(57)【要約】本発明は、二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含む電解液及びそれを有するナトリウム−二酸化硫黄（Ｎａ−ＳＯ２）二次電池に関し、電解液内においての二酸化硫黄ガスの貯蔵特性を向上させるためのものである。本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池は、ナトリウムを含有する無機系素材の負極と、炭素素材の正極と、二酸化硫黄基盤の無機電解液とを含む。この際、電解液は、イオン性液体にＳＯ２ガスを注入して製造した二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナトリウムを含有する無機系素材の負極と、
炭素素材の正極と、
イオン性液体にＳＯ２ガスを注入して製造した二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含有する電解液と、
を含むナトリウム−二酸化硫黄二次電池。
【請求項２】
前記電解液は、前記イオン性液体にＳＯ２ガスが飽和状態で注入されることを特徴とする請求項１に記載のナトリウム−二酸化硫黄二次電池。
【請求項３】
前記イオン性液体は、ＥＭＩｍ−ＡｌＣｌ４（ｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ）またはＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４（ｐｒｏｐｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ）であることを特徴とする請求項１に記載のナトリウム−二酸化硫黄二次電池。
【請求項４】
前記イオン性液体電解質は、ＥＭＩＭ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２またはＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２（１．５≦ｘ≦３．０）であることを特徴とする請求項１に記載のナトリウム−二酸化硫黄二次電池。
【請求項５】
前記電解液は、二酸化硫黄基盤の無機電解質をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のナトリウム−二酸化硫黄二次電池。
【請求項６】
前記二酸化硫黄基盤の無機電解質は、ＮａＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２（１．５≦ｘ≦３．０）であることを特徴とする請求項５に記載のナトリウム−二酸化硫黄二次電池。
【請求項７】
イオン性液体にＳＯ２ガスを注入して製造した二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含有する電解液を含むナトリウム−二酸化硫黄二次電池。
【請求項８】
イオン性液体にＳＯ２ガスを注入して製造した二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含有する電解液を含むナトリウム−二酸化硫黄二次電池用電解液。
【請求項９】
前記イオン性液体にＳＯ２ガスが飽和状態で注入されることを特徴とする請求項８に記載のナトリウム−二酸化硫黄二次電池用電解液。
【請求項１０】
前記イオン性液体は、ＥＭＩｍ−ＡｌＣｌ４（ｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ）またはＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４（ｐｒｏｐｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ）であることを特徴とする請求項８に記載のナトリウム−二酸化硫黄二次電池用電解液。
【請求項１１】
前記イオン性液体電解質は、ＥＭＩＭ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２またはＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２（１．５≦ｘ≦３．０）であることを特徴とする請求項８に記載のナトリウム−二酸化硫黄二次電池用電解液。
【請求項１２】
二酸化硫黄基盤のアルミニウム系無機電解質をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のナトリウム−二酸化硫黄二次電池用電解液。
【請求項１３】
前記二酸化硫黄基盤のアルミニウム系無機電解質は、ＮａＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２（１．５≦ｘ≦３．０）であることを特徴とする請求項１２に記載のナトリウム−二酸化硫黄二次電池用電解液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナトリウム系二次電池に関し、より詳細には、二酸化硫黄（ＳＯ２）基盤の電解液内においての二酸化硫黄ガスの貯蔵特性を向上させることができる二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含む電解液及びそれを有するナトリウム−二酸化硫黄（Ｎａ−ＳＯ２）二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子製品のデジタル化と高性能化などにより消費者の要求が変わるに伴い、市場ニーズも、薄型、軽量化と高エネルギー密度による高容量を有する電池の開発に流れが変わっている状況である。また、未来のエネルギー及び環境問題に対処するために、ハイブリッド電気自動車や電気自動車、及び燃料電池自動車の開発が活発に進行されているところ、自動車電源用として電池の大型化が要求されている。
