JP2011228211A - Molten-salt battery and method of manufacturing the same - Google Patents

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Atsushi Fukunaga
篤史 福永
Shoichiro Sakai
将一郎 酒井
Chihiro Hiraiwa
千尋 平岩
Koji Nitta
耕司 新田
Masatoshi Mashima
正利 真嶋
Shinji Inazawa
信二 稲澤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molten-salt battery having an enlarged electrode using sodium as an active material, and to provide a method of manufacturing the same.SOLUTION: The molten-salt battery has a negative electrode 1 which is obtained by forming a sodium film 12 on a metal substrate 11, or by forming a base film 13 exhibiting good wettability to molten metallic sodium on the substrate 11 and then forming the sodium film 12 on the base film 13. The negative electrode 1 is produced by immersing the substrate 11 on which the base film 13 is formed or not formed into molten metallic sodium. The negative electrode 1 has high strength as compared with an electrode formed of metallic sodium, and since the facility required for producing the electrode is simplified, the negative electrode 1 can be enlarged.

Description

本発明は、電極の活物質にナトリウムを用いた溶融塩電池、及び溶融塩電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a molten salt battery using sodium as an active material of an electrode, and a method for manufacturing a molten salt battery.

近年、太陽光又は風力等の自然エネルギーの利用が進められている。自然エネルギーを利用して発電を行った場合は、天候等の自然条件の変化に起因して発電量が変動し易く、また電力需要に応じて発電量を調整することが難しい。従って、自然エネルギーを利用して発電した電力を供給するには、蓄電池を用いた充電・放電により、供給電力を平準化することが必要となる。このため、自然エネルギーの利用を更に促進させるためには、高エネルギー密度・高効率の蓄電池が不可欠である。このような蓄電池として、特許文献1に開示されたナトリウム−硫黄電池がある。ナトリウム−硫黄電池は、活物質として溶融状態のナトリウムを用いた電池であり、内部の温度はナトリウムの融点(約98℃)を超過した高温となっている。ナトリウム−硫黄電池は、金属ナトリウムを容器内に封入することによって製造され、その後内部の温度を上昇させて金属ナトリウムを溶解させた上で電池として動作する。   In recent years, utilization of natural energy such as sunlight or wind power has been promoted. When power generation is performed using natural energy, the power generation amount is likely to fluctuate due to changes in natural conditions such as the weather, and it is difficult to adjust the power generation amount according to the power demand. Therefore, in order to supply electric power generated using natural energy, it is necessary to level the supplied electric power by charging / discharging using a storage battery. For this reason, in order to further promote the use of natural energy, a storage battery with high energy density and high efficiency is indispensable. As such a storage battery, there is a sodium-sulfur battery disclosed in Patent Document 1. The sodium-sulfur battery is a battery using molten sodium as an active material, and the internal temperature is a high temperature exceeding the melting point of sodium (about 98 ° C.). A sodium-sulfur battery is manufactured by enclosing metallic sodium in a container, and then operates as a battery after the internal temperature is raised to dissolve the metallic sodium.

特開平2−040866号公報JP-A-2-040866

Addison, Iberson and Manning, "Liquid Metals. Part V. The Role of Oxide Films in the Wetting of Iron, Cobalt, and Nickel by Liquid Sodium, and by Solutions of Barium and Calcium in Liquid Sodium.", J. Chem. Soc., 1962, 2699.Addison, Iberson and Manning, "Liquid Metals. Part V. The Role of Oxide Films in the Wetting of Iron, Cobalt, and Nickel by Liquid Sodium, and by Solutions of Barium and Calcium in Liquid Sodium.", J. Chem. Soc ., 1962, 2699. Addison and Iberson, "Liquid Metals. Part XI. The Wetting of Chromium, Molybdenum, and Tungsten by Liquid Sodium.", J. Chem. Soc., 1965, 1437.Addison and Iberson, "Liquid Metals. Part XI. The Wetting of Chromium, Molybdenum, and Tungsten by Liquid Sodium.", J. Chem. Soc., 1965, 1437.

ナトリウム−硫黄電池は、ナトリウムの融点を超過した高温で動作させる必要があるので、使用する際には内部の温度を上昇させるのに時間がかかると言う問題がある。また溶融状態のナトリウムは反応性が高いので、ナトリウム−硫黄電池は安全性が低いという問題がある。これに対し、ナトリウムの融点よりも低い温度で溶融する溶融塩を電解液として利用し、溶融していないナトリウムを活物質とした溶融塩電池が着目されている。このような溶融塩電池では、ナトリウム−硫黄電池よりも動作温度が低いので、温度上昇に必要な時間が短くなり、また安全性が向上する。   Since the sodium-sulfur battery needs to be operated at a high temperature exceeding the melting point of sodium, there is a problem that it takes time to raise the internal temperature when used. Moreover, since sodium in a molten state has high reactivity, there is a problem that sodium-sulfur batteries have low safety. On the other hand, a molten salt battery using molten salt that melts at a temperature lower than the melting point of sodium as an electrolyte and using unmelted sodium as an active material has attracted attention. In such a molten salt battery, since the operating temperature is lower than that of the sodium-sulfur battery, the time required for the temperature rise is shortened and the safety is improved.

溶融塩電池では、電極の一方を金属ナトリウムとすると、容量密度を最大にすることができる。しかしながら、金属ナトリウムは柔らかいので、金属ナトリウムを加工して作成した電極は大型化するほど壊れ易くなる。また、金属ナトリウムは反応性が高く、大気中で金属ナトリウムを加工することは危険であるので、金属ナトリウムを加工する作業は、雰囲気を調整したグローブボックス内で行うことが必要となる。グローブボックス内では、小型のナトリウム電極を手作業で作成することは可能であるものの、ロールプレス等の設備を必要とする機械加工で大型のナトリウム電極を製造することは困難である。これらの理由のため、実用的な溶融塩電池に用いることができる大型のナトリウム電極を製造することは困難であるという問題がある。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ナトリウム膜によって電極を形成することにより、ナトリウムを活物質とした電極を大型化した溶融塩電池、及び溶融塩電池の製造方法を提供することにある。
In the molten salt battery, the capacity density can be maximized when one of the electrodes is metallic sodium. However, since metallic sodium is soft, an electrode made by processing metallic sodium becomes more fragile as it becomes larger. Moreover, since metallic sodium is highly reactive and it is dangerous to process metallic sodium in the atmosphere, it is necessary to perform the work of processing metallic sodium in a glove box with an adjusted atmosphere. Although it is possible to manually produce a small sodium electrode in the glove box, it is difficult to produce a large sodium electrode by machining that requires equipment such as a roll press. For these reasons, there is a problem that it is difficult to produce a large sodium electrode that can be used in a practical molten salt battery.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a molten salt battery in which an electrode using sodium as an active material is enlarged by forming an electrode with a sodium film, and It is providing the manufacturing method of a molten salt battery.

