(57)【要約】  溶融塩電池で使用可能な破損し難いセパレータの製造方法、溶融塩電池の製造方法、セパレータ及び該セパレータを備えた溶融塩電池を提供する。  溶融塩電池のセパレータ３を多孔質の樹脂シートで構成した。セパレータ３は、樹脂シートに親水性を付与することにより、溶融塩に対する濡れ性を向上させてある。フッ素樹脂シートの場合、水を含浸させて紫外線を照射することにより、フッ素樹脂中のＣ−Ｆ結合が切断され、水が反応して表層にＯＨ基等の親水基が生成され、親水基によって親水性が得られる。樹脂製のセパレータ３は、破損し難いので、袋状に形成することも可能である。袋状のセパレータ３を備える溶融塩電池では、デンドライト成長が防止され、充放電サイクル特性の向上を図ることができる。
2011126047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質として溶融塩を用いる溶融塩電池内で電極間を隔離するシート状のセパレータを製造する方法であって、
溶融塩に対する耐性を有する樹脂を材料とした多孔質の樹脂シートに対して、親水性を付与することを特徴とするセパレータ製造方法。
【請求項２】
前記樹脂シートは、フッ素樹脂シートであり、
該フッ素樹脂シートに、水を含浸させた状態で、フッ素樹脂中のＣ−Ｆ結合を切断するために必要なエネルギー以上のエネルギーを持つ紫外線を照射して、前記フッ素樹脂シートの表面に露出したＦ基を酸素含有基に置換し、前記フッ素樹脂シートの表層に存在する酸素の元素組成比を１原子％以上１５原子％以下にすること
を特徴とする請求項１に記載のセパレータ製造方法。
【請求項３】
前記フッ素樹脂シートに水を含浸させる前に、前記フッ素樹脂シートを親水性有機溶媒に浸漬することを特徴とする請求項２に記載のセパレータ製造方法。
【請求項４】
一対の電極に挟まれて該一対の電極が短絡するまで厚み方向に圧力を加えられたときの短絡時の圧力が１×１０6 Ｐａ以上となるように、Ｆ基を酸素含有基に置換する量を調整すること
を特徴とする請求項２又は３に記載のセパレータ製造方法。
【請求項５】
前記樹脂シートの表面にポリビニルアルコールからなる層を形成することを特徴とする請求項１に記載のセパレータ製造方法。
【請求項６】
前記樹脂はポリプロピレンであることを特徴とする請求項１又は５に記載のセパレータ製造方法。
【請求項７】
親水性を付与した後の樹脂シートを２枚重ね合わせ、一部を除いて周縁部を接合して、袋状に形成すること
を特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載のセパレータ製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一つに記載のセパレータ製造方法で製造したセパレータで電極間を隔離して溶融塩電池を組み立てること
を特徴とする溶融塩電池の製造方法。
【請求項９】
電解質として溶融塩を用いる溶融塩電池内で電極間を隔離するシート状のセパレータであって、
溶融塩に対する耐性を有する樹脂を材料とした多孔質の樹脂シートでなり、
親水性を付与されてあること
を特徴とするセパレータ。
【請求項１０】
前記樹脂シートは、フッ素樹脂シートであり、
表層には、酸素含有基が存在し、
前記表層に存在する酸素の元素組成比が１原子％以上１５原子％以下であること
を特徴とする請求項９に記載のセパレータ。
【請求項１１】
一対の電極に挟まれて該一対の電極が短絡するまで厚み方向に圧力を加えられたときの短絡時の圧力が１×１０6 Ｐａ以上であること
を特徴とする請求項１０に記載のセパレータ。
【請求項１２】
前記樹脂はフッ素樹脂又はポリプロピレンであり、
表面にポリビニルアルコールからなる層を形成してあること
を特徴とする請求項９に記載のセパレータ。
【請求項１３】
一部が開口した袋状をなしていることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか一つに記載のセパレータ。
【請求項１４】
溶融塩を電解質として用いた溶融塩電池であって、
溶融塩に対する耐性を有する樹脂を材料とした多孔質の樹脂シートでなるセパレータを備え、
該セパレータに溶融塩を含浸させてあること
を特徴とする溶融塩電池。
【請求項１５】
請求項９乃至１２の何れか一つに記載のセパレータを備えることを特徴とする請求項１４に記載の溶融塩電池。
【請求項１６】
前記セパレータは、一部が開口した袋状をなしていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の溶融塩電池。
【請求項１７】
板状に形成した複数の正極及び負極を備え、
複数の正極及び負極を、複数回折り返してある連続した前記セパレータを互いの間に挟みながら、交互に並べてあること
を特徴とする請求項１４又は１５に記載の溶融塩電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融塩を電解質に用いた溶融塩電池に関し、より詳しくは、耐久性のあるセパレータの製造方法、溶融塩電池の製造方法、セパレータ及び溶融塩電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１２２２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高エネルギー密度・高効率の蓄電池として、溶融塩電池が着目されている。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。溶融塩電池の動作中は、溶融塩電池内の温度は溶融塩の融点以上に保たれている。溶融塩電池の内部には、正極、負極及びセパレータが備えられている。セパレータは、正極と負極とを隔てるシート状の部材であり、イオンを含む溶融塩を内部に保持している。従来の溶融塩電池では、セパレータとして、溶融塩を内部に保持できるガラス繊維の不織布（以下、ガラス不織布と言う）が利用されていることがある。【０００５】