【０００３】
小型軽量化及び高容量で充放電可能な電池として、リチウム系二次電池が実用化されており、小型ビデオカメラ、携帯電話、ノートパソコンなどの携帯用電子及び通信機器などに用いられている。リチウム二次電池は、正極、負極、電解質で構成され、充電によって正極活物質から出たリチウムイオンが負極活物質に挿入され、放電時に、さらに脱離されるなどの両電極を往復しつつエネルギーを伝達する役目をするため、充放電が可能である。
【０００４】
なお、最近、リチウムの代わりにナトリウムを利用したナトリウム基盤二次電池の研究が再び注目されている。ナトリウムは、資源埋蔵量が豊かであるため、リチウムの代わりにナトリウムを利用した二次電池を製作できると、二次電池を低コストで製造できる。
【０００５】
前述したように、ナトリウム基盤二次電池は有用であるが、従来のナトリウム金属基盤の二次電池、例えばＮＡＳ（Ｎａ−Ｓ電池）、ＺＥＢＲＡ（Ｎａ−ＮｉＣｌ２電池）は、室温で使用できないという点、すなわち高温での液状ナトリウム及び正極活物質の使用による電池安全性問題及び腐食問題による電池性能低下であるという点に問題がある。なお、最近、ナトリウムイオンの脱挿を利用したナトリウムイオン電池が活発に研究されているが、これらのエネルギー密度及び寿命特性は、まだ不十分な状況である。そのため、室温で使用可能であり、エネルギー密度及び寿命特性に優れたナトリウム基盤二次電池が要求されている。
【０００６】
このような問題点を解消するために、ナトリウム−二酸化硫黄（Ｎａ−ＳＯ２）二次電池が紹介されている。ナトリウム−二酸化硫黄二次電池は、常温溶融塩形態の物質を電解質として使用して従来リチウム二次電池の低いエネルギー密度を大きく改善させ、これを利用して大容量電力貯蔵の電力供給源として使用可能な新しい電池システムである。
【０００７】
特に、ナトリウム−二酸化硫黄二次電池は、価格的に安いＮａを使用することによって、従来リチウム二次電池に比べて１／２以下の水準に価格を低減できる長所を有する新規な電池システムである。例えば、ナトリウム−二酸化硫黄二次電池の電解質としては、ＮａＡｌＣｌ４に二酸化硫黄ガスが注入されたＮａＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２が主に使用される。
【０００８】
しかしながら、ＮａＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２の電解質は、二酸化硫黄が電解質内にガス状態で存在するため、二酸化硫黄が時間が経つにつれて揮発される潜在的な問題点を有している。そのため、ＮａＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２の電解質においての二酸化硫黄の揮発によって二酸化硫黄の含量が低下する場合、ナトリウム−二酸化硫黄二次電池の性能低下がもたらされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−１２５４６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、二酸化硫黄基盤の電解液内においての二酸化硫黄ガスの貯蔵特性を向上させることができる二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含む電解液及びそれを有するナトリウム−二酸化硫黄（Ｎａ−ＳＯ２）二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明は、ナトリウムを含有する無機系素材の負極と、炭素素材の正極と、イオン性液体にＳＯ２ガスを注入して製造した二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含有する電解液とを含むナトリウム−二酸化硫黄二次電池を提供する。
【００１２】
本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池において、前記電解液は、前記イオン性液体にＳＯ２ガスが飽和状態で注入され得る。
【００１３】
本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池において、前記イオン性液体は、ＥＭＩｍ−ＡｌＣｌ４（ｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ）またはＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４（ｐｒｏｐｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ）とすることができる。
【００１４】
本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池において、前記イオン性液体電解質は、ＥＭＩＭ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２またはＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２（１．５≦ｘ≦３．０）とすることができる。
【００１５】
本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池において、前記電解液は、二酸化硫黄基盤の無機電解質をさらに含むことができる。
【００１６】
