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溶融塩電池 UPDATE 実績あり 外国出願あり

国内特許コード P210017706
整理番号 3061
掲載日 2021年5月24日
出願番号 特願2011-192979
公開番号 特開2012-134126
登録番号 特許第5779050号
出願日 平成23年9月5日(2011.9.5)
公開日 平成24年7月12日(2012.7.12)
登録日 平成27年7月17日(2015.7.17)
優先権データ
  • 特願2010-267261 (2010.11.30) JP
発明者
  • 新田 耕司
  • 稲澤 信二
  • 真嶋 正利
  • 山口 篤
  • 酒井 将一郎
  • 福永 篤史
  • 萩原 理加
  • 野平 俊之
  • 松本 一彦
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 溶融塩電池 UPDATE 実績あり 外国出願あり
発明の概要 【課題】正極を劣化させることなく動作温度を低下させた溶融塩電池を提供する。
【解決手段】溶融塩電池のセパレータ3には電解質である溶融塩が含浸されている。溶融塩は、カチオンとして、ナトリウムイオンに加えて、四級アンモニウムイオン、イミダゾリウムイオン、イミダゾリニウムイオン、ピリジニウムイオン、ピロリジニウムイオン、ピペリジニウムイオン、モルホリニウムイオン、フォスフォニウムイオン、ピペラジニウムイオン及びスルフォニウムイオンの少なくとも1種を含んでいる。これらのカチオンは正極1に悪影響を及ぼさない。またナトリウムイオンに加えてこれらのカチオンを含む溶融塩は、ナトリウム-硫黄電池が動作する280~360℃よりも融点が大幅に低下するので、溶融塩電池はナトリウム-硫黄電池よりも低温で動作することができる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

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発電量が変動し易いので、発電した電力を供給するためには、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-硫黄電池では、ナトリウムイオンが伝導イオンとなっている。他の高エネルギー密度・高効率の蓄電池として、溶融塩電池がある。

溶融塩電池は、電解質に溶融塩を用いた電池であり、溶融塩が溶融した状態で動作する。溶融塩電池には、伝導イオンとしてナトリウムイオンを用いたものがあり、このような溶融塩電池はナトリウムイオンを含む溶融塩を電解質として用いる。ナトリウム-硫黄電池は、280~360℃の高温で動作させる必要があり、また溶融塩電池も、溶融塩の融点以上の温度で動作させる必要がある。そこで、より低温で動作する溶融塩電池の開発が望まれている。

産業上の利用分野

本発明は、電解質として溶融塩を用いた溶融塩電池に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
カチオンとしてナトリウムイオンを含む溶融塩を電解質とした溶融塩電池において、
前記溶融塩は、
アニオンとして、一般的な化学構造式が下記(1)式
【化1】
(省略)
で表されるイオン(但し、(1)式中のX1 及びX2 は、夫々同一又は異なり、フルオロ基又はフルオロアルキル基である)を含み、
カチオンとして、ナトリウムイオンに加えて、化学構造式が下記(2)式
【化2】
(省略)
で表される四級アンモニウムイオン(但し、(2)式中のR1 、R2 、R3 及びR4 は、夫々同一又は異なり、炭素数1~8のアルキル基又は炭素数1~8のアルキルオキシアルキル基である)、
化学構造式が下記(3)式
【化3】
(省略)
で表されるイミダゾリウムイオン(但し、(3)式中のR5 及びR6 は、夫々同一又は異なり、炭素数1~8のアルキル基である)、
化学構造式が下記(4)式
【化4】
(省略)
で表されるイミダゾリニウムイオン(但し、(4)式中のR7 及びR8 は、夫々同一又は異なり、炭素数1~8のアルキル基である)、
化学構造式が下記(5)式
【化5】
(省略)
で表されるピリジニウムイオン(但し、(5)式中のR9 は、炭素数1~8のアルキル基である)、
化学構造式が下記(6)式
【化6】
(省略)
で表されるピロリジニウムイオン(但し、(6)式中のR10及びR11は、夫々同一又は異なり、炭素数1~8のアルキル基である)、
化学構造式が下記(7)式
【化7】
(省略)
で表されるピペリジニウムイオン(但し、(7)式中のR12及びR13は、夫々同一又は異なり、炭素数1~8のアルキル基である)、
化学構造式が下記(8)式
【化8】
(省略)
で表されるモルホリニウムイオン(但し、(8)式中のR14及びR15は、夫々同一又は異なり、炭素数1~8のアルキル基である)、
化学構造式が下記(9)式
【化9】
(省略)
で表されるフォスフォニウムイオン(但し、(9)式中のR16、R17、R18及びR19は、夫々同一又は異なり、炭素数1~8のアルキル基、炭素数1~8のアルキルオキシアルキル基又はフェニル基である)、
化学構造式が下記(10)式
【化10】
(省略)
で表されるピペラジニウムイオン(但し、(10)式中のR20、R21、R22及びR23は、夫々同一又は異なり、炭素数1~8のアルキル基である)、
及び、化学構造式が下記(11)式
【化11】
(省略)
で表されるスルフォニウムイオン(但し、(11)式中のR24、R25及びR26は、夫々同一又は異なり、炭素数1~8のアルキル基である)からなる有機カチオン群に含まれる少なくとも1種の有機カチオンを含むこと
を特徴とする溶融塩電池。

【請求項2】
前記溶融塩は、カチオンとして、ナトリウムイオンに加えて、(2)式中のR1 、R2 、R3 及びR4 が夫々同一又は異なる炭素数1~6のアルキル基である四級アンモニウムイオンを含むことを特徴とする請求項1に記載の溶融塩電池。

【請求項3】
前記溶融塩は、カチオンとして、ナトリウムイオンに加えて、(3)式中のR5 及びR6 の一方がメチル基であり他方が炭素数1~6のアルキル基であるイミダゾリウムイオンを含むことを特徴とする請求項1に記載の溶融塩電池。

【請求項4】
前記溶融塩は、カチオンとして、ナトリウムイオンに加えて、(6)式中のR10及びR11の一方がメチル基であり他方が炭素数1~6のアルキル基であるピロリジニウムイオンを含むことを特徴とする請求項1に記載の溶融塩電池。

【請求項5】
前記溶融塩は、カチオンとして、ナトリウムイオンに加えて、(7)式中のR12及びR13の一方がメチル基であり他方が炭素数1~6のアルキル基であるピペリジニウムイオンを含むことを特徴とする請求項1に記載の溶融塩電池。

【請求項6】
前記溶融塩はカリウムイオンを含まないことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の溶融塩電池。

【請求項7】
正極活物質をNaCrO2 とした正極と、負極活物質を錫、ナトリウム又はカーボン材料とした負極とを備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の溶融塩電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011192979thum.jpg
出願権利状態 登録
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