ガラス不織布は、張力が弱く、塑性変形が不可能であるので、折り曲げ等の加工に対して強度が低く、加工性が悪い。従って、ガラス不織布を用いたセパレータは曲げにより破損し易い。破損したセパレータは、溶融塩電池の電極にデンドライトが発生した場合に、デンドライトの成長を妨げることができず、溶融塩電池の短絡の原因となる。短絡を防止するためにはセパレータの厚みを大きくする必要があり、このために溶融塩電池の内部抵抗が大きくなって性能が低下するという問題がある。リチウムイオン電池では、ポリオレフィン樹脂等の樹脂のシートをセパレータとして用いるのが一般的である。しかしながら、リチウムイオン電池は室温で使用することを前提としており、通常の樹脂を用いたセパレータは、溶融塩の融点以上の高温では軟化しやすく、溶融塩電池での使用は困難である。【０００６】
加工性が良く、破損が発生し難く、また溶融塩の融点以上の高温で使用できるように耐熱性の高いセパレータの材料として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が考えられる。しかしながら、例えば、ナトリウムイオンをカチオンとし、ＦＳＡ（ビスフルオロスルフォニルアミド；（ＦＳＯ2 ）2 Ｎ−）をアニオンとしたＮａＦＳＡ等の溶融塩を電解質として使用した溶融塩電池では、フッ素樹脂からなるセパレータの内部に溶融塩が含浸されにくく、電池動作が不安定になる問題が発生した。この問題は、溶融塩がフッ素樹脂に対して濡れ性が悪い事に起因しており、フッ素樹脂を用いたセパレータは、電解質である溶融塩を保持することが困難であり、溶融塩電池で使用することが困難である。特許文献１には、ＰＴＦＥ等の樹脂の親水性を高める方法が開示されているものの、溶融塩に対する樹脂の濡れ性を改善する方法は開示されていない。【０００７】
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、溶融塩に対する濡れ性を向上させた樹脂を用いることにより、溶融塩電池で使用可能な破損し難いセパレータの製造方法、溶融塩電池の製造方法、セパレータ及び該セパレータを備えた溶融塩電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るセパレータ製造方法は、電解質として溶融塩を用いる溶融塩電池内で電極間を隔離するシート状のセパレータを製造する方法であって、溶融塩に対する耐性を有する樹脂を材料とした多孔質の樹脂シートに対して、親水性を付与することを特徴とする。【０００９】
本発明に係るセパレータ製造方法は、前記樹脂シートは、フッ素樹脂シートであり、該フッ素樹脂シートに、水を含浸させた状態で、フッ素樹脂中のＣ−Ｆ結合を切断するために必要なエネルギー以上のエネルギーを持つ紫外線を照射して、前記フッ素樹脂シートの表面に露出したＦ基を酸素含有基に置換し、前記フッ素樹脂シートの表層に存在する酸素の元素組成比を１原子％以上１５原子％以下にすることを特徴とする。【００１０】
本発明に係るセパレータ製造方法は、前記フッ素樹脂シートに水を含浸させる前に、前記フッ素樹脂シートを親水性有機溶媒に浸漬することを特徴とする。【００１１】
本発明に係るセパレータ製造方法は、一対の電極に挟まれて該一対の電極が短絡するまで厚み方向に圧力を加えられたときの短絡時の圧力が１×１０6 Ｐａ以上となるように、Ｆ基を酸素含有基に置換する量を調整することを特徴とする。【００１２】
本発明に係るセパレータ製造方法は、前記樹脂シートの表面にポリビニルアルコールからなる層を形成することを特徴とする。【００１３】
本発明に係るセパレータ製造方法は、前記樹脂はポリプロピレンであることを特徴とする。【００１４】
本発明に係るセパレータ製造方法は、親水性を付与した後の樹脂シートを２枚重ね合わせ、一部を除いて周縁部を接合して、袋状に形成することを特徴とする。【００１５】
本発明に係る溶融塩電池の製造方法は、本発明に係るセパレータ製造方法で製造したセパレータで電極間を隔離して溶融塩電池を組み立てることを特徴とする。【００１６】
本発明に係るセパレータは、電解質として溶融塩を用いる溶融塩電池内で電極間を隔離するシート状のセパレータであって、溶融塩に対する耐性を有する樹脂を材料とした多孔質の樹脂シートでなり、親水性を付与されてあることを特徴とする。【００１７】
本発明に係るセパレータは、前記樹脂シートは、フッ素樹脂シートであり、表層には、酸素含有基が存在し、前記表層に存在する酸素の元素組成比が１原子％以上１５原子％以下であることを特徴とする。【００１８】
本発明に係るセパレータは、一対の電極に挟まれて該一対の電極が短絡するまで厚み方向に圧力を加えられたときの短絡時の圧力が１×１０6 Ｐａ以上であることを特徴とする。【００１９】
本発明に係るセパレータは、前記樹脂はフッ素樹脂又はポリプロピレンであり、表面にポリビニルアルコールからなる層を形成してあることを特徴とする。【００２０】
本発明に係るセパレータは、一部が開口した袋状をなしていることを特徴とする。【００２１】
本発明に係る溶融塩電池は、溶融塩を電解質として用いた溶融塩電池であって、溶融塩に対する耐性を有する樹脂を材料とした多孔質の樹脂シートでなるセパレータを備え、該セパレータに溶融塩を含浸させてあることを特徴とする。【００２２】
本発明に係る溶融塩電池は、本発明に係るセパレータを備えることを特徴とする。【００２３】
本発明に係る溶融塩電池は、前記セパレータは、一部が開口した袋状をなしていることを特徴とする。【００２４】
本発明に係る溶融塩電池は、板状に形成した複数の正極及び負極を備え、複数の正極及び負極を、複数回折り返してある連続した前記セパレータを互いの間に挟みながら、交互に並べてあることを特徴とする。【００２５】
本発明においては、溶融塩電池は、多孔質の樹脂シートでなるセパレータを備えている。樹脂シートはガラス不織布に比べて壊れ難く、傷が発生し難いので、電極に発生したデンドライトがセパレータを貫通することが困難となり、デンドライトを原因とする溶融塩電池の短絡の発生が効果的に抑制される。【００２６】
また本発明においては、多孔質の樹脂シートでなるセパレータに親水性を付与することにより、セパレータの溶融塩に対する濡れ性が向上し、セパレータに溶融塩を含浸させることが容易となる。【００２７】
