而完成烙融鹽電池。
[0056] 如上所述,對正極、負極、烙融鹽和隔膜各自中的水分含量單獨地進行控制,從而 促進對烙融鹽電池內(nèi)的整體水分含量的限制的管理。然而,例如通過形成包含正極、負極和 隔膜的電極組,然后進行降低電極組的水分含量的處理,可W將各部件中的水分含量控制 在上述的范圍內(nèi)。
[0057] 準備具有在上述范圍內(nèi)的水分含量的隔膜的步驟包括,例如在90°CW上(更優(yōu)選 90°C~300°C)的干燥溫度下,在10化W下、優(yōu)選IPaW下、更優(yōu)選0. 4PaW下的減壓環(huán)境 中對隔膜進行干燥。該一方法是簡單的且因未增加制造成本而是有利的。在建立作為處理 氣氛的減壓環(huán)境前,預先通過惰性氣體(例如氮氣、氮氣或氣氣)或具有-50°CW下露點溫 度的干燥空氣替換處理氣氛中的空氣,因此可W從隔膜中有效地去除水分。
[0058] 更具體地,當隔膜由玻璃纖維制成時,優(yōu)選將隔膜在100°C~300°C下減壓干燥2 小時~24小時。優(yōu)選將干燥氣氛的壓力控制在10化W下且更優(yōu)選IPaW下。
[0059] 另外,當隔膜包含含有二氧化娃的隔膜時,優(yōu)選將隔膜在90°C~120°C下減壓干 燥2小時~24小時。在該種情況下,同樣優(yōu)選將干燥氣氛的壓力控制在10化W下且更優(yōu) 選IPaW下。
[0060] 另外,當隔膜由氣樹脂如聚四氣己締(PT陽)或PPS制成時,優(yōu)選將隔膜在100°C~ 260°C下減壓干燥2小時~24小時。在該種情況下,同樣優(yōu)選將干燥氣氛的壓力控制在10化 W下且更優(yōu)選IPaW下。
[0061] 另外,可W在如上所述的相同條件下進行用于降低正極和負極各自中的水分含量 的干燥步驟。更具體地,優(yōu)選將正極和負極各自在90°c~200°C下減壓干燥2小時~24小 時。優(yōu)選將干燥氣氛的壓力控制在10化W下且更優(yōu)選IPaW下。
[0062] 準備具有在如上所述范圍內(nèi)的水分含量We2的烙融鹽的步驟包括,例如在-50°C W下露點溫度的氣氛(例如,氮氣、氮氣或氣氣的惰性氣體氣氛或在空氣中)中,將固體堿 金屬浸潰在烙融狀態(tài)的烙融鹽中,且在小于堿金屬的烙點的溫度下對烙融狀態(tài)的烙融鹽進 行攬拌。該種方法通過固體堿金屬與烙融鹽中的水分的化學反應去除水分。因為堿金屬與 烙融鹽中的水分的反應快速地進行,所W該種方法將水分降低至非常低的水平。例如,容易 地將水分含量We2按質(zhì)量比降低至20ppmW下。另外,可W容易地從攬拌的混合物中回收 固體堿金屬,因此該方法的有利之處在于制造成本不增加。
[0063] 根據(jù)堿金屬的類型,固體堿金屬與烙融狀態(tài)的烙融鹽的攬拌溫度優(yōu)選為例如 60°C~90°C??蒞將裡、鋼、飽等用作堿金屬,且鋼是廉價的,適合于去除烙融金屬中的水 分。
[0064] 在該種情況下,正極含有與鋼離子進行電化學反應的材料作為正極活性材料,且 負極含有與鋼離子進行電化學反應的材料作為負極活性材料。所述電化學反應可W為溶解 或析出鋼的反應、從預定的材料放出鋼離子或?qū)撾x子吸藏到預定的材料中的反應、使鋼 離子從預定的材料脫離或?qū)撾x子吸附在預定的材料上的反應或其他類型的反應。
[0065] 隔膜具有在正極與負極之間物理地隔開的功能和確保鋼離子在正極與負極之間 移動的遷移路徑的功能。除了上述材料外,可W將各種多孔片用于隔膜。
[0066] 烙融鹽為至少含有鋼離子作為陽離子且含有有機或無機陰離子作為陰離子的鹽。 烙融鹽浸潰到由正極、負極和置于其間的隔膜構(gòu)成的電極組的孔隙中,且在烙融態(tài)下用作 電解質(zhì)。目P,烙融鹽電池的電解質(zhì)主要由離子性物質(zhì)(在等于或高于烙點的溫度下也稱作 "離子液體")構(gòu)成。可W根據(jù)烙融鹽電池的用途對烙融鹽的烙點進行選擇。
[0067] 正極中的水分含量Wp、負極中的水分Wn、烙融鹽中的水分含量We和隔膜中的水分 含量Ws中的任一種是通過卡爾費休法測定的水分含量。在正極和負極中各自的水分含量 為在集電器和活性材料層中的總的水分含量。具體地,將選自正極、負極、烙融鹽和隔膜中 的至少一種試樣與陰極液一起放入水分含量測定裝置的樣品池(cell)中,并對水分進行 測定。
[0068] 陰極液含有醇、堿、二氧化硫或艦化物離子??栙M休法分為容量滴定法和庫侖滴 定法,但此處使用具有高分析精度的庫侖滴定法。另外,可W將市售卡爾費休水分滴定儀 (例如由京都電子工業(yè)株式會社制造的"MKC-610")用作水分含量測定裝置。
