個近 端部上。將穿過蓋部13且與電池殼10導(dǎo)電的外部負極端子15設(shè)置在蓋部13的另一個近 端部上。將用于在電池殼10的內(nèi)壓升高時釋放在內(nèi)部生成的氣體的安全閥16設(shè)置在蓋部 13的中心處。
[0119] 層壓型電極單元11包含均為矩形片的多個正極2和多個負極3,和置于其各對之 間的多個隔膜1。盡管圖6將隔膜1示作各自為圍繞正極2中的一個的袋狀外殼，但是隔膜 的構(gòu)造不一定受限制。所述多個正極2和所述多個負極3沿著電極單元11中的層壓方向 相互交替布置。
[0120] 正極引線片2c可在各個正極2的一個端部上形成。將所述多個正極2的正極引 線片2c集束在一起，且將該束部連接到設(shè)置在電池殼10的蓋部13上的外部正極端子14 上，形成所述多個正極2的并行連接。相似地，負極引線片3c可在各個負極3的一個端部 上形成。將所述多個負極3的負極引線片3c集束在一起，且將該束部連接到設(shè)置在電池殼 10的蓋部13上的外部負極端子15上，形成所述多個負極3的并行連接。理想地，將正極引 線片2c的束和負極引線片3c的束相互間隔地設(shè)置在電極單元11的一個端表面的橫向相 對的位置上。
[0121] 外部正極端子14和外部負極端子15兩者都是柱狀的。至少其各自外部露出的部 分具有螺紋槽。將螺母7設(shè)置在各個端子的螺紋槽中，且旋轉(zhuǎn)螺母7將螺母固定在蓋部13 上。將頸圈（collar)8設(shè)置在各個端子的電池殼內(nèi)部的區(qū)域。旋轉(zhuǎn)螺母7通過墊圈9將頸 圈8固定在蓋部13的內(nèi)表面上。
[0122] [實施例]
[0123] 接下來，將基于實施例對本發(fā)明進行更詳細的說明。下述實施例不旨在限制本發(fā) 明的范圍。
[0124] 〈〈實施例 1?
[0125] (正極活性材料的合成）
[0126] 使用行星式球磨機將Na2C03、FeC204 · 2H20和（ΝΗ4)2ΗΡ04在丙酮中混合8小時。在 氬氣中將所得混合物在300°C下進行6小時的熱處理，然后在600°C下燒制12小時，從而獲 得Na2FeP207〇
[0127] (正極的制造）
[0128] 將85質(zhì)量份的平均粒徑為5μm的Na2FeP207 (正極活性材料），10質(zhì)量份的乙炔黑 (導(dǎo)電劑），和5質(zhì)量份的PTFE(粘合劑）分散在N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP)中，從而制備 正極糊料。將所得正極糊料施加在厚度為50μm的鋁網(wǎng)的兩側(cè)上，然后將其充分干燥并壓 延，從而制造如下的正極，所述正極的總厚度為100μπι且包含在兩側(cè)上的厚度為50μπι的 正極混合劑層。將所述正極壓制成直徑為14mm的硬幣的形狀。
[0129] (負極的制造）
[0130] 將金屬鈉盤（由Aldrich制造，厚度：200μm)壓接到鎳集電器上從而制造總厚度 為700μπι的負極。將所述負極壓制成直徑為12mm的硬幣的形狀。
[0131] (隔膜）
[0132] 準備由玻璃微纖維制成的隔膜（由Whatman制造，GF/A級，厚度：260μπι)。
[0133] (熔融鹽電解質(zhì)）
[0134] 準備如下的熔融鹽電解質(zhì)，所述熔融鹽電解質(zhì)為雙（氟磺酰）胺鈉（Na·FSA)與 雙（氟磺酰）胺鉀（K·FSA)的摩爾比為56:44(Na·FSA:K·FSA)的混合物。
[0135] (熔融鹽電池的組裝）
[0136] 在0. 3Pa的減壓下，在90°C以上的溫度下，將硬幣型正極、負極和隔膜加熱至足夠 干。然后，將硬幣型負極放置在由A1/SUS金屬保護層（clad)制成的淺的圓柱形容器中。在 硬幣型隔膜置于其間的條件下將硬幣型正極放置在負極上。將預(yù)定量的熔融鹽電解質(zhì)施加 到容器中。然后，通過在邊緣具有絕緣墊片的由A1/SUS金屬保護層制成的淺的圓柱形密封 板將容器的開口密封。這在容器底部和密封板之間的由負極、隔膜和正極形成的電極單元 上施加壓力，從而確保所述元件之間的接觸。結(jié)果，制造了設(shè)計容量為1. 5mAh的硬幣型電 池（半電池）。
[0137] 〈〈比較例 1?
