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JP6252220B2 - Sodium ion secondary battery, charge / discharge method and charge / discharge system - Google Patents
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JP6252220B2 - Sodium ion secondary battery, charge / discharge method and charge / discharge system - Google Patents

Sodium ion secondary battery, charge / discharge method and charge / discharge system Download PDF

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Description

本発明は、ナトリウムイオン二次電池に関し、低温での充電または放電にも適したナトリウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a sodium ion secondary battery, and relates to a sodium ion secondary battery suitable for charging or discharging at a low temperature.

近年、太陽光、風力などの自然エネルギーを電気エネルギーに変換する技術が注目を集めている。また、多くの電気エネルギーを蓄えることができる高エネルギー密度の電池として、非水電解質二次電池の需要が拡大している。非水電解質二次電池の中では、リチウムイオン二次電池が、軽量かつ高い起電力を有する点で有望である。しかし、リチウムイオン二次電池は、有機溶媒を電解質成分として用いるため、耐熱性が低いという欠点がある。また、非水電解質二次電池の市場の拡大に伴い、リチウム資源の価格も上昇しつつある。そこで、耐熱性が高く、かつ低コストでの生産が期待できる、イオン液体を電解質に用いたナトリウムイオン二次電池の開発が進められている。   In recent years, technology that converts natural energy such as sunlight and wind power into electric energy has attracted attention. In addition, as a battery having a high energy density capable of storing a large amount of electric energy, demand for non-aqueous electrolyte secondary batteries is expanding. Among non-aqueous electrolyte secondary batteries, lithium ion secondary batteries are promising in that they are lightweight and have a high electromotive force. However, since the lithium ion secondary battery uses an organic solvent as an electrolyte component, it has a drawback of low heat resistance. In addition, with the expansion of the non-aqueous electrolyte secondary battery market, the price of lithium resources is also rising. Therefore, development of a sodium ion secondary battery using an ionic liquid as an electrolyte, which has high heat resistance and can be expected to be produced at low cost, is being promoted.

電池に使用されるイオン液体としては、例えば、90℃以下の融点を有するイオン液体として、ナトリウムビス(フルオロスルホニル)アミド(NaFSA)とカリウムビス(フルオロスルホニル)アミド(KFSA)との混合物が開発されている(特許文献1)。また、有機カチオンを含むイオン液体の中には、常温で液状を呈するものが知られている。   As an ionic liquid used for a battery, for example, a mixture of sodium bis (fluorosulfonyl) amide (NaFSA) and potassium bis (fluorosulfonyl) amide (KFSA) has been developed as an ionic liquid having a melting point of 90 ° C. or lower. (Patent Document 1). In addition, some ionic liquids containing organic cations are known to be liquid at room temperature.

特開2011−192474号公報JP 2011-192474 A

イオン液体は、耐熱性が高い一方で、低温では粘度が高いことが知られている。そのため、イオン液体を電解質に用いた二次電池は、室温以上の温度において使用することが想定されている。一般的に、高温域になるとイオン液体の粘度が低くなって、活物質の利用率が高くなるためである。また、低粘度の有機カチオンを有する塩と、高粘度のナトリウムイオンを有する塩とを混合し、有機カチオンを有する塩の含有割合を高めることで、イオン液体の粘度を低下させ、活物質の利用率を高めることが望ましいと考えられている。
しかし、近年、二次電池の用途は多様化しており、広い温度域において使用でき、かつ、安全性の高い二次電池の開発が求められている。
It is known that the ionic liquid has high heat resistance, but has high viscosity at low temperatures. Therefore, a secondary battery using an ionic liquid as an electrolyte is assumed to be used at a temperature higher than room temperature. This is because, generally, when the temperature is high, the viscosity of the ionic liquid decreases and the utilization factor of the active material increases. Also, by mixing a salt having a low-viscosity organic cation with a salt having a high-viscosity sodium ion and increasing the content ratio of the salt having an organic cation, the viscosity of the ionic liquid is reduced, and the active material is used. It is considered desirable to increase the rate.
However, in recent years, applications of secondary batteries have been diversified, and there is a demand for the development of secondary batteries that can be used in a wide temperature range and have high safety.

本発明の第一の局面は、正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、を具備する電極群と、ナトリウムイオン伝導性を有する非水電解質と、前記電極群および前記非水電解質を収容する電池ケースと、を含み、前記非水電解質は、ナトリウムイオンと第一アニオンとの第一塩と、有機カチオンと第二アニオンとの第二塩とを含み、前記ナトリウムイオンと有機カチオンとの合計に占める前記ナトリウムイオンの割合が、30〜50モル%であり、前記非水電解質の5℃での粘度が、0.25〜1.7Pa・sである、ナトリウムイオン二次電池に関する。   A first aspect of the present invention includes a positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material, a negative electrode active material and a negative electrode having a negative electrode current collector holding the negative electrode active material, and An electrode group including a separator interposed between a positive electrode and the negative electrode, a nonaqueous electrolyte having sodium ion conductivity, and a battery case containing the electrode group and the nonaqueous electrolyte, The water electrolyte includes a first salt of a sodium ion and a first anion, and a second salt of an organic cation and a second anion, and the ratio of the sodium ion in the total of the sodium ion and the organic cation is: It is 30-50 mol%, It is related with the sodium ion secondary battery whose viscosity in 5 degreeC of the said nonaqueous electrolyte is 0.25-1.7 Pa.s.

本発明の第二の局面は、前記ナトリウムイオン二次電池の温度を検知する工程と、前記検知された温度が5〜40℃である場合に、充電または放電を開始する工程と、を有する、ナトリウムイオン二次電池の充放電方法に関する。   The second aspect of the present invention includes a step of detecting the temperature of the sodium ion secondary battery, and a step of starting charging or discharging when the detected temperature is 5 to 40 ° C. The present invention relates to a method for charging and discharging a sodium ion secondary battery.

本発明の第三の局面は、前記ナトリウムイオン二次電池と、前記ナトリウムイオン二次電池の温度を検知する温度測定部と、前記ナトリウムイオン二次電池の充電電流Iinを制御する充電制御装置と、前記ナトリウムイオン二次電池の放電電流Ioutを制御する放電制御装置と、を具備し、前記温度測定部により検知された前記ナトリウムイオン二次電池の温度が5〜40℃である場合に、充電または放電を開始する、ナトリウムイオン二次電池の充放電システムに関する。 A third aspect of the present invention, the sodium ion secondary battery, a temperature measuring unit for detecting the temperature of the sodium-ion battery, the charge control device that controls the charging current I in of the sodium ion secondary battery And a discharge control device that controls the discharge current I out of the sodium ion secondary battery, and the temperature of the sodium ion secondary battery detected by the temperature measurement unit is 5 to 40 ° C. The present invention relates to a charge / discharge system for a sodium ion secondary battery that starts charging or discharging.

本発明のナトリウムイオン二次電池は、低温での充放電においても、高温域での活物質の利用率と遜色のない高い利用率を得ることが可能となる。   The sodium ion secondary battery of the present invention can obtain a high utilization rate comparable to that of the active material in a high temperature range even in charge and discharge at a low temperature.

本発明の一実施形態に係るナトリウムイオン二次電池を概略的に示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view schematically showing a sodium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る充放電システムの概要を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the charging / discharging system which concerns on one Embodiment of this invention.

[発明の実施形態の説明]
最初に発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の第一の局面は、(1)正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、を具備する電極群と、ナトリウムイオン伝導性を有する非水電解質と、前記電極群および前記非水電解質を収容する電池ケースと、を含み、前記非水電解質は、ナトリウムイオンと第一アニオンとの第一塩と、有機カチオンと第二アニオンとの第二塩とを含み、前記ナトリウムイオンと有機カチオンとの合計に占める前記ナトリウムイオンの割合が、30〜50モル%であり、前記非水電解質の5℃での粘度が、0.25〜1.7Pa・sである、ナトリウムイオン二次電池に関する。これにより、例えば、5℃以上、好ましくは10℃以上、40℃以下、好ましくは30℃以下(より好ましくは20℃以下、特に好ましくは15℃以下)の低温域で充放電した場合でも、高い活物質の利用率(以下、単に利用率と称する場合がある)を得ることが可能となる。
[Description of Embodiment of the Invention]
First, the contents of the embodiments of the invention will be listed and described.
A first aspect of the present invention is (1) a positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material, a negative electrode active material, and a negative electrode having a negative electrode current collector holding the negative electrode active material, And an electrode group comprising a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, a non-aqueous electrolyte having sodium ion conductivity, and a battery case containing the electrode group and the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte includes a first salt of a sodium ion and a first anion, and a second salt of an organic cation and a second anion, and the sodium ion occupies the total of the sodium ion and the organic cation. The present invention relates to a sodium ion secondary battery in which the ratio is 30 to 50 mol%, and the viscosity of the nonaqueous electrolyte at 5 ° C. is 0.25 to 1.7 Pa · s. Thereby, for example, even when charging / discharging in a low temperature range of 5 ° C. or higher, preferably 10 ° C. or higher, 40 ° C. or lower, preferably 30 ° C. or lower (more preferably 20 ° C. or lower, particularly preferably 15 ° C. or lower). It becomes possible to obtain the utilization factor of the active material (hereinafter sometimes simply referred to as utilization factor).

(2)前記正極集電体が、三次元網目状の構造を有する第一金属多孔体であり、前記正極の厚さが、300μm以上であり、前記負極集電体が、三次元網目状の構造を有する第二金属多孔体であり、前記負極の厚さが、300μm以上である場合、前記非水電解質の5℃での粘度は、0.25〜0.8Pa・sであることが好ましい。この場合、例えば、5℃以上40℃以下の低温域での充放電において、特に高い利用率を得ることができる。   (2) The positive electrode current collector is a first metal porous body having a three-dimensional network structure, the positive electrode has a thickness of 300 μm or more, and the negative electrode current collector has a three-dimensional network shape. When the second metal porous body has a structure and the negative electrode has a thickness of 300 μm or more, the viscosity of the nonaqueous electrolyte at 5 ° C. is preferably 0.25 to 0.8 Pa · s. . In this case, for example, a particularly high utilization factor can be obtained in charge and discharge in a low temperature range of 5 ° C. or more and 40 ° C. or less.

(3)前記非水電解質における前記第一塩と前記第二塩との合計含有量が、80質量%以上であることが好ましい。利用率のさらなる向上が期待できるためである。   (3) The total content of the first salt and the second salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 80% by mass or more. This is because a further improvement in the utilization rate can be expected.

(4)前記非水電解質が、有機溶媒を10質量%以下の割合で含むことが好ましい。低温域での粘度の調整が容易になるためである。   (4) It is preferable that the non-aqueous electrolyte contains an organic solvent in a proportion of 10% by mass or less. This is because it is easy to adjust the viscosity in a low temperature range.

(5)本発明の第二の局面は、前記ナトリウムイオン二次電池の温度を検知する工程と、前記検知された温度が5〜40℃である場合に、充電または放電を開始する工程と、を有する、ナトリウムイオン二次電池の充放電方法に関する。   (5) The second aspect of the present invention includes a step of detecting the temperature of the sodium ion secondary battery, and a step of starting charging or discharging when the detected temperature is 5 to 40 ° C. The present invention relates to a method for charging and discharging a sodium ion secondary battery.

(6)本発明の第三の局面は、前記ナトリウムイオン二次電池と、前記ナトリウムイオン二次電池の温度を検知する温度測定部と、前記ナトリウムイオン二次電池の充電電流Iinを制御する充電制御装置と、前記ナトリウムイオン二次電池の放電電流Ioutを制御する放電制御装置と、を具備し、前記温度測定部により検知された前記ナトリウムイオン二次電池の温度が5〜40℃である場合に、充電または放電を開始する、ナトリウムイオン二次電池の充放電システムに関する。これにより、5℃以上、好ましくは10℃以上、40℃以下、好ましくは30℃以下(より好ましくは20℃以下、特に好ましくは15℃以下)の低温域において充放電を開始することができるため、例えば、寒冷地で電源として使用する場合の利便性が向上する。 (6) The third aspect of the present invention controls the sodium ion secondary battery, a temperature measuring unit for detecting the temperature of the sodium-ion battery, the charging current I in of the sodium ion secondary battery A charge control device, and a discharge control device that controls a discharge current I out of the sodium ion secondary battery, wherein the temperature of the sodium ion secondary battery detected by the temperature measurement unit is 5 to 40 ° C. The present invention relates to a charging / discharging system of a sodium ion secondary battery that starts charging or discharging in some cases. Thereby, charge and discharge can be started in a low temperature range of 5 ° C. or higher, preferably 10 ° C. or higher, 40 ° C. or lower, preferably 30 ° C. or lower (more preferably 20 ° C. or lower, particularly preferably 15 ° C. or lower). For example, convenience when used as a power source in a cold region is improved.

