[发明专利]用于二次电池的集电器以及包含其的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于二次电池的集电器以及包含其的二次电池；更具体地说，涉及一种反复充放电循环时，可防止电池容量减少的集电器以及包含其的二次电池。

背景技术

随着新的可再生能源的利用增加，对于利用电池的储能装置的需求也急剧降低。可利用的这样的电池可为铅电池、镍/氢电池、钒电池以及锂电池。然而由于铅电池和镍/氢电池的能量密度非常小，存在储存相同容量的能量时需要相对更大的空间的问题。而对于钒电池，由于其使用了含有重金属的溶液，存在可导致环境污染的问题，以及由于少量的阴极和阳极间的物质可通过分离阴极和阳极的膜，因此存在可导致性能降低的问题，故无法大规模的进行商业化。而对于能量密度以及输出特性非常优异的锂电池，虽然其在技术上非常具有优势，但由于锂材料资源的稀缺性，存在作为大规模的储能用二次电池使用时，缺乏经济性的问题。

为解决上述问题，并采用地球上具有丰富的资源的钠作为二次电池的材料，进行着不同的尝试。其中，美国公开专利第20030054255号公开的利用对钠离子具有选择性导电性的β-氧化铝，且具有阴极装有钠、阳极装有硫磺的形态的钠硫电池，目前正作为大规模的储能装置而使用。

然而考虑到例如钠-硫电池或者钠-氯化镍电池等现有的钠基二次电池的电导率以及电池组成物的熔点，存在如果是钠-氯化镍电池时，至少应在250℃以上运行，而如果是钠-硫电池时，其具有至少300℃以上的工作温度的缺点。由于上述问题，需要在保温、保持气密性、安全性等方面进行弥补，因此，在制作、运行以及经济性等方面具有很多不利的因素。为解决上述问题，还开发了常温(Room Temperature)型的钠基电池，但由于其输出非常低，因此其竞争力显著低于镍-氢电池或者锂电池。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种反复充放电循环时，可防止电池容量减小的用于二次电池的集电器；以及提供一种可在低温运行，电池的输出以及充放电速率显著提高，且充放电循环特性可长期保持稳定，可防止劣化，并且具有提升的电池寿命，电池的稳定性增强的钠二次电池。

技术方案

根据本发明的用于二次电池的集电器包括：层压导电基材以及绝缘体的层压体，其中所述绝缘体为形成有贯通绝缘体的开孔通道的多孔性绝缘体。

根据本发明一实施例的用于二次电池的集电器中，由开孔通道暴露出的导电基材表面的表面积可满足下述关系式1。

(关系式1)

0.05As≤Ap≤0.8As

关系式1中，As是导电基材中层压绝缘体的一面的表面积，Ap是由开孔通道暴露出的导电基材的表面积。

根据本发明一实施例的用于二次电池的集电器中，绝缘体可以形成由多个开孔通道相互间隔排列的孔通道阵列。

根据本发明一实施例的用于二次电池的集电器中，开孔通道的横断面积可为0.01mm²至80mm²。

根据本发明一实施例的用于二次电池的集电器中，导电基材可以是板的形态；而绝缘体可层压于板状的导电基材的一面。

根据本发明一实施例的用于二次电池的集电器中，绝缘体可以是中空的圆筒形态，而导电基材可以是包绕圆筒形绝缘体外表面或者内表面的形态。

根据本发明一实施例的用于二次电池的集电器中，绝缘体可为高分子。

本发明提供一种包含所述集电器的二次电池。

根据本发明的钠二次电池包括：阴极，其中含有钠；阳极，其浸渍于阳极液，包含所述集电器作为阳极集电器；以及钠离子导电固体电解质，其分离阴极和阳极液。

根据本发明一实施例的钠二次电池中，阳极液可包括：金属卤化物，其为选自过渡金属以及12至14族金属中的一种以上的金属的卤化物；以及溶解金属卤化物的溶剂。

根据本发明一实施例的钠二次电池放电时，包含于阳极液的金属卤化物的金属离子电镀于阳极集电器中，转变为金属；而充电时，电镀于阳极集电器的金属，溶解于阳极液中，转变为金属离子。

根据本发明一实施例的钠二次电池中，阳极液可进一步包括选自抑制剂(Suppressor)、均匀剂(Leveler)以及促进剂(Accelerator)的一种以上的镀覆添加剂。