个近 端部上。将穿过盖部13且与电池壳10导电的外部负极端子15设置在盖部13的另一个近 端部上。将用于在电池壳10的内压升高时释放在内部生成的气体的安全阀16设置在盖部 13的中心处。
[0119] 层压型电极单元11包含均为矩形片的多个正极2和多个负极3,和置于其各对之 间的多个隔膜1。尽管图6将隔膜1示作各自为围绕正极2中的一个的袋状外壳，但是隔膜 的构造不一定受限制。所述多个正极2和所述多个负极3沿着电极单元11中的层压方向 相互交替布置。
[0120] 正极引线片2c可在各个正极2的一个端部上形成。将所述多个正极2的正极引 线片2c集束在一起，且将该束部连接到设置在电池壳10的盖部13上的外部正极端子14 上，形成所述多个正极2的并行连接。相似地，负极引线片3c可在各个负极3的一个端部 上形成。将所述多个负极3的负极引线片3c集束在一起，且将该束部连接到设置在电池壳 10的盖部13上的外部负极端子15上，形成所述多个负极3的并行连接。理想地，将正极引 线片2c的束和负极引线片3c的束相互间隔地设置在电极单元11的一个端表面的横向相 对的位置上。
[0121] 外部正极端子14和外部负极端子15两者都是柱状的。至少其各自外部露出的部 分具有螺纹槽。将螺母7设置在各个端子的螺纹槽中，且旋转螺母7将螺母固定在盖部13 上。将颈圈（collar)8设置在各个端子的电池壳内部的区域。旋转螺母7通过垫圈9将颈 圈8固定在盖部13的内表面上。
[0122] [实施例]
[0123] 接下来，将基于实施例对本发明进行更详细的说明。下述实施例不旨在限制本发 明的范围。
[0124] 〈〈实施例 1?
[0125] (正极活性材料的合成）
[0126] 使用行星式球磨机将Na2C03、FeC204 · 2H20和（ΝΗ4)2ΗΡ04在丙酮中混合8小时。在 氩气中将所得混合物在300°C下进行6小时的热处理，然后在600°C下烧制12小时，从而获 得Na2FeP207〇
[0127] (正极的制造）
[0128] 将85质量份的平均粒径为5μm的Na2FeP207 (正极活性材料），10质量份的乙炔黑 (导电剂），和5质量份的PTFE(粘合剂）分散在N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP)中，从而制备 正极糊料。将所得正极糊料施加在厚度为50μm的铝网的两侧上，然后将其充分干燥并压 延，从而制造如下的正极，所述正极的总厚度为100μπι且包含在两侧上的厚度为50μπι的 正极混合剂层。将所述正极压制成直径为14mm的硬币的形状。
[0129] (负极的制造）
[0130] 将金属钠盘（由Aldrich制造，厚度：200μm)压接到镍集电器上从而制造总厚度 为700μπι的负极。将所述负极压制成直径为12mm的硬币的形状。
[0131] (隔膜）
[0132] 准备由玻璃微纤维制成的隔膜（由Whatman制造，GF/A级，厚度：260μπι)。
[0133] (熔融盐电解质）
[0134] 准备如下的熔融盐电解质，所述熔融盐电解质为双（氟磺酰）胺钠（Na·FSA)与 双（氟磺酰）胺钾（K·FSA)的摩尔比为56:44(Na·FSA:K·FSA)的混合物。
[0135] (熔融盐电池的组装）
[0136] 在0. 3Pa的减压下，在90°C以上的温度下，将硬币型正极、负极和隔膜加热至足够 干。然后，将硬币型负极放置在由A1/SUS金属保护层（clad)制成的浅的圆柱形容器中。在 硬币型隔膜置于其间的条件下将硬币型正极放置在负极上。将预定量的熔融盐电解质施加 到容器中。然后，通过在边缘具有绝缘垫片的由A1/SUS金属保护层制成的浅的圆柱形密封 板将容器的开口密封。这在容器底部和密封板之间的由负极、隔膜和正极形成的电极单元 上施加压力，从而确保所述元件之间的接触。结果，制造了设计容量为1. 5mAh的硬币型电 池（半电池）。
[0137] 〈〈比较例 1?