[発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態を具体的に以下に説明する。なお、本発明は、以下の内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the invention]
Embodiments of the present invention will be specifically described below. In addition, this invention is not limited to the following content, but is shown by the claim, and it is intended that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.

[非水電解質]
非水電解質は、ナトリウムイオンと第一アニオンとの第一塩と、有機カチオンと第二アニオンとの第二塩とを含む(以下、第一塩と第二塩とを合わせて、イオン液体と称する場合がある)。
[Nonaqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte includes a first salt of a sodium ion and a first anion, and a second salt of an organic cation and a second anion (hereinafter, the ionic liquid is combined with the first salt and the second salt) May be called).

ナトリウムイオン濃度は、非水電解質に含まれるカチオン、つまり、有機カチオンとナトリウムイオンとの合計に対して、30〜50モル%である。ナトリウムイオン濃度がこの範囲であれば、5〜40℃の低温域で電池を稼働させる場合に、高い利用率を達成することができる。上記ナトリウムイオン濃度は、35〜45モル%であることが好ましい。   Sodium ion concentration is 30-50 mol% with respect to the cation contained in a nonaqueous electrolyte, ie, the sum total of an organic cation and a sodium ion. When the sodium ion concentration is within this range, a high utilization rate can be achieved when the battery is operated in a low temperature range of 5 to 40 ° C. The sodium ion concentration is preferably 35 to 45 mol%.

非水電解質は、5℃での粘度が、0.25〜1.7Pa・sであり、0.25〜1.2Pa・sであることが好ましく、0.25〜0.8Pa・sであることがより好ましい。通常、イオン液体を電解質に用いた二次電池は、高い利用率を得るために、イオン液体の粘度が低くなる条件下、例えば、ナトリウムイオン濃度を低くし、かつ、60℃以上の高温域で使用することが行われている。しかし、ナトリウムイオン濃度が30〜50モル%であり、非水電解質の5℃での粘度が0.25〜1.7Pa・sの範囲であれば、5〜40℃の低温域で電池を稼働させる場合に、高い利用率が得られる。本発明は、このような新しい知見に基づき、達成されたものである。   The non-aqueous electrolyte has a viscosity at 5 ° C. of 0.25 to 1.7 Pa · s, preferably 0.25 to 1.2 Pa · s, and preferably 0.25 to 0.8 Pa · s. It is more preferable. Usually, a secondary battery using an ionic liquid as an electrolyte has a low ionic liquid viscosity, for example, in a high temperature range of 60 ° C. or higher under conditions where the viscosity of the ionic liquid is low. It is made to use. However, if the sodium ion concentration is 30 to 50 mol% and the viscosity of the nonaqueous electrolyte at 5 ° C is in the range of 0.25 to 1.7 Pa · s, the battery is operated in a low temperature range of 5 to 40 ° C. When used, a high utilization rate is obtained. The present invention has been achieved based on such new findings.

粘度は、JIS Z 8803「液体の粘度測定方法」に準じて、E型粘度計を用いて測定する。なお、粘度は、角度1°、半径24mmのローターを使用し、せん断速度38.3s-1(回転数10)、76.6s-1(回転数20)、191.5s-1(回転数50)、および、383s-1(回転数100)で測定された数値の平均値である。以下、同様である。 The viscosity is measured using an E-type viscometer according to JIS Z 8803 “Method for measuring viscosity of liquid”. The viscosity is a rotor having an angle of 1 ° and a radius of 24 mm. The shear rate is 38.3 s −1 (rotation speed 10), 76.6 s −1 (rotation speed 20), 191.5 s −1 (rotation speed 50). ) And an average value of numerical values measured at 383 s −1 (rotation speed 100). The same applies hereinafter.

電極(正極および負極)が厚くなると、利用率は、非水電解質の粘度に影響されやすくなる。非水電解質の5℃での粘度は、電極の厚さが300μm以上、特に300〜500μmの場合には、0.25〜0.8Pa・sであることが好ましい。電極の厚さが500μmを超える場合には、0.25〜0.3Pa・sであることが好ましい。厚さが300μm以上の電極は、後述するように、例えば、集電体として金属多孔体を使用することにより得ることができる。このような厚い電極を用いた場合であっても、上記非水電解質を用いることにより、低温域において高い利用率を達成することができる。   When the electrodes (positive electrode and negative electrode) are thickened, the utilization factor is easily affected by the viscosity of the nonaqueous electrolyte. The viscosity of the nonaqueous electrolyte at 5 ° C. is preferably 0.25 to 0.8 Pa · s when the electrode thickness is 300 μm or more, particularly 300 to 500 μm. When the electrode thickness exceeds 500 μm, it is preferably 0.25 to 0.3 Pa · s. An electrode having a thickness of 300 μm or more can be obtained, for example, by using a metal porous body as a current collector, as will be described later. Even when such a thick electrode is used, a high utilization factor can be achieved in a low temperature region by using the non-aqueous electrolyte.

第一塩と第二塩との合計(すなわちイオン液体)の含有量は、非水電解質の80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。イオン液体の含有量を非水電解質の80質量%以上にすることで、イオン濃度が高くなり、低温域において、高い利用率を得やすくなる。   The total content of the first salt and the second salt (that is, the ionic liquid) is preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more of the nonaqueous electrolyte. By making the content of the ionic liquid 80% by mass or more of the non-aqueous electrolyte, the ion concentration becomes high and it becomes easy to obtain a high utilization rate in a low temperature range.

非水電解質の100質量%をイオン液体が占めてもよいが、添加剤として、有機溶媒を10質量%以下、好ましくは8質量%以下の割合で含んでもよい。有機溶媒としては、カーボネート化合物が好ましい。カーボネート化合物としては、エチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(PC)などの環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)やジメチルカーボネート(DMC)などの鎖状カーボネート、フルオロエチレンカーボネートのようなフッ素含有カーボネート化合物が挙げられる。カーボネート化合物もしくはフッ素含有カーボネート化合物を含有することにより、5℃での非水電解質の粘度を0.25〜1.7Pa・sに調整することが容易となる。また、有機溶媒の割合の下限は、3質量%であることが好ましい。   Although the ionic liquid may occupy 100% by mass of the nonaqueous electrolyte, an organic solvent may be contained as an additive in a proportion of 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less. As an organic solvent, a carbonate compound is preferable. Examples of the carbonate compound include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), chain carbonates such as diethyl carbonate (DEC) and dimethyl carbonate (DMC), and fluorine-containing carbonate compounds such as fluoroethylene carbonate. It is done. By containing the carbonate compound or the fluorine-containing carbonate compound, it becomes easy to adjust the viscosity of the nonaqueous electrolyte at 5 ° C. to 0.25 to 1.7 Pa · s. Moreover, it is preferable that the minimum of the ratio of an organic solvent is 3 mass%.

第一塩は、ナトリウムイオンと、フッ素含有アミドアニオン(第一アニオン)との塩を含んでいることが好ましい。また、第二塩は、有機カチオンと、フッ素含有アミドアニオン(第二アニオン)との塩を含んでいることが好ましい。イオン伝導性の高い非水電解質を得ることができるためである。   The first salt preferably contains a salt of sodium ion and a fluorine-containing amide anion (first anion). The second salt preferably contains a salt of an organic cation and a fluorine-containing amide anion (second anion). This is because a non-aqueous electrolyte with high ion conductivity can be obtained.

フッ素含有アミドアニオンとしては、ビス(スルホニル)アミド骨格を有し、スルホニル基にフッ素原子を有する構造のアニオン(フッ素含有ビス(スルホニル)アミドアニオン)が好ましく例示できる。フッ素含有ビス(スルホニル)アミドアニオンのうち、ビス(フルオロスルホニル)アミドアニオン(FSA-:bis(fluorosulfonyl)amide anion));ビス(トリフルオロメチルスルホニル)アミドアニオン(TFSA-:bis(trifluoromethylsulfonyl)amide anion)、ビス(ペンタフルオロエチルスルホニル)アミドアニオン、(フルオロスルホニル)(トリフルオロメチルスルホニル)アミドアニオンなどのビス(パーフルオロアルキルスルホニル)アミドアニオン(PFSA-:bis(perfluoroalkylsulfonyl)amide anion)などが好ましく例示できる。 Preferred examples of the fluorine-containing amide anion include an anion having a bis (sulfonyl) amide skeleton and a fluorine atom in the sulfonyl group (fluorine-containing bis (sulfonyl) amide anion). Fluorine-containing bis (sulfonyl) of the amide anion, bis (fluorosulfonyl) amide anion (FSA -: bis (fluorosulfonyl) amide anion)); bis (trifluoromethylsulfonyl) amide anion (TFSA -: bis (trifluoromethylsulfonyl) amide anion ), Bis (pentafluoroethylsulfonyl) amide anion, bis (perfluoroalkylsulfonyl) amide anion (PFSA : bis (perfluoroalkylsulfonyl) amide anion) such as (fluorosulfonyl) (trifluoromethylsulfonyl) amide anion it can.

第一アニオンまたは第二アニオンとしては、フッ素含有アミドアニオン以外に、フッ素含有酸のアニオン[ヘキサフルオロリン酸イオン(PF6 -)などのフッ素含有リン酸のアニオン;テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 -)などのフッ素含有ホウ酸のアニオンなど]、塩素含有酸のアニオン[過塩素酸イオン(ClO4 -)など]、オキサレート基を有する酸素酸のアニオン[ビス(オキサラト)ボレートイオン(B(C242 -)などのオキサラトボレートイオン;トリス(オキサラト)ホスフェートイオン(P(C243 -)などのオキサラトボレートイオンなど]、フルオロアルカンスルホン酸のアニオン[トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CF3SO3 -)など]などが挙げられる。 As the first anion or the second anion, in addition to the fluorine-containing amide anion, an anion of a fluorine-containing acid [anion of fluorine-containing phosphate such as hexafluorophosphate ion (PF 6 ); tetrafluoroborate ion (BF 4 -), such as an anion of a fluorine-containing boric acid, etc.], the anion of chlorine-containing acid [perchloric acid ion (ClO 4 -), etc.], anion [bis oxyacid having oxalate group (oxalato) borate ion (B (C Oxalatoborate ions such as 2 O 4 ) 2 ); Oxalatoborate ions such as tris (oxalato) phosphate ions (P (C 2 O 4 ) 3 )], anion of fluoroalkanesulfonic acid [trifluoromethanesulfone Acid ion (CF 3 SO 3 ) and the like].

第一アニオンと第二アニオンとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第一塩および第二塩は、それぞれ単独の塩であってもよいし、複数種の塩の組み合わせであってもよい。さらに、非水電解質は、第一塩および第二塩以外に、リチウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムなどのナトリウムイオン以外の金属カチオンとアニオンとの塩を含んでいてもよい。つまり、非水電解質を構成する塩の種類は、2種に限られない。   The first anion and the second anion may be the same or different. Moreover, each of the first salt and the second salt may be a single salt or a combination of a plurality of types of salts. Furthermore, the non-aqueous electrolyte may contain a salt of a metal cation other than sodium ion such as lithium, potassium, rubidium and cesium and an anion in addition to the first salt and the second salt. That is, the kind of salt which comprises a nonaqueous electrolyte is not restricted to 2 types.

有機カチオンとしては、窒素含有カチオン;イオウ含有カチオン;リン含有カチオンなどが例示できる。窒素含有カチオンとしては、脂肪族アミン、脂環族アミンや芳香族アミンに由来するカチオン(例えば、第4級アンモニウムカチオンなど)の他、窒素含有へテロ環を有する有機カチオン(つまり、環状アミンに由来するカチオン)などが例示できる。   Examples of organic cations include nitrogen-containing cations; sulfur-containing cations; phosphorus-containing cations. Nitrogen-containing cations include cations derived from aliphatic amines, alicyclic amines, and aromatic amines (for example, quaternary ammonium cations), and organic cations having nitrogen-containing heterocycles (that is, cyclic amines). Examples thereof include derived cations).

第4級アンモニウムカチオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムカチオン、エチルトリメチルアンモニウムカチオン、ヘキシルトリメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン(TEA+:tetraethylammonium cation)、トリエチルメチルアンモニウムカチオン(TEMA+ :triethylmethylammonium cation)などのテトラアルキルアンモニウムカチオン(テトラC1-10アルキルアンモニウムカチオンなど)などが例示できる。 The quaternary ammonium cations such as tetramethyl ammonium cation, trimethyl ammonium cation, hexyl trimethyl ammonium cation, tetraethylammonium cation (TEA +: tetraethylammonium cation), preparative Riechiru methyl ammonium cation (TEMA +: t riethyl methyl ammonium cation And tetraalkylammonium cations (such as tetra-C 1-10 alkylammonium cations).

