(10)申请公布号 CN 102362385 A
(43)申请公布日 2012.02.22C N 102362385 A
*CN102362385A*
(21)申请号 201080013012.8
(22)申请日 2010.03.23
2009-073714 2009.03.25 JP
H01M 10/054(2006.01)
H01M 2/16(2006.01)
H01M 4/587(2006.01)H01M 4/66(2006.01)H01M 10/0566(2006.01)
(71)申请人住友化学株式会社
地址日本国东京都
(72)发明人大森滋和 山本武继
(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任
公司 11021
代理人蒋亭
(54)发明名称
(57)摘要
使用。
(30)优先权数据
(85)PCT申请进入国家阶段日
2011.09.21
(86)PCT申请的申请数据
PCT/JP2010/055486 2010.03.23
(87)PCT申请的公布数据
WO2010/110465 JA 2010.09.30(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 11 页
1.一种钠离子电池，其包含正极、负极和钠离子非水电解质，该负极具有负极活性物质和由铝或铝合金形成的负极集电体。
2.如权利要求1所述的钠离子电池，其中，负极活性物质是能够掺杂并且脱掺杂钠离子的负极活性物质。
3.如权利要求1所述的钠离子电池，其中，负极活性物质是能够掺杂并且脱掺杂钠离子的碳材料。
4.如权利要求1所述的钠离子电池，其中，正极具有能够掺杂并且脱掺杂钠离子的正极活性物质。
5.如权利要求4所述的钠离子电池，其中，正极活性物质为钠无机化合物。
6.如权利要求1所述的钠离子电池，其中，钠离子非水电解质为液体状。
7.如权利要求6所述的钠离子电池，其具有隔板。
8.如权利要求7所述的钠离子电池，其中，隔板是耐热多孔层和多孔膜层叠而成的层叠膜。
9.作为钠离子二次电池的负极集电体的由铝或铝合金形成的负极集电体的使用。
钠离子电池
技术领域
[0001] 本发明涉及钠离子电池。
背景技术
[0002] 电池具有正极、负极和电解质。特别地，作为能够充放电的二次电池，已知有锂离子二次电池。在锂离子二次电池中，负极具有负极活性物质和负极集电体，作为负极集电体，使用了铜。此外，在使采用了铜作为负极集电体的锂离子二次电池处于过放电状态的情况下，已知存在如下问题：由于负极集电体的铜溶解，该二次电池的放电容量急剧下降，二次电池的循环寿命缩短。另一方面，作为用于解决该锂离子二次电池的问题的手段，日本特开2002-42889号公报中公开有使用了铝或铝合金作为负极集电体、使用了选自能够掺杂并且脱掺杂锂离子的金属、合金和化合物中的至少1种负极活性物质作为负极活性物质的锂离子二次电池。
发明内容
[0003] 负极集电体为铝或铝合金且负极活性物质为碳材料的锂离子二次电池，难以延长过放电循环寿命，由于该负极集电体的微粉化，不能耐受作为电池的使用。因此，如上述的现有技术那样，电池的负
极活性物质的选择受到限制，由此电池的设计也受到限制。本发明的目的在于，即使在使用碳材料作为负极活性物质的情况下也能够抑制过放电循环寿命的下降、并且能够以低价得到的电池。
[0004] 本发明提供下述的手段。
[0005] <1>钠离子电池，其包含正极、负极和钠离子非水电解质，该负极具有负极活性物质和由铝或铝合金形成的负极集电体。
[0006] <2>关于<1>所述的钠离子电池，其中负极活性物质是能够掺杂并且脱掺杂钠离子的负极活性物质。
[0007] <3>关于<1>所述的钠离子电池，其中负极活性物质是能够掺杂并且脱掺杂钠离子的碳材料。
[0008] <4>关于<1>所述的钠离子电池，其中正极具有能够掺杂并且脱掺杂钠离子的正极活性物质。
[0009] <5>关于<4>所述的钠离子电池，其中正极活性物质是钠无机化合物。
[0010] <6>关于<1>所述的钠离子电池，其中钠离子非水电解质为液体状。
[0011] <7>关于<6>所述的钠离子电池，其具有隔板。