[0138] 以实施例1中相同的方式制造硬币型电池，不同之处在于将含1摩尔/L浓度的 NaC104的碳酸亚丙酯溶液用作电解质。
[0139] [评价 1]
[0140] 在恒温室中对实施例1和比较例1的各个硬币型电池进行加热直到达到90°C。在 温度稳定后，以下述条件（1)和（2)的循环进行充放电。将实施例1的硬币型电池的第一 和第二次循环的充放电曲线示于图7中。
[0141] (1)90°C，电流密度为10mA/g(等于0· 1C的电流值），充电至4.5V的充电终止电 压，和
[0142] (2)90°(：，电流密度为10滅/^(等于0.1(：的电流值），放电至2.5￥的放电终止电 压。
[0143] 从图表可看出，即使在90°C的环境下也稳定地进行充放电。不能对比较例1的硬 币型电池进行充放电，因为电解质分解而产生气体。
[0144] [评价 2]
[0145] 通过在与评价1的那些条件相似的条件下进行1000次充放电循环获得了实施例 1的硬币型电池的每次循环的放电容量以及放电容量对充电充量的比例（库伦效率），不同 之处在于电流密度为l〇〇mA/g(等于1C的电流值）。将结果示于图8中。即使在1000次循 环后，放电容量也为71mAh/g。这为第一次循环中放电容量（78mAh/g)的91%，这显示了高 容量保持率。此外，在1000次循环期间，库伦效率恒定保持在99. 9%或高于99. 9%。
[0146] [评价 3]
[0147] 在 90°C下，利用 5mA/g、500mA/g(等于 5C)、1000mA/g(等于 10C)、2000mA/g(等于 20C)和4000mA/g(等40C)的电流密度对实施例1的硬币型电池的放电容量进行了测量。 将结果示于图9中。观察到了高的放电容量值，如在5mA/g的电流密度下为约90mAh/g，在 500mA/g的电流密度下为约80mAh/g，和在2000mA/g的电流密度下为约60mAh/g。
[0148] 工业实用性
[0149] 因为根据本发明的熔融盐电池显示优异的充放电循环特性，所以根据本发明的熔 融盐电池对于要求长期可靠性的应用是有用的，例如家庭用或工业用大型储电装置、电动 车辆、混合动力车辆等的电源。
[0150] 附图标记
[0151] 1 :隔膜
[0152] 2 :正极
[0153] 2a:正极集电器
[0154] 2b:正极活性材料层
[0155] 2c:正极引线片
[0156] 3 :负极
[0157] 3a:负极集电器
[0158] 3b:负极活性材料层
[0159] 3c:负极引线片
[0160] 7 :螺母
[0161] 8 :颈圈
[0162] 9 :垫圈
[0163] 10:电池壳
[0164] 11:电极单元
[0165] 12 :容器本体
[0166] 13 :盖部
[0167] 14:外部正极端子
[0168] 15 :外部负极端子
[0169] 16 :安全阀
[0170] 100:熔融盐电池
【主权项】
1. 一种恪融盐电池，其包含： 正极，所述正极包含由如下通式表示的正极活性材料： Ana-.iM'^Fe^^PA 其中η为1或2,0彡X彡0. 5,0彡y彡0. 5，A是碱金属元素，Μ1是元素A以外的元素， 且M2是Fe以外的元素； 负极，所述负极包含负极活性材料； 隔膜，所述隔膜置于所述正极和所述负极之间；以及 熔融盐电解质， 其中所述熔融盐电解质包含90质量％以上的含元素A的盐的离子液体。2. 根据权利要求1所述的熔融盐电池，其中所述正极活性材料是_yM2yP207， 其中0彡x彡0. 1，0彡y彡0. 1，Μ1是钠以外的元素，且Μ2是Fe以外的元素，并且 其中元素A的盐是钠盐。3. 根据权利要求2所述的熔融盐电池，其中所述正极活性材料是Na2FeP207。4. 根据权利要求1~3中任一项所述的熔融盐电池，其中所述离子液体包含阴离子和 阳离子的盐，所述阴离子由如下通式表示： [〇?4〇2) (R2S02)]N 其中R1和R2各自独立地为F或CnF2n+1，且1彡η彡5。5. 根据权利要求1~4中任一项所述的熔融盐电池，其中所述负极活性材料为选自含 元素Α的钛化合物和难石墨化碳中的至少一种。
【专利摘要】本发明提供了一种熔融盐电池，所述熔融盐电池包含：正极，所述正极包含由通式An(1–x)M1nxFe1–yM2yP2O7(其中n为1或2，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，A是碱金属元素，M1是元素A以外的元素，并且M2是Fe以外的元素)表示的正极活性材料；负极，所述负极包含负极活性材料；隔膜，所述隔膜置于所述正极和所述负极之间；以及熔融盐电解质。所述熔融盐电解质包含90质量％以上的含元素A的盐的离子液体。
【IPC分类】H01M4/02, H01M10/054, H01M4/58, H01M4/587, H01M10/39, H01M10/0569, H01M4/485, H01M10/0568
【公开号】CN105284000
【申请号】CN201480033144
【发明人】福永笃史, 新田耕司, 酒井将一郎, 沼田昂真, 今崎瑛子, 萩原理加, 野平俊之, 松本一彦
【申请人】住友电气工业株式会社, 国立大学法人京都大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年2月21日
【公告号】US20160126595, WO2014199664A1