本発明に係る溶融塩電池は、電極の活物質にナトリウムを用いた溶融塩電池において、前記電極は、金属製の基材をナトリウム膜で被覆してなることを特徴とする。   The molten salt battery according to the present invention is a molten salt battery using sodium as an active material of an electrode, wherein the electrode is formed by coating a metal base material with a sodium film.

本発明に係る溶融塩電池は、前記基材上に、該基材よりも溶融金属ナトリウムの濡れ性が良い金属で、前記ナトリウム膜の下地となる下地膜を形成してあり、該下地膜上に前記ナトリウム膜を形成してあることを特徴とする。   In the molten salt battery according to the present invention, a base film serving as a base for the sodium film is formed on the base material using a metal having better wettability of molten metal sodium than the base material. The sodium film is formed on the substrate.

本発明に係る溶融塩電池は、前記下地膜の材料は、鉄、タングステン、クロム又はモリブデンであることを特徴とする。   The molten salt battery according to the present invention is characterized in that the material of the base film is iron, tungsten, chromium or molybdenum.

本発明に係る溶融塩電池は、前記下地膜の材料は、ニッケル又はコバルトであることを特徴とする。   The molten salt battery according to the present invention is characterized in that the material of the base film is nickel or cobalt.

本発明に係る溶融塩電池は、前記基材の主材料はニッケルであることを特徴とする。   The molten salt battery according to the present invention is characterized in that the main material of the substrate is nickel.

本発明に係る溶融塩電池は、前記基材の主材料はアルミニウムであることを特徴とする。   The molten salt battery according to the present invention is characterized in that the main material of the substrate is aluminum.

本発明に係る溶融塩電池の製造方法は、電極の活物質にナトリウムを用いた溶融塩電池を製造する方法において、溶融した金属ナトリウムに金属製の基材を浸漬することにより、前記基材をナトリウム膜で被覆し、ナトリウム膜で被覆した前記基材を一方の電極として、溶融塩電池を製造することを特徴とする。   The method for producing a molten salt battery according to the present invention is a method for producing a molten salt battery using sodium as an active material of an electrode, wherein the substrate is obtained by immersing a metal substrate in molten metal sodium. A molten salt battery is manufactured by coating with a sodium film and using the substrate coated with a sodium film as one electrode.

本発明に係る溶融塩電池の製造方法は、前記基材を溶融した金属ナトリウムに浸漬する前に、前記基材上に、該基材よりも溶融金属ナトリウムの濡れ性が良い金属で、前記ナトリウム膜の下地となる下地膜を形成し、溶融した金属ナトリウムの温度を、前記下地膜の成分とナトリウムとが反応する温度以上に調整することを特徴とする。   The manufacturing method of the molten salt battery according to the present invention is a method in which the base metal is immersed in molten metal sodium, the metal having a better wettability of the molten metal sodium than the base material, and the sodium A base film serving as a base of the film is formed, and the temperature of molten metal sodium is adjusted to be equal to or higher than a temperature at which the components of the base film react with sodium.

本発明に係る溶融塩電池の製造方法は、前記基材を平板状に形成しておき、溶融した金属ナトリウム内に温度勾配を発生させ、厚さ方向に温度が変化する向きで前記基材を溶融した金属ナトリウムに浸漬することを特徴とする。   In the method for manufacturing a molten salt battery according to the present invention, the base material is formed in a flat plate shape, a temperature gradient is generated in the molten metal sodium, and the base material is oriented in a direction in which the temperature changes in the thickness direction. It is characterized by being immersed in molten metal sodium.

本発明においては、溶融塩電池は、金属製の基材を溶融金属ナトリウムに浸漬することによって基材をナトリウム膜で被覆した電極を備える。金属ナトリウムで電極を形成することに比べて、電極の強度が高くなり、電極の製造に必要な設備がより簡単になる。   In the present invention, the molten salt battery includes an electrode in which a metal base material is immersed in molten metal sodium to coat the base material with a sodium film. Compared to forming the electrode with metallic sodium, the strength of the electrode is increased, and the equipment required for manufacturing the electrode is simplified.

また本発明においては、基材よりも溶融金属ナトリウムの濡れ性が良い金属で下地膜を基材上に形成し、下地膜上にナトリウム膜を形成することにより、溶融塩電池の電極を製造する。基材にナトリウム膜を直接形成することに比べて、低温度又は短時間でナトリウム膜が形成される。   In the present invention, an electrode for a molten salt battery is manufactured by forming a base film on a base material with a metal having better wettability of molten metal sodium than the base material, and forming a sodium film on the base film. . Compared to forming a sodium film directly on the substrate, the sodium film is formed at a low temperature or in a short time.

また本発明においては、下地膜の材料を鉄、タングステン、クロム又はモリブデンとすることにより、低温度又は短時間でナトリウム膜が形成される。   In the present invention, the base film is made of iron, tungsten, chromium, or molybdenum, so that the sodium film can be formed at a low temperature or in a short time.

また本発明においては、下地膜の材料をニッケル又はコバルトとすることにより、ナトリウムに対する反応性が低い基材を用いた場合でもナトリウム膜を形成することができる。   In the present invention, by using nickel or cobalt as the base film material, a sodium film can be formed even when a base material having low reactivity with respect to sodium is used.

また本発明においては、電極の基材の材料をニッケルとすることにより、電極の電解質に対する耐性が高くなる。   Moreover, in this invention, the tolerance with respect to the electrolyte of an electrode becomes high by making the material of the base material of an electrode into nickel.

また本発明においては、電極の基材の材料をアルミニウムとすることにより、電極が軽量化される。   Moreover, in this invention, an electrode is reduced in weight by making the material of the base material of an electrode into aluminum.

また本発明においては、温度勾配を有する溶融金属ナトリウムに平板状の基材を浸漬することにより、基材の片面にナトリウム膜を形成する。   Moreover, in this invention, a sodium film is formed in the single side | surface of a base material by immersing a flat base material in the molten metal sodium which has a temperature gradient.

本発明にあっては、溶融塩電池の電極は、金属ナトリウムで形成した電極に比べて、強度が高くなり、大型化が可能である。また電極の製造に必要な設備がより簡単になり、電極を大型化することがより容易となる。従って、電極の活物質にナトリウムを用いた電極を大型化した実用的な溶融塩電池が実現可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。   In the present invention, the electrode of the molten salt battery has higher strength and can be made larger than an electrode formed of metallic sodium. Also, the equipment necessary for manufacturing the electrode becomes simpler, and it becomes easier to enlarge the electrode. Therefore, the present invention has excellent effects, such as the realization of a practical molten salt battery in which an electrode using sodium as the active material of the electrode is enlarged.