また本発明においては、水を含浸させたフッ素樹脂シートに紫外線を照射することにより、フッ素樹脂シート中でＣ−Ｆ結合が切断され、更に水が反応して、ＯＨ基等の酸素含有基が生成される。このため、フッ素樹脂シートの表層でのＦ基が酸素含有基に置換される。フッ素樹脂シートの表層に存在する酸素の元素組成比が１％以上１５％以下となるように紫外線を照射することにより、フッ素樹脂シートの溶融塩に対する濡れ性が向上し、セパレータとして利用することが可能となる。【００２８】
また本発明においては、エタノール等の親水性有機溶媒にフッ素樹脂シートを浸漬させてから、フッ素樹脂シートに水を含浸させる。親水性有機溶媒は水と置換しやすく、容易にフッ素樹脂シートに水が含浸される。【００２９】
また本発明においては、フッ素樹脂シートの厚み方向に圧力を加えたときの短絡圧力が１×１０6 Ｐａ以上になるように紫外線の照射量を調整することにより、フッ素樹脂シートは、溶融塩電池のセパレータとして使用できるだけの強度を保つことができる。【００３０】
また本発明においては、樹脂シートの表面にポリビニルアルコールからなる層を形成することによって、樹脂シートに親水性を付与する。【００３１】
また本発明においては、溶融塩電池は、セパレータの材料となる樹脂として、溶融塩電池が動作する温度で溶融塩に耐性のあるポリプロピレンを用いている。【００３２】
また本発明においては、セパレータは袋状をなしており、溶融塩電池の正極又は負極を袋状のセパレータで包んである。溶融塩電池内では、正極と負極との間には常にセパレータが存在するようになる。【００３３】
また本発明においては、溶融塩電池は、板状の複数の正極及び負極を交互に並べて備え、連続したシート状のセパレータを複数回折り返して夫々の正極と負極との間に介装してある。溶融塩電池は、複数の電池を並列に接続した回路と同等の構成となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にあっては、溶融塩電池のセパレータの材料を樹脂としたことによって、ガラス不織布をセパレータに用いた従来の溶融塩電池に比べて、短絡の危険が低く安全であり、また内部抵抗が低下して出力が向上した溶融塩電池が実現できる等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】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断面図である。
【図２】多孔質のＰＴＦＥシートに水を含浸させる工程を示す模式的断面図である。
【図３】多孔質のＰＴＦＥシートにＵＶを照射する工程を示す模式的断面図である。
【図４】ＵＶ照射によりＯＨ基等の親水基が生成する過程を示す模式図である。
【図５】ＸＰＳスペクトルの例を示す特性図である。
【図６】ＸＰＳスペクトルの例を示す特性図である。
【図７】水の含浸及びＵＶ照射を行う前のＰＴＦＥシート並びにセパレータから得られたＸＰＳスペクトルを拡大した特性図である。
【図８】セパレータの表層での元素組成比と、セパレータの溶融塩に対する濡れ性及び強度との比較結果を示す図表である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る溶融塩電池の構成例を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る溶融塩電池の構成例を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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断面図である。図１には、溶融塩電池を縦に切断した模式的断面図を示している。溶融塩電池は、上面が開口した直方体の箱状の電池容器５１内に、矩形板状の正極１、シート状のセパレータ３及び矩形板状の負極２を並べて配置し、電池容器５１に蓋部５２を冠着して構成されている。電池容器５１及び蓋部５２はＡｌ（アルミニウム）で形成されている。正極１及び負極２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１及び負極２の間に介装されている。正極１、セパレータ３及び負極２は、重ねられ、電池容器５１の底面に対して縦に配置されている。
【００３７】
負極２と電池容器５１の内側壁との間には、波板状の金属からなるバネ４１が配されている。バネ４１は、Ａｌ合金からなり非可撓性を有する平板状の押え板４２を付勢して負極２をセパレータ３及び正極１側へ押圧させる。正極１は、バネ４１の反作用により、バネ４１とは逆側の内側壁からセパレータ３及び負極２側へ押圧される。バネ４１は、金属製のスプリング等に限定されず、例えばゴム等の弾性体であってもよい。充放電により正極１又は負極２が膨脹又は収縮した場合は、バネ４１の伸縮によって正極１又は負極２の体積変化が吸収される。
【００３８】
正極１は、Ａｌからなる矩形板状の正極集電体１１上に、ＮａＣｒＯ2 等の正極活物質とバインダとを含む正極材１２を塗布して形成してある。なお、正極活物質はＮａＣｒＯ2 に限定されない。負極２は、Ａｌからなる矩形板状の負極集電体２１上に、Ｓｎ（錫）等の負極活物質を含む負極材２２をメッキによって形成してある。負極集電体２１上に負極材２２をメッキする際には、ジンケート処理として下地に亜鉛をメッキした後にＳｎメッキを施すようにしてある。負極活物質はＳｎに限定されず、例えば、Ｓｎを金属ナトリウム、炭素、珪素又はインジウムに置き換えてもよい。負極材２２は、例えば負極活物質の粉末に結着剤を含ませて負極集電体２１上に塗布することによって形成してもよい。正極集電体２１及び負極集電体３１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の詳細については後述する。
【００３９】
電池容器５１内では、正極１の正極材１２と負極２の負極材２２とを向かい合わせにし、正極１と負極２との間にセパレータ３を介装してある。正極１、負極２及びセパレータ３には、溶融塩からなる電解質を含浸させてある。電池容器５１の内面は、正極１と負極２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５２の外側には、外部に接続するための正極端子５３及び負極端子５４が設けられている。正極端子５３と負極端子５４との間は絶縁されており、また蓋部５２の電池容器５１内に対向する部分も絶縁皮膜等によって絶縁されている。正極集電体１１の一端部は、正極端子５３にリード線５５で接続され、負極集電体２１の一端部は、負極端子５４にリード線５６で接続される。リード線５５及びリード線５６は、蓋部５２から絶縁してある。蓋部５２は、溶接によって電池容器５１に冠着されている。