[0138] 以實施例1中相同的方式制造硬幣型電池，不同之處在于將含1摩爾/L濃度的 NaC104的碳酸亞丙酯溶液用作電解質(zhì)。
[0139] [評價 1]
[0140] 在恒溫室中對實施例1和比較例1的各個硬幣型電池進行加熱直到達到90°C。在 溫度穩(wěn)定后，以下述條件（1)和（2)的循環(huán)進行充放電。將實施例1的硬幣型電池的第一 和第二次循環(huán)的充放電曲線示于圖7中。
[0141] (1)90°C，電流密度為10mA/g(等于0· 1C的電流值），充電至4.5V的充電終止電 壓，和
[0142] (2)90°(：，電流密度為10滅/^(等于0.1(：的電流值），放電至2.5￥的放電終止電 壓。
[0143] 從圖表可看出，即使在90°C的環(huán)境下也穩(wěn)定地進行充放電。不能對比較例1的硬 幣型電池進行充放電，因為電解質(zhì)分解而產(chǎn)生氣體。
[0144] [評價 2]
[0145] 通過在與評價1的那些條件相似的條件下進行1000次充放電循環(huán)獲得了實施例 1的硬幣型電池的每次循環(huán)的放電容量以及放電容量對充電充量的比例（庫倫效率），不同 之處在于電流密度為l〇〇mA/g(等于1C的電流值）。將結(jié)果示于圖8中。即使在1000次循 環(huán)后，放電容量也為71mAh/g。這為第一次循環(huán)中放電容量（78mAh/g)的91%，這顯示了高 容量保持率。此外，在1000次循環(huán)期間，庫倫效率恒定保持在99. 9%或高于99. 9%。
[0146] [評價 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)的電流密度對實施例1的硬幣型電池的放電容量進行了測量。 將結(jié)果示于圖9中。觀察到了高的放電容量值，如在5mA/g的電流密度下為約90mAh/g，在 500mA/g的電流密度下為約80mAh/g，和在2000mA/g的電流密度下為約60mAh/g。
[0148] 工業(yè)實用性
[0149] 因為根據(jù)本發(fā)明的熔融鹽電池顯示優(yōu)異的充放電循環(huán)特性，所以根據(jù)本發(fā)明的熔 融鹽電池對于要求長期可靠性的應(yīng)用是有用的，例如家庭用或工業(yè)用大型儲電裝置、電動 車輛、混合動力車輛等的電源。
[0150] 附圖標記
[0151] 1 :隔膜
[0152] 2 :正極
[0153] 2a:正極集電器
[0154] 2b:正極活性材料層
[0155] 2c:正極引線片
[0156] 3 :負極
[0157] 3a:負極集電器
[0158] 3b:負極活性材料層
[0159] 3c:負極引線片
[0160] 7 :螺母
[0161] 8 :頸圈
[0162] 9 :墊圈
[0163] 10:電池殼
[0164] 11:電極單元
[0165] 12 :容器本體
[0166] 13 :蓋部
[0167] 14:外部正極端子
[0168] 15 :外部負極端子
[0169] 16 :安全閥
[0170] 100:熔融鹽電池
【主權(quán)項】
1. 一種恪融鹽電池，其包含： 正極，所述正極包含由如下通式表示的正極活性材料： Ana-.iM'^Fe^^PA 其中η為1或2,0彡X彡0. 5,0彡y彡0. 5，A是堿金屬元素，Μ1是元素A以外的元素， 且M2是Fe以外的元素； 負極，所述負極包含負極活性材料； 隔膜，所述隔膜置于所述正極和所述負極之間；以及 熔融鹽電解質(zhì)， 其中所述熔融鹽電解質(zhì)包含90質(zhì)量％以上的含元素A的鹽的離子液體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鹽電池，其中所述正極活性材料是_yM2yP207， 其中0彡x彡0. 1，0彡y彡0. 1，Μ1是鈉以外的元素，且Μ2是Fe以外的元素，并且 其中元素A的鹽是鈉鹽。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔融鹽電池，其中所述正極活性材料是Na2FeP207。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的熔融鹽電池，其中所述離子液體包含陰離子和 陽離子的鹽，所述陰離子由如下通式表示： [〇?4〇2) (R2S02)]N 其中R1和R2各自獨立地為F或CnF2n+1，且1彡η彡5。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的熔融鹽電池，其中所述負極活性材料為選自含 元素Α的鈦化合物和難石墨化碳中的至少一種。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種熔融鹽電池，所述熔融鹽電池包含：正極，所述正極包含由通式An(1–x)M1nxFe1–yM2yP2O7(其中n為1或2，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，A是堿金屬元素，M1是元素A以外的元素，并且M2是Fe以外的元素)表示的正極活性材料；負極，所述負極包含負極活性材料；隔膜，所述隔膜置于所述正極和所述負極之間；以及熔融鹽電解質(zhì)。所述熔融鹽電解質(zhì)包含90質(zhì)量％以上的含元素A的鹽的離子液體。
【IPC分類】H01M4/02, H01M10/054, H01M4/58, H01M4/587, H01M10/39, H01M10/0569, H01M4/485, H01M10/0568
【公開號】CN105284000
【申請?zhí)枴緾N201480033144
【發(fā)明人】福永篤史, 新田耕司, 酒井將一郎, 沼田昂真, 今崎瑛子, 萩原理加, 野平俊之, 松本一彥
【申請人】住友電氣工業(yè)株式會社, 國立大學(xué)法人京都大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年2月21日
【公告號】US20160126595, WO2014199664A1