本発明の実施の形態1に係る溶融塩電池の構成例を示す模式的分解断面図である。It is a typical exploded sectional view showing an example of composition of a molten salt battery concerning Embodiment 1 of the present invention. 実施の形態1に係る溶融塩電池の負極の模式的断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode of a molten salt battery according to Embodiment 1. FIG. ナトリウム膜を形成する方法を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the method of forming a sodium film | membrane. 溶融金属ナトリウムの温度とナトリウム膜が形成されるまでの基材の浸漬時間との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the temperature of molten metal sodium, and the immersion time of the base material until a sodium film is formed. 実施の形態2に係る溶融塩電池の負極の模式的断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a negative electrode of a molten salt battery according to Embodiment 2. FIG.

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る溶融塩電池の構成例を示す模式的分解断面図である。溶融塩電池は、上面が開口した箱状の電池容器41内に、正極2、セパレータ3及び負極1を積層して配置し、電池容器41に蓋部42を冠着して構成されている。正極2及び負極1は矩形平板状に形成されており、セパレータ3はシート状に形成されている。セパレータ3は正極2及び負極1の間に介装されており、正極2、セパレータ3及び負極1は正極2が電池容器41の底側に位置するように配置されている。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic exploded cross-sectional view showing a configuration example of a molten salt battery according to Embodiment 1 of the present invention. The molten salt battery is configured such that a positive electrode 2, a separator 3, and a negative electrode 1 are stacked in a box-shaped battery container 41 whose upper surface is open, and a lid 42 is attached to the battery container 41. The positive electrode 2 and the negative electrode 1 are formed in a rectangular flat plate shape, and the separator 3 is formed in a sheet shape. The separator 3 is interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 1, and the positive electrode 2, the separator 3, and the negative electrode 1 are arranged so that the positive electrode 2 is located on the bottom side of the battery container 41.

正極2は、アルミニウムからなる矩形板状の正極集電体21上に、NaCrO2 等の正極活物質とバインダとを含む正極材22を塗布して形成してある。なお、正極活物質はNaCrO2 に限定されるものではなく、その他の金属又は金属化合物であってもよく、硫黄等の非金属物質であってもよい。正極集電体21は、アルミニウムに限定されず、例えばステンレス鋼であってもよい。セパレータ3は、ガラスクロス等の絶縁性の材料で内部に電解質を保持できるように形成されている。セパレータ3には、電解質である溶融塩を含浸させてある。本実施の形態では、電解質としてFSI(ビスフルオロスルフォニルイミド)又はTFSI(ビストリフルオロメチルスルフォニルイミド)系アニオンと、ナトリウム及び/又はカリウムのカチオンとからなる溶融塩を用いる。この溶融塩は、ナトリウムの融点よりも低い温度の80℃以上で溶融する溶融塩である。 The positive electrode 2 is formed by applying a positive electrode material 22 including a positive electrode active material such as NaCrO 2 and a binder on a rectangular plate-shaped positive electrode current collector 21 made of aluminum. The positive electrode active material is not limited to NaCrO 2 , and may be other metals or metal compounds, or may be a non-metallic material such as sulfur. The positive electrode current collector 21 is not limited to aluminum, and may be stainless steel, for example. The separator 3 is formed of an insulating material such as glass cloth so that the electrolyte can be held inside. The separator 3 is impregnated with a molten salt that is an electrolyte. In the present embodiment, a molten salt composed of FSI (bisfluorosulfonylimide) or TFSI (bistrifluoromethylsulfonylimide) anion and sodium and / or potassium cations is used as the electrolyte. This molten salt is a molten salt that melts at 80 ° C. or higher, which is lower than the melting point of sodium.

図2は、実施の形態1に係る溶融塩電池の負極1の模式的断面図である。負極1は、矩形板状に形成された金属製の基材11をナトリウム膜12で被覆した構成となっている。ナトリウム膜12は、負極活物質であるナトリウムを主成分として形成されている。ナトリウム膜12は金属ナトリウムで形成されており、ナトリウムと他の物質との化合物を含んでいてもよい。ナトリウム膜12の厚みは、20μm〜100μmである。ナトリウム膜12の厚みは溶融塩電池の容量に関係する。溶融塩電池で最低限度の容量を確保するためには、ナトリウム膜12の厚みは20μm以上にすることが必要である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of negative electrode 1 of the molten salt battery according to Embodiment 1. The negative electrode 1 has a configuration in which a metal base 11 formed in a rectangular plate shape is covered with a sodium film 12. The sodium film 12 is formed with sodium as a negative electrode active material as a main component. The sodium film 12 is made of metallic sodium and may contain a compound of sodium and another substance. The thickness of the sodium film 12 is 20 μm to 100 μm. The thickness of the sodium film 12 is related to the capacity of the molten salt battery. In order to secure the minimum capacity in the molten salt battery, the thickness of the sodium film 12 needs to be 20 μm or more.

基材11は、負極集電体の役割を果たす。基材11の材料は、ニッケル、コバルト、鉄、タングステン、クロム又はモリブデンである。これらの金属は、溶融した金属ナトリウムの濡れ性を有する金属である。これらの金属の内、ニッケルは、電解質である溶融塩に対して最も耐性があり、溶融塩電池の充放電時に溶融塩に対して溶出し難い。このため、ニッケルを基材11の材料とした場合は、溶融塩電池が充放電を繰り返したときに負極1が劣化し難く、溶融塩電池の寿命が最も長くなる。従って、溶融塩電池の寿命の観点からは、基材11の材料をニッケルとすることが望ましい。なお、基材11は、単体の金属で形成されている必要はなく、ニッケル、コバルト、鉄、タングステン、クロム又はモリブデンの合金で形成されていてもよく、他の物質との化合物を含んでいてもよい。   The substrate 11 serves as a negative electrode current collector. The material of the base material 11 is nickel, cobalt, iron, tungsten, chromium, or molybdenum. These metals are metals having the wettability of molten metal sodium. Among these metals, nickel is most resistant to the molten salt that is an electrolyte, and hardly dissolves into the molten salt during charging and discharging of the molten salt battery. For this reason, when nickel is used as the material of the base material 11, when the molten salt battery is repeatedly charged and discharged, the negative electrode 1 is hardly deteriorated, and the life of the molten salt battery is maximized. Therefore, it is desirable that the material of the base material 11 is nickel from the viewpoint of the life of the molten salt battery. In addition, the base material 11 does not need to be formed of a single metal, and may be formed of an alloy of nickel, cobalt, iron, tungsten, chromium, or molybdenum, and includes a compound with another substance. Also good.