【００４０】
電解質は、溶融状態で導電性液体となる溶融塩である。溶融塩の融点以上の温度で、溶融塩は溶融して電解液となり、溶融塩電池は二次電池として動作する。融点を低下させるために、電解質は、複数種類の溶融塩が混合していることが望ましい。例えば、電解質は、ナトリウムイオンをカチオンとしＦＳＡをアニオンとしたＮａＦＳＡと、カリウムイオンをカチオンとしＦＳＡをアニオンとしたＫＦＳＡとの混合塩である。この混合塩を、以下、Ｎａ−ＫＦＳＡと言う。なお、電解質である溶融塩は、ＴＦＳＡ（ビストリフルオロメチルスルフォニルアミド）又はＦＴＡ（フルオロトリフルオロメチルスルフォニルアミド）等の他のアニオンを含んでいてもよく、有機イオン等の他のカチオンを含んでいてもよい。また溶融塩として、室温で溶融しているイオン液体を含んでいてもよい。この形態では、電解質中でナトリウムイオンが電荷のキャリアとなる。また、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、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。
【００４１】
次に、セパレータ３の詳細を説明する。セパレータ３は、溶融塩が溶融した状態で溶融塩電池が動作する温度で溶融塩に対する耐性を有する樹脂を材料とした樹脂シートである。本実施の形態では、セパレータ３は、フッ素樹脂であるＰＴＦＥを材料として、多孔質のシート状に形成されている。ＰＴＦＥは、溶融塩電池の動作温度である溶融塩の融点以上の温度でも熱分解を起こさず、また溶融塩の融点以上の温度で溶融塩に対する耐性を有する。通常、ＰＴＦＥは溶融塩に対する濡れ性が悪い。ところが、実験により、樹脂に親水性を持たせることによって樹脂の溶融塩に対する濡れ性が向上することが明らかとなった。そこで、セパレータ３には、親水性を付与することにより、溶融塩に対する濡れ性を向上させてある。本発明のセパレータ製造方法では、多孔質のＰＴＦＥシート（フッ素樹脂シート）の表面に露出したＦ基（フルオロ基）の一部を、ＯＨ基（ヒドロキシル基）等の酸素を含有する親水基に置換することにより、セパレータ３を製造する。具体的には、多孔質のＰＴＦＥシートに水を含浸させ、次に、フッ素樹脂中のＣ−Ｆ結合を切断するために必要なエネルギー以上のエネルギーを持つＵＶ（紫外線）をＰＴＦＥシートに照射することにより、セパレータ３を製造する。なお、Ｆはフッ素、Ｏは酸素、Ｈは水素、Ｃは炭素を示す。
【００４２】
図２は、多孔質のＰＴＦＥシートに水を含浸させる工程を示す模式的断面図である。まず、多孔質のＰＴＦＥシート３１を、エタノール６１中に浸漬させる。エタノール６１は親水性有機溶媒である。エタノール６１中に浸漬させた多孔質のＰＴＦＥシート３１内に、エタノールが含浸される。次に、エタノールを含浸させた多孔質のＰＴＦＥシート３１を、純水６２中に浸漬させる。エタノールは水に良好に溶解するので、多孔質のＰＴＦＥシート３１内に含浸されたエタノールは、水に置換され、多孔質のＰＴＦＥシート３１内に水が含浸される。なお、親水性有機溶媒として、メタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、又はヘキサール等を用いてもよい。何れの親水性有機溶媒を用いた場合でも、エタノール６１と同様の効果を奏する。
【００４３】
図３は、多孔質のＰＴＦＥシート３１にＵＶを照射する工程を示す模式的断面図である。まず、水を含浸させた多孔質のＰＴＦＥシート３１を一対の石英ガラス板６４，６４で挟持する。多孔質のＰＴＦＥシート３１を石英ガラス板６４，６４で挟持することにより、多孔質のＰＴＦＥシート３１内に水が含浸された状態が保持される。次に、低圧水銀ランプ６３を用いて多孔質のＰＴＦＥシート３１へＵＶを照射する。図３中にはＵＶを矢印で示す。ＵＶは石英ガラス板６４を透過してＰＴＦＥシート３１へ照射される。ＰＴＦＥ中のＦ基をＯＨ基に置換するためには、ＰＴＦＥ中のＣ−Ｆ結合を切断するために必要なエネルギー以上のエネルギーを持つＵＶを照射する必要がある。Ｃ−Ｆ結合の結合エネルギーは１２８ｋｃａｌ／ｍｏｌであるので、この結合エネルギー以上のエネルギーを持つ２２３ｎｍ以下の波長のＵＶをＰＴＦＥシート３１へ照射する。低圧水銀ランプ６３の照射スペクトルには、波長１８５ｎｍの輝線が含まれており、この波長のＵＶによってＰＴＦＥ中のＣ−Ｆ結合の切断が可能である。ＰＴＦＥシート３１にＵＶを照射する工程では、多孔質のＰＴＦＥシート３１の両面に対してＵＶ照射を行う。ＰＴＦＥシート３１の一方の表面にＵＶ照射を行った後に他方の表面にＵＶ照射を行ってもよく、ＰＴＦＥシート３１の両面に対して同時にＵＶ照射を行ってもよい。またＵＶ照射源は低圧水銀ランプ６３に限るものではなく、本発明では、２２３ｎｍ以下の波長のＵＶを照射できるものであれば、その他のＵＶ照射源を用いてもよい。
【００４４】
図４は、ＵＶ照射によりＯＨ基等の親水基が生成する過程を示す模式図である。図４中には、ＰＴＦＥの構造式を示す。ＰＴＦＥシート３１の表面のＣ−Ｆ結合に、２２３ｎｍ以下の波長のＵＶが照射され、Ｃ−Ｆ結合が切断される。図４に示すように、ＰＴＦＥシート３１に含まれる水が、Ｃ−Ｆ結合が切断された後のＣに反応し、Ｃに結合したＯＨ基が生成する。また、ＯＨ基以外にも、ケトン基（Ｃ＝Ｏ）又はカルボン酸基（ＣＯ2 Ｈ）等、Ｏを含有した親水基が生成することもある。このようにして、ＵＶ照射によりＰＴＦＥシート３１の表面に露出したＦ基がＯＨ基等のＯを含有した親水基に置換され、多孔質のＰＴＦＥ製シート３１はセパレータ３となる。セパレータ３の表面にＯＨ基等の親水基が露出していることにより、セパレータ３の表面と水又は溶融塩等の極性分子との親和性が向上し、セパレータ３の溶融塩に対する濡れ性が向上する。ＵＶの照射量が多いほど、ＯＨ基等の親水基の量が増加して溶融塩に対する濡れ性がより向上するものの、ＰＴＦＥ中の化学結合が切断されるので、セパレータ３の強度が低下する。セパレータ３の溶融塩に対する濡れ性を十分に確保するためには、セパレータ３の表層に存在する元素の内でＯが占める割合を示すＯの元素組成比が１原子％以上である必要がある。なお、セパレータ３の表層でのＯの元素組成比は、セパレータ３の表面に露出したＯＨ基の量に対応する。また、セパレータ３の強度を十分に保つためには、セパレータ３の表層でのＯの元素組成比が１５原子％以下である必要がある。
【００４５】
次に、セパレータ３の表層でのＯの元素組成比と、セパレータ３の溶融塩に対する濡れ性及び強度との関係を調べた実施例を説明する。多孔質のＰＴＦＥシート３１をエタノールに１時間浸漬し、次にＰＴＦＥシート３１を純水中に５時間浸漬することにより、多孔質のＰＴＦＥシート３１に水を含浸させた。水を含浸させたＰＴＦＥシート３１を石英ガラス板６４，６４で挟持し、１１０Ｗの低圧水銀ランプ６３によりＰＴＦＥシート３１の表面にＵＶ照射を行うことにより、セパレータ３を作成した。低圧水銀ランプ６３の照射スペクトルには、波長１８５ｎｍ及び２５４ｎｍの輝線が含まれている。低圧水銀ランプ６３とＰＴＦＥシート３１の表面との距離は１０ｍｍとした。実施例では、ＰＴＦＥシート３１の両面の夫々に対して０分、５分、８分、１０分、２０分ずつＵＶを照射することにより、五種類のセパレータ３を作成した。
【００４６】
セパレータ３の表層での元素組成比は、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy，Ｘ線光電子分光分析）を用いて測定した。ＸＰＳはＥＳＣＡ（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis ）とも呼ばれる。ＸＰＳは、真空中で試料にＸ線を照射し、試料の表面から発生する光電子を検出し、光電子のエネルギーを測定することにより、試料の表層に存在する元素の種類、元素の電子状態、及び元素の相対量を分析する方法である。ＸＰＳで検出できる元素は、リチウムより原子番号が大きい元素である。ＸＰＳで分析することができる試料の深さは、表面から数ｎｍである。セパレータ３の表層とは、表面からＸＰＳで分析することができる深さまでの範囲を示す。実施例では、ＵＬＶＡＣ−ＰＨＩ社製のＸＰＳ装置ＱｕａｎｔｅｒａＳＸＭを用いた。分析時には、Ｘ線には単色化ＡｌＫα線を用い、Ｘ線径は２００μｍとし、取り出し角は４５°とし、中和銃には電子及びアルゴンイオンを用いた。
【００４７】
図５及び図６は、ＸＰＳスペクトルの例を示す特性図である。図の横軸は結合エネルギー（Binding Energy）をエレクトロンボルト（ｅＶ）の単位で示し、図の縦軸は各結合エネルギーに対応する光電子の検出強度をｃ／ｓ（Counts per Second ）の単位で示す。ＸＰＳスペクトル中のピークは、特定の電子状態にある特定の元素が存在していることを表している。ＸＰＳスペクトルから、各元素の元素組成比を得ることができる。図５は、水の含浸及びＵＶ照射を行う前のＰＴＦＥシート３１に対してＸＰＳによる分析を行った結果を示す。各種の電子状態のＦに起因するピークが含まれている。また図５中のＣ１ｓを付した２９０ｅＶ付近のピークは、ＰＴＦＥシート３１中のＣに起因するピークである。図６は、ＰＴＦＥシート３１にＵＶを照射して作成したセパレータ３に対してＸＰＳによる分析を行った結果を示す。図６中では、図５に比べて、Ｏ１ｓを付したピークが成長している。図６中でＯ１ｓを付したピークは、Ｏに起因するピークであり、セパレータ３の表面にＯＨ基が存在していることが分かる。また図６中では、図５に比べて、Ｃ１ｓを付した２９０ｅＶ付近のピークが変化している。
【００４８】
図７は、水の含浸及びＵＶ照射を行う前のＰＴＦＥシート３１並びにセパレータ３から得られたＸＰＳスペクトルを拡大した特性図である。図７には、結合エネルギー２９２ｅＶ付近を拡大したＸＰＳスペクトルを示しており、水の含浸及びＵＶ照射を行う前のＰＴＦＥシート３１から得られたＸＰＳスペクトルを破線で示し、セパレータ３から得られたＸＰＳスペクトルを実線で示す。ＰＴＦＥに含まれるＣに関係する結合の結合エネルギーは、Ｃ−Ｃ及びＣ−Ｈが２８５ｅＶ、Ｃ−Ｏが２８７ｅＶ、Ｃ＝Ｏが２８９ｅＶ、ＣＦ2 が２９２ｅＶである。図７中に示すように、セパレータ３から得られたＸＰＳスペクトルでは、水の含浸及びＵＶ照射を行う前のＰＴＦＥシート３１から得られたＸＰＳスペクトルに比べて、ＣＦ2 に起因するピークの強度が低下し、Ｃ−Ｏ及びＣ＝Ｏに起因するピークの強度が増加している。図４に示す如きＣに結合したＦ基がＯＨ基等の酸素を含有した親水基に置換する反応が起こっていることが明らかである。
【００４９】
また、実施例では、セパレータ３の溶融塩に対する濡れ性は、溶融した溶融塩に対する含浸テストを行うことにより調べた。具体的には、３ｃｍ角のセパレータ３を作成し、８０℃に加温して溶融させたＮａ−ＫＦＳＡにセパレータ３を浮かべ、Ｎａ−ＫＦＳＡがセパレータ３の全面に含浸してセパレータ３が沈むまでの時間を測定した。
【００５０】
また、実施例では、セパレータ３を正極１及び負極２で挟み、正負極間の抵抗を測定しながら正負極間に圧力を加え、圧力を徐々に増加させ、正極１と負極２とが短絡するときの圧力である短絡圧力を測定した。溶融塩電池内でセパレータ３の厚み方向に短絡圧力以上の圧力がかかった場合は、溶融塩電池内で正極１と負極２とが短絡する。セパレータ３の短絡圧力が小さいほど溶融塩電池では短絡が発生し易くなり、短絡圧力が大きいほど短絡が発生し難くなる。正極１及び負極２として、正極集電体１１にＡｌセルメットを用い、正極活物質にＮａＣｒＯ2 を用いて作成した３ｃｍ角の正極１と、ＳｎめっきＡｌ箔でなる３ｃｍ角の負極２とを用いた。セパレータ３に加える圧力の増加及び測定はオートグラフを用いて行った。短絡圧力としては、正負極間の抵抗が１ｋΩ以下となるときの圧力を採用した。
【００５１】
図８は、セパレータ３の表層での元素組成比と、セパレータ３の溶融塩に対する濡れ性及び強度との比較結果を示す図表である。図８には、ＰＴＦＥシート３１へのＵＶ照射の時間に関連付けて、セパレータ３の溶融塩に対する濡れ性、短絡圧力、セパレータ３の表層のＦの元素組成比、及びセパレータ３の表層のＯの元素組成比を示している。ＵＶ照射時間が０分の場合は、セパレータ３は水の含浸及びＵＶ照射を行う前のＰＴＦＥシート３１である。Ｏの元素組成比は０．１原子％となっており、Ｏがほとんど存在しておらず、表面にほとんどＯＨ基等の親水基が露出していないことが明らかである。溶融塩は時間をかけても全面含浸することは無く、水の含浸及びＵＶ照射を行う前のＰＴＦＥシート３１に溶融塩に対する濡れ性が全く無いことが明らかである。
【００５２】
ＵＶ照射時間が５分以上の場合は、概ね、ＵＶ照射時間が長いほど、Ｏの元素組成比は増加し、Ｆの元素組成比は減少し、短絡圧力は減少し、セパレータ３に溶融塩が含浸するまでの時間は短縮される。従って、ＵＶ照射時間を調整することにより、ＰＴＦＥシート３１へのＵＶ照射量を調整して、表層のＯの元素組成比及び表面に露出したＯＨ基等の親水基の量を調整することができる。ＵＶ照射時間が５分の場合は、セパレータ３の表層のＯの元素組成比は１．１原子％となっており、表面にＯＨ基が生成していることが明らかである。セパレータ３に溶融塩が含浸するまでの時間は１００秒であり、表面に露出したＯＨ基等の親水基によって溶融塩に対する濡れ性が向上していることが分かる。１００秒程度の時間をかければ、溶融塩を含浸させて溶融塩電池のセパレータ３として使用することが可能である。また短絡圧力は８×１０6 Ｐａとなっている。図８に示すように、溶融塩を含浸させて溶融塩電池のセパレータ３として使用するためには、表層のＯの元素組成比が１原子％以上であることが必要である。表層のＯの元素組成比が１原子％未満である場合は、製造したセパレータ３に溶融塩を含浸させるための時間が１００秒を超過することになり、溶融塩電池のセパレータ３として使用することは現実的では無い。従って、セパレータ３の表層のＯの元素組成比が１原子％以上になるようにＵＶの照射量を調整する必要がある。
【００５３】
ＵＶ照射時間が８分の場合は、セパレータ３の表層のＯの元素組成比は３．３原子％となっており、ＯＨ基が増加していることが明らかである。セパレータ３に溶融塩が含浸するまでの時間は５秒であり、溶融塩を含浸させて溶融塩電池のセパレータ３として使用することは容易である。また短絡圧力はこの実施例では９×１０6 Ｐａとなっている。ＵＶ照射時間が１０分の場合は、セパレータ３の表層のＯの元素組成比は６．１原子％となっており、ＯＨ基がより増加していることが明らかである。セパレータ３に溶融塩が含浸するまでの時間は３秒であり、溶融塩を含浸させて溶融塩電池のセパレータ３として使用することはより容易となっている。短絡圧力は６×１０6 Ｐａであり、Ｏの元素組成比がより低い試料に比べて低下している。
【００５４】
ＵＶ照射時間が２０分の場合は、セパレータ３の表層のＯの元素組成比は１５．４原子％となっており、ＯＨ基がより増加している。一方、セパレータ３に溶融塩が含浸するまでの時間は３秒であり、溶融塩に対する濡れ性の向上は限界になっていることが分かる。セパレータ３表面のＯＨ基等の親水基をこれ以上増加させたとしても、溶融塩に対する濡れ性を向上させるメリットはほとんど無いことが明らかである。また短絡圧力は１×１０6 Ｐａまで低下している。短絡圧力が１×１０6 Ｐａ以下となった状態では、充放電により正極１又は負極２が膨張した場合等、セパレータ３の厚さ方向に加わる圧力が増加した場合に、圧力が短絡圧力を超過して正極１と負極２とが短絡する危険性が高くなる。従って、セパレータ３の表層のＯの元素組成比が１５原子％を超過する場合は、製造したセパレータ３を溶融塩電池のセパレータ３として使用することは現実的では無い。よって、本発明では、セパレータ３の表層のＯの元素組成比が１５原子％以下であり、短絡圧力が１×１０6 Ｐａ以上となるように、ＵＶの照射量を制限して、ＰＴＦＥシート３１のＦ基をＯＨ基等の親水基に置換する量を制限する必要がある。
【００５５】
以上詳述したように、本実施の形態においては、セパレータ３の材料をＰＴＦＥとした。ＰＴＦＥシート３１の表層に存在する酸素の元素組成比が１原子％以上１５原子％以下となるように、表面に露出したＦ基をＯＨ基に置換することにより、ＰＴＦＥシート３１の溶融塩に対する濡れ性が向上する。溶融塩に対する濡れ性が向上したので、溶融塩電池のセパレータ３として利用できるようにＰＴＦＥシート３１に溶融塩を含浸させることが可能となる。また本発明においては、ＰＴＦＥシート３１に水を含浸させてＵＶを照射することにより、容易にＰＴＦＥシート３１の表面に露出したＦ基をＯＨ基に置換することができる。またＵＶの照射量を調整することにより、ＰＴＦＥシート３１の表層に存在するＯの元素組成比を容易に調整することができる。また本発明においては、セパレータ３の短絡圧力が１×１０6 Ｐａより大きくなるようにＯＨ基の置換量を制限することにより、ＰＴＦＥシート３１は、溶融塩電池のセパレータ３として現実的に使用できるだけの強度を保つことができる。元来、ＰＴＦＥは溶融塩の融点以上の高温で使用できるように耐熱性に優れているので、ＰＴＦＥを材料としたセパレータ３を溶融塩電池で使用することが可能となる。
【００５６】
ＰＴＦＥを材料にしたセパレータ３は、ガラス不織布を用いた従来のセパレータに比べて、破損し難い。従って、セパレータ３の材料をＰＴＦＥとした本発明の溶融塩電池は、ガラス不織布をセパレータに用いた従来の溶融塩電池に比べて、短絡の危険が低く安全である。またセパレータ３は、破損し難く、溶融塩電池の短絡を防止する能力が高いので、ガラス不織布を用いた従来のセパレータに比べて、厚みを小さくすることができる。具体的には、厚みが２００μｍである従来のセパレータに比べて、セパレータ３は、性能を同等に保ちながら、厚みを２０〜１００μｍとすることができる。セパレータ３の厚みが小さくなることにより、溶融塩電池の内部抵抗が低下し、高出力化が可能となる。
【００５７】
なお、以上の実施の形態においては、ＵＶ照射量を調整する方法として、ＵＶ照射時間を調整する方法を示したが、本発明では、他の方法でＵＶ照射量を調整してもよい。例えば、ＵＶの発光強度を調整するか、又はＵＶ照射源からＰＴＦＥシート３１までの距離を調整することにより、ＵＶ照射量を調整してもよい。
【００５８】
また、以上の実施の形態においては、ＰＴＦＥシート３１に対して親水性を付与する方法として、ＵＶ照射を行う形態を示したが、本発明は、これに限るものではなく、その他の方法によりＰＴＦＥシート３１に親水性を付与する形態であってもよい。例えば、本発明は、ＰＴＦＥシート３１の表面にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなる層を形成することにより、ＰＴＦＥシート３１に親水性を付与する形態であってもよい。ＰＶＡは、親水基を有し、親水性の高い物質であるので、ＰＴＦＥシート３１の表面にＰＶＡ層を形成することにより、ＰＴＦＥシート３１に親水性が付与される。具体的には、ＰＴＦＥシート３１をＰＶＡに浸漬することにより、ＰＴＦＥシート３１の表面にＰＶＡ層を形成する。実験により、表面にＰＶＡ層を形成することによって親水性を付与した樹脂では溶融塩に対する濡れ性が向上することが確認された。ＰＴＦＥシート３１にＰＶＡ層を形成することによって作製したセパレータ３は、溶融塩を含浸させることができるので、溶融塩電池で使用することが可能である。またＰＶＡ層を形成した後に、架橋剤を用いた化学架橋、又は電離放射線による照射架橋等の方法を用いてＰＶＡを架橋してもよい。ＰＶＡを架橋した場合は、ＰＴＦＥとＰＶＡ層との接着力が向上するので、より好ましいセパレータ３が得られる。
【００５９】
また、ＰＴＦＥシート３１に親水性を付与する方法として、ＰＴＦＥシート３１にプラズマ処理を施してもよい。例えば、窒素ガス及び水素ガスの混合ガスに高周波電圧を印加することにより発生したプラズマ中にＰＴＦＥシート３１を暴露するプラズマ処理を行う。ＰＴＦＥシート３１に対して５分間以上のプラズマ処理を行うことにより、ＰＴＦＥシート３１に対する水の接触角が超撥水の状態から約４０°となってＰＴＦＥシート３１に親水性が付与され、ＰＴＦＥシート３１の溶融塩に対する濡れ性が向上したことが確認された。同様に、アルゴンガス又は酸素ガスを用いたプラズマ処理を行うことによっても、ＰＴＦＥシート３１に親水性が付与され、ＰＴＦＥシート３１の溶融塩に対する濡れ性が向上したことが確認された。プラズマ処理を施した後のＰＴＦＥシート３１の表面を分析したところ、プラズマ処理後の表面では、プラズマ処理前に比べてＣ−Ｆ結合が減少しており、表面におけるＣ−Ｆ結合の減少が溶融塩に対する濡れ性の向上に寄与していることが推測される。ＰＴＦＥシート３１にプラズマ処理を行うことによって作製したセパレータ３は、溶融塩を含浸させることができるので、溶融塩電池で使用することが可能である。これらＵＶ照射以外の方法により作製したセパレータ３でも、ＵＶ照射により作製したセパレータ３と同等の効果が得られる。
【００６０】
また、以上の実施の形態においては、セパレータ３の材料であるフッ素樹脂としてＰＴＦＥを用いた形態を示したが、本発明は、これに限るものではなく、セパレータ３の材料としてＰＴＦＥ以外のフッ素樹脂を用いた形態であってもよい。セパレータ３の材料としては、１９０℃以上の耐熱性を有するフッ素樹脂が好ましい。具体的には、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（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）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＥＣＴＦＥ（エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体）、又はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等である。
【００６１】
なお、本発明は、電解質である溶融塩の成分を調整することにより、溶融塩の溶融点を低下させ、溶融塩電池の動作温度を低下させ、フッ素樹脂よりも耐熱温度が低い樹脂をセパレータ３の材料とした形態であってもよい。例えば、動作温度が８０℃以上である溶融塩電池では、セパレータ３の材料としてポリプロピレンを用いることができる。
【００６２】
更に、セパレータ３は、材料となる樹脂シートに親水性を付与することなく、溶融塩を含浸させる処理を施した形態であってもよい。具体的には、まず、樹脂との親和性が高いイソプロピルアルコール、酢酸エチル又はアセトン等の溶媒を多孔質の樹脂シートに含浸させ、次に、溶媒を溶融塩と置換させることによって樹脂シートに溶融塩を含浸させる。イソプロピルアルコールは、疎水基を有し、フッ素樹脂又はポリプロピレン等の樹脂との親和性が高いので、容易に樹脂シートに含浸される。イソプロピルアルコールを含浸させた樹脂シートを溶融塩に浸漬することにより、樹脂シート内のイソプロピルアルコールは溶融塩と置換し、樹脂シート内に溶融塩が含浸される。セパレータ３は、このような処理によって溶融塩を含浸させた形態であってもよい。
【００６３】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に係る溶融塩電池の構成例を示す模式的断面図である。図９には、溶融塩電池を縦に切断した模式的断面図を示している。セパレータ３は、実施の形態１と同様に、親水性を付与したＰＴＦＥシート３１等の多孔質の樹脂シートでなり、袋状に形成されている。具体的には、親水性を付与した樹脂シートを２枚重ね合わせ、一辺を除いて樹脂シートの周縁部同士を接合することにより、袋状のセパレータ３が製造される。例えば、ＵＶ照射により親水性を付与したＰＴＦＥシート３１を２枚重ね合わせ、周縁部同士を加熱して融着させることにより、セパレータ３を製造する。袋状のセパレータ３は、袋状の内部に正極１を包んでいる。セパレータ３の一辺は開口部となっており、開口部を通ったリード線５５によって正極集電体１１と正極端子５３とが電気的に接続されている。溶融塩電池のその他の構成は、実施の形態１と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。なお、セパレータ３は、正極１を収納した後にリード線５５が通る部分を除いて開口部を接続した形態であってもよい。また、樹脂シートを袋状にした後に、樹脂シートに親水性を付与することも可能である。
【００６４】
