钠离子电池系统、钠离子电池的使用方法、钠离子电池的制造方法技术方案

本发明专利技术涉及钠离子电池系统、钠离子电池的使用方法、钠离子电池的制造方法。本发明专利技术的课题在于，提供能够实现高容量化的钠离子电池系统。本发明专利技术通过提供如下的钠离子电池系统来解决上述课题，即，所述钠离子电池系统具有钠离子电池和充电控制部，其特征在于，负极活性物质是具有Na2Ti6O13结晶相的活性物质，所述充电控制部对电流和所述负极活性物质的电位进行控制，使得除了发生所述Na2Ti6O13结晶相中的第一Na插入反应之外还发生更低电位侧的第二Na插入反应。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。本专利技术的课题在于，提供能够实现高容量化的钠离子电池系统。本专利技术通过提供如下的钠离子电池系统来解决上述课题，即，所述钠离子电池系统具有钠离子电池和充电控制部，其特征在于，负极活性物质是具有Na2Ti6O13结晶相的活性物质，所述充电控制部对电流和所述负极活性物质的电位进行控制，使得除了发生所述Na2Ti6O13结晶相中的第一Na插入反应之外还发生更低电位侧的第二Na插入反应。【专利说明】
本专利技术涉及能够实现高容量化的钠离子电池系统。
技术介绍
钠离子电池是钠离子在正极和负极之间迁移的电池。由于Na与Li相比丰富地存在，因此，钠离子电池与锂离子电池相比具有易于实现低成本化的优点。一般而言，钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于正极活性物质层与负极活性物质层之间的电解质层。作为钠离子电池中使用的负极活性物质，已知Na2Ti6O1315例如非专利文献I中公开了使用Na2Ti6O13为负极活性物质的钠离子电池。另外，虽然不是钠离子电池，但是非专利文献2中公开了使用Na2Ti6O13为负极活性物质的锂离子电池。同样的记载也记载于专利文献I的现有技术中。另外，专利文献2中公开了使用钛酸锂(Li4Ti5O12)为负极活性物质的钠离子电池。另外，专利文献3中公开了利用球磨机将活性物质和碳材料复合化。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009-117259号公报专利文献2:日本特开2011-049126号公报专利文献3:日本特开2007-048682号公报非专利文献非专利文献1:N.D.Trinh et al., “Synthesis, Characterization andElectrochemical Studies of Active Materials for Sodium 1n Batteries，，，ECSTransactions, 35(32)91-98(2011)非专利文献2:J.C.Perez-Flores et al., “On the Mechanism of LithiumInsertion into A2Ti6013(A=Na, Li)”，ECS Transactions, 41 (41) 195-206(2012)
技术实现思路
非专利文献I中公开了使用Na2Ti6O13为负极活性物质的钠离子电池。然而，如Figure8所记载，该电池的初次充放电效率低至约为27%，可逆容量也低至约20mAh/g。本专利技术是鉴于上述实际情况而完成的，主要目的在于，提供能够实现高容量化的钠离子电池系统。为了完成上述课题，本专利技术提供一种钠离子电池系统，其具有钠离子电池和充电控制部，所述钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间的电解质层，所述钠离子电池系统的特征在于，上述负极活性物质是具有Na2Ti6O13结晶相的活性物质，上述充电控制部对电流和上述负极活性物质的电位进行控制，使得除了发生上述Na2Ti6O13结晶相中的第一 Na插入反应之外还发生更低电位侧的第二 Na插入反应。根据本专利技术，以对于似2116013结晶相发生更低电位侧的第二Na插入反应的方式来控制充电条件，由此能够实现高容量化。在上述专利技术中，优选上述充电控制部将上述电流控制在6mA/g以下。在上述专利技术中，优选上述充电控制部将上述负极活性物质的电位控制在0.1V (vsNa/Na+)以下。在上述专利技术中，优选负极活性物质与导电材料发生复合化。