ナトリウム膜12は、基材11を溶融した金属ナトリウムの中に浸漬することにより形成される。図3は、ナトリウム膜12を形成する方法を示す模式的断面図である。ホットプレート等の平板状のヒータ53上に、耐熱ガラス等の耐熱性の材料で形成された反応容器52を載置し、反応容器52内に金属ナトリウムを投入する。ヒータ53で反応容器5内の金属ナトリウムを加熱することにより、98℃以上で金属ナトリウムは溶融し、溶融金属ナトリウム51となる。ヒータ53には、図示しない温度制御部が接続されており、ヒータ53は反応容器52内の溶融金属ナトリウム51の温度を調整する。反応容器52を載置させたヒータ53で溶融金属ナトリウム51を加熱することにより、溶融金属ナトリウム51内には、下側が高温で上側が低温となる温度勾配が生ずる。矩形板状の基材11は、温度勾配により温度が変化する方向が厚さ方向になるような向きで、溶融金属ナトリウム51内に浸漬される。基材11は、図示しない把持具で把持された上で浸漬されるか、又は、側面視でL字状に屈曲させた部材の矩形平板状の一部分を基材11として浸漬される等の方法で、溶融金属ナトリウム51内に浸漬される。以上の作業は、雰囲気を調整したグローブボックス内で行われる。   The sodium film 12 is formed by immersing the base material 11 in molten metal sodium. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method for forming the sodium film 12. A reaction vessel 52 formed of a heat-resistant material such as heat-resistant glass is placed on a flat heater 53 such as a hot plate, and metallic sodium is put into the reaction vessel 52. By heating the metallic sodium in the reaction vessel 5 with the heater 53, the metallic sodium melts at 98 ° C. or higher to become molten metallic sodium 51. A temperature control unit (not shown) is connected to the heater 53, and the heater 53 adjusts the temperature of the molten metal sodium 51 in the reaction vessel 52. By heating the molten metal sodium 51 with the heater 53 on which the reaction vessel 52 is placed, a temperature gradient is generated in the molten metal sodium 51 such that the lower side is high and the upper side is low. The rectangular plate-shaped base material 11 is immersed in the molten metal sodium 51 in such a direction that the direction in which the temperature changes due to the temperature gradient becomes the thickness direction. The base material 11 is immersed after being gripped by a gripping tool (not shown), or is immersed in a part of a rectangular flat plate of a member bent in an L shape in a side view as the base material 11. Then, it is immersed in the molten metal sodium 51. The above operations are performed in a glove box with an adjusted atmosphere.

ニッケル、コバルト及び鉄のナトリウムに対する反応性は、非特許文献1に記載されており、タングステン、クロム及びモリブデンのナトリウムに対する反応性は、非特許文献2に記載されている。これらの金属は、各金属に特有の濡れ温度以上の温度で、ナトリウムと反応し、溶融金属ナトリウム51の濡れ性が向上する。即ち、基材11の材料に応じた特定の温度以上で、基材11と溶融金属ナトリウム51との界面に化合物が形成され、基材11と溶融金属ナトリウム51との間の濡れ性が向上し、溶融金属ナトリウム51が基材11に付着してナトリウム膜12が形成される。例えば、基材11の材料がタングステンである場合は、160℃以上で基材11と溶融金属ナトリウム51との界面にNa2 WO4 が生成し、更にナトリウム膜12が形成される。溶融金属ナトリウム51の温度が高いほど、ナトリウム膜12が形成される速度は大きくなる。溶融金属ナトリウム51内には、基材11の厚さ方向の温度勾配が生じているので、基材11の温度が高い方の面にナトリウム膜12が形成される。図3に示す例では、基材11の下側の面にナトリウム膜12が形成される。また溶融金属ナトリウム51の温度が高いほど、厚さ20μm以上のナトリウム膜12が形成されるまで基材11を溶融金属ナトリウム51に浸漬している時間である浸漬時間は、短くなる。 The reactivity of nickel, cobalt and iron to sodium is described in Non-Patent Document 1, and the reactivity of tungsten, chromium and molybdenum to sodium is described in Non-Patent Document 2. These metals react with sodium at a temperature equal to or higher than the wetting temperature specific to each metal, and the wettability of the molten metal sodium 51 is improved. That is, a compound is formed at the interface between the base material 11 and the molten metal sodium 51 at a specific temperature or higher according to the material of the base material 11, and the wettability between the base material 11 and the molten metal sodium 51 is improved. The molten metal sodium 51 adheres to the base material 11 to form the sodium film 12. For example, when the material of the base material 11 is tungsten, Na 2 WO 4 is generated at the interface between the base material 11 and the molten metal sodium 51 at 160 ° C. or higher, and the sodium film 12 is further formed. The higher the temperature of the molten metal sodium 51, the higher the rate at which the sodium film 12 is formed. Since a temperature gradient in the thickness direction of the base material 11 is generated in the molten metal sodium 51, the sodium film 12 is formed on the surface of the base material 11 where the temperature is higher. In the example shown in FIG. 3, the sodium film 12 is formed on the lower surface of the base material 11. Further, the higher the temperature of the molten metal sodium 51, the shorter the immersion time, which is the time during which the substrate 11 is immersed in the molten metal sodium 51 until the sodium film 12 having a thickness of 20 μm or more is formed.