イオウ含有カチオンとしては、第3級スルホニウムカチオン、例えば、トリメチルスルホニウムカチオン、トリヘキシルスルホニウムカチオン、ジブチルエチルスルホニウムカチオンなどのトリアルキルスルホニウムカチオン(例えば、トリC1-10アルキルスルホニウムカチオンなど)などが例示できる。 Examples of the sulfur-containing cation include tertiary sulfonium cations such as trialkylsulfonium cations such as trimethylsulfonium cation, trihexylsulfonium cation, and dibutylethylsulfonium cation (for example, tri-C 1-10 alkylsulfonium cation). .

リン含有カチオンとしては、第4級ホスホニウムカチオン、例えば、テトラメチルホスホニウムカチオン、テトラエチルホスホニウムカチオン、テトラオクチルホスホニウムカチオンなどのテトラアルキルホスホニウムカチオン(例えば、テトラC1-10アルキルホスホニウムカチオン);トリエチル(メトキシメチル)ホスホニウムカチオン、ジエチルメチル(メトキシメチル)ホスホニウムカチオン、トリヘキシル(メトキシエチル)ホスホニウムカチオンなどのアルキル(アルコキシアルキル)ホスホニウムカチオン(例えば、トリC1-10アルキル(C1-5アルコキシC1-5アルキル)ホスホニウムカチオンなど)などが挙げられる。なお、アルキル(アルコキシアルキル)ホスホニウムカチオンにおいて、リン原子に結合したアルキル基およびアルコキシアルキル基の合計個数は、4個であり、アルコキシアルキル基の個数は、好ましくは1または2個である。 Phosphorus-containing cations include quaternary phosphonium cations, for example, tetraalkylphosphonium cations such as tetramethylphosphonium cation, tetraethylphosphonium cation, tetraoctylphosphonium cation (for example, tetra C 1-10 alkylphosphonium cation); triethyl (methoxymethyl) ) Alkyl (alkoxyalkyl) phosphonium cations such as phosphonium cation, diethylmethyl (methoxymethyl) phosphonium cation, trihexyl (methoxyethyl) phosphonium cation (for example, tri-C 1-10 alkyl (C 1-5 alkoxy C 1-5 alkyl)) Phosphonium cation, etc.). In the alkyl (alkoxyalkyl) phosphonium cation, the total number of alkyl groups and alkoxyalkyl groups bonded to the phosphorus atom is 4, and the number of alkoxyalkyl groups is preferably 1 or 2.

なお、第4級アンモニウムカチオンの窒素原子、第3級スルホニウムカチオンのイオウ原子、または第4級ホスホニウムカチオンのリン原子に結合したアルキル基の炭素数は、1〜8が好ましく、1〜4がさらに好ましく、1、2または3であるのが特に好ましい。   In addition, as for carbon number of the alkyl group couple | bonded with the nitrogen atom of the quaternary ammonium cation, the sulfur atom of the tertiary sulfonium cation, or the phosphorus atom of the quaternary phosphonium cation, 1-8 are preferable, and 1-4 are further 1, 2, or 3 is particularly preferable.

ここで、有機カチオンは、窒素含有へテロ環を有する有機カチオンであることが好ましい。窒素含有へテロ環を有する有機カチオンを具備するイオン液体は、耐熱性が高く、かつ粘度が低いため、非水電解質として有望である。有機カチオンの窒素含有ヘテロ環骨格としては、ピロリジン、イミダゾリン、イミダゾール、ピリジン、ピペリジンなど、環の構成原子として1または2個の窒素原子を有する5〜8員ヘテロ環;モルホリンなど、環の構成原子として1または2個の窒素原子と他のヘテロ原子(酸素原子、イオウ原子など)とを有する5〜8員ヘテロ環が例示できる。   Here, the organic cation is preferably an organic cation having a nitrogen-containing heterocycle. An ionic liquid comprising an organic cation having a nitrogen-containing heterocycle is promising as a non-aqueous electrolyte because of its high heat resistance and low viscosity. Examples of the nitrogen-containing heterocyclic skeleton of the organic cation include pyrrolidine, imidazoline, imidazole, pyridine, piperidine and the like, 5- to 8-membered heterocycles having 1 or 2 nitrogen atoms as ring constituent atoms; Examples thereof include 5- to 8-membered heterocycles having 1 or 2 nitrogen atoms and other heteroatoms (oxygen atoms, sulfur atoms, etc.).

なお、環の構成原子である窒素原子は、アルキル基などの有機基を置換基として有していてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などの炭素数が1〜10個のアルキル基が例示できる。アルキル基の炭素数は、1〜8が好ましく、1〜4がさらに好ましく、1、2または3であるのが特に好ましい。   Note that the nitrogen atom which is a constituent atom of the ring may have an organic group such as an alkyl group as a substituent. Examples of the alkyl group include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. 1-8 are preferable, as for carbon number of an alkyl group, 1-4 are more preferable, and it is especially preferable that it is 1, 2 or 3.

窒素含有へテロ環を有する有機カチオンの中でも、ピロリジン骨格を有する有機カチオンは、特に耐熱性が高く、製造コストも小さく、非水電解質として有望である。ピロリジン骨格を有する有機カチオンは、ピロリジン環を構成する1つの窒素原子に、2つの上記アルキル基を有することが好ましい。ピリジン骨格を有する有機カチオンは、ピリジン環を構成する1つの窒素原子に、1つの上記アルキル基を有することが好ましい。また、イミダゾール骨格を有する有機カチオンは、イミダゾール環を構成する2つの窒素原子に、それぞれ、1つの上記アルキル基を有することが好ましい。   Among organic cations having a nitrogen-containing heterocycle, organic cations having a pyrrolidine skeleton are particularly promising as nonaqueous electrolytes because of their high heat resistance and low production costs. The organic cation having a pyrrolidine skeleton preferably has two of the above alkyl groups on one nitrogen atom constituting the pyrrolidine ring. The organic cation having a pyridine skeleton preferably has one alkyl group on one nitrogen atom constituting the pyridine ring. Moreover, it is preferable that the organic cation which has an imidazole skeleton has one said alkyl group respectively in two nitrogen atoms which comprise an imidazole ring.

ピロリジン骨格を有する有機カチオンの具体例としては、1,1−ジメチルピロリジニウムカチオン、1,1−ジエチルピロリジニウムカチオン、1−エチル−1−メチルピロリジニウムカチオン、1−メチル−1−プロピルピロリジニウムカチオン(P13+:1-methyl-1-propylpyrrolidinium cation)、1−メチル−1−ブチルピロリジニウムカチオン(MBPY+:1-methyl-1-butylpyrrolidinium cation)、1−エチル−1−プロピルピロリジニウムカチオンなどが挙げられる。これらのうちでは、特に電気化学的安定性が高いことから、P13+、MBPY+などの、メチル基と、炭素数2〜4のアルキル基とを有するピロリジニウムカチオンが好ましい。 Specific examples of the organic cation having a pyrrolidine skeleton include 1,1-dimethylpyrrolidinium cation, 1,1-diethylpyrrolidinium cation, 1-ethyl-1-methylpyrrolidinium cation, 1-methyl-1- propyl pyrrolidinium cation (P13 +: 1-methyl- 1-propylpyrrolidinium cation), 1- methyl-1-butyl pyrrolidinium cation (MBPY +: 1- methyl -1- butyl pyrrolidinium cation), 1- ethyl -1 -Propylpyrrolidinium cation and the like. Of these, pyrrolidinium cations having a methyl group and an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms, such as P13 + and MBPY +, are preferable because of particularly high electrochemical stability.

ピリジン骨格を有する有機カチオンの具体例としては、1−メチルピリジニウムカチオン、1−エチルピリジニウムカチオン、1−プロピルピリジニウムカチオンなどの1−アルキルピリジニウムカチオンが挙げられる。これらのうち、炭素数1〜4のアルキル基を有するピリジニウムカチオンが好ましい。   Specific examples of the organic cation having a pyridine skeleton include 1-alkylpyridinium cations such as 1-methylpyridinium cation, 1-ethylpyridinium cation, and 1-propylpyridinium cation. Of these, pyridinium cations having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms are preferred.

イミダゾール骨格を有する有機カチオンの具体例としては、1,3−ジメチルイミダゾリウムカチオン、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン(EMI+: 1-ethyl-3-methylimidazolium cation)、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムカチオン、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン(BMI+:1-buthyl-3-methylimidazolium cation)、1−エチル−3−プロピルイミダゾリウムカチオン、1−ブチル−3−エチルイミダゾリウムカチオンなどが挙げられる。これらのうち、EMI+、BMI+などのメチル基と炭素数2〜4のアルキル基とを有するイミダゾリウムカチオンが好ましい。 Specific examples of the organic cation having an imidazole skeleton include 1,3-dimethylimidazolium cation, 1-ethyl-3-methylimidazolium cation (EMI + : 1-ethyl-3-methylimidazolium cation), and 1-methyl-3. -Propylimidazolium cation, 1-butyl-3-methylimidazolium cation (BMI + : 1-buthyl-3-methylimidazolium cation), 1-ethyl-3-propylimidazolium cation, 1-butyl-3-ethylimidazolium And cations. Of these, an imidazolium cation having a methyl group such as EMI + or BMI + and an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms is preferable.

第一塩および第二塩の組み合わせの具体例としては、
(i)ナトリウムイオンとFSA-との第一塩(Na・FSA)、および、P13+とFSA-との第二塩(P13・FSA)、
(ii)ナトリウムイオンとTFSA-との第一塩(Na・TFSA)、および、P13+とTFSA-との第二塩(P13・TFSA)、
(iii)ナトリウムイオンとFSA-との第一塩(Na・FSA)、および、EMI+とFSA-との第二塩(EMI・FSA)、
(iv)ナトリウムイオンとTFSA-との第一塩(Na・TFSA)、および、EMI+とTFSA-との第二塩(EMI・TFSA)、
(v)ナトリウムイオンとFSA-との第一塩(Na・FSA)、EMI+とFSA-との第二塩(EMI・FSA)、および、P13+とFSA-との第二塩(P13・FSA)、などを挙げることができる。
As a specific example of the combination of the first salt and the second salt,
(I) a first salt of sodium ion and FSA (Na · FSA), and a second salt of P13 + and FSA (P13 · FSA),
(Ii) a first salt of sodium ion and TFSA (Na · TFSA), and a second salt of P13 + and TFSA (P13 · TFSA),
(Iii) a first salt of sodium ion and FSA (Na · FSA), and a second salt of EMI + and FSA (EMI · FSA),
(Iv) a first salt of sodium ion and TFSA (Na · TFSA), and a second salt of EMI + and TFSA (EMI · TFSA),
(V) a first salt of sodium ion and FSA (Na · FSA), a second salt of EMI + and FSA (EMI · FSA), and a second salt of P13 + and FSA (P13 · FSA), and the like.

[正極]
正極は、正極集電体および正極集電体に保持された正極活物質層を含む。正極活物質層は、正極活物質を必須成分として含み、任意成分として導電性炭素材料、結着剤等を含んでもよい。
[Positive electrode]
The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer held by the positive electrode current collector. The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material as an essential component, and may include a conductive carbon material, a binder, and the like as optional components.

正極活物質としては、電気化学的にナトリウムイオンを吸蔵および放出する材料であればよく、ナトリウム含有金属酸化物を用いることが好ましい。ナトリウム含有金属酸化物は、1種を単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。ナトリウム含有金属酸化物の粒子の平均粒径(体積粒度分布の累積体積50%における粒径D50、以下同じ。)は、2μm以上、20μm以下であることが好ましい。 The positive electrode active material may be any material that electrochemically occludes and releases sodium ions, and sodium-containing metal oxides are preferably used. A sodium containing metal oxide may be used individually by 1 type, and may be used in combination of multiple types. The average particle size of the sodium-containing metal oxide particles (particle size D 50 at 50% cumulative volume of volume particle size distribution, the same shall apply hereinafter) is preferably 2 μm or more and 20 μm or less.

ナトリウム含有金属酸化物としては、例えば、亜クロム酸ナトリウム(NaCrO2)を用いることができる。亜クロム酸ナトリウムは、CrまたはNaの一部が他元素で置換されていてもよく、例えば、一般式:Na1-x1 xCr1-y2 y2(0≦x≦2/3、0≦y≦0.7、M1およびM2は、それぞれ独立にCrおよびNa以外の金属元素である)で表される化合物であることが好ましい。上記一般式において、xは、0≦x≦0.5を満たすことがより好ましく、M1およびM2は、例えばNi、Co、Mn、FeおよびAlよりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。なお、M1はNaサイト、M2はCrサイトを占める元素である。このような化合物は、低コストで製造可能であるとともに、充放電に伴う構造変化の可逆性に優れている。これにより、充放電サイクル特性の更に優れたナトリウム溶融塩電池を得ることが可能となる。 As the sodium-containing metal oxide, for example, sodium chromite (NaCrO 2 ) can be used. In sodium chromite, a part of Cr or Na may be substituted with other elements. For example, the general formula: Na 1-x M 1 x Cr 1-y M 2 y O 2 (0 ≦ x ≦ 2 / 3, 0 ≦ y ≦ 0.7, M 1 and M 2 are each independently a metal element other than Cr and Na). In the above general formula, x preferably satisfies 0 ≦ x ≦ 0.5, and M 1 and M 2 are at least one selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Fe and Al, for example. Preferably there is. M 1 is an element occupying Na site and M 2 is an element occupying Cr site. Such a compound can be produced at a low cost and is excellent in reversibility of structural change accompanying charge / discharge. Thereby, it is possible to obtain a sodium molten salt battery having further excellent charge / discharge cycle characteristics.