[0069] 通過在氮氣氣氛中將試樣放入充滿新鮮陰極液的水分含量測定裝置的樣品池中, 對各部件的水分含量進行測定。對于正極、負極或隔膜的試樣,試樣的重量可W在0.〇5g~ 5g的范圍內(nèi)。對于烙融鹽的試樣,試樣的重量可W在〇.〇5g~3g的范圍內(nèi)。可W在等于高 于烙點或者小于烙點的溫度下對烙融鹽中的水分含量進行測定。
[0070] 通過將電池拆開并取出烙融鹽且對烙融鹽的水分含量進行測定,或通過取出浸潰 有烙融鹽的隔膜且對隔膜的水分含量進行測定,可W對電池內(nèi)的烙融鹽中的水分含量Wei 進行測定。當對浸潰有烙融鹽的隔膜的水分含量進行測定時,通過使用在試樣中含有的隔 膜的重量和烙融鹽的重量,可W將隔膜中的水分含量轉(zhuǎn)換為烙融鹽中的水分含量。
[0071] 接下來,基于烙融鹽電池的一個實例對各部件進行具體描述。
[007引[正極]
[0073] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的正極的正面圖,圖2為沿圖1中的線II-II取 的橫截面圖。
[0074] 正極2包含正極集電器2a和固定在正極集電器2a上的正極活性材料層化。正極 活性材料層化含有作為必要成分的正極活性材料且可還含有粘合劑、導電劑等作為任選 的成分。
[0075] 可W將金屬巧、由金屬纖維制成的無紡布、金屬多孔片等用作正極集電器2a。鑒 于在正極電位下的穩(wěn)定性,構(gòu)成正極集電器的金屬優(yōu)選為侶或侶合金,但沒有特別限制。用 作正極集電器的金屬巧的厚度為例如10ym~50ym,且金屬纖維無紡布或金屬多孔片的 厚度為例如100ym~600ym。另外,可W在正極集電器2a上形成集電用導線片2c。導線 片2c可W如圖1中所示與正極集電器形成為一體或可W通過焊接等將單獨形成的導線片 連接至正極集電器。
[0076] 從熱穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定性的觀點來看,優(yōu)選將含鋼的過渡金屬化合物用作正極 活性材料。優(yōu)選將具有允許鋼在層間出入的層狀結(jié)構(gòu)的化合物用作含鋼的過渡金屬化合 物,但沒有特別限制。
[0077] 例如,含鋼的過渡金屬化合物優(yōu)選為選自亞銘酸鋼(化化〇2)和鐵鋪酸鋼 (Na2/3Fei/3Mrv3〇2)中的至少一種。另外,亞銘酸鋼的化或化可W由其他元素部分取代, 且鐵鋪酸鋼的Fe、Mn或化可W由其他元素部分取代??蒞使用的化合物的實例包括 Nai-xMiy化-yM2y〇2(0《X《2/3,0《y《2/3,M嘴M2各自獨立地為除化和化外的金屬元素, 例如為選自Ni、Co、Mn、化和Al中的至少一種)和Na2/3-xM3xFel/3_yMn2/3-zMVz02(0《x《l/3, 0《y《1/3,0《Z《1/3,M嘴M4各自獨立地為除Fe、Mn和化外的金屬元素,例如為選 自Ni、Co、Al和&中的至少一種)??蒞使用的其他實例包括NaMnF3、Na2peP化F、NaVP〇4F、 化C0PO4、NaNiP〇4、NaMnP〇4、NaMn1.5Nio.5O4、NaMn〇.sNi〇.5〇2、TiSa、化F3等。正極活性材料可W 單獨使用或可多種類型的組合使用。另外,Ml和M3各自為占據(jù)化位點的元素,M2為占 據(jù)化位點的元素,M4為占據(jù)化或Mn位點的元素。
[007引粘合劑起粘結(jié)正極活性材料和將正極活性材料固定到正極集電器的作用??蒞使 用的粘合劑的實例包括氣樹脂、聚酷胺、聚酷亞胺、聚酷胺酷亞胺等??蒞使用的氣樹脂的 實例包括聚偏二氣己締、聚四氣己締、四氣己締-六氣丙締共聚物、偏二氣己締-六氣丙締 共聚物等?;?00質(zhì)量份的正極活性材料,粘合劑的量優(yōu)選為1質(zhì)量份~10質(zhì)量份且更 優(yōu)選3質(zhì)量份~5質(zhì)量份。
[0079] 在正極中含有的導電劑的實例包括石墨、炭黑、碳纖維等。其中,因為通過使用少 量就可W容易地形成導電路徑,所W炭黑是特別優(yōu)選的。炭黑的實例包括己訣黑、科琴黑、 熱黑等。基于100質(zhì)量份的正極活性材料,導電劑的量優(yōu)選為5質(zhì)量份~15質(zhì)量份且更優(yōu) 選5質(zhì)量份~10質(zhì)量份。
[0080][負極]
[0081] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的負極的正面圖,圖4為沿圖3中的線IV-IV取 的橫截面圖。
[0082] 負極3包含