図4は、溶融金属ナトリウム51の温度とナトリウム膜12が形成されるまでの基材11の浸漬時間との関係を示す特性図である。図4中には、基材11の材料がニッケル、タングステン又はモリブデンである場合の実験結果を示す。材料がタングステン又はモリブデンである基材11には、160℃未満の温度ではナトリウム膜12は形成されない。基材11の材料がタングステンである場合、厚さ20μm以上のナトリウム膜12が形成されるまでの浸漬時間は、160℃で100分、180℃で60分、200℃で30分、220℃で15分であった。また、基材11の材料がモリブデンである場合、厚さ20μm以上のナトリウム膜12が形成されるまでの浸漬時間は、160℃で90分、180℃で45分、200℃で25分、220℃で15分であった。基材11の材料がクロムである場合でも、タングステン又はモリブデンとほぼ同様の温度及び時間でナトリウム膜12が形成される。また、材料がニッケルである基材11には、195℃未満の温度ではナトリウム膜12は形成されない。基材11の材料がニッケルである場合、厚さ20μm以上のナトリウム膜12が形成されるまでの浸漬時間は、200℃で60分、220℃で20分、240℃で8分、260℃で3分であった。基材11の材料がコバルトである場合でも、ニッケルとほぼ同様の温度及び時間でナトリウム膜12が形成される。   FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the temperature of the molten metal sodium 51 and the immersion time of the base material 11 until the sodium film 12 is formed. FIG. 4 shows the experimental results when the material of the base material 11 is nickel, tungsten, or molybdenum. The sodium film 12 is not formed on the base material 11 made of tungsten or molybdenum at a temperature lower than 160 ° C. When the material of the base material 11 is tungsten, the immersion time until the sodium film 12 having a thickness of 20 μm or more is formed is 100 minutes at 160 ° C., 60 minutes at 180 ° C., 30 minutes at 200 ° C., and 220 ° C. It was 15 minutes. Further, when the material of the base material 11 is molybdenum, the immersion time until the sodium film 12 having a thickness of 20 μm or more is formed is 90 minutes at 160 ° C., 45 minutes at 180 ° C., 25 minutes at 200 ° C., 220 It was 15 minutes at ° C. Even when the material of the base material 11 is chromium, the sodium film 12 is formed at substantially the same temperature and time as tungsten or molybdenum. Further, the sodium film 12 is not formed on the base material 11 made of nickel at a temperature lower than 195 ° C. When the material of the substrate 11 is nickel, the immersion time until the sodium film 12 having a thickness of 20 μm or more is formed is 200 ° C. for 60 minutes, 220 ° C. for 20 minutes, 240 ° C. for 8 minutes, and 260 ° C. It was 3 minutes. Even when the material of the base material 11 is cobalt, the sodium film 12 is formed at substantially the same temperature and time as nickel.

基材11の材料に応じた濡れ温度以上の温度で溶融金属ナトリウム51に基材11を浸漬時間以上の時間浸漬した後、基材11を溶融金属ナトリウム51から引き上げることにより、基材11をナトリウム膜12で被覆してなる負極1を製造する。タングステン、クロム又はモリブデンを材料とした基材11は、ニッケルを材料とした基板11よりも、低い温度でナトリウム膜12を形成することができ、また同温度ではより短時間でナトリウム膜12を形成することができる。従って、負極1を製造する工程の省エネルギー及び効率向上の観点からは、基材11の材料をタングステン、クロム又はモリブデンとすることが望ましい。   After immersing the base material 11 in the molten metal sodium 51 at a temperature equal to or higher than the wetting temperature corresponding to the material of the base material 11 for a time longer than the immersion time, the base material 11 is pulled up from the molten metal sodium 51 to thereby remove the base material 11 from sodium. The negative electrode 1 formed by coating with the film 12 is manufactured. The base material 11 made of tungsten, chromium or molybdenum can form the sodium film 12 at a lower temperature than the substrate 11 made of nickel, and the sodium film 12 can be formed in a shorter time at the same temperature. can do. Therefore, it is desirable that the material of the base material 11 be tungsten, chromium, or molybdenum from the viewpoint of energy saving and efficiency improvement in the process of manufacturing the negative electrode 1.

負極1を製造した後は、正極2の正極材22と負極1のナトリウム膜12とを向かい合わせにし、正極2と負極1との間にセパレータ3を介装して正極2、セパレータ3、負極1を電池容器41内に配置する。電池容器41の内側は、正極2と負極1との短絡を防止するために、絶縁性の樹脂で被覆する等の方法により絶縁性の構造となっている。蓋部42は、絶縁性の接着剤を用いて電池容器41に接着する等の方法により、電池容器41から絶縁した状態で電池容器41に冠着される。更に、正極2の正極集電体21は、直接に又はリード線等の導電性部材を介して、電池容器41に電気的に接続され、負極1の基材11は、同様に蓋部42に電気的に接続される。以上のようにして、本実施の形態に係る溶融塩電池は製造される。   After the negative electrode 1 is manufactured, the positive electrode material 22 of the positive electrode 2 and the sodium film 12 of the negative electrode 1 face each other, and the separator 3 is interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 1, so that the positive electrode 2, the separator 3, and the negative electrode 1 is placed in the battery container 41. The inside of the battery container 41 has an insulating structure by a method such as coating with an insulating resin in order to prevent a short circuit between the positive electrode 2 and the negative electrode 1. The lid 42 is attached to the battery container 41 while being insulated from the battery container 41 by a method such as bonding to the battery container 41 using an insulating adhesive. Further, the positive electrode current collector 21 of the positive electrode 2 is electrically connected to the battery container 41 directly or via a conductive member such as a lead wire, and the base material 11 of the negative electrode 1 is similarly connected to the lid portion 42. Electrically connected. As described above, the molten salt battery according to the present embodiment is manufactured.

溶融塩電池は、ナトリウムの融点以下でしかも溶融塩が溶融する温度範囲で、電池容器41を正極端子とし、蓋部42を負極端子とした二次電池として機能する。本実施の形態においては、溶融塩は、80℃以上の温度で溶融し、電解液となる。即ち、本実施の形態に係る溶融塩電池は、80℃〜98℃の温度で、溶融塩がナトリウムイオンを含んだ電解液となり、二次電池として動作する。なお、図1に示した溶融塩電池の構成は模式的な構成であり、溶融塩電池内には、内部を加熱するヒータ、充放電に伴う正極2又は負極1の変形を吸収する弾性部材、又は温度センサ等、図示しないその他の構成物が含まれていてもよい。   The molten salt battery functions as a secondary battery having the battery container 41 as a positive electrode terminal and the lid portion 42 as a negative electrode terminal within a temperature range below the melting point of sodium and at which the molten salt melts. In the present embodiment, the molten salt melts at a temperature of 80 ° C. or higher to become an electrolytic solution. That is, in the molten salt battery according to the present embodiment, the molten salt becomes an electrolytic solution containing sodium ions at a temperature of 80 ° C. to 98 ° C., and operates as a secondary battery. The configuration of the molten salt battery shown in FIG. 1 is a schematic configuration. In the molten salt battery, a heater that heats the inside, an elastic member that absorbs deformation of the positive electrode 2 or the negative electrode 1 due to charge / discharge, Alternatively, other components (not shown) such as a temperature sensor may be included.

以上詳述した如く、本実施の形態に係る溶融塩電池では、金属製の基材11をナトリウム膜12で被覆することによって負極1を製造する。金属製の基材11は金属ナトリウムよりも強度が高いので、本発明における負極1は、金属ナトリウムで形成した電極に比べて、強度が高くなり、大型化が可能である。また本発明における負極1は、金属ナトリウムの機械加工を必要とすることなく、溶融金属ナトリウム51に基材11を浸漬することで製造するので、製造に必要な設備がより簡単になり、負極1を大型化することがより容易となる。従って、負極活物質にナトリウムを用いた負極1を大型化した実用的な溶融塩電池が実現可能となる。   As described above in detail, in the molten salt battery according to the present embodiment, the negative electrode 1 is manufactured by covering the metal base 11 with the sodium film 12. Since the metal base 11 has higher strength than metal sodium, the negative electrode 1 in the present invention has higher strength and can be made larger than an electrode formed from metal sodium. Moreover, since the negative electrode 1 in this invention is manufactured by immersing the base material 11 in the molten metal sodium 51, without requiring metal sodium machining, the facilities required for manufacture become simpler, and the negative electrode 1 It becomes easier to increase the size. Therefore, a practical molten salt battery in which the negative electrode 1 using sodium as the negative electrode active material is enlarged can be realized.