また、ナトリウム含有金属酸化物として、鉄マンガン酸ナトリウム(Na2/3Fe1/3Mn2/32など)を用いることもできる。鉄マンガン酸ナトリウムのFe、MnまたはNaの一部は、他元素で置換されていてもよい。例えば、一般式:Na2/3-x3 xFe1/3-yMn2/3-z4 y+z2≦x2/3、0≦y1/3、0≦z≦1/3、M3およびM4は、それぞれ独立にFe、MnおよびNa以外の金属元素である)で表される化合物であることが好ましい。上記の一般式において、xは、0≦x≦1/3を満たすことがより好ましい。M3は、例えばNi、CoおよびAlよりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、M4は、Ni、CoおよびAlよりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。なお、M3はNaサイト、M4はFeまたはMnサイトを占める元素である。 Further, sodium manganate (Na 2/3 Fe 1/3 Mn 2/3 O 2 or the like) can be used as the sodium-containing metal oxide. A part of Fe, Mn or Na of sodium iron manganate may be substituted with other elements. For example, the general formula: Na 2/3-x M 3 x Fe 1/3-y Mn 2/3-z M 4 y + z O 2 (0 ≦ x <2 / 3,0 ≦ y <1/3, It is preferable that 0 ≦ z ≦ 1/3, M 3 and M 4 are each independently a metal element other than Fe, Mn and Na. In the above general formula, x preferably satisfies 0 ≦ x ≦ 1/3. M 3 represents, for example Ni, is preferably at least one selected from the group consisting of C o Contact and Al, M 4 is at least one selected Ni, from the group consisting of Co and Al Is preferred. M 3 is an Na site, and M 4 is an element occupying an Fe or Mn site.

また、ナトリウム含有金属酸化物として、Na2FePO4F、NaVPO4F、NaCoPO4、NaNiPO4、NaMnPO4、NaMn1.5Ni0.54、NaMn0.5Ni0.52などを用いることもできる。 Furthermore, we as the sodium-containing metal oxides, Na 2 FePO 4 F, NaVPO 4 F, NaCoPO 4, NaNiPO 4, also NaMnPO 4, NaMn 1.5 Ni 0.5 O 4, NaMn 0.5 Ni 0.5 O 2 are used.

正極に含ませる導電性炭素材料としては、黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維などが挙げられる。導電性炭素材料のうちでは、少量使用で十分な導電経路を形成しやすいことから、カーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックの例としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック等を挙げることができる。導電性炭素材料の量は、正極活物質100質量部あたり、2〜15質量部が好ましく、3〜8質量部がより好ましい。   Examples of the conductive carbon material included in the positive electrode include graphite, carbon black, and carbon fiber. Of the conductive carbon materials, carbon black is particularly preferable because it can easily form a sufficient conductive path when used in a small amount. Examples of carbon black include acetylene black, ketjen black, and thermal black. The amount of the conductive carbon material is preferably 2 to 15 parts by mass and more preferably 3 to 8 parts by mass per 100 parts by mass of the positive electrode active material.

結着剤は、正極活物質同士を結合させるとともに、正極活物質を正極集電体に固定する役割を果たす。結着剤としては、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等を用いることができる。フッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等を用いることができる。結着剤の量は、正極活物質100質量部あたり、1〜10質量部が好ましく、3〜5質量部がより好ましい。   The binder serves to bind the positive electrode active materials to each other and fix the positive electrode active material to the positive electrode current collector. As the binder, fluororesin, polyamide, polyimide, polyamideimide and the like can be used. As the fluororesin, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, or the like can be used. The amount of the binder is preferably 1 to 10 parts by mass and more preferably 3 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the positive electrode active material.

正極集電体としては、金属箔、金属繊維製の不織布、金属多孔体シートなどが用いられる。正極集電体を構成する金属としては、正極電位で安定であることから、アルミニウムやアルミニウム合金が好ましいが、特に限定されない。アルミニウム合金を用いる場合、アルミニウム以外の金属成分(例えばFe、Si、Ni、Mnなど)は0.5質量%以下であることが好ましい。正極集電体となる金属箔の厚さは、例えば10〜50μmであり、金属繊維の不織布や金属多孔体シートの厚さは、例えば100〜600μmである。   As the positive electrode current collector, a metal foil, a non-woven fabric made of metal fibers, a porous metal sheet, or the like is used. The metal constituting the positive electrode current collector is preferably aluminum or an aluminum alloy because it is stable at the positive electrode potential, but is not particularly limited. When using an aluminum alloy, it is preferable that metal components (for example, Fe, Si, Ni, Mn, etc.) other than aluminum are 0.5 mass% or less. The thickness of the metal foil serving as the positive electrode current collector is, for example, 10 to 50 μm, and the thickness of the metal fiber nonwoven fabric or the metal porous sheet is, for example, 100 to 600 μm.

なかでも、正極活物質の充填性や保持性、集電性の点で、正極集電体は、三次元網目状の構造を有する第一金属の多孔体であることが好ましく、第一金属がアルミニウムを含むことが好ましい。アルミニウムを含む多孔体は、基材となる発泡樹脂又は不織布の表面にアルミニウムまたはアルミニウム合金の被覆層を形成した後、基材を除去することにより得ることができる。基材の除去により、多孔体の骨格の内部を中空にすることができる。多孔体は、軽量である点で、骨格の内部が中空であることが好ましい。また、多孔体は、連通孔を有することが好ましく、気孔率は30%以上98%以下、更には90〜98%であることが好ましい。なお、市販のアルミニウム多孔体としては、住友電気工業株式会社製の「アルミセルメット」(登録商標)を用いることができる。   Among them, the positive electrode current collector is preferably a porous body of a first metal having a three-dimensional network structure in terms of filling property, retainability, and current collecting property of the positive electrode active material. It is preferable that aluminum is included. The porous body containing aluminum can be obtained by forming a coating layer of aluminum or an aluminum alloy on the surface of a foamed resin or a nonwoven fabric serving as a base material and then removing the base material. By removing the substrate, the inside of the skeleton of the porous body can be made hollow. The porous body preferably has a hollow inside of the skeleton in that it is lightweight. The porous body preferably has communication holes, and the porosity is preferably 30% or more and 98% or less, and more preferably 90 to 98%. As a commercially available aluminum porous body, “Aluminum Celmet” (registered trademark) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. can be used.

[負極]
負極は、負極集電体および負極集電体に保持された負極活物質層を含む。負極活物質層は、負極活物質を必須成分として含み、任意成分として導電性炭素材料、結着剤等を含んでもよい。
[Negative electrode]
The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer held by the negative electrode current collector. The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material as an essential component, and may include a conductive carbon material, a binder, and the like as optional components.

負極活物質層には、負極活物質としてナトリウムと合金化する金属や、電気化学的にナトリウムイオンを吸蔵および放出する材料を使用することができる。例えば、ナトリウムと合金化する金属としては、亜鉛、亜鉛合金、錫、錫合金、ケイ素、ケイ素合金などを挙げることができる。   For the negative electrode active material layer, a metal that is alloyed with sodium or a material that electrochemically occludes and releases sodium ions can be used as the negative electrode active material. For example, zinc, a zinc alloy, tin, a tin alloy, silicon, a silicon alloy, etc. can be mentioned as a metal alloyed with sodium.

これらの材料を用いる場合、負極活物質層は、例えば、金属のシートを負極集電体に貼り付けたり、圧着したりすることにより得ることができる。また、真空蒸着法、スパッタリング法などの気相法により、金属をガス化させて負極集電体に付着させてもよく、あるいは、めっき法などの電気化学的方法により、金属の微粒子を負極集電体に付着させてもよい。気相法やめっき法によれば、薄く均一な負極活物質層を形成することができる。   When these materials are used, the negative electrode active material layer can be obtained, for example, by attaching or pressing a metal sheet to the negative electrode current collector. Alternatively, the metal may be gasified and attached to the negative electrode current collector by a vapor phase method such as vacuum deposition or sputtering, or the metal fine particles may be collected by an electrochemical method such as plating. You may make it adhere to an electric body. According to the vapor phase method or the plating method, a thin and uniform negative electrode active material layer can be formed.

また、電気化学的にナトリウムイオンを吸蔵および放出する材料としては、熱的安定性や電気化学的安定性の観点から、ナトリウム含有チタン化合物、難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)等が好ましく用いられる。ナトリウム含有チタン化合物としては、チタン酸ナトリウムが好ましく、より具体的には、Na2Ti37およびNa4Ti512よりなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。また、チタン酸ナトリウムのTiまたはNaの一部を他元素で置換してもよい。例えば、Na2-x5 xTi3-y6 y7(0≦x≦3/2、0≦y≦8/3、M5およびM6は、それぞれ独立にTiおよびNa以外の金属元素であって、例えばNi、Co、Mn、Fe、AlおよびCrよりなる群から選択される少なくとも1種である)や、Na4-x7 xTi5-y8 y12(0≦x≦11/3、0≦y≦14/3、M7およびM8は、それぞれ独立にTiおよびNa以外の金属元素であって、例えばNi、Co、Mn、Fe、AlおよびCrよりなる群から選択される少なくとも1種である)などを用いることもできる。ナトリウム含有チタン化合物は、1種を単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。ナトリウム含有チタン化合物は、難黒鉛化性炭素と組み合わせて用いてもよい。なお、M5およびM7はNaサイト、M6およびM8はTiサイトを占める元素である。 In addition, as a material for electrochemically storing and releasing sodium ions, sodium-containing titanium compounds, non-graphitizable carbon (hard carbon), and the like are preferably used from the viewpoint of thermal stability and electrochemical stability. . As the sodium-containing titanium compound, sodium titanate is preferable, and more specifically, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of Na 2 Ti 3 O 7 and Na 4 Ti 5 O 12 . Moreover, you may substitute a part of Ti or Na of sodium titanate with another element. For example, Na 2 -x M 5 x Ti 3 -y M 6 y O 7 (0 ≦ x ≦ 3/2, 0 ≦ y ≦ 8/3, M 5 and M 6 are independently other than Ti and Na A metal element, for example, at least one selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Fe, Al, and Cr), Na 4-x M 7 x Ti 5-y M 8 y O 12 ( 0 ≦ x ≦ 11/3, 0 ≦ y ≦ 14/3, M 7 and M 8 are each independently a metal element other than Ti and Na, for example, from Ni, Co, Mn, Fe, Al and Cr It is also possible to use at least one selected from the group consisting of A sodium containing titanium compound may be used individually by 1 type, and may be used in combination of multiple types. Sodium-containing titanium compounds may be used in combination with non-graphitizable carbon. M 5 and M 7 are Na sites, and M 6 and M 8 are elements occupying Ti sites.

難黒鉛化性炭素とは、不活性雰囲気中で加熱しても黒鉛構造が発達しない炭素材料であり、微小な黒鉛の結晶がランダムな方向に配置され、結晶層と結晶層との間にナノオーダーの空隙を有する材料をいう。代表的なアルカリ金属であるナトリウムイオンの直径は、0.95オングストロームであることから、空隙の大きさは、これより十分に大きいことが好ましい。難黒鉛化性炭素の平均粒径は、例えば3〜20μmであればよく、5〜15μmであることが、負極における負極活物質の充填性を高め、かつ電解質(イオン液体)との副反応を抑制する観点から望ましい。また、難黒鉛化性炭素の比表面積は、ナトリウムイオンの受け入れ性を確保するとともに、電解質との副反応を抑制する観点から、例えば1〜10m2/gであればよく、3〜8m2/gであることが好ましい。難黒鉛化性炭素は、1種を単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。 Non-graphitizable carbon is a carbon material that does not develop a graphite structure even when heated in an inert atmosphere. Fine graphite crystals are arranged in random directions, and nanostructured between crystal layers. A material having a void in the order. Since the diameter of a typical alkali metal sodium ion is 0.95 angstrom, the size of the void is preferably sufficiently larger than this. The average particle diameter of the non-graphitizable carbon may be, for example, 3 to 20 μm, and 5 to 15 μm enhances the filling property of the negative electrode active material in the negative electrode and causes side reactions with the electrolyte (ionic liquid). Desirable from the viewpoint of suppression. The specific surface area of the non-graphitizable carbon may together to ensure the acceptance of the sodium ions, from the viewpoint of suppressing side reactions with the electrolyte, if for example 1~10m 2 / g, 3~8m 2 / It is preferable that it is g. Non-graphitizable carbon may be used alone or in combination of two or more.

