負(fù)極集電器3a和固定在負(fù)極集電器3a上的負(fù)極活性材料層3b。例 如，可W將鋼、鋼合金或可W與鋼合金化的金屬用于負(fù)極活性材料層3b。該樣的負(fù)極例如包 含由第一金屬構(gòu)成的負(fù)極集電器和覆蓋負(fù)極集電器的至少一部分表面的第二金屬。
[0083] 在該種情況下，第一金屬為不與鋼合金化的金屬，第二金屬為與鋼合金化的金屬。
[0084] 可W將金屬巧、由金屬纖維制成的無紡布、或金屬多孔片用作由第一金屬構(gòu)成的 負(fù)極集電器。第一金屬優(yōu)選為侶、侶合金、銅、銅合金、鑲、鑲合金等，因?yàn)樵摌拥慕饘俨慌c鋼 合金化且在負(fù)極電位下是穩(wěn)定的。其中，考慮到優(yōu)異的輕量性，優(yōu)選侶和侶合金。另外，在 侶合金中除侶外的金屬成分（例如Fe、Si、Ni、Mn等）的量優(yōu)選為0.5質(zhì)量％ ^下。用作 負(fù)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在負(fù)極集電器3a上形成集電用導(dǎo)線片3c。導(dǎo)線片 3c可W如圖3中所示與負(fù)極集電器形成為一體或可W通過焊接等將單獨(dú)形成的導(dǎo)線片連 接至負(fù)極集電器。
[0085] 第二金屬的實(shí)例包括鋒、鋒合金、錫、錫合金、娃、娃合金等。其中，考慮到與烙 融鹽良好的潤濕性，優(yōu)選鋒和鋒合金。由第二金屬構(gòu)成的負(fù)極活性材料層的厚度為例如 0. 05ym~1ym。另外，在鋒合金或錫合金中除鋒或錫外的金屬成分（例如Fe、Ni、Si、Mn 等）的量優(yōu)選為0.5質(zhì)量％W下。
[0086] 負(fù)極的優(yōu)選形式的實(shí)例包含由侶或侶合金（第一金屬）構(gòu)成的負(fù)極集電器和覆蓋 負(fù)極集電器的至少一部分表面的鋒、鋒合金、錫、錫合金（第二金屬）。該種負(fù)極具有高容 量、在長時間內(nèi)的低的劣化，且通過控制電池中的水分含量而顯示較大的抑制枝晶析出的 效果。
[0087] 通過例如將第二金屬的片附著或壓著到負(fù)極集電器可W制造由第二金屬構(gòu)成的 負(fù)極活性材料層。另外，通過氣相方法如真空沉積法、瓣射法等可W將第二金屬氣化和粘附 到負(fù)極集電器，或通過電化學(xué)方法如電鍛法等可W將第二金屬的微細(xì)粒子粘附到負(fù)極集電 器。通過氣相方法或電鍛方法可W形成薄且均勻的負(fù)極活性材料層。
[0088] 負(fù)極活性材料層3b含有作為必要成分的負(fù)極活性材料且可還含有粘合劑、導(dǎo)電 劑等作為任選的成分?？蒞將描述的用于正極構(gòu)成成分的材料的相同實(shí)例用于在負(fù)極中使 用的粘合劑和導(dǎo)電劑?；?00質(zhì)量份的負(fù)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?；?00質(zhì)量份的負(fù)極活性材料，導(dǎo)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。
[0089] 從熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選將含鋼的鐵化合物和難石墨化的碳 (硬碳）等用作構(gòu)成負(fù)極活性材料層的負(fù)極活性材料。含鋼的鐵化合物優(yōu)選為鐵酸鋼，更具 體地，優(yōu)選使用選自NasTisO,和化Jie〇i2中的至少一種。另外，可W通過其他的元素對鐵酸 鋼的Ti或化進(jìn)行部分取代。可W使用的化合物的實(shí)例包括Na2_xM5xTi3_yM6y〇7 (0《X《3/2， 0《y《8/3,M哺M%自獨(dú)立的為除Ti和化外的金屬元素，例如為選自Ni、Co、Mn、Fe、 A1和Cr中的至少一種）和Na4_xMVri5_yM8y〇n(0《X《ll/3,0《y《14/3，M哺M8各自獨(dú) 立的為除Ti和化外的金屬元素，例如為選自Ni、Co、Mn、Fe、Al和化中的至少一種）。含 鋼的鐵化合物可W單獨(dú)使用或可多種類型的組合使用。含鋼的鐵化合物可W與難石墨 化的碳組合使用。另外，M5和M7各自為占據(jù)化位點(diǎn)的元素，M6和M8各自為占據(jù)Ti位點(diǎn)的 兀素。
[0090] 難石墨化的碳為即使通過在惰性氣氛中進(jìn)行加熱也不生長石墨結(jié)構(gòu)的碳材料，并 表示含有排列在任意方向的微小石墨晶體且在晶體層間具有納米級孔隙的材料。由于作為 代表性堿金屬的鋼離子的直徑為0. 95埃，所W孔隙的尺寸優(yōu)選為充分地大于該一直徑。從 增強(qiáng)負(fù)極活性材料在負(fù)極中的填充性質(zhì)和抑制與電解質(zhì)的副反應(yīng)的觀點(diǎn)來看，難石墨化的 碳的平均粒徑（在體積粒度分布中在50%累積體積處的粒徑）可W為例如3ym~20ym， 且優(yōu)選為5ym~15ym。從確保鋼離子可接受性和抑制與電解質(zhì)的副反應(yīng)的觀點(diǎn)來看，難 石墨化的碳的比表面積可W為例如ImVg~l〇m2/g，優(yōu)選為3m2/g~8mVg。難石墨化的碳 可W單獨(dú)使用或可WW多種類型的組合使用。
