負極集電器3a和固定在負極集電器3a上的負極活性材料層3b。例 如，可W將鋼、鋼合金或可W與鋼合金化的金屬用于負極活性材料層3b。該樣的負極例如包 含由第一金屬構成的負極集電器和覆蓋負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成的 負極集電器。第一金屬優選為侶、侶合金、銅、銅合金、鑲、鑲合金等，因為該樣的金屬不與鋼 合金化且在負極電位下是穩定的。其中，考慮到優異的輕量性，優選侶和侶合金。另外，在 侶合金中除侶外的金屬成分（例如Fe、Si、Ni、Mn等）的量優選為0.5質量％ ^下。用作 負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在負極集電器3a上形成集電用導線片3c。導線片 3c可W如圖3中所示與負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 接至負極集電器。
[0085] 第二金屬的實例包括鋒、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，優選鋒和鋒合金。由第二金屬構成的負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）的量優選為0.5質量％W下。
[0086] 負極的優選形式的實例包含由侶或侶合金（第一金屬）構成的負極集電器和覆蓋 負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）。該種負極具有高容 量、在長時間內的低的劣化，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極集電器可W制造由第二金屬構成的 負極活性材料層。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 到負極集電器，或通過電化學方法如電鍛法等可W將第二金屬的微細粒子粘附到負極集電 器。通過氣相方法或電鍛方法可W形成薄且均勻的負極活性材料層。
[0088] 負極活性材料層3b含有作為必要成分的負極活性材料且可還含有粘合劑、導電 劑等作為任選的成分。可W將描述的用于正極構成成分的材料的相同實例用于在負極中使 用的粘合劑和導電劑。基于100質量份的負極活性材料，粘合劑的量優選為1質量份~10 質量份且更優選3質量份~5質量份。基于100質量份的負極活性材料，導電劑的量優選 為5質量份~15質量份且更優選5質量份~10質量份。
[0089] 從熱穩定性和電化學穩定性的觀點來看，優選將含鋼的鐵化合物和難石墨化的碳 (硬碳）等用作構成負極活性材料層的負極活性材料。含鋼的鐵化合物優選為鐵酸鋼，更具 體地，優選使用選自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或化進行部分取代。可W使用的化合物的實例包括Na2_xM5xTi3_yM6y〇7 (0《X《3/2， 0《y《8/3,M哺M%自獨立的為除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 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各自為占據化位點的元素，M6和M8各自為占據Ti位點的 兀素。
[0090] 難石墨化的碳為即使通過在惰性氣氛中進行加熱也不生長石墨結構的碳材料，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孔隙的尺寸優選為充分地大于該一直徑。從 增強負極活性材料在負極中的填充性質和抑制與電解質的副反應的觀點來看，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， 且優選為5ym~15ym。從確保鋼離子可接受性和抑制與電解質的副反應的觀點來看，難 石墨化的碳的比表面積可W為例如ImVg~l〇m2/g，優選為3m2/g~8mVg。難石墨化的碳 可W單獨使用或可WW多種類型的組合使用。
[0091][電解質（烙融鹽）]
[0092] 將在等于或高于烙點的溫度下變成離子液體的鹽用作電解質（烙融鹽）。電解質 至少含有如下鹽，所述鹽含有在烙融鹽電池內用作載流子的鋼離子作為陽離子。可W使用 的鹽的實例包括由N(S02X1) (S〇2X2) ?M(其中公和X2各自獨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的有機陽離子）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來看，公和X2中的 至少一個優選為全氣烷基，且公和X2兩者更優選為全氣烷基。通過具有1~8個碳原子可 W抑制電解質烙點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 液體的觀點來看，全氣烷基優選具有1~3個碳原子且更優選1~2個碳原子。具體地，公 和X2可W各自獨立地為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例包括鐘、裡、鋼和飽。其中鐘是優選的。
[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的有機陽離子。特別地，考慮到具有化咯燒11骨架的陽離子可W 形成具有低烙點的烙融鹽且還在高溫下穩定該一點，優選具有化咯燒II骨架的陽離子。
[0097] 具有化咯燒翰骨架的有機陽離子由例如通式（1)表示：
[0098][化學式1]
[0099]
【主權項】
1. 一種熔融鹽電池，包含：正極、負極、置于所述正極與所述負極之間的隔膜、和電解 質， 其中所述電解質包含熔融鹽； 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按質量比為300ppm以下。
2. 根據權利要求1的熔融鹽電池，其中所述水分含量Wel按質量比為200ppm以下。
3. 根據權利要求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的有機陽離子）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： 準備水分含量Wp按質量比為300ppm以下的正極的步驟， 準備水分含量Wn按質量比為400ppm以下的負極的步驟， 準備水分含量We2按質量比為50ppm以下且至少含有鈉離子的熔融鹽作為電解質的步 驟， 準備水分含量Ws按質量比為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極之間并對所述正極和所述負極進行堆疊從而形 成電極組、且用所述熔融鹽對所述電極組進行浸漬的步驟。
【專利摘要】一種熔融鹽電池，包含：正極、負極、置于所述正極與所述負極之間的隔膜、和電解質，其中所述電解質包含熔融鹽，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
【申請號】CN201380062202
【發明人】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