負極に用いる結着剤および導電性炭素材料としては、正極の構成要素として例示した材料を用いることができる。結着剤の量は、負極活物質100質量部あたり、1〜10質量部が好ましく、3〜5質量部がより好ましい。導電性炭素材料の量は、負極活物質100質量部あたり、5〜15質量部が好ましく、5〜10質量部がより好ましい。   As the binder and the conductive carbon material used for the negative electrode, the materials exemplified as the constituent elements of the positive electrode can be used. The amount of the binder is preferably 1 to 10 parts by mass and more preferably 3 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material. The amount of the conductive carbon material is preferably 5 to 15 parts by mass and more preferably 5 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the negative electrode active material.

負極集電体としては、金属箔、金属繊維製の不織布、金属多孔体シートなどが用いられる。前記金属としては、ナトリウムと合金化しない金属を使用することができる。なかでも負極電位で安定であることから、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金などが好ましい。これらのうち、軽量性に優れる点では、アルミニウムやアルミニウム合金が好ましい。アルミニウム合金は、例えば、正極集電体として例示したものと同様のアルミニウム合金を用いてもよい。負極集電体となる金属箔の厚さは、例えば10〜50μmであり、金属繊維の不織布や金属多孔体シートの厚さは、例えば100〜600μmである。   As the negative electrode current collector, a metal foil, a non-woven fabric made of metal fibers, a porous metal sheet, or the like is used. As the metal, a metal that is not alloyed with sodium can be used. Among these, aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, nickel, a nickel alloy, and the like are preferable because they are stable at the negative electrode potential. Of these, aluminum and aluminum alloys are preferable in terms of excellent lightness. As the aluminum alloy, for example, an aluminum alloy similar to that exemplified as the positive electrode current collector may be used. The thickness of the metal foil serving as the negative electrode current collector is, for example, 10 to 50 μm, and the thickness of the metal fiber nonwoven fabric or metal porous sheet is, for example, 100 to 600 μm.

なかでも、負極活物質の充填性や保持性、集電性の点で、負極集電体は、三次元網目状の構造を有する第二金属の多孔体であることが好ましく、第二金属が銅またはアルミニウムを含むことが好ましい。例えば、銅の多孔体は、基材となる発泡樹脂又は不織布の表面に銅被覆層を形成した後、基材を除去することにより得ることができる。基材の除去により、多孔体の骨格の内部を中空にすることができる。多孔体は、軽量である点で、骨格の内部が中空であることが好ましい。また、多孔体は、連通孔を有することが好ましく、気孔率は30%以上98%以下、更には90〜98%であることが好ましい。なお、市販されている第二金属多孔体としては、住友電気工業株式会社製の銅またはアルミニウムの「セルメット」(登録商標)を用いることができる。   Among these, the negative electrode current collector is preferably a porous body of a second metal having a three-dimensional network structure in terms of the filling property, retention property, and current collecting property of the negative electrode active material. Preferably it contains copper or aluminum. For example, a copper porous body can be obtained by forming a copper coating layer on the surface of a foamed resin or a nonwoven fabric serving as a base material and then removing the base material. By removing the substrate, the inside of the skeleton of the porous body can be made hollow. The porous body preferably has a hollow inside of the skeleton in that it is lightweight. The porous body preferably has communication holes, and the porosity is preferably 30% or more and 98% or less, and more preferably 90 to 98%. As the commercially available second metal porous body, “Celmet” (registered trademark) of copper or aluminum manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. can be used.

[セパレータ]
正極と負極との間には、セパレータを配置することができる。セパレータの材質は、電池の使用温度を考慮して選択すればよいが、非水電解質との副反応を抑制する観点からは、ポリオレフィン、ガラス繊維、フッ素樹脂、アルミナ、ポリフェニレンサルファイト(PPS)などを用いることが好ましい。なお、ポリオレフィン製のセパレータを用いる場合は、耐熱層を設けることが好ましい。耐熱層は、例えば、無機粒子やアラミド(芳香族ポリアミド)などの耐熱性樹脂を含んでいてもよい。
[Separator]
A separator can be disposed between the positive electrode and the negative electrode. The separator material may be selected in consideration of the operating temperature of the battery, but from the viewpoint of suppressing side reactions with the nonaqueous electrolyte, polyolefin, glass fiber, fluororesin, alumina, polyphenylene sulfite (PPS), etc. Is preferably used. In addition, when using the separator made from polyolefin, it is preferable to provide a heat-resistant layer. The heat resistant layer may contain, for example, a heat resistant resin such as inorganic particles or aramid (aromatic polyamide).

セパレータの厚さは、10μm〜500μm、更には20〜50μmであることが好ましい。この範囲の厚さであれば、内部短絡を有効に防止でき、かつ電極群に占めるセパレータの容積占有率を低く抑えることができるため、高い容量密度を得ることができる。   The thickness of the separator is preferably 10 μm to 500 μm, more preferably 20 to 50 μm. If it is the thickness of this range, since an internal short circuit can be prevented effectively and the volume occupation rate of the separator which occupies for an electrode group can be restrained low, a high capacity | capacitance density can be obtained.

[電極群]
ナトリウムイオン二次電池は、上記の正極と負極を含む電極群および非水電解質を、電池ケースに収容した状態で用いられる。電極群は、正極と負極とを、これらの間にセパレータを介在させて積層または捲回することにより形成される。このとき、金属製の電池ケースを用いるとともに、正極および負極の一方を電池ケースと導通させることにより、電池ケースの一部を第1外部端子として利用することができる。一方、正極および負極の他方は、電池ケースと絶縁された状態で電池ケース外に導出された第2外部端子と、リード片などを用いて接続される。
[Electrode group]
The sodium ion secondary battery is used in a state where the electrode group including the positive electrode and the negative electrode and the nonaqueous electrolyte are accommodated in a battery case. The electrode group is formed by laminating or winding a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween. At this time, while using a metal battery case, by making one of the positive electrode and the negative electrode conductive with the battery case, a part of the battery case can be used as the first external terminal. On the other hand, the other of the positive electrode and the negative electrode is connected to a second external terminal led out of the battery case in a state insulated from the battery case, using a lead piece or the like.

次に、本発明の一実施形態に係るナトリウムイオン二次電池の構造について説明する。ただし、本発明に係るナトリウムイオン二次電池の構造は、以下の構造に限定されるものではない。
図1は、本発明の一実施形態であるナトリウムイオン二次電池の構成を、概略的に示す縦断面図である。
Next, the structure of the sodium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention will be described. However, the structure of the sodium ion secondary battery according to the present invention is not limited to the following structure.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a sodium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.

ナトリウムイオン二次電池100は、積層型の電極群11、非水電解質(図示せず)およびこれらを収容する角型のアルミニウム製の電池ケース10を具備する。電池ケース10は、上部が開口した有底の容器本体12と、上部開口を塞ぐ蓋部13とで構成されている。ナトリウムイオン二次電池100を組み立てる際には、まず、電極群11が構成され、電池ケース10の容器本体12に挿入される。   The sodium ion secondary battery 100 includes a stacked electrode group 11, a non-aqueous electrolyte (not shown), and a rectangular aluminum battery case 10 that houses these. The battery case 10 includes a bottomed container body 12 having an upper opening and a lid 13 that closes the upper opening. When assembling the sodium ion secondary battery 100, first, the electrode group 11 is configured and inserted into the container body 12 of the battery case 10.

その後、容器本体12に非水電解質を注液し、電極群11を構成するセパレータ1、正極2および負極3の空隙に非水電解質を含浸させる工程が行われる。あるいは、非水電解質に電極群を含浸させ、その後、非水電解質を含んだ状態の電極群を容器本体12に収容してもよい。   Thereafter, a step of injecting a nonaqueous electrolyte into the container body 12 and impregnating the nonaqueous electrolyte into the gaps of the separator 1, the positive electrode 2 and the negative electrode 3 constituting the electrode group 11 is performed. Alternatively, the non-aqueous electrolyte may be impregnated with the electrode group, and then the electrode group including the non-aqueous electrolyte may be accommodated in the container body 12.

蓋部13の一方側寄りには、封口板13を貫通する外部正極端子(図示せず)が設けられ、封口板13の他方側寄りの位置には、封口板13を貫通する外部負極端子15が設けられている。各端子は、ケースと絶縁することが好ましい。封口板13の中央には、電子ケース10の内圧が上昇したときに内部で発生したガスを放出するための安全弁16が設けられている。   An external positive terminal (not shown) penetrating the sealing plate 13 is provided near one side of the lid 13, and an external negative terminal 15 penetrating the sealing plate 13 is positioned near the other side of the sealing plate 13. Is provided. Each terminal is preferably insulated from the case. In the center of the sealing plate 13, a safety valve 16 is provided for releasing the gas generated inside when the internal pressure of the electronic case 10 rises.

積層型の電極群11は、いずれも矩形のシート状である、複数の正極2と複数の負極3およびこれらの間に介在する複数のセパレータ1により構成されている。図1では、セパレータ1は、正極2を包囲するように袋状に形成されているが、セパレータの形態は特に限定されない。複数の正極2と複数の負極3は、電極群11内で積層方向に交互に配置される。   The stacked electrode group 11 is composed of a plurality of positive electrodes 2, a plurality of negative electrodes 3, and a plurality of separators 1 interposed between them, each having a rectangular sheet shape. In FIG. 1, the separator 1 is formed in a bag shape so as to surround the positive electrode 2, but the form of the separator is not particularly limited. The plurality of positive electrodes 2 and the plurality of negative electrodes 3 are alternately arranged in the stacking direction in the electrode group 11.

各正極2の一端部には、正極リード片2cを形成してもよい。複数の正極2の正極リード片2cを束ねるとともに、電池ケース10の蓋部13に設けられた外部正極端子14に接続することにより、複数の正極2が並列に接続される。同様に、各負極3の一端部には、負極リード片3cを形成してもよい。複数の負極3の負極リード片3cを束ねるとともに、電池ケース10の蓋部13に設けられた外部負極端子15に接続することにより、複数の負極3が並列に接続される。正極リード片2cの束と負極リード片3cの束は、互いの接触を避けるように、電極群11の一端面の左右に、間隔を空けて配置することが望ましい。   A positive electrode lead piece 2 c may be formed at one end of each positive electrode 2. The plurality of positive electrodes 2 are connected in parallel by bundling the positive electrode lead pieces 2 c of the plurality of positive electrodes 2 and connecting them to the external positive terminal 14 provided on the lid portion 13 of the battery case 10. Similarly, a negative electrode lead piece 3 c may be formed at one end of each negative electrode 3. The plurality of negative electrodes 3 are connected in parallel by bundling the negative electrode lead pieces 3 c of the plurality of negative electrodes 3 and connecting them to the external negative terminal 15 provided on the lid portion 13 of the battery case 10. The bundle of the positive electrode lead pieces 2c and the bundle of the negative electrode lead pieces 3c are desirably arranged on the left and right sides of one end face of the electrode group 11 so as to avoid mutual contact.

外部正極端子14および外部負極端子15は、いずれも柱状であり、少なくとも外部に露出する部分が螺子溝を有する。各端子の螺子溝にはナット7が嵌められ、ナット7を回転することにより蓋部13に対してナット7が固定される。各端子の電池ケース内部に収容される部分には、鍔部8が設けられており、ナット7の回転により、鍔部8が、蓋部13の内面に、ワッシャ9を介して固定される。   Both the external positive terminal 14 and the external negative terminal 15 are columnar, and at least a portion exposed to the outside has a screw groove. A nut 7 is fitted in the screw groove of each terminal, and the nut 7 is fixed to the lid portion 13 by rotating the nut 7. A flange portion 8 is provided in a portion of each terminal accommodated in the battery case, and the flange portion 8 is fixed to the inner surface of the lid portion 13 via a washer 9 by the rotation of the nut 7.

[充放電システム]
ナトリウムイオン二次電池の充放電は、例えば、図2に示されるような充放電システムにより行うことができる。充放電システムは、ナトリウムイオン二次電池100と、ナトリウムイオン二次電池100の温度を検知する温度測定部(温度センサ)101と、ナトリウムイオン二次電池100の充電電流Iinを制御する充電制御装置(充電回路)102およびナトリウムイオン二次電池100の放電電流Ioutを制御する放電制御装置(放電回路)103を備える制御部107と、を具備する。充放電システムには、必要に応じて、ヒータ105あるいは冷却装置(図示せず)を備えていてもよい。また、ヒータ105は、ナトリウムイオン二次電池100に供給する熱量を制御する加熱制御装置106を備えていることが好ましい。ナトリウムイオン二次電池100は、外部負荷108の電源として使用される。
[Charging / Discharging System]
The charge / discharge of the sodium ion secondary battery can be performed by, for example, a charge / discharge system as shown in FIG. The charge / discharge system includes a sodium ion secondary battery 100, a temperature measurement unit (temperature sensor) 101 that detects the temperature of the sodium ion secondary battery 100, and a charge control that controls the charging current I in of the sodium ion secondary battery 100. A control unit 107 including a device (charge circuit) 102 and a discharge control device (discharge circuit) 103 that controls the discharge current I out of the sodium ion secondary battery 100. The charge / discharge system may include a heater 105 or a cooling device (not shown) as necessary. The heater 105 preferably includes a heating control device 106 that controls the amount of heat supplied to the sodium ion secondary battery 100. The sodium ion secondary battery 100 is used as a power source for the external load 108.