[0091][電解質(zhì)（烙融鹽）]
[0092] 將在等于或高于烙點(diǎn)的溫度下變成離子液體的鹽用作電解質(zhì)（烙融鹽）。電解質(zhì) 至少含有如下鹽，所述鹽含有在烙融鹽電池內(nèi)用作載流子的鋼離子作為陽離子?？蒞使用 的鹽的實(shí)例包括由N(S02X1) (S〇2X2) ?M(其中公和X2各自獨(dú)立地為氣原子或具有1~8個 碳原子的氣烷基，且M為堿金屬或具有含氮雜環(huán)的有機(jī)陽離子）表示的化合物。n(s〇2xi) (S02X2) ?M包括至少N(S02X1) (S02X2) ?Na。
[0093] 由公和X2表示的氣烷基可W為其中一些氨原子被氣原子取代的烷基或可W為其 中全部氨原子都被氣原子取代的全氣烷基。從降低離子液體粘度的觀點(diǎn)來看，公和X2中的 至少一個優(yōu)選為全氣烷基，且公和X2兩者更優(yōu)選為全氣烷基。通過具有1~8個碳原子可 W抑制電解質(zhì)烙點(diǎn)的上升且由此有利于形成低粘度離子液體。特別地，從制造低粘度離子 液體的觀點(diǎn)來看，全氣烷基優(yōu)選具有1~3個碳原子且更優(yōu)選1~2個碳原子。具體地，公 和X2可W各自獨(dú)立地為S氣甲基、五氣己基、^;：氣丙基等。
[0094] 由N(S02X1) (S〇2X2)表示的雙橫酷亞胺陰離子的具體實(shí)例包括雙（氣橫酷）亞胺陰 離子（FSA0、雙氣甲基橫酷）亞胺陰離子（TFSA0、雙（五氣己基橫酷）亞胺陰離子、氣 橫酷S氣甲基橫酷亞胺陰離子（N(FS02) (CF3SO2))等。
[0095] 由M表示的除鋼外的堿金屬的實(shí)例包括鐘、裡、鋼和飽。其中鐘是優(yōu)選的。
[0096] 可朗尋具有化咯燒鍵骨架、咪挫'議骨架、化晚鋪骨架、嗽晚鑲骨架等的陽離子用作 由M表示的具有含氮雜環(huán)的有機(jī)陽離子。特別地，考慮到具有化咯燒11骨架的陽離子可W 形成具有低烙點(diǎn)的烙融鹽且還在高溫下穩(wěn)定該一點(diǎn)，優(yōu)選具有化咯燒II骨架的陽離子。
[0097] 具有化咯燒翰骨架的有機(jī)陽離子由例如通式（1)表示：
[0098][化學(xué)式1]
[0099]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熔融鹽電池，包含：正極、負(fù)極、置于所述正極與所述負(fù)極之間的隔膜、和電解 質(zhì)， 其中所述電解質(zhì)包含熔融鹽； 所述熔融鹽至少含有鈉離子；且 在所述熔融鹽中的水分含量Wel按質(zhì)量比為300ppm以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的熔融鹽電池，其中所述水分含量Wel按質(zhì)量比為200ppm以下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的熔融鹽電池，其中所述熔融鹽包含選自由N(SC)2X1) (SO2X2) · M(其中X1和X 2各自獨(dú)立地為氟原子或具有1~8個碳原子的氟烷基，且M為堿 金屬或具有含氮雜環(huán)的有機(jī)陽離子）表示的化合物中的至少一種，所述化合物至少含有鈉 離子作為M。
4. 一種制造熔融鹽電池的方法，所述方法包括： 準(zhǔn)備水分含量Wp按質(zhì)量比為300ppm以下的正極的步驟， 準(zhǔn)備水分含量Wn按質(zhì)量比為400ppm以下的負(fù)極的步驟， 準(zhǔn)備水分含量We2按質(zhì)量比為50ppm以下且至少含有鈉離子的熔融鹽作為電解質(zhì)的步 驟， 準(zhǔn)備水分含量Ws按質(zhì)量比為350ppm以下的隔膜的步驟，以及 將所述隔膜置于所述正極和所述負(fù)極之間并對所述正極和所述負(fù)極進(jìn)行堆疊從而形 成電極組、且用所述熔融鹽對所述電極組進(jìn)行浸漬的步驟。
【專利摘要】一種熔融鹽電池，包含：正極、負(fù)極、置于所述正極與所述負(fù)極之間的隔膜、和電解質(zhì)，其中所述電解質(zhì)包含熔融鹽，所述熔融鹽至少含有鈉離子，且在所述熔融鹽中的水分含量We1按質(zhì)量比為300ppm以下。
【IPC分類】H01M10-056, H01M10-058, H01M10-39, H01M10-054, H01M10-0568, H01M10-0563
【公開號】CN104838534
【申請?zhí)枴緾N201380062202
【發(fā)明人】沼田昂真, 稻澤信二, 新田耕司, 酒井將一郎, 福永篤史, 今崎瑛子
【申請人】住友電氣工業(yè)株式會社
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2013年10月15日
【公告號】WO2014083951A1