[0012] <8>关于<7>所述的电池，其中隔板是耐热多孔层和多孔膜经层叠而成的层叠膜。[0013] <9>由铝或铝合金形成的负极集电体作为钠离子二次电池的负极集电体的使用。
具体实施方式
[0014] 本发明的钠离子电池，包含正极、负极和钠离子非水电解质，该负极具有负极活性
物质和由铝或铝合金形成的负极集电体。电池中，负极的电位比正极的电位低。
[0015] 本发明中，负极集电体由铝或铝合金形成。本发明作为钠离子二次电池的利用价值特别高。作为负极集电体的形状，可以举出例如箔状、平板状、网眼状、网状、板条状、穿孔金属状或压花状或将它们组合的形状(例如网眼状平板等)等。通过对负极集电体表面进行蚀刻处理，可在该表面形成凹凸。此外，由铝或铝合金形成的电池外壳、电池的结构支承材料，可作为负极集电体发挥作用。此外，作为铝合金，优选含有选自Mg、Mn、Cr、Zn、Si、Fe 和Ni中的一种以上的金属成分。
[0016] 本发明中，负极具有负极活性物质和负极集电体。作为负极活性物质，可以举出钠金属、钠合金或碳材料等。这些中，通过使用能够掺杂并且脱掺杂钠离子的负极活性物质，能够将本发明的电池用作二次电池即钠离子二次电池，因此优选。作为能够掺杂并且脱掺杂钠离子的负极活性物质，可以举出能够掺杂并且脱掺杂钠离子的碳材料、钠金属或钠合金。更优选的负极活性物质是能够掺杂并且脱掺杂钠
离子的碳材料，由此能够使钠离子二次电池的正极-负极间的电位差增大，并且能够抑制过放电循环寿命的下降。作为该碳材料，优选非晶碳材料。作为碳材料的形状，可以举出球状、薄片状、纤维状、微粉末的凝聚体等。
[0017] 负极中，通常负极活性物质由负极集电体来担载。负极通过例如将包含负极活性物质、结合剂和根据需要的导电剂等的负极合剂由负极集电体来担载而得到。作为更具体的方法，可以举出将在负极活性物质和结合剂等中添加溶剂而得到的负极合剂，采用刮刀法等涂布或浸渍于负极集电体，而将其干燥的方法；将在负极活性物质和结合剂等中添加了溶剂的产物混炼、成型、干燥而得到片材，使得到的片材通过导电性粘合剂等与负极集电体表面接合，进行压制、热处理、干燥的方法；将含有负极活性物质、结合剂和液体润滑剂等的混合物在负极集电体上成型为片状后，将液体润滑剂除去，将得到的片状的成型物沿单轴或多轴方向进行拉伸处理的方法等。此外，在负极活性物质为钠金属或钠合金的情况下，也可使钠金属或钠合金的片材通过导电性粘合剂等接合在负极集电体表面而制成负极。在负极为片状的情况下，其负极的厚度通常为5μm～500μm左右。
[0018] 作为上述的负极中使用的结合剂，可以举出例如氟化合物的聚合物。作为氟化合物，例如可以举出(甲基)丙烯酸氟烷基(碳数1～18)酯、(甲基)丙烯酸全氟烷基酯[例如(甲基)丙烯酸全氟十二烷基酯、(甲基)丙烯酸全氟正辛酯、(甲基)丙烯酸全氟正丁酯]；(甲基)丙烯酸全氟烷基取代烷基酯[例如(甲基)丙烯酸全氟己基乙酯、(甲基)丙烯酸全氟辛基乙酯]；(甲基)丙烯酸全氟氧烷基酯[例如(甲基)丙烯酸全氟十二烷
氧基乙酯和(甲基)丙烯酸全氟癸氧基乙酯等]；巴豆酸氟烷基(碳数1～18)酯；马来酸氟烷基(碳数1～18)酯和富马酸氟烷基(碳数1～18)酯；衣康酸氟烷基(碳数1～18)酯；氟烷基取代烯烃(碳数2～10左右、氟原子数1～17左右)；全氟己基乙烯、碳数2～10左右和氟原子数1～20左右的氟原子与双键碳键合的氟代烯烃；四氟乙烯；三氟乙烯；偏氟乙烯；六氟丙烯等。
[0019] 作为结合剂的其他的例示，可以举出不含氟原子的含烯键式双键的单体的加成聚合物。作为该单体，可以举出例如(甲基)丙烯酸(环)烷基(碳数1～22)酯[例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙
烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯等]；含有芳香环的(甲基)丙烯酸酯[例如(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯基乙酯等]；亚烷基二醇或一缩二亚烷基二醇(亚烷基的碳数2～4)的单(甲基)丙烯酸酯[例如(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、二甘醇单(甲基)丙烯酸酯]；(聚)甘油(聚合度1～4)单(甲基)丙烯酸酯；多官能(甲基)丙烯酸酯[例如(聚)乙二醇(聚合度1～100)二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇(聚合度1～100)二(甲基)丙烯酸酯、2，2-双(4-羟基乙基苯基)丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯等]等(甲基)丙烯酸酯系单体；(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺系衍生物[例如N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺等]等(甲基)丙烯酰胺系单体；(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸2-氰基乙酯、2-氰基乙基丙烯酰胺等含有氰基的单体；苯乙烯和碳数7～18的苯乙烯衍生物[例如α-甲基苯乙烯、
乙烯基甲苯、对-羟基苯乙烯和二乙烯基苯等]等苯乙烯系单体；碳数4～12的链二烯[例如丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等]等二烯系单体；羧酸(碳数2～12)乙烯酯[例如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯和辛酸乙烯酯等]、羧酸(碳数2～12) (甲基)烯丙酯[例如醋酸(甲基)烯丙酯、丙酸(甲基)烯丙酯和辛酸(甲基)烯丙酯等]等烯基酯系单体；(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)烯丙基缩水甘油基醚等含有环氧基的单体；碳数2～12的单烯烃[例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-辛烯和1-十二碳烯等]的单烯烃类；含有氯、溴或碘原子的单体、氯乙烯和偏氯乙烯等含有氟以外的卤素原子的单体；丙烯酸、甲基丙烯酸等(甲基)丙烯酸；丁二烯、异戊二烯等含有共轭双键的单体等。[0020] 此外，作为加成聚合物，可以是例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物或乙烯-丙烯共聚物等共聚物。此外，羧酸乙烯酯聚合物可以是如聚乙烯醇等那样部分或完全地皂化。结合剂可以是氟化合物与不含氟原子的含烯键式双键的单体的共聚物。[0021] 作为结合剂的其他的例示，可以举出例如淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、硝基纤维素等多糖类及其衍生物；酚醛树脂；蜜胺树脂；聚氨酯树脂；脲醛树脂；聚酰胺树脂；聚酰亚胺树脂；聚酰胺酰亚胺树脂；石油沥青；煤沥青等。
[0022] 此外，可以使用2种以上的上述结合剂。此外，例如在结合剂发生增粘的情况下，为了使在负极集电体的涂布容易，可使用增塑剂。
[0023] 作为用于上述负极的溶剂，可以举出例如N-甲基-2-吡咯烷酮等非质子性极性溶剂、异丙醇、乙醇
或甲醇等醇类、丙二醇二甲醚等醚类、丙酮、或甲基异丁基酮等酮类等。
[0024] 所谓导电性粘合剂，是例如导电剂和结合剂的混合物。由于也不必使用溶剂，制备容易，而且保存性也优异，因此作为导电性粘合剂，优选炭黑和聚乙烯醇的混合物。[0025] 上述负极合剂中，作为其构成材料的配合量，可适当设定，作为结合剂的配合量，相对于负极活性物质100重量份，通常为0.5重量份～30重量份左右，优选为2重量份～30重量份左右，作为溶剂的配合量，相对于负极活性物质100重量份，通常为10重量份～500重量份左右，优选为10重量份～200重量份左右。导电剂通常不需要，但为了提高负极合剂的导电性，相对于负极活性物质100重量份，也可添加20重量份以下。其中，作为导电剂，可以举出天然石墨、人造石墨、焦炭类、炭黑等碳材料。此外，负极中，碳材料也有起到作为导电剂的作用的情况。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议