本システムにおいては、温度測定部101により検知されたナトリウムイオン二次電池100の温度が、5℃以上、好ましくは10℃以上、40℃以下、好ましくは30℃以下(より好ましくは20℃以下、特に好ましくは15℃以下)である場合に、充電制御装置102または放電制御装置103により、充電または放電を開始するよう制御されている。このような低温域で充放電した場合であっても、高い利用率を達成することができるためである。   In this system, the temperature of the sodium ion secondary battery 100 detected by the temperature measurement unit 101 is 5 ° C or higher, preferably 10 ° C or higher, 40 ° C or lower, preferably 30 ° C or lower (more preferably 20 ° C or lower, When the temperature is particularly preferably 15 ° C. or lower, the charging control device 102 or the discharging control device 103 controls the charging or discharging to start. This is because even when charging and discharging are performed in such a low temperature range, a high utilization rate can be achieved.

[充放電方法]
ナトリウムイオン二次電池の充放電方法は、ナトリウムイオン二次電池の温度を検知する工程と、検知された温度が5〜40℃である場合に、充電または放電を開始する工程と、を有する。例えば、充電(または放電)を開始する前のナトリウムイオン二次電池の温度が5℃より低い場合には、ヒータ等で5℃以上、好ましくは10℃以上、40℃以下、好ましくは30℃以下(より好ましくは20℃以下、特に好ましくは15℃以下)になるまで加熱した後、充電(または放電)を開始する。このような低温域で充放電した場合であっても、高い利用率を達成することができるためである。なお、充電(または放電)の開始時におけるナトリウムイオン二次電池の温度が5℃以上、好ましくは10℃以上、40℃以下、好ましくは30℃以下、より好ましくは20℃以下、特に好ましくは15℃以下であればよく、充電中(または放電中)に、40℃を超えることを妨げない。充電中(または放電中)の温度は、25〜40℃であることが好ましく、加熱制御装置等により、ナトリウムイオン二次電池の温度を制御することが好ましい。
[Charging / discharging method]
The charging / discharging method of a sodium ion secondary battery has the process of detecting the temperature of a sodium ion secondary battery, and the process of starting charge or discharge, when the detected temperature is 5-40 degreeC. For example, when the temperature of the sodium ion secondary battery before starting charging (or discharging) is lower than 5 ° C, it is 5 ° C or higher, preferably 10 ° C or higher, 40 ° C or lower, preferably 30 ° C or lower with a heater or the like. After heating to (more preferably 20 ° C. or less, particularly preferably 15 ° C. or less), charging (or discharging) is started. This is because even when charging and discharging are performed in such a low temperature range, a high utilization rate can be achieved. The temperature of the sodium ion secondary battery at the start of charging (or discharging) is 5 ° C or higher, preferably 10 ° C or higher, 40 ° C or lower, preferably 30 ° C or lower, more preferably 20 ° C or lower, and particularly preferably 15 ° C. It should just be below ° C and does not prevent exceeding 40 ° C during charge (or during discharge). The temperature during charging (or discharging) is preferably 25 to 40 ° C., and the temperature of the sodium ion secondary battery is preferably controlled by a heating control device or the like.

なお、本システムおよび本充放電方法は、40℃を超える温度や、高温域(例えば60℃以上)において、充電または放電を開始することを排除するものではない。例えば、低温域で充電を開始し、高温域で放電を開始してもよい。   In addition, this system and this charging / discharging method do not exclude starting charge or discharge in the temperature exceeding 40 degreeC or a high temperature range (for example, 60 degreeC or more). For example, charging may be started in a low temperature range and discharging may be started in a high temperature range.

[実施例]
次に、実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明する。ただし、以下の実施例は、本発明を限定するものではない。
[Example]
Next, based on an Example, this invention is demonstrated more concretely. However, the following examples do not limit the present invention.

≪実施例1〜5≫
(正極の作製)
平均粒径10μmのNaCrO2(正極活物質)85質量部、アセチレンブラック(導電性炭素材料)10質量部およびポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量部を、分散媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させ、正極ペーストを調製した。得られた正極ペーストを、厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥させ、圧延し、所定の寸法に裁断して、厚さ65μmの正極活物質層を有する正極を作製した。正極は、直径12mmのコイン型に打ち抜いた。
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(Preparation of positive electrode)
85 parts by mass of NaCrO 2 (positive electrode active material) having an average particle diameter of 10 μm, 10 parts by mass of acetylene black (conductive carbon material) and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (binder) are used as a dispersion medium. -Dispersed in pyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode paste. The obtained positive electrode paste was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, rolled, and cut into a predetermined size to produce a positive electrode having a positive electrode active material layer having a thickness of 65 μm. The positive electrode was punched into a coin shape having a diameter of 12 mm.

(負極の作製)
平均粒子径9μm、比表面積6m2/g、真密度1.52g/cm3の難黒鉛化性炭素(負極活物質)96質量部およびポリアミドイミド(結着剤)4質量部を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて、負極ペーストを調製した。得られた負極ペーストを、厚さ18μmの銅箔の片面に塗布し、十分に乾燥させ、圧延して、厚さ60μmの負極活物質層を有する総厚78μmの負極を作製した。負極は、直径14mmのコイン型に打ち抜いた。
(Preparation of negative electrode)
96 parts by mass of non-graphitizable carbon (negative electrode active material) having an average particle diameter of 9 μm, a specific surface area of 6 m 2 / g, and a true density of 1.52 g / cm 3 and 4 parts by mass of polyamideimide (binder) are added to N-methyl. A negative electrode paste was prepared by dispersing in 2-pyrrolidone (NMP). The obtained negative electrode paste was applied to one side of a 18 μm thick copper foil, sufficiently dried, and rolled to produce a negative electrode having a total thickness of 78 μm having a negative electrode active material layer having a thickness of 60 μm. The negative electrode was punched into a coin shape having a diameter of 14 mm.

(セパレータ)
厚さ50μm、空隙率90%の耐熱層を有するポリオレフィン製のセパレータを準備した。セパレータも、直径16mmのコイン型に打ち抜いた。
(Separator)
A polyolefin separator having a heat-resistant layer having a thickness of 50 μm and a porosity of 90% was prepared. The separator was also punched into a coin shape with a diameter of 16 mm.

(非水電解質)
表1に示すように第一塩および第二塩、さらには第三成分を混合し、全カチオンに占めるナトリウムイオン濃度が40モル%である、非水電解質a〜eを調製した。なお、非水電解質cにおいて、P13・FSAとEMI・FSAとの混合割合(モル比、P13・FSA:EMI・FSA)を、1:1とした。
(Nonaqueous electrolyte)
As shown in Table 1, the first salt and the second salt, and further the third component were mixed to prepare nonaqueous electrolytes a to e having a sodium ion concentration of 40 mol% in all cations. In the nonaqueous electrolyte c, the mixing ratio (molar ratio, P13 · FSA: EMI · FSA) of P13 · FSA and EMI · FSA was 1: 1.

(ナトリウムイオン二次電池A〜Eの作製)
コイン型の正極、負極およびセパレータを、0.3Paの減圧下で、90℃以上で加熱して十分に乾燥させた。その後、浅底の円筒型のSUS/Alクラッド製容器に、コイン型の正極を載置し、その上にコイン型のセパレータを介してコイン型の負極を載置し、所定量の非水電解質a〜eをそれぞれ容器内に注液した。その後、周縁に絶縁ガスケットを具備する浅底の円筒型のSUS製封口板で、容器の開口を封口した。これにより、容器底面と封口板との間で、正極、セパレータおよび負極からなる電極群に圧力を印加し、部材間の接触を確保した。こうして、設計容量1.5mAhのコイン型ナトリウムイオン二次電池A〜Eを作製した。なお、容量比Cn/Cpは、いずれも0.85であった。
(Production of sodium ion secondary batteries A to E)
The coin-type positive electrode, negative electrode, and separator were sufficiently dried by heating at 90 ° C. or higher under a reduced pressure of 0.3 Pa. Thereafter, a coin-type positive electrode is placed on a shallow cylindrical SUS / Al clad container, and a coin-type negative electrode is placed thereon via a coin-type separator. Each of a to e was injected into the container. Thereafter, the opening of the container was sealed with a shallow cylindrical SUS sealing plate having an insulating gasket on the periphery. Thereby, a pressure was applied to the electrode group consisting of the positive electrode, the separator, and the negative electrode between the bottom surface of the container and the sealing plate to ensure contact between the members. Thus, coin-type sodium ion secondary batteries A to E having a design capacity of 1.5 mAh were produced. The capacity ratio C n / C p was 0.85 for all.

Figure 0006252220
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各ナトリウムイオン二次電池A〜Eを、恒温室内で10℃になるまで冷却した。5℃での各非水電解質の粘度を表2に示す。参考として、10℃における各非水電解質の粘度も併せて表2に示す。なお、粘度は、JIS Z 8803「液体の粘度測定方法」に準じて測定した。具体的には、角度1°、半径24mmのローターを備えたE型粘度計を用いて、せん断速度38.3s-1(回転数10)、76.6s-1(回転数20)、191.5s-1(回転数50)、および、383s-1(回転数100)で測定し、得られた数値の平均値を求めて、本発明の粘度とした。以下、同様である。 Each of the sodium ion secondary batteries A to E was cooled to 10 ° C. in a constant temperature room. Table 2 shows the viscosity of each non-aqueous electrolyte at 5 ° C. For reference, the viscosity of each non-aqueous electrolyte at 10 ° C. is also shown in Table 2. The viscosity was measured according to JIS Z 8803 “Method for measuring viscosity of liquid”. Specifically, using an E-type viscometer equipped with a rotor having an angle of 1 ° and a radius of 24 mm, shear rates of 38.3 s −1 (rotation speed 10), 76.6 s −1 (rotation speed 20), 191. Measurement was performed at 5 s −1 (rotation speed 50) and 383 s −1 (rotation speed 100), and the average value of the obtained numerical values was obtained to obtain the viscosity of the present invention. The same applies hereinafter.

Figure 0006252220
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また、各ナトリウムイオン二次電池A〜Eの温度が安定した状態で、以下の(1)および(2)の条件を1サイクルとして充放電を行った。各ナトリウムイオン二次電池の放電容量を測定した。温度60℃、放電電流0.1Cの時の電池Aの放電容量は、設計容量に対して100%の利用率であった。そこで、電池Aにおける、温度60℃、放電電流0.1Cの時の放電容量を100%として、各利用率を相対値で示した。以下、実施例7〜16についても同様である。なお、60℃における非水電解質aの粘度は、0.06Pa・sであった。結果を表3に示す。   Moreover, in the state where the temperature of each of the sodium ion secondary batteries A to E was stabilized, the following conditions (1) and (2) were charged and discharged as one cycle. The discharge capacity of each sodium ion secondary battery was measured. The discharge capacity of the battery A at a temperature of 60 ° C. and a discharge current of 0.1 C was 100% utilization relative to the design capacity. In view of this, in the battery A, the discharge capacity at a temperature of 60 ° C. and a discharge current of 0.1 C was assumed to be 100%, and each utilization factor was shown as a relative value. The same applies to Examples 7 to 16 below. The viscosity of the nonaqueous electrolyte a at 60 ° C. was 0.06 Pa · s. The results are shown in Table 3.

(1)充電電流0.05Cで、充電終止電圧3.3Vまで充電
(2)放電電流0.1C、0.2Cまたは0.5Cで、放電終止電圧1.5Vまで放電
なお、放電電流0.1Cで放電するとは、公称容量の電池を定格充放電して10時間で放電が終了となる電流値で放電する、ということである。
(1) Charge to 0.05 V with a charge current of 0.05 C. (2) Discharge to 1.5 V with a discharge current of 0.1 C, 0.2 C, or 0.5 C. To discharge at 1 C means to discharge a battery having a nominal capacity at a current value at which discharge is completed in 10 hours after rated charging / discharging.

《実施例6》
ナトリウムイオン二次電池Aを5℃になるまで冷却したこと以外は、実施例1と同様にして利用率を算出した。結果を表3に示す。
Example 6
The utilization factor was calculated in the same manner as in Example 1 except that the sodium ion secondary battery A was cooled to 5 ° C. The results are shown in Table 3.

また、参考として、ナトリウムイオン二次電池Aを0℃になるまで冷却したこと以外は、実施例1と同様にして利用率を算出した。なお、このとき(0℃)の非水電解質aの粘度は、1.65Pa・sであった。結果を表3に示す。   For reference, the utilization factor was calculated in the same manner as in Example 1 except that the sodium ion secondary battery A was cooled to 0 ° C. At this time, the viscosity of the nonaqueous electrolyte a at 0 ° C. was 1.65 Pa · s. The results are shown in Table 3.

Figure 0006252220
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表3に示されているように、5℃での粘度が0.25〜1.7Pa・sである非水電解質を使用すれば、10℃という非常に低い温度条件下で放電した場合であっても、放電電流0.1Cのときの利用率が70%以上であり、良好な結果であることがわかる。特に、5℃での粘度が0.8Pa・s以下の非水電解質を使用した電池B、D、Eでは、10℃で放電電流0.1Cのときの利用率が90%以上であり、0.2Cのときの利用率も80%以上と、良好な結果であった。   As shown in Table 3, if a non-aqueous electrolyte having a viscosity of 0.25 to 1.7 Pa · s at 5 ° C. is used, the discharge was performed under a very low temperature condition of 10 ° C. However, it can be seen that the utilization rate at a discharge current of 0.1 C is 70% or more, which is a good result. In particular, in batteries B, D, and E using non-aqueous electrolytes having a viscosity at 5 ° C. of 0.8 Pa · s or less, the utilization factor at 10 ° C. and a discharge current of 0.1 C is 90% or more. The utilization rate at 2C was 80% or more, which was a good result.

なかでも、電池Dは、10℃における放電電流0.1Cおよび0.2Cでの放電で、90%以上の利用率があった。さらに、電池Dは、10℃、放電電流0.5Cの条件下においても、60%以上の非常に高い利用率を達成している。なお、電池Dの非水電解質は、5℃における粘度が0.25Pa・s以上であり、有機溶媒を主成分とする一般的な非水電解質の粘度(5℃での粘度が0.01Pa・s以下)に比べると、非常に高い粘度である点に留意する必要がある。   Among them, the battery D had a utilization factor of 90% or more when discharged at a discharge current of 0.1 C and 0.2 C at 10 ° C. Furthermore, the battery D achieves a very high utilization rate of 60% or more even under conditions of 10 ° C. and a discharge current of 0.5C. The nonaqueous electrolyte of the battery D has a viscosity at 5 ° C. of 0.25 Pa · s or more, and the viscosity of a general nonaqueous electrolyte mainly composed of an organic solvent (the viscosity at 5 ° C. is 0.01 Pa · s). It should be noted that the viscosity is very high compared to s or less).

《実施例6〜10》
以下に示す正極および負極を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてナトリウムイオン二次電池F〜Jを作製し、10℃での放電電流0.1Cまたは0.2Cのときの利用率を算出した。結果を表4に示す。
<< Examples 6 to 10 >>
Sodium ion secondary batteries F to J were produced in the same manner as in Example 1 except that the positive and negative electrodes shown below were used, and the utilization rate at a discharge current of 0.1 C or 0.2 C at 10 ° C. Was calculated. The results are shown in Table 4.

(正極の作製)
平均粒径10μmのNaCrO2(正極活物質)85質量部、アセチレンブラック(導電性炭素材料)10質量部およびポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量部を、分散媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させ、正極スラリーを調製した。アルミニウム多孔体(住友電気工業株式会社製、アルミセルメット、厚み1mm、気孔率90%)に、正極スラリーを充填し、乾燥させ、ローラープレスで圧延して、厚み400μmの正極とした。
(Preparation of positive electrode)
85 parts by mass of NaCrO 2 (positive electrode active material) having an average particle diameter of 10 μm, 10 parts by mass of acetylene black (conductive carbon material) and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (binder) are used as a dispersion medium. -Dispersed in pyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode slurry. A positive electrode slurry was filled into a porous aluminum body (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., aluminum cermet, thickness 1 mm, porosity 90%), dried, and rolled with a roller press to obtain a positive electrode having a thickness of 400 μm.

(負極の作製)
平均粒子径9μm、比表面積6m2/g、真密度1.52g/cm3の難黒鉛化性炭素(負極活物質)96質量部およびポリアミドイミド(結着剤)4質量部を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて、負極スラリーを調製した。銅多孔体(住友電気工業株式会社製、銅のセルメット、厚み1mm、気孔率85%)に、負極スラリーを充填し、乾燥させ、ローラープレスで圧延して、厚み350μmの負極とした。
(Preparation of negative electrode)
96 parts by mass of non-graphitizable carbon (negative electrode active material) having an average particle diameter of 9 μm, a specific surface area of 6 m 2 / g, and a true density of 1.52 g / cm 3 and 4 parts by mass of polyamideimide (binder) are added to N-methyl. A negative electrode slurry was prepared by dispersing in 2-pyrrolidone (NMP). A negative electrode slurry was filled in a copper porous body (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., copper cermet, thickness 1 mm, porosity 85%), dried, and rolled with a roller press to obtain a negative electrode having a thickness of 350 μm.

Figure 0006252220
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表4に示すように、正極が厚い場合にも、5℃での粘度が0.25〜1.7Pa・sである非水電解質を使用することにより、利用率は、放電電流0.1Cの場合で65%以上の良好な結果となった。特に、5℃での粘度が0.25〜0.8Pa・sである非水電解質を使用した電池H、I、Jでは、0.1Cのときの利用率が80%以上となった。また、0.2Cのときの利用率も50%以上であり、良好な結果であった。   As shown in Table 4, even when the positive electrode is thick, by using a non-aqueous electrolyte having a viscosity at 5 ° C. of 0.25 to 1.7 Pa · s, the utilization factor is 0.1 C for the discharge current. In some cases, good results of 65% or more were obtained. In particular, in the batteries H, I, and J using nonaqueous electrolytes having a viscosity at 5 ° C. of 0.25 to 0.8 Pa · s, the utilization factor at 0.1 C was 80% or more. Moreover, the utilization factor at 0.2C was 50% or more, which was a good result.

《実施例11〜14》
以下に示す正極および負極を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてナトリウムイオン二次電池K〜Nを作製し、25℃での放電電流0.1Cまたは0.2Cのときの利用率を算出した。結果を表5に示す。なお、参考までに使用した各非水電解質の25℃での粘度も、併せて表5に示す。
<< Examples 11 to 14 >>
Sodium ion secondary batteries K to N were prepared in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode and negative electrode shown below were used, and the utilization rate at a discharge current of 0.1 C or 0.2 C at 25 ° C. Was calculated. The results are shown in Table 5. The viscosity at 25 ° C. of each non-aqueous electrolyte used for reference is also shown in Table 5.

(正極の作製)
平均粒径10μmのNaCrO2(正極活物質)85質量部、アセチレンブラック(導電性炭素材料)10質量部およびポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量部を、分散媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させ、正極スラリーを調製した。アルミニウム多孔体(住友電気工業株式会社製、アルミセルメット、厚み1mm、気孔率90%)に、正極スラリーを充填し、乾燥させ、ローラープレスで圧延して、厚み600μmの正極とした。
(Preparation of positive electrode)
85 parts by mass of NaCrO 2 (positive electrode active material) having an average particle diameter of 10 μm, 10 parts by mass of acetylene black (conductive carbon material) and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (binder) are used as a dispersion medium. -Dispersed in pyrrolidone (NMP) to prepare a positive electrode slurry. A positive electrode slurry was filled into a porous aluminum body (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., aluminum cermet, thickness 1 mm, porosity 90%), dried, and rolled with a roller press to obtain a positive electrode having a thickness of 600 μm.

(負極の作製)
平均粒子径9μm、比表面積6m2/g、真密度1.52g/cm3の難黒鉛化性炭素(負極活物質)96質量部およびポリアミドイミド(結着剤)4質量部を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて、負極スラリーを調製した。銅多孔体(住友電気工業株式会社製、銅のセルメット、厚み1mm、気孔率85%)に、負極スラリーを充填し、乾燥させ、ローラープレスで圧延して、厚み550μmの負極とした。
(Preparation of negative electrode)
96 parts by mass of non-graphitizable carbon (negative electrode active material) having an average particle diameter of 9 μm, a specific surface area of 6 m 2 / g, and a true density of 1.52 g / cm 3 and 4 parts by mass of polyamideimide (binder) are added to N-methyl. A negative electrode slurry was prepared by dispersing in 2-pyrrolidone (NMP). A negative electrode slurry was filled in a copper porous body (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., copper cermet, thickness 1 mm, porosity 85%), dried, and rolled with a roller press to obtain a negative electrode having a thickness of 550 μm.

Figure 0006252220
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表5に示すように、正極がさらに厚い場合にも、5℃での粘度が0.25〜1.7Pa・sである非水電解質を使用することにより、放電電流0.1Cのときの利用率は70%以上であり、良好な結果を示した。   As shown in Table 5, even when the positive electrode is thicker, by using a non-aqueous electrolyte having a viscosity at 5 ° C. of 0.25 to 1.7 Pa · s, it can be used at a discharge current of 0.1 C. The rate was 70% or more, and good results were shown.

《比較例2》
ナトリウムイオン濃度が10%となるように、Na・FSAとP13・FSAとを混合した非水電解質fを使用したこと以外は、実施例1と同様にしてナトリウムイオン二次電池Oを作製し、10℃での放電電流0.1Cまたは0.2Cのときの利用率を算出した。結果を表6に示す。なお、非水電解質fの5℃での粘度も、併せて表6に示す。
<< Comparative Example 2 >>
A sodium ion secondary battery O was produced in the same manner as in Example 1 except that the nonaqueous electrolyte f in which Na · FSA and P13 · FSA were mixed so that the sodium ion concentration was 10% was used. The utilization factor when the discharge current at 10 ° C. was 0.1 C or 0.2 C was calculated. The results are shown in Table 6. The viscosity at 5 ° C. of the nonaqueous electrolyte f is also shown in Table 6.

《実施例15》
ナトリウムイオン濃度が30%となるように、Na・FSAとP13・FSAとを混合した非水電解質gを使用したこと以外は、実施例1と同様にしてナトリウムイオン二次電池Pを作製し、10℃での放電電流0.1Cまたは0.2Cのときの利用率を算出した。結果を表6に示す。なお、非水電解質gの5℃での粘度も、併せて表6に示す。
Example 15
A sodium ion secondary battery P was produced in the same manner as in Example 1 except that the nonaqueous electrolyte g in which Na · FSA and P13 · FSA were mixed so that the sodium ion concentration was 30% was used. The utilization factor when the discharge current at 10 ° C. was 0.1 C or 0.2 C was calculated. The results are shown in Table 6. The viscosity at 5 ° C. of the nonaqueous electrolyte g is also shown in Table 6.

《実施例16》
ナトリウムイオン濃度が50%となるように、Na・FSAとEMI・FSAとを混合した非水電解質hを使用したこと以外は、実施例1と同様にしてナトリウムイオン二次電池Qを作製し、10℃での放電電流0.1Cまたは0.2Cのときの利用率を算出した。結果を表6に示す。なお、非水電解質hの5℃での粘度も、併せて表6に示す。
Example 16
A sodium ion secondary battery Q was produced in the same manner as in Example 1 except that the nonaqueous electrolyte h in which Na · FSA and EMI · FSA were mixed so that the sodium ion concentration was 50% was used. The utilization factor when the discharge current at 10 ° C. was 0.1 C or 0.2 C was calculated. The results are shown in Table 6. The viscosity of the nonaqueous electrolyte h at 5 ° C. is also shown in Table 6.

Figure 0006252220
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ナトリウムイオン濃度が10モル%である電池Oの場合、5℃での粘度が非常に低く、放電電流が0.1Cの場合には利用率が80%近かった。しかし、放電電流が0.2Cの場合、利用率が大きく低下した。一方、ナトリウムイオン濃度が30〜50モル%である電池PおよびQの場合、5℃での粘度は高くなるものの、放電電流0.1Cおよび0.2Cにおいて、良好な利用率を示した。   In the case of the battery O having a sodium ion concentration of 10 mol%, the viscosity at 5 ° C. was very low, and when the discharge current was 0.1 C, the utilization rate was close to 80%. However, when the discharge current was 0.2 C, the utilization rate was greatly reduced. On the other hand, in the case of the batteries P and Q having a sodium ion concentration of 30 to 50 mol%, the viscosity at 5 ° C. was high, but good utilization was obtained at discharge currents of 0.1 C and 0.2 C.

本発明に係るナトリウムイオン二次電池は、低温での充放電においても、高い利用率が得られることから、様々な用途の電源として有用である。   The sodium ion secondary battery according to the present invention is useful as a power source for various applications because a high utilization rate can be obtained even in charge and discharge at low temperatures.

1:セパレータ、2:正極、2a:正極集電体、2b:正極活物質層、2c:正極リード片、3:負極、3a:負極集電体、3b:負極活物質層、3c:負極リード片、7:ナット、8:鍔部、9:ワッシャ、10:電池ケース、11:電極群、12:容器本体、13:蓋部、14:外部正極端子、15:外部負極端子、16:安全弁、100:リチウムイオン二次電池、101:温度測定部、102:充電制御装置、103:放電制御装置、104:電源、105:ヒータ、106:加熱制御装置、107:制御部、108:外部負荷   1: separator, 2: positive electrode, 2a: positive electrode current collector, 2b: positive electrode active material layer, 2c: positive electrode lead piece, 3: negative electrode, 3a: negative electrode current collector, 3b: negative electrode active material layer, 3c: negative electrode lead 7: nut, 8: collar, 9: washer, 10: battery case, 11: electrode group, 12: container body, 13: lid, 14: external positive terminal, 15: external negative terminal, 16: safety valve , 100: lithium ion secondary battery, 101: temperature measurement unit, 102: charge control device, 103: discharge control device, 104: power supply, 105: heater, 106: heating control device, 107: control unit, 108: external load

Claims (10)

正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、
負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、
前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、を具備する電極群と、
ナトリウムイオン伝導性を有する非水電解質と、
前記電極群および前記非水電解質を収容する電池ケースと、を含み、
前記非水電解質は、ナトリウムイオンと第一アニオンとの第一塩と、有機カチオンと第二アニオンとの第二塩とを含み、
前記ナトリウムイオンと有機カチオンとの合計に占める前記ナトリウムイオンの割合が、30〜50モル%であり、
前記正極集電体が、三次元網目状の構造を有する第一金属多孔体であり、
前記正極の厚さが、300μm以上であり、
前記負極集電体が、三次元網目状の構造を有する第二金属多孔体であり、
前記負極の厚さが、300μm以上であり、
前記非水電解質の5℃での粘度が、0.25〜0.8Pa・sである、ナトリウムイオン二次電池。
A positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material;
A negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material; and
An electrode group comprising a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
A non-aqueous electrolyte having sodium ion conductivity;
A battery case containing the electrode group and the non-aqueous electrolyte, and
The non-aqueous electrolyte includes a first salt of a sodium ion and a first anion, and a second salt of an organic cation and a second anion,
The ratio of the sodium ion to the total of the sodium ion and the organic cation is 30 to 50 mol%,
The positive electrode current collector is a first metal porous body having a three-dimensional network structure;
The positive electrode has a thickness of 300 μm or more;
The negative electrode current collector is a second metal porous body having a three-dimensional network structure;
The negative electrode has a thickness of 300 μm or more;
A sodium ion secondary battery in which the non-aqueous electrolyte has a viscosity at 5 ° C of 0.25 to 0.8 Pa · s.
正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、
負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、
前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、を具備する電極群と、
ナトリウムイオン伝導性を有する非水電解質と、
前記電極群および前記非水電解質を収容する電池ケースと、を含み、
前記非水電解質は、ナトリウムイオンと第一アニオンとの第一塩と、有機カチオンと第二アニオンとの第二塩とを含み、
前記ナトリウムイオンと有機カチオンとの合計に占める前記ナトリウムイオンの割合が、30〜50モル%であり、
前記非水電解質の5℃での粘度が、0.25〜1.7Pa・sであり、
前記第一アニオンまたは前記第二アニオンのいずれかに、フッ素含有リン酸のアニオンまたはフッ素含有ホウ酸のアニオンを含む、ナトリウムイオン二次電池。
A positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material;
A negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material; and
An electrode group comprising a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
A non-aqueous electrolyte having sodium ion conductivity;
A battery case containing the electrode group and the non-aqueous electrolyte, and
The non-aqueous electrolyte includes a first salt of a sodium ion and a first anion, and a second salt of an organic cation and a second anion,
The ratio of the sodium ion to the total of the sodium ion and the organic cation is 30 to 50 mol%,
The non-aqueous electrolyte has a viscosity at 5 ° C. of 0.25 to 1.7 Pa · s,
A sodium ion secondary battery, wherein either the first anion or the second anion contains an anion of fluorine-containing phosphate or anion of fluorine-containing boric acid .
前記正極集電体が、三次元網目状の構造を有する第一金属多孔体であり、
前記正極の厚さが、300μm以上であり、
前記負極集電体が、三次元網目状の構造を有する第二金属多孔体であり、
前記負極の厚さが、300μm以上であり、
前記非水電解質の5℃での粘度が、0.25〜0.8Pa・sである、請求項に記載のナトリウムイオン二次電池。
The positive electrode current collector is a first metal porous body having a three-dimensional network structure;
The positive electrode has a thickness of 300 μm or more;
The negative electrode current collector is a second metal porous body having a three-dimensional network structure;
The negative electrode has a thickness of 300 μm or more;
The sodium ion secondary battery according to claim 2 , wherein the nonaqueous electrolyte has a viscosity at 5 ° C. of 0.25 to 0.8 Pa · s.
前記非水電解質における前記第一塩と前記第二塩との合計含有量が、80質量%以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載のナトリウムイオン二次電池。   4. The sodium ion secondary battery according to claim 1, wherein a total content of the first salt and the second salt in the non-aqueous electrolyte is 80% by mass or more. 前記非水電解質が、有機溶媒を10質量%以下の割合で含む、請求項1〜のいずれか一項に記載のナトリウムイオン二次電池。 The sodium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4 , wherein the non-aqueous electrolyte contains an organic solvent at a ratio of 10% by mass or less. 正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、
負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、
前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、を具備する電極群と、
ナトリウムイオン伝導性を有する非水電解質と、
前記電極群および前記非水電解質を収容する電池ケースと、を含み、
前記非水電解質は、ナトリウムイオンと第一アニオンとの第一塩と、有機カチオンと第二アニオンとの第二塩とを含み、
前記ナトリウムイオンと有機カチオンとの合計に占める前記ナトリウムイオンの割合が、30〜50モル%であり、
前記非水電解質の5℃での粘度が、0.25〜1.7Pa・sであり、
前記非水電解質が、有機溶媒を10質量%以下の割合で含む、ナトリウムイオン二次電池。
A positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material;
A negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material; and
An electrode group comprising a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
A non-aqueous electrolyte having sodium ion conductivity;
A battery case containing the electrode group and the non-aqueous electrolyte, and
The non-aqueous electrolyte includes a first salt of a sodium ion and a first anion, and a second salt of an organic cation and a second anion,
The ratio of the sodium ion to the total of the sodium ion and the organic cation is 30 to 50 mol%,
The non-aqueous electrolyte has a viscosity at 5 ° C. of 0.25 to 1.7 Pa · s,
The sodium ion secondary battery in which the non-aqueous electrolyte contains an organic solvent in a proportion of 10% by mass or less.
請求項1〜のいずれか1項に記載のナトリウムイオン二次電池の温度を検知する工程と、
前記検知された温度が5〜40℃である場合に、充電または放電を開始する工程と、を有する、ナトリウムイオン二次電池の充放電方法。
Detecting the temperature of the sodium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 6 ;
And a step of starting charging or discharging when the detected temperature is 5 to 40 ° C., a method for charging and discharging a sodium ion secondary battery.
ナトリウムイオン二次電池の充放電方法であって、
前記ナトリウムイオン二次電池は、
正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、を具備する電極群と、
ナトリウムイオン伝導性を有する非水電解質と、
前記電極群および前記非水電解質を収容する電池ケースと、を含み、
前記非水電解質は、ナトリウムイオンと第一アニオンとの第一塩と、有機カチオンと第二アニオンとの第二塩とを含み、
前記ナトリウムイオンと有機カチオンとの合計に占める前記ナトリウムイオンの割合が、30〜50モル%であり、
前記非水電解質の5℃での粘度が、0.25〜1.7Pa・sであり、
前記ナトリウムイオン二次電池の温度を検知する工程と、
前記検知された温度が5〜40℃である場合に、充電または放電を開始する工程と、を有する、ナトリウムイオン二次電池の充放電方法。
A method for charging and discharging a sodium ion secondary battery, comprising:
The sodium ion secondary battery is
A positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material, and interposed between the positive electrode and the negative electrode An electrode group comprising a separator,
A non-aqueous electrolyte having sodium ion conductivity;
A battery case containing the electrode group and the non-aqueous electrolyte, and
The non-aqueous electrolyte includes a first salt of a sodium ion and a first anion, and a second salt of an organic cation and a second anion,
The ratio of the sodium ion to the total of the sodium ion and the organic cation is 30 to 50 mol%,
The non-aqueous electrolyte has a viscosity at 5 ° C. of 0.25 to 1.7 Pa · s,
Detecting the temperature of the sodium ion secondary battery;
And a step of starting charging or discharging when the detected temperature is 5 to 40 ° C., a method for charging and discharging a sodium ion secondary battery.
請求項1〜のいずれか1項に記載のナトリウムイオン二次電池と、
前記ナトリウムイオン二次電池の温度を検知する温度測定部と、
前記ナトリウムイオン二次電池の充電電流Iinを制御する充電制御装置と、
前記ナトリウムイオン二次電池の放電電流Ioutを制御する放電制御装置と、を具備し、
前記温度測定部により検知された前記ナトリウムイオン二次電池の温度が5〜40℃である場合に、充電または放電を開始する、ナトリウムイオン二次電池の充放電システム。
The sodium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 6 ,
A temperature measuring unit for detecting the temperature of the sodium ion secondary battery;
A charge control device for controlling the charging current I in of the sodium ion secondary battery;
A discharge control device for controlling the discharge current I out of the sodium ion secondary battery,
The charging / discharging system of a sodium ion secondary battery which starts charge or discharge when the temperature of the said sodium ion secondary battery detected by the said temperature measurement part is 5-40 degreeC.
ナトリウムイオン二次電池の充放電システムであって、
前記ナトリウムイオン二次電池は、
正極活物質および前記正極活物質を保持する正極集電体を有する正極、負極活物質および前記負極活物質を保持する負極集電体を有する負極、および、前記正極と前記負極との間に介在するセパレータ、を具備する電極群と、
ナトリウムイオン伝導性を有する非水電解質と、
前記電極群および前記非水電解質を収容する電池ケースと、を含み、
前記非水電解質は、ナトリウムイオンと第一アニオンとの第一塩と、有機カチオンと第二アニオンとの第二塩とを含み、
前記ナトリウムイオンと有機カチオンとの合計に占める前記ナトリウムイオンの割合が、30〜50モル%であり、
前記非水電解質の5℃での粘度が、0.25〜1.7Pa・sであり、
前記ナトリウムイオン二次電池の温度を検知する温度測定部と、
前記ナトリウムイオン二次電池の充電電流Iinを制御する充電制御装置と、
前記ナトリウムイオン二次電池の放電電流Ioutを制御する放電制御装置と、を具備し、
前記温度測定部により検知された前記ナトリウムイオン二次電池の温度が5〜40℃である場合に、充電または放電を開始する、ナトリウムイオン二次電池の充放電システム。
A charge / discharge system for a sodium ion secondary battery,
The sodium ion secondary battery is
A positive electrode having a positive electrode active material and a positive electrode current collector holding the positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material and a negative electrode current collector holding the negative electrode active material, and interposed between the positive electrode and the negative electrode An electrode group comprising a separator,
A non-aqueous electrolyte having sodium ion conductivity;
A battery case containing the electrode group and the non-aqueous electrolyte, and
The non-aqueous electrolyte includes a first salt of a sodium ion and a first anion, and a second salt of an organic cation and a second anion,
The ratio of the sodium ion to the total of the sodium ion and the organic cation is 30 to 50 mol%,
The non-aqueous electrolyte has a viscosity at 5 ° C. of 0.25 to 1.7 Pa · s,
A temperature measuring unit for detecting the temperature of the sodium ion secondary battery;
A charge control device for controlling the charging current I in of the sodium ion secondary battery;
A discharge control device for controlling the discharge current I out of the sodium ion secondary battery,
The charging / discharging system of a sodium ion secondary battery which starts charge or discharge when the temperature of the said sodium ion secondary battery detected by the said temperature measurement part is 5-40 degreeC.
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JP6592380B2 (en) * 2016-03-01 2019-10-16 住友電気工業株式会社 Electrolyte for sodium ion secondary battery and sodium ion secondary battery
GB201604133D0 (en) * 2016-03-10 2016-04-27 Zapgocharger Ltd Supercapacitor with integrated heater
US20210313574A1 (en) * 2018-05-29 2021-10-07 Honda Motor Co., Ltd. Negative electrode for lithium ion secondary battery
CN117477037B (en) * 2023-12-27 2024-04-23 溧阳中科海钠科技有限责任公司 Sodium ion battery and electric equipment

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5779050B2 (en) * 2010-11-30 2015-09-16 住友電気工業株式会社 Molten salt battery
JP2012174492A (en) * 2011-02-22 2012-09-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Charge/discharge controller for molten salt battery
JP2012251210A (en) * 2011-06-03 2012-12-20 Sumitomo Electric Ind Ltd Porous metallic body, electrode material using the same, and cell
JP2013118724A (en) * 2011-12-01 2013-06-13 Toyota Motor Corp Control device and control method
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