另外，本专利技术提供一种钠离子电池的使用方法，所述钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间的电解质层，所述钠离子电池的使用方法的特征在于，控制电流和上述负极活性物质的电位地进行充电，使得除了发生上述Na2Ti6O13结晶相中的第一 Na插入反应之外还发生更低电位侧的第二 Na插入反应。根据本专利技术，以对于似2116013结晶相发生更低电位侧的第二Na插入反应的方式进行充电，由此能够实现钠离子电池的高容量化。另外，本专利技术提供一种钠离子电池的制造方法，所述钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间的电解质层，所述钠离子电池的制造方法的特征在于，具有充电工序，该充电工序控制电流和上述负极活性物质的电位地进行充电，使得除了发生上述Na2Ti6O13结晶相中的第一 Na插入反应之外还发生更低电位侧的第二 Na插入反应。根据本专利技术，以对于似2116013结晶相发生更低电位侧的第二Na插入反应的方式进行充电，由此能够获得实现了·高容量化的钠离子电池。本专利技术的钠离子电池系统起到能够实现高容量化的效果。【专利附图】【附图说明】图1:是表示本专利技术中的钠离子电池的一例的概要剖面图。图2:是表示本专利技术的钠离子电池系统的一例的模式图。图3:是对实施例1中得到的活性物质进行XRD测定的结果。图4:是实施例1和比较例1、2中评价用电池的充放电试验的结果。图5:是对实施例2中得到的活性物质进行SHM观察的结果。图6:是实施例1、2中得到的评价用电池的充放电试验的结果。符号说明I…正极活性物质层2…负极活性物质层3…电解质层4…正极集电体5…负极集电体6…电池壳体10…钠离子电池20…充电控制部30…钠离子电池系统【具体实施方式】下面，对于本专利技术的钠离子电池系统、钠离子电池的使用方法、以及钠离子电池的制造方法进行详细说明。A.钠离子电池系统本专利技术的钠离子电池系统具有钠离子电池和充电控制部，所述钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间的电解质层，所述钠离子电池系统的特征在于，上述负极活性物质是具有Na2Ti6O13结晶相的活性物质，上述充电控制部对电流和上述负极活性物质的电位进行控制，使得除了发生上述似2116013结晶相中的第一 Na插入反应之外还发生更低电位侧的第二 Na插入反应的方式。图1是表示本专利技术中的钠离子电池的一例的概要剖面图。图1所示的钠离子电池10具有正极活性物质层1、负极活性物质层2、形成于正极活性物质层I与负极活性物质层2之间的电解质层3、进行正极活性物质层I的集电的正极集电体4、进行负极活性物质层2的集电的负极集电体5、以及收纳这些构件的电池壳体6。在本专利技术中，负极活性物质层2所含有的负极活性物质层是具有Na2Ti6O13结晶相的活性物质。图2是表示本专利技术的钠离子电池系统的一例的模式图。如图2所示，本专利技术的钠离子电池系统30具有钠离子电池10和充电控制部20。充电控制部20对电流和负极活性物质的电位进行控制，使得除了发生似2116013结晶相中的第一 Na插入反应之外还发生更低电位侧的第二 Na插入反 应。充电时，在具有Na2Ti6O13结晶相的负极活性物质中插入Na，负极活性物质的电位(Na基准的电位)降低。本专利技术中的充电控制部在充电时对电流和负极活性物质的电位进行控制，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠离子电池系统，具有钠离子电池和充电控制部，所述钠离子电池具有含有正极活性物质的正极活性物质层、含有负极活性物质的负极活性物质层、和形成于所述正极活性物质层与所述负极活性物质层之间的电解质层，所述钠离子电池系统的特征在于，所述负极活性物质是具有Na2Ti6O13结晶相的活性物质，所述充电控制部对电流和所述负极活性物质的电位进行控制，使得除了发生所述Na2Ti6O13结晶相中的第一Na插入反应之外还发生更低电位侧的第二Na插入反应。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中山英树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP