专利名称：钠离子二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钠离子二次电池。
背景技术：
现在，作为高能量密度的二次电池多利用锂离子二次电池，这种锂离子二次电池使用电解质盐溶解于非水溶剂中而得的非水电解液，并使锂离子在正极与负极之间移动从而进行充放电。在这样的锂离子二次电池中，通常作为正极使用镍酸锂(LiNi02)、钴酸锂 (LiCoO2)等具有层状结构的锂过渡金属复合氧化物。并且，作为负极使用可吸附和脱附锂的碳材料、锂金属、锂合金等。并且，作为非水电解液使用使四氟化硼酸锂(LiBF4)、六氟化磷酸锂(LiPF6)等电解质盐溶解于碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等非水溶剂中而得的电解液。另一方面，近年来，已开始研究利用钠离子取代锂离子的钠离子二次电池。该钠离子二次电池的负极由含有钠的金属形成。因而，在制作钠离子二次电池时，钠是必需的。钠资源储备量丰富，所以如果可以制作利用钠离子取代锂离子的二次电池，则能够以低成本制造二次电池。为了实现钠离子二次电池，负极需要吸附和脱附钠。随之，有研究成果表明使用硬碳作为负极活性物质时在负极能够吸附和脱附钠(例如参照非专利文献1、2)。在非专利文献1中，报告了作为负极活性物质使用硬碳时，在负极吸附和脱附钠的示例，但仅能够反复数次循环的吸附和脱附。因此为了开发优异的钠离子二次电池，需要改善电池的循环特性的技术。在非专利文献2中也与非专利文献1同样地报告了作为负极活性物质使用硬碳时，在负极吸附和脱附钠的示例。在非专利文献2中记载的技术在使用碳酸乙烯酯作为非水溶剂、使用NaClO4作为电解质盐方面与非专利文献1记载的技术不同。非专利文献2记载的技术与非专利文献1记载的技术相比较，在电池的循环特性方面优异。但是，单独使用碳酸乙烯酯作为非水溶剂时，由于碳酸乙烯酯在室温为固体，所以得到的是在室温不能使用的二次电池。因而，需要改良为在室温能够使用的二次电池。并且，公开有将特定的碳材料作为负极活性物质使用的钠离子二次电池(专利文献1)。专利文献1记载的钠离子二次电池由于使用碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合溶剂作为非水溶剂，因此在室温可充放电。并且，专利文献1记载的钠离子二次电池能够进行可逆性充放电，能够得到良好的充放电特性。但是，包括专利文献1记载的碳材料在内，通常的碳材料具有层叠结构，存在相对于层叠方向垂直的方向的传导性差的问题。并且，如果使用具有层叠结构的碳材料，则充放电时的体积变化大，出现该体积变化导致电极损伤的问题， 以及当与碳酸丙烯酯等有机溶剂接触时层叠结构发生层间剥离，从而出现电池性能降低的问题。如上述，钠离子二次电池是有用的，但是在现有的钠离子二次电池在室温下不能使用的方面以及作为负极活性物质使用的碳材料而引起的电池性能降低的方面却存在问题。因此，需要在室温下能够使用且以负极活性物质为原因的电池性能降低被抑制了的钠离子二次电池。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利特开2007-35588号公报非专利文献# ^ M JC M 1 Journal of The Electrochemical Society, 148 (8) A803-A811(2001)非专利文献2 :Electrochimical Acta 47(2002)3303-3307
发明内容
发明所要解决的课题本发明是为了解决上述课题而进行的，其目的在于提供一种在室温下能够使用、 且以负极活性物质为原因的电池性能的降低被抑制了的钠离子二次电池。解决课题的手段本申请发明人为了解决以上的课题进行深刻研究。其结果发现通过基本上使用饱和环状碳酸酯(其中，排除碳酸乙烯酯(碳酸亚乙酯)的单独使用)、或者使用饱和环状碳酸酯与链状碳酸酯的混合溶剂作为非水溶剂，使用硬碳作为负极活性物质，能够解决上述课题，至此完成了本发明。更具体而言，本发明提供以下的内容。(1) 一种钠离子二次电池，其为包括正极、具有负极活性物质的负极以及含有非水溶剂的非水电解液的钠离子二次电池，所述非水溶剂基本上由饱和环状碳酸酯或基本上由饱和环状碳酸酯与链状碳酸酯的混合溶剂组成(其中，排除碳酸乙烯酯的单独使用)，所述负极活性物质为硬碳。(2)根据⑴所述的钠离子二次电池，其中，所述饱和环状碳酸酯为下面通式⑴ 表示的化合物。化 权利要求
1.一种钠离子二次电池，所述钠离子二次电池包括正极、具有负极活性物质的负极以及含有非水溶剂的非水电解液，所述非水溶剂基本上由饱和环状碳酸酯组成或基本上由饱和环状碳酸酯与链状碳酸酯的混合溶剂组成，其中，排除碳酸乙烯酯的单独使用， 所述负极活性物质为硬碳。
2.根据权利要求1所述的钠离子二次电池，其中，所述饱和环状碳酸酯为下面通式(I) 表示的化合物，
3.根据权利要求1或2所述的钠离子二次电池，其中，所述链状碳酸酯为下面通式 (II)表示的化合物， 化2
4.根据权利要求1至3中任一项所述的钠离子二次电池，其中，所述非水溶剂是基本上由碳酸丙烯酯组成、基本上由碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合溶剂组成、或者基本上由碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的混合溶剂组成的非水溶剂。
全文摘要
本发明提供一种不发生电池性能的降低等问题能够反复充放电、充放电效率以及充放电特性优异的钠离子二次电池。为包括正极、具有负极活性物质的负极、含有非水溶剂的非水电解液的钠离子二次电池，基本上使用环状碳酸酯(其中，排除碳酸乙烯酯的单独使用)、或者使用饱和环状碳酸酯与链状碳酸酯的混合溶剂作为非水溶剂，使用硬碳作为负极活性物质。本发明的钠离子二次电池使用的非水溶剂优选是基本上由碳酸丙烯酯、基本上由碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合溶剂、或者基本上由碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的混合溶剂组成的非水溶剂。
文档编号H01M4/587GK102362386SQ20108001344
公开日2012年2月22日 申请日期2010年3月25日 优先权日2009年3月27日
发明者大关朋彰, 村田涉, 石川徹, 驹场慎一 申请人:学校法人东京理科大学