ＰＴＦＥシート３１等の多孔質の樹脂シートは、ガラス不織布に比べて、機械的強度が高く、加工性に優れているので、セパレータ３を袋状に形成することができる。本実施の形態においては、正極１が袋状のセパレータ３に包まれているので、正極１と負極２との間には常にセパレータ３が存在する。正極１と負極２との間にシート状のセパレータを介装させた電池では、温度変化又は充放電に伴う電極の変形によって電極又はセパレータの位置がずれて短絡が発生する虞があるのに対し、本実施の形態では、正極１又は負極２の位置がずれたとしても、正極１と負極２との間には常にセパレータ３が存在する。従って、本実施の形態に係る溶融塩電池は、電極又はセパレータの位置ずれによって短絡が発生することが無く、正極と負極との間にシート状のセパレータを介装させた電池に比べて、安全性が向上する。また、負極２でデンドライト成長が起きたとしても、デンドライトをセパレータ３が遮断する確率が飛躍的に向上するようになり、安定した充放電サイクルを達成することが可能となる。
【００６５】
なお、本実施の形態においては、セパレータ３が正極１を包んでいる形態を示したが、溶融塩電池は、セパレータ３が負極２を包んでいる形態であってもよい。また、実施の形態１及び２においては、正極１及び負極２を一対備える形態を示したが、本発明の溶融塩電池は、セパレータ３を間に介して複数の正極１及び負極２を交互に並べた形態であってもよい。
【００６６】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る溶融塩電池の構成例を示す模式的断面図である。図１０には、溶融塩電池を縦に切断した模式的断面図を示している。溶融塩電池は、複数の正極１及び負極２を備えている。正極１は、矩形板状の正極集電体１１の両面に正極活物質を含む正極材１２を塗布して形成してある。負極２は、矩形板状の負極集電体２１の両面に負極活物質を含む負極材２２をメッキによって形成してある。複数の正極１及び負極２は、夫々に矩形平板状に形成されており、上面が開口した箱状の電池容器４１内に、互いの間にセパレータ１を介在させながら交互に並べられ、電池容器５１の底面に対して縦に配置されている。複数の正極集電体１１は、リード線５７を介して互いに接続され、更にリード線５５で正極端子５３に接続されている。同様に、複数の負極集電体２１は、リード線５８を介して互いに接続され、更にリード線５６で負極端子５４に接続されている。なお、図１０には、リード線５７が電極の上側に配置され、リード線５８が電極の下側に配置された形態を示しているが、リード線５７及びリード線５８は、電極の横側（図１０の断面の前面側及び背面側）に配置されていてもよい。
【００６７】
セパレータ３は、実施の形態１及び２と同様に、親水性を付与したＰＴＦＥシート３１等の多孔質の樹脂シートでなり、電解質である溶融塩が含浸されている。本実施の形態におけるセパレータ３は、長尺のシート状をなしており、長尺方向に複数回折り返された形状となっている。溶融塩電池内では、連続した一枚のセパレータ３が長尺方向に複数回折り返されてあり、夫々の正極２と負極３との間隙に、セパレータ３の折り返した各部分が配置されている。セパレータ３の折り返しによって屈曲した部分は、正極１及び負極２の一端部を包み、平坦な部分は正極１と負極２との間に介在している。これにより、複数の正極１及び負極２は、一枚のセパレータ３によって互いに分離され、夫々の正極１及び負極２は、両面から一枚のセパレータ３に挟み込まれている。また複数の正極１はセパレータ３の一方の面側に配置され、複数の負極２はセパレータ３の他方の面側に配置されることになる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態に係る溶融塩電池は、複数の正極１及び負極２を交互に積層して備え、連続したシート状のセパレータ３を複数回折り返して夫々の正極１と負極２との間に介装している。ガラス不織布を用いた従来のセパレータは、加工性が悪く折り曲げによって壊れ易いので、複数回折り返した形状に形成することはできない。本実施の形態に係る溶融塩電池は、内部に複数の正極１及び負極２を交互に並べてあるので、複数の電池を並列に接続した回路と同等の動作を行う。従って、本実施の形態に係る溶融塩電池は、単一の正極及び負極を備えた電池に比べて容量が増加する。また、本実施の形態では、夫々の正極１及び負極２は両面がセパレータ３に挟まれているので、電極又はセパレータ３の位置がずれたとしても、正極１と負極２との間にはセパレータ３が存在する可能性が高く、短絡が発生する確率が低い。従って、本実施の形態に係る溶融塩電池は、安全性が高い。
【００６９】
なお、本実施の形態においては、正極集電体１１の両面に正極材１２が形成され、負極集電体２１の両面に負極材２２が形成された形態を示したが、両端に位置する正極１又は負極２は、片面に正極材１２又は負極材２２が形成された形態であってもよい。また、セパレータ３は、垂直方向に複数回折り返された形態ではなく、水平方向に複数回折り返された形態であってもよい。また複数の正極１及び負極２は、リード線以外の手法で互いに接続された形態であってもよい。
【００７０】
以上の実施の形態１〜３に示した溶融塩電池の構成は一例であり、溶融塩に対する耐性を有する樹脂で多孔質に形成してあり溶融塩が含浸されたセパレータ３を正極１と負極２との間に介装してある限り、本発明の溶融塩電池の構成は、その他の構成であってもよい。例えば、溶融塩電池は正極１及び負極２が垂直方向に積層された形態であってもよい。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、円柱状等のその他の形状であってもよい。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１  正極
１１  正極集電体
１２  正極材
２  負極
２１  負極集電体
２２  負極材
３  セパレータ
３１  ＰＴＦＥシート（フッ素樹脂シート）
６３  低圧水銀ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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