なお、本実施の形態においては、矩形板状の基材11の片面をナトリウム膜12で被覆する形態を示したが、本発明の溶融塩電池は、基材11の両面をナトリウム膜12で被覆してなる負極1を備えた形態であってもよい。この形態の場合は、温度勾配のない溶融金属ナトリウム51に基材11を浸漬することによって、基材11の両面にナトリウム膜12を形成する。この形態の溶融塩電池は、2個の正極2及びセパレータ3を備え、負極1の両面の夫々に対向する位置にセパレータ3及び正極2を配置して構成される。基材11の両面にナトリウム膜12を形成し、2個の正極2を備えることにより、溶融塩電池は容量を増大させることができる。また、溶融塩電池の形状は直方体の形状に限るものではなく、その他の形状であってもよい。例えば、基材11の形状を円柱状にし、基材11の表面をナトリウム膜12で被覆した負極1を備え、負極1の周囲に円筒状のセパレータ3及び正極2を備えることにより、溶融塩電池の形状を円柱状にしてもよい。   In addition, in this Embodiment, although the form which coat | covers the single side | surface of the rectangular-shaped base material 11 with the sodium film | membrane 12 was shown, the molten salt battery of this invention coat | covers both surfaces of the base material 11 with the sodium film | membrane 12. The form provided with the negative electrode 1 formed may be sufficient. In the case of this form, the sodium film 12 is formed on both surfaces of the base material 11 by immersing the base material 11 in molten metal sodium 51 having no temperature gradient. The molten salt battery of this embodiment includes two positive electrodes 2 and a separator 3, and is configured by disposing the separator 3 and the positive electrode 2 at positions facing both surfaces of the negative electrode 1. By forming the sodium film 12 on both surfaces of the base material 11 and providing the two positive electrodes 2, the capacity of the molten salt battery can be increased. Further, the shape of the molten salt battery is not limited to a rectangular parallelepiped shape, and may be other shapes. For example, a molten salt battery is provided by forming the base material 11 in a columnar shape, including the negative electrode 1 having the surface of the base material 11 covered with a sodium film 12, and including the cylindrical separator 3 and the positive electrode 2 around the negative electrode 1. The shape may be cylindrical.

また、本実施の形態においては、電解質としてFSI又はTFSI系アニオンとナトリウム及び/又はカリウムのカチオンとからなる溶融塩を用い、80℃以上の温度で動作する溶融塩電池の例を示したが、本発明の溶融塩電池は、ナトリウムの融点以下の温度で溶融する溶融塩であれば、電解質としてその他の溶融塩を用いた形態であってもよい。電解質としてその他の溶融塩を用いた溶融塩電池は、溶融塩が溶融する温度以上で動作する。   In the present embodiment, an example of a molten salt battery that operates at a temperature of 80 ° C. or higher using a molten salt composed of an FSI or TFSI anion and a cation of sodium and / or potassium as an electrolyte is shown. As long as the molten salt battery of the present invention is a molten salt that melts at a temperature not higher than the melting point of sodium, a form using other molten salt as an electrolyte may be used. A molten salt battery using another molten salt as an electrolyte operates at a temperature equal to or higher than a temperature at which the molten salt melts.

(実施の形態2)
実施の形態2においては、負極の基材の材料にナトリウムとの反応性が低い材料を用いた形態を示す。実施の形態2に係る溶融塩電池の構成は、実施の形態1と同様であり、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
Embodiment 2 shows a mode in which a material having low reactivity with sodium is used as a material for a negative electrode substrate. The configuration of the molten salt battery according to Embodiment 2 is the same as that of Embodiment 1, and the description thereof is omitted.

図5は、実施の形態2に係る溶融塩電池の負極1の模式的断面図である。負極1は三層構造となっている。溶融金属ナトリウム51の濡れ性が無い金属で矩形板状に形成された基材11上に、溶融金属ナトリウム51の濡れ性を有する金属で、ナトリウム膜12の下地になる下地膜13が形成されており、更に下地膜13上に、ナトリウム膜12が形成されている。例えば、基材11の主材料はアルミニウムであり、基材11は金属アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする金属で形成されている。下地膜13の厚みは、50nm以上であり、ナトリウム膜12の厚みは、実施の形態1と同様に、20μm〜100μmである。下地膜13の材料は、溶融金属ナトリウム51の濡れ性を有するニッケル、コバルト、鉄、タングステン、クロム又はモリブデンである。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of negative electrode 1 of the molten salt battery according to Embodiment 2. The negative electrode 1 has a three-layer structure. On the base material 11 formed in the shape of a rectangular plate with a metal having no wettability of the molten metal sodium 51, a base film 13 which is a base of the sodium film 12 and having a wettability of the molten metal sodium 51 is formed. In addition, a sodium film 12 is formed on the base film 13. For example, the main material of the base material 11 is aluminum, and the base material 11 is formed of a metal whose main component is metal aluminum or an aluminum alloy. The thickness of the base film 13 is 50 nm or more, and the thickness of the sodium film 12 is 20 μm to 100 μm, as in the first embodiment. The material of the base film 13 is nickel, cobalt, iron, tungsten, chromium or molybdenum having wettability with the molten metal sodium 51.

下地膜13は、基材11の表面に金属めっきを施すことにより形成される。例えば、基材11の表面にストライクめっきを行うことにより、下地膜13を形成する。また例えば、ジンケート処理として基材11の表面に亜鉛をめっきした後に下地膜13の材料金属をめっきすることにより、下地膜13を形成する。また、物理蒸着又は気相めっきにより下地膜13を形成してもよい。下地膜13は、単体の金属で形成されている必要はなく、ニッケル、コバルト、鉄、タングステン、クロム又はモリブデンの合金で形成されていてもよく、他の物質との化合物を含んでいてもよい。   The base film 13 is formed by performing metal plating on the surface of the substrate 11. For example, the base film 13 is formed by performing strike plating on the surface of the substrate 11. Further, for example, the base film 13 is formed by plating the surface of the base material 11 with zinc and then plating the material metal of the base film 13 as a zincate treatment. Further, the base film 13 may be formed by physical vapor deposition or vapor phase plating. The base film 13 does not need to be formed of a single metal, and may be formed of an alloy of nickel, cobalt, iron, tungsten, chromium, or molybdenum, and may contain a compound with another substance. .

