文獻2 :Electrochimical Acta 47(2002)3303-3307

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明是為了解決上述課題而進行的，其目的在于提供一種在室溫下能夠使用、 且以負極活性物質(zhì)為原因的電池性能的降低被抑制了的鈉離子二次電池。解決課題的手段本申請發(fā)明人為了解決以上的課題進行深刻研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過基本上使用飽和環(huán)狀碳酸酯(其中，排除碳酸乙烯酯(碳酸亞乙酯)的單獨使用)、或者使用飽和環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯的混合溶劑作為非水溶劑，使用硬碳作為負極活性物質(zhì)，能夠解決上述課題，至此完成了本發(fā)明。更具體而言，本發(fā)明提供以下的內(nèi)容。(1) 一種鈉離子二次電池，其為包括正極、具有負極活性物質(zhì)的負極以及含有非水溶劑的非水電解液的鈉離子二次電池，所述非水溶劑基本上由飽和環(huán)狀碳酸酯或基本上由飽和環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯的混合溶劑組成(其中，排除碳酸乙烯酯的單獨使用)，所述負極活性物質(zhì)為硬碳。(2)根據(jù)⑴所述的鈉離子二次電池，其中，所述飽和環(huán)狀碳酸酯為下面通式⑴ 表示的化合物?；?權(quán)利要求
1.一種鈉離子二次電池，所述鈉離子二次電池包括正極、具有負極活性物質(zhì)的負極以及含有非水溶劑的非水電解液，所述非水溶劑基本上由飽和環(huán)狀碳酸酯組成或基本上由飽和環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯的混合溶劑組成，其中，排除碳酸乙烯酯的單獨使用， 所述負極活性物質(zhì)為硬碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子二次電池，其中，所述飽和環(huán)狀碳酸酯為下面通式(I) 表示的化合物，
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈉離子二次電池，其中，所述鏈狀碳酸酯為下面通式 (II)表示的化合物， 化2
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的鈉離子二次電池，其中，所述非水溶劑是基本上由碳酸丙烯酯組成、基本上由碳酸乙烯酯與碳酸二乙酯的混合溶劑組成、或者基本上由碳酸乙烯酯與碳酸丙烯酯的混合溶劑組成的非水溶劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不發(fā)生電池性能的降低等問題能夠反復充放電、充放電效率以及充放電特性優(yōu)異的鈉離子二次電池。為包括正極、具有負極活性物質(zhì)的負極、含有非水溶劑的非水電解液的鈉離子二次電池，基本上使用環(huán)狀碳酸酯(其中，排除碳酸乙烯酯的單獨使用)、或者使用飽和環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯的混合溶劑作為非水溶劑，使用硬碳作為負極活性物質(zhì)。本發(fā)明的鈉離子二次電池使用的非水溶劑優(yōu)選是基本上由碳酸丙烯酯、基本上由碳酸乙烯酯與碳酸二乙酯的混合溶劑、或者基本上由碳酸乙烯酯與碳酸丙烯酯的混合溶劑組成的非水溶劑。
文檔編號H01M4/587GK102362386SQ20108001344
公開日2012年2月22日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者大關(guān)朋彰, 村田涉, 石川徹, 駒場慎一 申請人:學校法人東京理科大學