本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池において、前記二酸化硫黄基盤の無機電解質は、ＮａＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２（１．５≦ｘ≦３．０）とすることができる。
【００１７】
また、本発明は、イオン性液体にＳＯ２ガスを注入して製造した二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含有する電解液を含むナトリウム−二酸化硫黄二次電池を提供する。
【００１８】
また、本発明は、イオン性液体にＳＯ２ガスを注入して製造した二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含有する電解液を含むナトリウム−二酸化硫黄二次電池用電解液を提供する。
【００１９】
また、本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池用電解液において、前記イオン性液体にＳＯ２ガスを飽和状態で注入することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質をナトリウム−二酸化硫黄二次電池用電解液として単独または添加剤として使用することによって、二酸化硫黄基盤の電解液内に含まれた二酸化硫黄ガスの揮発性を制御し、電解液内においての二酸化硫黄ガスの貯蔵特性を向上させることができる。すなわちイオン性液体電解質は、非揮発性の物理的な特性を有するため、電解液内に含まれたイオン性液体が電解液内に存在する二酸化硫黄ガスの揮発性を抑制させて、電解液内に二酸化硫黄ガスが安定的に存在し得るようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明の実施例によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池のＳＯ２溶解度特性を評価したグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施例及び比較例によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池の貯蔵時間によるＳＯ２濃度変化を評価したグラフである。
【図４】図４は、本発明の実施例及び比較例によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池のＳＯ２貯蔵特性を評価したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
下記の説明では、本発明の実施例を理解するのに必要な部分のみが説明され、その他の部分の説明は、本発明の要旨を不明にしない範囲で省略されることに留意しなければならない。
【００２３】
以下で説明される本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は、通常的や辞書的な意味に限定すべきものではなく、発明者は、自分の発明を最善の方法で説明するための用語の概念で適切に定義できるという原則に即して本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈すべきである。したがって、本明細書に記載した実施形態と図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。
【００２４】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例をより詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池を説明するための図である。
【００２６】
図１を参照すれば、本発明のナトリウム−二酸化硫黄二次電池１００は、炭素正極２と、ナトリウム含有負極３と、二酸化硫黄基盤電解液１とを含み、ケース４をさらに含むことができる。この際、二酸化硫黄基盤電解液１は、二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含む。
【００２７】
ここで、正極２は、多孔性の炭素材よりなる。このような正極２は、二酸化硫黄基盤電解質の酸化−還元反応が起こる場所を提供する。正極２を構成する炭素材は、場合によって一つまたは二つ以上の異種元素を含む。異種元素というのは、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、ケイ素（Ｓｉ）を言う。異種元素の含有量は、０〜２０ａｔ％であり、好ましくは、５〜１５ａｔ％に該当する。異種元素の含量が５ａｔ％未満である場合、異種元素の添加による容量増大の効果が非常に弱く、１５ａｔ％以上である場合、炭素材の電気伝導度及び電極成形容易性が減少する。
【００２８】
また、正極２には、多孔性の炭素材に金属塩化物、金属フッ化物または金属臭化物をさらに含むことができる。
【００２９】
ここで、金属塩化物は、ＣｕＣｌ２、ＣｕＣｌ、ＮｉＣｌ２、ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３、ＣｏＣｌ２、ＭｎＣｌ２、ＣｒＣｌ２、ＣｒＣｌ３、ＶＣｌ２、ＶＣｌ３、ＺｎＣｌ２、ＺｒＣｌ４、ＮｂＣｌ５、ＭｏＣｌ３、ＭｏＣｌ５、ＲｕＣｌ３、ＲｈＣｌ３、ＰｄＣｌ２、ＡｇＣｌ、ＣｄＣｌ２のうち一つまたは二つ以上を含むことができる。例えば、正極２は、多孔性の炭素材と一定重量比のＣｕＣｌ２を含むことができる。ＣｕＣｌ２は、充放電時に、Ｃｕの酸化水が変化しながらナトリウムイオンと反応し、ＣｕとＮａＣｌの放電産物が得られ、充電時に、可逆的にＣｕＣｌ２が再形成される。正極２内の金属塩化物の含量は、５０〜１００ｗｔ％または６０〜９９ｗｔ％、好ましくは、正極２の特性改善のために更なる元素の配合などのために７０〜９５ｗｔ％とすることができる。
【００３０】
金属フッ化物は、ＣｕＦ２、ＣｕＦ、ＮｉＦ２、ＦｅＦ２、ＦｅＦ３、ＣｏＦ２、ＣｏＦ３、ＭｎＦ２、ＣｒＦ２、ＣｒＦ３、ＺｎＦ２、ＺｒＦ４、ＺｒＦ２、ＴｉＦ４、ＴｉＦ３、ＮｂＦ５、ＡｇＦ２、ＳｂＦ３、ＧａＦ３、ＮｂＦ５のうち一つまたは二つ以上を含むことができる。例えば、正極２は、多孔性の炭素材と一定重量比のＣｕＦ２を含むことができる。ＣｕＦ２は、充放電時に、Ｃｕの酸化水が変化しながらナトリウムイオンと反応し、ＣｕとＮａＣｌの放電産物が得られ、充電時に、可逆的にＣｕＦ２が再形成される。正極２内の金属フッ化物の含量は、５０〜１００ｗｔ％または６０〜９９ｗｔ％、好ましくは正極２の特性改善のために更なる元素の配合などのために７０〜９５ｗｔ％とすることができる。
【００３１】
また、金属臭化物は、ＣｕＢｒ２、ＣｕＢｒ、ＮｉＢｒ２、ＦｅＢｒ２、ＦｅＢｒ３、ＣｏＢｒ２、ＭｎＢｒ２、ＣｒＢｒ２、ＺｎＢｒ２、ＺｒＢｒ４、ＺｒＢｒ２、ＴｉＢｒ４、ＴｉＢｒ３、ＮｂＢｒ５、ＡｇＢｒ、ＳｂＢｒ３、ＧａＢｒ３、ＮｂＢｒ５、ＢｉＢｒ３、ＭｏＢｒ３、ＳｎＢｒ２、ＷＢｒ６、ＷＢｒ５のうち一つまたは二つ以上を含むことができる。例えば、正極２は、多孔性の炭素材と一定重量比のＣｕＢｒ２を含むことができる。ＣｕＢｒ２は、充放電時に、Ｃｕの酸化水が変化しながらナトリウムイオンと反応し、ＣｕとＮａＣｌの放電産物が得られ、充電時に、可逆的にＣｕＢｒ２が再形成される。正極２内の金属臭化物の含量は、５０〜１００ｗｔ％または６０〜９９ｗｔ％、好ましくは、正極２の特性改善のために更なる元素の配合などのために７０〜９５ｗｔ％とすることができる。
【００３２】
負極３は、ナトリウム金属、ナトリウムを含有する合金、ナトリウムを含有する金属間化合物、ナトリウムを含有する炭素材料、ナトリウムを含有する無機系物質などが使用できる。無機系物質は、酸化物、硫化物、リン化物、窒化物、フッ化物のうち少なくとも一つを含むことができる。負極３内の負極物質の含有量は、６０〜１００ｗｔ％とすることができる。
【００３３】
電解質及び正極反応活物質として使用される二酸化硫黄基盤電解液１としては、二酸化硫黄ガスを電解液内に安定的に取り込むことができる二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を含む。イオン性液体−ｘＳＯ２のイオン性液体電解質は、イオン性液体に対してＳＯ２の含量モル比ｘが０．５〜１０に該当するもので、好ましくは、１．５〜３．０に該当する。ＳＯ２含量モル比ｘが１．５未満と低くなる場合、電解質イオン伝導度が減少する問題点が現われ、３．０超過と高くなる場合、電解質の蒸気圧が高くなる問題点が現われる。
【００３４】
この際、イオン性液体電解質は、陽イオン、陰イオン及び置換剤を含み、例えば、陽イオンの構造が異なるＥＭＩｍ−ＡｌＣｌ４（ｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ）またはＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４（ｐｒｏｐｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ）が使用でき、これに限定されるものではない。二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質は、ＥＭＩＭ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２とＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２で表示され得る（１．５≦ｘ≦３．０）。
【００３５】
なお、イオン性液体電解質を単独で二酸化硫黄基盤電解液１として使用することもできるが、二酸化硫黄基盤無機電解質とともに使用できる。例えば、二酸化硫黄基盤無機電解質としては、ＮａＧａＣｌ４、ＮａＡｌＣｌ４、Ｎａ２ＣｕＣｌ４、Ｎａ２ＭｎＣｌ４、Ｎａ２ＣｏＣｌ４、Ｎａ２ＮｉＣｌ４、Ｎａ２ＺｎＣｌ４、Ｎａ２ＰｄＣｌ４などが使用できる。例えば、二酸化硫黄基盤電解液１としてイオン性液体電解質とＮａＡｌＣｌ４を一緒に使用でき、この場合、二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質とＮａＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２（１．５≦ｘ≦３．０）の混合物で使用できる。
【００３６】
また、ケース４は、正極２と負極３との間に二酸化硫黄基盤電解液１が配置された構成物を囲むように設けられることができる。ケース４の一側には、正極２と連結される信号ライン及び負極３と連結される信号ラインが配置され得る。ケース４は、ナトリウム−二酸化硫黄二次電池１００を適用する分野によってその形状やサイズが決定され得る。ケース４の材質は、非伝導性材質で構成され得る。正極２と負極３を囲む絶縁体が設けられる場合、ケース４は、伝導性材質で形成されてもよい。
【００３７】
このような本発明による二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を電解液として使用するナトリウム−二酸化硫黄二次電池１００は、-５０℃〜３００℃の温度と、０．００１Ｃ〜１０００Ｃの電流条件で使用できる。本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池１００の電極密度は、０．０１ｍｇ／ｃｍ２〜１００ｍｇ／ｃｍ２であり、電解液の注入量は、１０ｕｇ〜１ｇである。本発明によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池１００は、多様な電池タイプ、例えばコインセル、ビーカーセル、パウチセル、円筒状セル、角形セルなど多様な形態に製造され得る。
【００３８】
本発明による二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を使用するナトリウム−二酸化硫黄二次電池１００の特性を評価するために、次のように二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を製造した。
【００３９】
実施例としてイオン性液体にＳＯ２ガスを飽和状態まで注入し、二酸化硫黄基盤のイオン性液体電解質を製造した。この際、実施例１及び実施例２の液体電解質としては、それぞれＥＭＩｍ−ＡｌＣｌ４とＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４を使用した。
【００４０】
比較例としてＮａＣｌとＡｌＣｌ３を１．１：１．０モルの比率で混合した後、ＳＯ２を注入した二酸化硫黄基盤アルミニウム系電解質（以下、「アルミニウム系電解質」という）を製造した。
【００４１】
このような実施例及び比較例による二酸化硫黄基盤電解質を電解液として使用して実施例及び比較例による電池を製造した。正極は、炭素材８０ｗｔ％、導電材（ｋｅｔｃｈｕｎ  ｂｌａｃｋ、１０ｗｔ％）及びバインダー（ＰＴＦＥ、１０ｗｔ％）を含み、２．５ｍｇ／ｃｍ２になるように製造した。製造された正極を利用してナトリウム金属素材の負極と二酸化硫黄系電解液及びガラス質隔離膜を使用して、２０３２コインタイプのセルを製造した。
【００４２】
実施例１及び実施例２の電解液の二酸化硫黄ガスの溶解度を測定し、その結果は、図２に示された通りである。
【００４３】
図２を参照すれば、実施例１のＥＭＩＭ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２と実施例２のＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２にそれぞれ３９．５ｇ、３８．３ｇのＳＯ２が１００ｇのイオン性液体に溶解していることを確認した。ここで、二酸化硫黄ガスの溶解度に一部の差異を示すことは、相対的に極性（ｐｏｌａｒ）を有する実施例１のＥＭＩＭ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２が、実施例２のＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２に比べて若干向上したＳＯ２溶解度を示すものと解釈できる。これは、イオン性液体の長所中の一つである様々な有機／無機物に対する高い親和度に起因する結果であって、イオン性液体が二酸化硫黄ガスの補集に効果的であることを確認できる結果である。
【００４４】
実施例及び比較例によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池の貯蔵時間によるＳＯ２濃度変化を評価した結果は、図３に示された通りである。
【００４５】
図３を参照すれば、比較例の場合、初期二酸化硫黄濃度の急激な変化が現われることに比べて、実施例１及び２によるイオン性液体に補集された二酸化硫黄は、貯蔵時間の増加にもかかわらず、安定的な二酸化硫黄の補集様相を確認できる。
【００４６】
これは、イオン性液体の注目すべき物理的特徴中の一つである非揮発性に起因するものと解釈できる。すなわちイオン性液体電解質は、非揮発性の物理的な特性を有するため、電解液内に含まれたイオン性液体電解質が、電解液内に存在する二酸化硫黄ガスの揮発性を抑制させて、電解液内に二酸化硫黄ガスが安定的に存在する挙動を示すものと解釈される。
【００４７】
実施例及び比較例によるナトリウム−二酸化硫黄二次電池のＳＯ２貯蔵特性を評価した結果は、図４に示された通りである。
【００４８】
図４を参照すれば、比較例によるアルミニウム系電解質基盤の電解液は、８日貯蔵以後に急激な二酸化硫黄の減少を示すのに対し、実施例１及び実施例２によるイオン性液体基盤の電解液は、非常に低い二酸化硫黄の損失を示している。すなわち実施例１によるＥＭＩｍ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２は、二酸化硫黄の含量が２．７６ｍｏｌから２．５０ｍｏｌに少し減少した。実施例２によるＰＭＰｙｒｒ−ＡｌＣｌ４−ｘＳＯ２は、二酸化硫黄の含量が２．８６ｍｏｌから２．４５ｍｏｌに少し減少した。
【００４９】
このような結果に基づいて、イオン性液体は、ナトリウム−二酸化硫黄二次電池に適用するとき、二酸化硫黄の安定的な補集が可能な効果的な媒介体として使用可能であることを確認できる。
【００５０】
なお、本明細書と図面に開示された実施例は、理解を助けるために特定例を提示したものに過ぎず、本発明の範囲を限定しようとするものではない。ここに開示された実施例以外にも、本発明の技術的思想に基づく他の変形例が実施可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者には自明である。
【符号の説明】
【００５１】
１  二酸化硫黄基盤電解液
２  正極
３  負極
４  ケース
１００  ナトリウム−二酸化硫黄二次電池
【図１】
2017517127.tif 000003
【図２】
2017517127.tif 000004
【図３】
2017517127.tif 000005
【図４】
2017517127.tif 000006
【国際調査報告】
2017517127.tif 000007
2017517127.tif 000008
2017517127.tif 000009
2017517127.tif 000010