ナトリウム膜12は、表面に下地膜13を形成した基材11を溶融金属ナトリウム51の中に浸漬することにより形成される。下地膜13の材料に応じた濡れ温度以上の温度で、下地膜13と溶融金属ナトリウム51との界面に化合物が形成され、下地膜13と溶融金属ナトリウム51との間の濡れ性が向上し、溶融金属ナトリウム51が下地膜13に付着してナトリウム膜12が形成される。下地膜13の材料をタングステン、クロム又はモリブデンとした場合は、ナトリウム膜12は160℃以上の温度で形成される。下地膜13の材料を鉄とした場合は、ナトリウム膜12は140℃以上の温度で形成される。また下地膜13の材料をニッケル又はコバルトとした場合は、ナトリウム膜12は195℃以上の温度で形成される。ニッケルは、溶融塩に対して最も耐性があるので、溶融塩電池の寿命の観点からは、下地膜13の材料をニッケルとすることが望ましい。また、負極1を製造する工程の省エネルギー及び効率向上の観点からは、下地膜13の材料を鉄、タングステン、クロム又はモリブデンとすることが望ましい。   The sodium film 12 is formed by immersing the base material 11 having the base film 13 formed on the surface in the molten metal sodium 51. A compound is formed at the interface between the base film 13 and the molten metal sodium 51 at a temperature equal to or higher than the wetting temperature corresponding to the material of the base film 13, and the wettability between the base film 13 and the molten metal sodium 51 is improved. Molten metal sodium 51 adheres to the base film 13 to form the sodium film 12. When the material of the base film 13 is tungsten, chromium or molybdenum, the sodium film 12 is formed at a temperature of 160 ° C. or higher. When the material of the base film 13 is iron, the sodium film 12 is formed at a temperature of 140 ° C. or higher. When the material of the base film 13 is nickel or cobalt, the sodium film 12 is formed at a temperature of 195 ° C. or higher. Since nickel is most resistant to molten salt, it is desirable that the material of the base film 13 is nickel from the viewpoint of the life of the molten salt battery. Further, from the viewpoint of energy saving and efficiency improvement in the process of manufacturing the negative electrode 1, it is desirable that the material of the base film 13 be iron, tungsten, chromium, or molybdenum.

下地膜13の材料に応じた濡れ温度以上の温度の溶融金属ナトリウム51に、厚さ20μm以上のナトリウム膜12が形成される時間以上の時間基材11を浸漬した後、基材11を溶融金属ナトリウム51から引き上げることにより、負極1を製造する。負極1を製造した後は、実施の形態1と同様に、製造した負極1を用いて溶融塩電池を製造する。本実施の形態においても、金属ナトリウムで電極を形成することに比べて、負極1を大型化することがより容易となり、負極活物質にナトリウムを用いた負極1を大型化した実用的な溶融塩電池が実現可能となる。   After immersing the base material 11 in a molten metal sodium 51 having a temperature equal to or higher than the wetting temperature corresponding to the material of the base film 13 for a time longer than the time for forming the sodium film 12 having a thickness of 20 μm or more, the base material 11 is melted. The negative electrode 1 is manufactured by pulling up from the sodium 51. After the negative electrode 1 is manufactured, a molten salt battery is manufactured using the manufactured negative electrode 1 as in the first embodiment. Also in this embodiment, it is easier to increase the size of the negative electrode 1 than to form the electrode with metallic sodium, and a practical molten salt in which the negative electrode 1 using sodium as the negative electrode active material is increased in size. A battery becomes feasible.

アルミニウムは軽量であるので、基材11の材料をアルミニウムとすることができれば、負極1の軽量化を図ることができる。しかし、アルミニウムは溶融金属ナトリウム51の濡れ性を有さないので、アルミニウム製の基材11に直接にナトリウム膜12を形成させることは難しい。本実施の形態では、基材11上に溶融金属ナトリウム51の濡れ性を有する金属で下地膜13を形成し、下地膜13上にナトリウム膜12を形成することにより、溶融金属ナトリウム51の濡れ性を有さない基材11を用いた負極1の製造を可能にした。このため、負極活物質にナトリウムを用いた負極1の基材11の主材料をアルミニウムとすることにより、溶融塩電池を軽量化することが可能となる。   Since aluminum is lightweight, if the material of the base material 11 can be aluminum, the weight of the negative electrode 1 can be reduced. However, since aluminum does not have the wettability of the molten metal sodium 51, it is difficult to form the sodium film 12 directly on the aluminum base material 11. In the present embodiment, the base film 13 is formed of a metal having wettability of the molten metal sodium 51 on the substrate 11, and the sodium film 12 is formed on the base film 13, whereby the wettability of the molten metal sodium 51 is formed. The production of the negative electrode 1 using the base material 11 that does not have any of them was made possible. For this reason, it is possible to reduce the weight of the molten salt battery by using aluminum as the main material of the base material 11 of the negative electrode 1 using sodium as the negative electrode active material.

(実施の形態3)
実施の形態3に係る溶融塩電池の構成は、実施の形態2と同様であり、負極1の基材11及び下地膜13の材料が実施の形態2と異なる。本実施の形態においては、基材11の主材料はニッケルである。基材11は、金属ニッケル又はニッケル合金を主成分とする金属で形成されている。下地膜13の材料は、鉄、タングステン、クロム又はモリブデン等、ニッケルよりも溶融金属ナトリウムの濡れ性が良い金属である。下地膜13は、単体の金属で形成されている必要はなく、鉄、タングステン、クロム又はモリブデンの合金で形成されていてもよく、他の物質との化合物を含んでいてもよい。負極1の製造方法、及び溶融塩電池の製造方法は、実施の形態2と同様である。本実施の形態においても、金属ナトリウムで電極を形成することに比べて、負極1を大型化することがより容易となり、負極活物質にナトリウムを用いた負極1を大型化した実用的な溶融塩電池が実現可能となる。
(Embodiment 3)
The configuration of the molten salt battery according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment, and the materials of the base material 11 and the base film 13 of the negative electrode 1 are different from those of the second embodiment. In the present embodiment, the main material of the base material 11 is nickel. The base material 11 is formed of a metal whose main component is metallic nickel or a nickel alloy. The material of the base film 13 is a metal that has better wettability with molten metal sodium than nickel, such as iron, tungsten, chromium, or molybdenum. The base film 13 does not need to be formed of a single metal but may be formed of an alloy of iron, tungsten, chromium, or molybdenum, and may include a compound with another substance. The manufacturing method of negative electrode 1 and the manufacturing method of the molten salt battery are the same as in the second embodiment. Also in this embodiment, it is easier to increase the size of the negative electrode 1 than to form the electrode with metallic sodium, and a practical molten salt in which the negative electrode 1 using sodium as the negative electrode active material is increased in size. A battery becomes feasible.

本実施の形態においては、基材11の主材料をニッケルとすることにより、溶融塩電池の電解質である溶融塩に対する負極1の耐性が高くなり、溶融塩電池の寿命が長くなる。また鉄、タングステン、クロム又はモリブデン等のニッケルよりも溶融金属ナトリウムの濡れ性が良い金属で形成した下地膜13上にナトリウム膜12を形成することにより、基材11にナトリウム膜12を直接形成するよりも低温度又は短時間でナトリウム膜12を形成することができる。従って、本実施の形態においては、溶融塩電池の長寿命化と、負極1を製造する工程の省エネルギー及び効率向上とを、両立させることが可能となる。   In the present embodiment, by using nickel as the main material of the substrate 11, the resistance of the negative electrode 1 to the molten salt that is the electrolyte of the molten salt battery is increased, and the life of the molten salt battery is extended. Moreover, the sodium film 12 is directly formed on the base material 11 by forming the sodium film 12 on the base film 13 formed of a metal having better wettability of molten metal sodium than nickel such as iron, tungsten, chromium or molybdenum. Therefore, the sodium film 12 can be formed at a lower temperature or in a shorter time. Therefore, in the present embodiment, it is possible to achieve both a long life of the molten salt battery and energy saving and efficiency improvement in the process of manufacturing the negative electrode 1.

なお、以上の実施の形態1〜3においては、金属製の基材をナトリウム膜で被覆してなる電極を負極として用いる形態を示したが、本発明の溶融塩電池は、これに限るものではなく、基材をナトリウム膜で被覆した電極を正極として用いる形態であってもよい。例えば、もう一方の電極の材料によっては、基材をナトリウム膜で被覆した電極を正極として用いることができる。また、基材をナトリウム膜で被覆した電極を放電後の正極として用いることも可能である。   In the above first to third embodiments, an embodiment in which an electrode formed by coating a metal substrate with a sodium film is used as a negative electrode is shown. However, the molten salt battery of the present invention is not limited to this. Alternatively, an electrode in which the base material is coated with a sodium film may be used as the positive electrode. For example, depending on the material of the other electrode, an electrode in which the base material is coated with a sodium film can be used as the positive electrode. Moreover, it is also possible to use the electrode which coat | covered the base material with the sodium film as a positive electrode after discharge.

1 負極
11 基材
12 ナトリウム膜
13 下地膜
2 正極
3 セパレータ
41 電池容器
42 蓋部
51 溶融金属ナトリウム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode 11 Base material 12 Sodium film | membrane 13 Base film 2 Positive electrode 3 Separator 41 Battery container 42 Cover part 51 Molten metal sodium

Claims (9)

電極の活物質にナトリウムを用いた溶融塩電池において、
前記電極は、金属製の基材をナトリウム膜で被覆してなることを特徴とする溶融塩電池。
In the molten salt battery using sodium as the active material of the electrode,
The electrode is formed by coating a metal base with a sodium film, and a molten salt battery.
前記基材上に、該基材よりも溶融金属ナトリウムの濡れ性が良い金属で、前記ナトリウム膜の下地となる下地膜を形成してあり、該下地膜上に前記ナトリウム膜を形成してあること
を特徴とする請求項1に記載の溶融塩電池。
On the base material, a metal having better wettability of molten metal sodium than the base material is formed, and a base film as a base of the sodium film is formed, and the sodium film is formed on the base film The molten salt battery according to claim 1, wherein:
前記下地膜の材料は、鉄、タングステン、クロム又はモリブデンであることを特徴とする請求項2に記載の溶融塩電池。   The molten salt battery according to claim 2, wherein the material of the base film is iron, tungsten, chromium, or molybdenum. 前記下地膜の材料は、ニッケル又はコバルトであることを特徴とする請求項2に記載の溶融塩電池。   The molten salt battery according to claim 2, wherein the material of the base film is nickel or cobalt. 前記基材の主材料はニッケルであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の溶融塩電池。   The molten salt battery according to claim 1, wherein a main material of the base material is nickel. 前記基材の主材料はアルミニウムであることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一つに記載の溶融塩電池。   The molten salt battery according to claim 2, wherein a main material of the base material is aluminum. 電極の活物質にナトリウムを用いた溶融塩電池を製造する方法において、
溶融した金属ナトリウムに金属製の基材を浸漬することにより、前記基材をナトリウム膜で被覆し、
ナトリウム膜で被覆した前記基材を一方の電極として、溶融塩電池を製造すること
を特徴とする溶融塩電池の製造方法。
In a method of manufacturing a molten salt battery using sodium as an active material of an electrode,
By immersing a metal base in molten metal sodium, the base is covered with a sodium film,
A method for producing a molten salt battery, comprising producing the molten salt battery using the base material coated with a sodium film as one electrode.
前記基材を溶融した金属ナトリウムに浸漬する前に、前記基材上に、該基材よりも溶融金属ナトリウムの濡れ性が良い金属で、前記ナトリウム膜の下地となる下地膜を形成し、
溶融した金属ナトリウムの温度を、前記下地膜の成分とナトリウムとが反応する温度以上に調整すること
を特徴とする請求項7に記載の溶融塩電池の製造方法。
Before immersing the base material in molten metal sodium, a base film that forms the base of the sodium film is formed on the base material with a metal having better wettability of the molten metal sodium than the base material,
The method for manufacturing a molten salt battery according to claim 7, wherein the temperature of the molten sodium metal is adjusted to be equal to or higher than a temperature at which the components of the base film react with sodium.
前記基材を平板状に形成しておき、
溶融した金属ナトリウム内に温度勾配を発生させ、
厚さ方向に温度が変化する向きで前記基材を溶融した金属ナトリウムに浸漬すること
を特徴とする請求項7又は8に記載の溶融塩電池の製造方法。
The base material is formed in a flat plate shape,
Generate a temperature gradient in the molten metal sodium,
The method for producing a molten salt battery according to claim 7 or 8, wherein the base material is immersed in molten metal sodium in a direction in which the temperature changes in the thickness direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013077239A1 (en) * 2011-11-25 2013-05-30 住友電気工業株式会社 Negative electrode collector for sodium batteries and production method therefor, negative electrode for sodium batteries, and sodium battery
JP2018056108A (en) * 2016-09-29 2018-04-05 コリア エレクトロニクス テクノロジ インスティチュート Negative electrode for lithium secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery using the same

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