带有形成气孔通道的石墨毡的钠二次电池制造技术

本发明专利技术公开一种钠二次电池，其包括：钠离子传导性固体电解质，其分隔负极空间和正极空间；负极，其位于负极空间，并含有钠；正极，其包括正极液和石墨毡，所述正极液位于正极空间，所述石墨毡含浸在所述正极液，并在与所述固体电解质相对的表面形成具有开口部的开放的气孔通道。

【技术实现步骤摘要】
带有形成气孔通道的石墨毡的钠二次电池
本专利技术涉及一种钠二次电池，详细而言，包括正极集电体形成气孔通道的石墨毡的钠二次电池。
技术介绍
随着新再生能源的应用迅速增加，对利用蓄电池的能源储存装置的需求也迅速增加。在这样的蓄电池中，可利用铅电池，镍/氢电池，钒电池以及锂电池。然而铅电池和镍/氢电池由于能量密度非常小，因而具有存储相同容量的能量时需要大空间的问题。并且，铅电池因为使用含有重金属的溶液，因此具有污染环境的因素，并且负极与正极间的物质通过分离负极和正极的膜少量地移动，因此性能降低，由上述的问题点，无法大规模的商业化。能量密度及输出特性很优异的锂电池，虽然在技术上很有利，但因其材料资源稀少，因此用作大规模的用于电力存储的二次电池，具有缺乏经济性的问题。为了解决这样的问题，很多次尝试将地球上的资源丰富的钠用于二次电池的材料。其中，如美国公开专利第20030054255号，利用对钠离子具有选择性地传导的β-氧化铝，负极融有钠正极融有硫的形状的钠硫电池，现今正被用作大规模电力存储装置。但是，如钠-硫电池或钠-氯化镍电池等现有的基于钠的二次电池，考虑传导率和电池组成物的融化点，具有如下缺陷，如钠-氯化镍电池需要在最低250℃以上工作，钠-硫电池具有最低300℃以上的工作温度。由于这样的问题点，为了加强维持温度，维持气密性和稳定性，从制作或运营上的经济性方面有很多不利的问题。为了解决上述问题，正开发常温(roomtemperature)型的基于钠的电池，但由于其输出非常低，从而与镍-氢电池或锂电池相比其竞争力下降了很多。现有技术文献专利文献美国公开专利第20030054255号
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种充放电周期性地反复时，防止容量减少，能够在低温工作，电池的输出和充放电速度显著提高，充放电周期特性可以长时间地稳定维持，防止热化并具有改善的电池寿命，且电池稳定性提高的钠二次电池。(二)技术方案本专利技术的钠二次电池，包括：钠离子传导性固体电解质，其分离二次电池的负极空间和正极空间；负极，其位于负极空间，并含有钠；正极，其包括位于正极空间的正极液和石墨毡，所述石墨毡含浸在正极液，所述石墨毡除了自身的多孔结构的气孔通道之外，在与固体电解质相对的表面还形成有具有开口部的开放的气孔通道。根据本专利技术一个实施例的钠二次电池，开放的气孔通道的一端可位于石墨毡的内部。根据本专利技术一个实施例的钠二次电池，开放的气孔通道可贯穿石墨毡。根据本专利技术一个实施例的钠二次电池，开放的气孔通道沿该气孔通道的长度方向，可具有其截面逐渐减小的锥形形状。根据本专利技术的一个实施例的钠二次电池，开放的气孔通道可有规则地分布。根据本专利技术的一个实施例的钠二次电池，石墨毡的每单位面积具有的开口部数量的气孔通道密度可为1-50/cm2。根据本专利技术的一个实施例的钠二次电池，以与固体电解质相对的石墨毡表面的表面积(100％)为基准，总气孔开口部面积可为20-80％，所述总气孔开口部面积是指总气孔通道开口部的面积的和。根据本专利技术的一个实施例的钠二次电池，二次电池还可以包括一端密闭且另一端开放的圆柱形的金属外壳，可通过插入金属外壳的一端密闭的管型的固体电解质区分正极空间和负极空间。根据本专利技术的一个实施例的钠二次电池，正极空间可以是金属外壳与固体电解质之间的空间，石墨毡可以是邻接于金属外壳的内表面的圆柱形状。根据本专利技术的一个实施例的钠二次电池，正极还可以包括附着或融进石墨毡的过渡金属。根据本专利技术的一个实施例的钠二次电池，正极液可包括：金属卤化物，其为在过渡金属和12-14族金属群中选择至少一个的金属的卤化物；溶剂，其溶解金属卤化物。根据本专利技术的一个实施例的钠二次电池，放电时正极液中含有的金属卤化物的金属离子在石墨毡电镀成金属，充电时电镀在石墨毡上的金属在正极液溶解成金属离子。(三)有益效果本专利技术的钠二次电池作为集电体，包括含浸在正极液并在与固体电解质的相对的表面形成具有开放气孔通道的石墨毡，从而能够具有优异的化学稳定性，反应面积和正极液融进量高，防止通过金属的不均匀的电镀及溶解的电池容量的减少，从而具有稳定的充放电循环性能。并且，本专利技术的一个实施例的钠二次电池由对含有钠的负极，钠离子具有选择性地传导的性质的固体电解质，和含有溶解正极活性金属卤化物的溶剂的正极液构成，从而具有如下优点：能够在常温至200℃的低温工作，通过溶解在正极液中的正极活性卤化物和钠卤化物实施电池的电化学反应，从而能够显著提高电池容量，进行电池化学反应的活性区域增大，电池的充电放电的速度显著提高，并且能够防止电池内电阻的增加。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的一个立体图。图2是表示本专利技术的一个实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的另一个立体图。图3是表示本专利技术的一个实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的其他一个剖视图。图4是表示本专利技术的一个实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的其他一个剖视图。图5是表示本专利技术的一个实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的其他立体图和立体图中所示的a-a截面的剖视图。图6是表示本专利技术的一个实施例的钠二次电池所具备的石墨毡的其他立体图和立体图中所示的b-b截面的剖视图。图7是表示本专利技术的一个实施例的钠二次电池的结构的一个剖视图。图8是表示本专利技术的一个实施例的钠二次电池的结构的其他一个剖视图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的钠二次电池进行详细说明。为了向本领域技术人员充分表达本专利技术的思想，以下所示的附图作为例子而提供。因此，本专利技术并不限定于如下所示的附图，可以以其他形态具体化，且为了明确本专利技术的思想，以下附图可以夸张表示。并且，在整个说明书中，同一附图编号表示同一组成要件。此时，当使用的技术用语和科学用语没有其他定义时，应理解为具有本专利技术所属
中的一般技术人员通常理解的意思，在下面说明或附图中将省略不必要地混淆本专利技术主旨的对公知技能和结构的说明。本专利技术的钠二次电池包括：钠离子传导性固体电解质，其分离二次电池的负极空间和正极空间；负极，其位于负极空间，并含有钠；正极，其包括位于正极空间的正极液和石墨毡，所述石墨毡含浸在正极液，并在与固体电解质相对的表面形成具有开口部的开放的气孔通道。此时，开放气孔通道不包括石墨毡自身的多孔结构的气孔通道。本专利技术一个实施例的钠二次电池，正极集电体可包括石墨毡，钠二次电池在充电或放电时，可以是向正极集电体电镀金属的电池，详细而言，正极液中包含的金属离子在正极集电体电镀成金属的电池。石墨毡(graphitefelt)由于没有如正极液的与电池组成要件的反应性，因此化学性稳定，孔隙率(porosity)高，从而可以提供宽的反应面积，同时装入大量的正极液。但是，在将石墨毡用作正极集电体的情况下，电池充电或放电时金属涂覆在石墨毡时，在石墨毡表面产生电镀，由此会导致石墨毡的气孔被电镀的金属堵塞，由多孔结构引起的不均匀的电场(electricfield)和电位的石墨毡的电镀，按电镀的区域其电镀速度可不同。由电镀引起的石墨毡表面气孔首先被堵塞的情况下，会导致充电或放电过程中能够产生电池反应的反应面积显著减少，当不均匀的电镀严重时，电镀的金属以粒子形状从集电体脱附，由此导致永久性的容量的损失，并由不均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠离子二次电池，包括：钠离子传导性固体电解质，其分隔负极空间和正极空间；负极，其位于所述负极空间，并含有钠；正极，其包括正极液和石墨毡，所述正极液位于正极空间，所述石墨毡含浸在所述正极液中，并在与所述固体电解质相对的表面形成具有开口部的开放的气孔通道。

【技术特征摘要】
2013.10.30 KR 10-2013-01303421.一种钠二次电池，包括：钠离子传导性固体电解质，其分隔负极空间和正极空间；负极，其位于所述负极空间，并含有钠；正极，其包括正极液和石墨毡，所述正极液位于正极空间，所述石墨毡含浸在所述正极液中，所述石墨毡除了自身的多孔结构的气孔通道之外，在与所述固体电解质相对的表面还形成有具有开口部的开放的气孔通道，其中，所述正极液包括：金属卤化物，其为在过渡金属和12-14族金属群中选择至少一个的金属的卤化物；溶剂，其溶解金属卤化物。2.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述开放的气孔通道的一端位于所述石墨毡的内部。3.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述开放的气孔通道贯穿所述石墨毡。4.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述开放的气孔通道具有沿该气孔通道的长度方向其截面逐渐减小的锥形形状。5.根据权利要求1所述的钠二次电池，其特征在于，所述开放的气孔通道有规则地分布。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：金荣率，郑求峰，金正洙，曹承焕，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR