組合物、儲(chǔ)能裝置和相關(guān)的方法
【專(zhuān)利摘要】提供一種正極組合物(130)。正極組合物(130)包含選自鈦、釩、鈮、鉬、鎳、鐵、鈷、鉻、錳、銀、銻、鎘、錫、鉛、銅、鋅和它們的組合的至少一種電活性金屬；堿金屬鹵化物；和基于正極組合物(130)的重量以至少0.5重量%的量存在的鋁。任選地包含一定量的碘化鈉，其量基于正極組合物(130)中鹵化鈉的重量為至多約1重量%。所述組合物可和熔融電解質(zhì)鹽一起包含在正極(129)中，所述電解質(zhì)鹽包含堿金屬鹵化物和鹵化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物。提供包括所述組合物的儲(chǔ)能裝置(100)，以及操作所述裝置(100)的方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】組合物、儲(chǔ)能裝置和相關(guān)的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)是提交于2009年6月18日的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?2/519，784的部分連續(xù)案，所述美國(guó)申請(qǐng)是提交于2008年I月23日的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/GB2008/000239的國(guó)家階段，其要求提交于2007年I月25日的英國(guó)申請(qǐng)?zhí)朑B0701370.9的權(quán)益。
[0002]背景
本發(fā)明包括涉及電極組合物和其生產(chǎn)和操作方法的實(shí)施方案。本發(fā)明還包括涉及用于儲(chǔ)能裝置的電極的實(shí)施方案。
[0003]金屬氯化物電池，尤其是具有熔融的鈉陽(yáng)極和β -氧化鋁固體電解質(zhì)的鈉-氯化鎳電池，廣泛用于儲(chǔ)能應(yīng)用。當(dāng)金屬氯化物電池用于象混合機(jī)車(chē)或插電式電動(dòng)車(chē)(PHEV)或混合電訊裝置的移動(dòng)應(yīng)用時(shí)，對(duì)電池而言，期望在電池的放電和充電期間能夠分別提供和接受電能。歷史上，提供維持最高可能的運(yùn)行容量的電池組合物是電池技術(shù)的焦點(diǎn)。在一些電池組合物中，加入鋁連同其它添加劑來(lái)提高電池的性能。然而，已經(jīng)使所用鋁的量最小化至例如低于正極組合物的約I重量％的量，因?yàn)檫^(guò)量的鋁通常妨礙運(yùn)行容量。
[0004]當(dāng)前已發(fā)現(xiàn)，對(duì)于某些應(yīng)用，例如混合電動(dòng)車(chē)、混合電訊裝置和其它不間斷電能系統(tǒng)(UPS)應(yīng)用，期望提供以下的電池組合物:其遞送提高的充電接受度和循環(huán)壽命以及提高的放電功率。電池的正極組合物的改性可明顯提高電池的充電接受度和循環(huán)壽命以及放電功率，即使這是在電池容量降低的情況下實(shí)現(xiàn)的。
[0005]已嘗試過(guò)的已知電池組合物的改性機(jī)制包括提高鎳網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)固度的添加劑、提高更大的鎳表面積的添加劑、提高鹽可用率或表面積的添加劑、提高更大的鐵用量的添加劑和使用金屬硫化物形式的添加的硫，假定通過(guò)毒化鎳表面以減輕鎳顆粒增長(zhǎng)來(lái)提高容量保持率。大部分這些改性以提高的電池容量作為其目標(biāo)。
[0006]簡(jiǎn)述
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供正極組合物。正極組合物包含選自以下的至少一種電活性金屬:鈦、銀、銀、鑰、鎳、鈷、鐵、鉻、猛、銀、鋪、鎘、錫、鉛、銅和鋅；至少一種堿金屬鹵化物；和基于正極組合物的重量以至少0.5重量％的量存在的鋁。任選地包括一定量的碘化鈉，例如基于正極組合物中鹵化鈉的重量至多約1.0重量％。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，正極組合物包含基于正極組合物的重量以至少1.0重量％的量存在的鋁。
[0007]在本發(fā)明的又一實(shí)施方案中，提供儲(chǔ)能裝置，其包括:殼體；集電器；布置于殼體內(nèi)的正極組合物和布置于殼體內(nèi)的熔融電解質(zhì)鹽。正極組合物包含:選自鈦、釩、鈮、鑰、鎳、鈷、鐵、鉻、錳、銀、銻、鎘、錫、鉛、銅和鋅的至少一種電活性金屬，至少一種堿金屬鹵化物和基于正極組合物的重量以至少0.5重量％的量存在的鋁，以及任選一種或多種添加劑，所述添加劑可包括一定量的碘化鈉，其量基于正極組合物中鹵化鈉的重量為至多約1.0重量％。熔融電解質(zhì)鹽包括至少一種堿金屬鹵化物和鹵化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物。在所述裝置的又一實(shí)施方案中，在電活性金屬完全放電后，通過(guò)第一次充電產(chǎn)生的鈉的至少10%剩余在負(fù)極中。在一些實(shí)施方案中，裝置用于混合電動(dòng)車(chē)、混合電訊裝置和其它UPS應(yīng)用。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供操作儲(chǔ)能裝置的方法。所述方法包括提供具有正極的儲(chǔ)能裝置，所述正極包含根據(jù)前文的正極組合物和熔融電解質(zhì)鹽；和對(duì)所述裝置施加至少一個(gè)充電/放電循環(huán)，使得在第一次充電期間，電活性金屬通過(guò)與反應(yīng)可用的氯化物總量的至多約90%反應(yīng)，氧化成電活性金屬氯化物。在其它實(shí)施方案中，熔融電解質(zhì)鹽包括至少一種堿金屬鹵化物和鹵化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物，其中在裝置的首次充電期間，基本上所有的氯化鈉在電活性金屬氧化成電活性金屬氯化物之中使用，并且電池的氯化鈉容量的至少10%在裝置的正常循環(huán)期間未被利用。在一些實(shí)施方案中，所述方法還包括對(duì)所述裝置施加至少一個(gè)充電/放電循環(huán)，使得在第一次充電循環(huán)期間產(chǎn)生的鈉的至少10%在正常完全放電后剩余在負(fù)極中。在其它實(shí)施方案中，在裝置的第一次充電期間，堿金屬鹵化物的至少95%與電活性金屬和/或鋁反應(yīng)。
[0009]附圖簡(jiǎn)述
當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些特征、方面和優(yōu)勢(shì)以及其它特征、方面和優(yōu)勢(shì)將變得更好理解，在附圖中，相同的符號(hào)始終表示相同的部分，其中:
圖1是闡明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的電化學(xué)電池的前視橫截面圖的示意圖。
[0010]圖2是在電化學(xué)電池的頂部充電(top-of-charge)操作中比較電池性能的圖示，所述電化學(xué)電池中的一些包含根據(jù)本文所述的實(shí)施方案的正極組合物。
[0011]圖3是在電化學(xué)電池的部分充電狀態(tài)(partial-state-of-charge)操作中比較電池性能的圖示，所述電化學(xué)電池中的一些包含根據(jù)本文所述的實(shí)施方案的正極組合物。
[0012]圖4是在電化學(xué)電池的頂部充電操作中比較電池性能的圖示，所述電化學(xué)電池中的一些包含根據(jù)本文所述的實(shí)施方案的正極組合物。
[0013]圖5是改變電化學(xué)電池的鋁的量對(duì)第一次充電的影響的圖示，所述電化學(xué)電池包含根據(jù)本文所述的實(shí)施方案的正極組合物。
[0014]圖6A-C是電化學(xué)電池對(duì)于設(shè)定功率所釋放的Wh的增加的圖示，所述電化學(xué)電池在根據(jù)本文所述的實(shí)施方案的正極組合物中包括增加量的Al。
[0015]圖7是基于包括在電化學(xué)電池的根據(jù)本文所述實(shí)施方案的正極組合物中鋁的量，對(duì)于設(shè)定功率的放電時(shí)間的圖示。
[0016]詳述
本發(fā)明總體上涉及正極組合物。更特別地，本發(fā)明涉及用于儲(chǔ)能裝置的正極組合物。本發(fā)明還包括涉及使用儲(chǔ)能裝置的方法的實(shí)施方案。
[0017]本文在貫穿于說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中所用的近似性語(yǔ)言，可應(yīng)用于修飾任何數(shù)量表示，其可允許改變而不造成其所涉及的基本功能的變化。因此，通過(guò)術(shù)語(yǔ)例如“約”修飾的值并不限于所指定的準(zhǔn)確值。在一些實(shí)例中，近似性語(yǔ)言可對(duì)應(yīng)于用于測(cè)量該值的儀器的精確度。同樣地，“無(wú)”可與術(shù)語(yǔ)組合使用，并且可包括非實(shí)質(zhì)意義的數(shù)量或痕量，然而仍認(rèn)為沒(méi)有所修飾的術(shù)語(yǔ)。
[0018]本文所用的術(shù)語(yǔ)“可能”和“可能是”是指在一組狀況中事件發(fā)生的可能性；擁有特定的性質(zhì)、特征或功能的可能性。這些術(shù)語(yǔ)還可通過(guò)表達(dá)能力、性能或與所修飾的動(dòng)詞相關(guān)的可能性中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)修飾另一動(dòng)詞。因此，“可能”和“可能是”的使用表示所修飾的術(shù)語(yǔ)對(duì)于所指示的性能、功能或用途顯然是適當(dāng)?shù)?、有能力的或合適的，同時(shí)考慮到在某些狀況下修飾的術(shù)語(yǔ)有時(shí)可能不是適當(dāng)?shù)?、有能力的或合適的。例如，在一些狀況下，事件或性能可預(yù)期，而在其它狀況下所述事件或性能不能發(fā)生——這種差別通過(guò)術(shù)語(yǔ)“可能”和“可能是”來(lái)記錄。
[0019]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施方案在下文描述。在試圖提供這些實(shí)施方案的簡(jiǎn)明描述時(shí)，可能不會(huì)在本說(shuō)明書(shū)中描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。應(yīng)理解的是，在任何所述實(shí)際實(shí)施的開(kāi)發(fā)中，例如在任何工程或設(shè)計(jì)方案中，必須做出大量的對(duì)實(shí)施特定的決定以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目的，例如符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的限制，其可從一個(gè)實(shí)施到另一個(gè)實(shí)施而改變。此外，應(yīng)理解的是，所述開(kāi)發(fā)嘗試可能是復(fù)雜的并且是費(fèi)時(shí)的，但對(duì)于受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，其不過(guò)是設(shè)計(jì)、制作和制造的常規(guī)工作。
[0020]“任選的”或“任選地”意指隨后所述的事件或狀況可能或可能不發(fā)生，而且意指該描述包括事件發(fā)生的情況和事件不發(fā)生的情況。
[0021]此外，只要本發(fā)明的具體特征被表示為包含一組許多個(gè)要素和其組合中的至少一個(gè)，或由一組許多個(gè)要素和其組合中的至少一個(gè)組成，應(yīng)理解為該特征可包含該組要素中的任何單獨(dú)一個(gè)或這一個(gè)與該組的任何其它要素組合，或者由該組要素中的任何一個(gè)單獨(dú)組成或由這一個(gè)與該組的任何其它要素組合組成。
[0022]當(dāng)介紹本發(fā)明各種實(shí)施方案的要素時(shí)，冠詞“一個(gè)”、“該”和“所述”旨在表示要素中的一個(gè)或多個(gè)。術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”和“具有”旨在是包括的，并且表示除了所列要素，還可能有另外的要素。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等等不表示任何次序、數(shù)量或重要性，而是用于將一個(gè)要素與另一個(gè)要素相區(qū)分。
[0023]應(yīng)理解的是，關(guān)于一些實(shí)施方案，雖然示例性的正極組合物包含鎳作為電活性金屬，但可使用本文提出的任何電活性金屬，并且這樣的示例性組合物僅定義用于更清楚地描述本發(fā)明給讀者的目的。對(duì)于所述組合物的任何其它組分同樣如此，按本文的定義其可為一種或多種不同的材料或其組合。還應(yīng)理解的是，如本文所闡明，術(shù)語(yǔ)“鈉電極”、“陽(yáng)極”和“負(fù)極”可互換使用，同樣地術(shù)語(yǔ)“陰極”和“正極”可互換使用。
[0024]本文所述的發(fā)明實(shí)施方案解決了當(dāng)前本領(lǐng)域的顯著缺陷。例如，基于可再充電電池的大部分應(yīng)用優(yōu)選將再充電時(shí)間最小化，因?yàn)檫@不是一個(gè)“有用的”狀態(tài)。此外，現(xiàn)在已確定，然而對(duì)于一些應(yīng)用而言，期望提供以下儲(chǔ)能裝置:其提供高功率或在同樣的功率下較長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間、較好的充電接受度(即充電較快)和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。上述所示的益處通過(guò)包含依照本文所公開(kāi)的正極組合物的儲(chǔ)能裝置來(lái)提供。例如，這樣的正極組合物包含常規(guī)的金屬/金屬氯化物電池化學(xué)組連同按照本文的量的鋁(即，基于正極組合物的重量超過(guò)
0.5重量％)，任選連同至多約1.0重量％的量的碘化鈉(基于正極組合物中鹵化鈉的重量)。此外，所包含的鋁的量可超過(guò)約1.1重量％。本文所用的鋁的量有效地顯示較大的充電接受度和較高的放電功率容量以及提高的循環(huán)壽命。
[0025]因此，本文提供以下實(shí)施方案:有利地提供包含改進(jìn)的正極組合物的正極，其用于金屬-金屬氯化物電池，例如鈉-氯化鎳電池。正極組合物旨在與熔融電解質(zhì)鹽組合物聯(lián)合使用，并包含電活性金屬、堿金屬鹵化物、鋁和如下文進(jìn)一步描述的任選添加劑，在一些實(shí)施方案中包括碘化鈉。因此，本文所用術(shù)語(yǔ)“正極組合物”不包括熔融電解質(zhì)鹽組合物，并且關(guān)于正極組合物的重量百分比基于正極組合物的重量，而不包括熔融電解質(zhì)鹽，除非另有說(shuō)明。盡管“熔融電解質(zhì)鹽”僅在運(yùn)行時(shí)才是熔融的，但該術(shù)語(yǔ)在此處用于明確區(qū)分電解質(zhì)鹽組合物(其在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)變成熔融的)和本文闡述的正極組合物。
[0026]正極組合物包含選自鈦、銀、銀、鑰、鎳、鐵、鈷、鉻、猛、銀、鋪、鎘、錫、鉛、銅和鋅的至少一種電活性金屬和符合已知電池化學(xué)組成的至少一種堿金屬鹵化物。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，電活性金屬基于正極組合物重量以約50重量％-約75重量％的范圍的量存在，例如約50重量％-約65重量％。還包括堿金屬齒化物，例如一種或多種堿金屬齒化物，其量為基于正極組合物重量的約25-50重量％，例如約35重量％-約45重量％。此外，正極組合物包括鋁，其基于正極組合物重量以至少0.5重量％的量存在，例如至少約1.0重量％。在一些實(shí)施方案中，基于正極組合物中堿金屬齒化物的重量，包括少于約1.0重量％的量的碘化鈉。
[0027]在一個(gè)實(shí)施方案中，在首次充電期間，使用堿金屬鹵化物總量的小于約90%以將電活性金屬氧化成電活性金屬鹵化物。
[0028]按照所述裝置的另一實(shí)施方案，在裝置的第一次(首次)充電期間，堿金屬鹵化物的至少95%與電活性金屬和/或鋁反應(yīng)。
[0029]在所述裝置的又一實(shí)施方案中，在裝置的正常循環(huán)期間，電池的初始氯化鈉容量的至少10%未被利用。正常循環(huán)僅利用電活性金屬所實(shí)現(xiàn)的容量。
[0030]在所述裝置的再一實(shí)施方案中，在第一次充電期間產(chǎn)生的可用鈉的至少10%在正常完全放電后剩余在負(fù)極中。
[0031]因此，按照一些實(shí)施方案，本發(fā)明涉及通過(guò)包含上文所述以及下文更充分描述的鋁的量，降低堿金屬鹵化物電池的再充電時(shí)間。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及通過(guò)包含上文所述以及下文更充分描述的鋁的量，提高堿金屬鹵化物電池的循環(huán)壽命。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及提高包含上文所述以及下文更充分描述的鋁的量的堿金屬鹵化物電池的容量，以在延長(zhǎng)的時(shí)段內(nèi)以特定功率運(yùn)行。
[0032]并不旨在被任一理論所束縛，對(duì)于使用按照本文的正極組合物所呈現(xiàn)的提高且有利的性能數(shù)據(jù)，可能原因?yàn)橐韵?。因?yàn)殇X以低于鎳的電位氧化，其消耗了否則可能在鎳上實(shí)現(xiàn)的容量。在氧化形成NaAlCl4期間，鋁消耗4當(dāng)量的NaCl，例如每4摩爾的氯化鈉與I摩爾的鋁反應(yīng)，產(chǎn)生I摩爾的熔融電解質(zhì)鹽以及3摩爾的鈉。所產(chǎn)生的鈉儲(chǔ)存在陽(yáng)極中，在正常電池循環(huán)期間其剩余在陽(yáng)極中未使用。因此，對(duì)于在正極組合物中給定量的NaCl，轉(zhuǎn)化為NiCl2WNi的量減少，因?yàn)榻M合物中包含了更多的Al。這顯著降低了鎳的利用，這可以能夠?qū)崿F(xiàn)更堅(jiān)固的鎳的電網(wǎng)絡(luò)，并且可減少表面積的損失。有利地，通過(guò)鋁氧化產(chǎn)生的NaAlCl4是按照本文的儲(chǔ)能裝置中的電解質(zhì)。因此，提高Al的量也提高熔融電解質(zhì)鹽的量，其可有助于離子傳輸通過(guò)陰極。
[0033]通過(guò)包含按照本文的鋁的量而實(shí)現(xiàn)的益處的又一可能的機(jī)制是其氧化和溶解可在陰極中產(chǎn)生更大的孔隙率，允許經(jīng)由熔融電解質(zhì)鹽通向陰極活性物質(zhì)的增加的離子通路。這連同另外的NaAlCl4的產(chǎn)生(其在陰極內(nèi)提供增強(qiáng)的離子傳輸)提供全面的益處。
[0034]在某些電池應(yīng)用例如混合汽車(chē)和電訊裝置中，需要電池在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高倍率放電至特定的截止電壓。在一個(gè)實(shí)施方案中，如下文和附圖中所示，本發(fā)明的電極組合物提供改進(jìn)的放電曲線(xiàn)，使得對(duì)于設(shè)定的截止電壓所釋放的能量提高。
[0035]如上文所述，盡管已知在正極組合物中包含鋁，但所用的量有意保持得低，以使被鋁消耗的氯化鈉的量最小化和由此使被鋁消耗的電池容量最小化。換句話(huà)說(shuō)，常規(guī)的鋁的使用受到受限于對(duì)保持運(yùn)行容量的期望。然而，與鋁的該常規(guī)使用相比較，按照本文使用更高水平的鋁，基于正極組合物重量超過(guò)約0.5重量％，例如至少1.0重量％，有意消耗容量以獲得循環(huán)壽命、充電接受度和放電功率。借助于使用更高水平的鋁，堿金屬鹵化物(例如氯化鈉)總量的少于約90%用于在首次充電期間將電活性金屬氧化成電活性金屬鹵化物。另一益處是在裝置的第一次充電期間，在存在堿金屬鹵化物例如氯化鈉的情況下，從鋁氧化中產(chǎn)生總?cè)廴陔娊赓|(zhì)鹽的至少8%。此外，有利的是包含一種或多種金屬鹵化物添加劑，例如碘化鈉，作為正極組合物的一部分。在電化學(xué)電池的正常運(yùn)行下，電解質(zhì)未減少，因此在鋁的第一次充電期間產(chǎn)生的可用鈉的至少10%在放電后剩余在負(fù)極(陽(yáng)極)中。該額外的鈉可提供過(guò)放電保護(hù)?？紤]所提供的附圖和實(shí)施例，這些益處將在下文中更清楚地顯示。
[0036]鈉金屬氯化物電池在放電狀態(tài)下從所選的電活性金屬(通常為鎳和/或鐵)的共混物和堿金屬鹵化物(通常為氯化鈉)便利地組裝，但如同所述，本文公開(kāi)的用于該目的的任何材料可適于使用。在第一次充電時(shí)與氯化鈉反應(yīng)的至少約0.5重量％鋁(例如至少約1.0重量％鋁)的包含物，除了在電池構(gòu)造期間添加的熔融電解質(zhì)鹽外，還產(chǎn)生另外的四氯鋁酸鈉，并且還提供剩余在正極中的鈉。
[0037]并不旨在被任何具體的理論所束縛，相信上文闡明的正極組合物的具體特征可通過(guò)提高電池的最大放電功率密度來(lái)提高其中結(jié)合了所述正極的儲(chǔ)能裝置的性能，例如基于高溫金屬鹵化物/鈉電池的裝置。這還可增加電池可維持高功率放電的時(shí)間段。此外，還提高了充電接受度和由此減少了再充電時(shí)間，較好地在相應(yīng)的負(fù)載循環(huán)下隨時(shí)間保持充電接受度。
[0038]如本文所用，陰極材料是在電池的充電過(guò)程期間提供電子的材料，并且作為氧化還原反應(yīng)的一部分存在。相比之下，陽(yáng)極材料(同樣作為氧化還原反應(yīng)的一部分存在)在電池的充電過(guò)程期間接受電子。正極包括具有不同功能的陰極材料:電極材料、支持結(jié)構(gòu)和集電器。所述電極材料作為參與性電化學(xué)反應(yīng)物以其氧化和還原狀態(tài)或以完全氧化和完全還原之間的某狀態(tài)存在于正極中。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，在氯化鈉和熔融的四氯鋁酸鈉存在的情況下，電活性金屬氧化成金屬氯化物，具有大于1.8V的對(duì)鈉氧化電位。在另一實(shí)施方案中，電活性金屬包括鐵和鎳，分別具有2.35V和2.58V的對(duì)鈉氧化電位。
[0039]兩種電解質(zhì)包含在其中具有按照本文實(shí)施方案的正極組合物的儲(chǔ)能裝置中。一種電解質(zhì)是固體支撐結(jié)構(gòu)，例如β 氧化鋁，其通常在裝置的任何化學(xué)反應(yīng)期間不經(jīng)歷任何明顯的變化，但提供離子傳輸通路，并且在電極材料經(jīng)歷化學(xué)反應(yīng)時(shí)支撐電極材料。促進(jìn)離子傳輸機(jī)制但其自身不提供該機(jī)制的添加劑區(qū)別于電解質(zhì)本身。另一種電解質(zhì)是在裝置運(yùn)行溫度下熔融的鹽，例如NaAlCl4，其允許離子例如鈉離子在陰極的體積內(nèi)傳輸，但并不在陰極和陽(yáng)極之間傳輸離子。正極包含按照本文的正極組合物和熔融電解質(zhì)鹽。如較早所述，在本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“熔融的”并不必然意指熔融電解質(zhì)鹽在組裝正極組合物或正極的溫度下是熔融的；而其旨在指示在裝置運(yùn)行溫度下“熔融的”狀態(tài)。
[0040]正極組合物的電活性金屬可以是選自鈦、釩、鈮、鑰、鎳、鐵、鈷、鉻、錳、鑰和銀的至少一種過(guò)渡金屬。在其它實(shí)施方案中，電活性金屬可以是選自銻、鎘、錫、鉛、銅和鋅的至少一種金屬。
[0041]在一個(gè)實(shí)施方案中，電活性金屬(或數(shù)種所述金屬)可以以鹽的形式使用。例如，可使用一種或多種電活性金屬的硝酸鹽、硫化物或鹵化物。在一個(gè)實(shí)施方案中，優(yōu)選一種或多種鹵化物和/或硫化物鹽。
[0042]在一些情況下，正極組合物中存在的電活性金屬的量基于正極組合物重量為約50重量％-約75重量％的范圍,例如約50重量％-約65重量％。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，電活性金屬，例如鎳，可起正極載流網(wǎng)的作用。如果鎳的量不高到足以使電流通過(guò)，則電池可能不按期望運(yùn)行。另一方面，超過(guò)使電流通過(guò)所需量的鎳的量可出現(xiàn)，使得失去期望水平的熔融電解質(zhì)鹽和/或堿金屬鹵化物(這兩者都起關(guān)鍵的作用)。
[0043]正極組合物還包含至少一種堿金屬鹵化物。在一個(gè)實(shí)施方案中，堿金屬鹵化物為選自氯化鈉、碘化鈉、溴化鈉、氟化鈉、氯化鉀、碘化鉀、溴化鉀、氟化鉀、氯化鋰、碘化鋰、溴化鋰、氟化鋰和氯化銫的至少一種堿金屬鹵化物。在一些具體的實(shí)施方案中，正極組合物的堿金屬鹵化物為選自氯化鈉、碘化鈉、氟化鈉、氯化鋰和氯化鉀的一種或多種堿金屬鹵化物。在另一實(shí)施方案中，正極組合物包含碘化鈉和另一種堿金屬鹵化物。所包含的堿金屬鹵化物的量與通常已知在按照本文的電池或裝置的正極組合物中所包含的量一致。關(guān)于這點(diǎn)，于2012年12月23日提交的美國(guó)序號(hào)12/977471的公開(kāi)內(nèi)容，其屬于我們的共同受讓人而且提供了這些組合物的全面描述，其通過(guò)引用結(jié)合到本文。在一些實(shí)施方案中，所包含的堿金屬鹵化物的含量可以是正極組合物的約25重量％-約50重量％，例如約35重量％-約45重量％,基于正極組合物重量。
[0044]正極中包含的連帶正極組合物的熔融電解質(zhì)鹽可包含堿金屬鹵化物和鹵化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物。所述堿金屬鹵化物不是關(guān)于正極組合物所稱(chēng)的堿金屬鹵化物，但其可以與正極組合物中所用的堿金屬鹵化物相同。在一個(gè)實(shí)施方案中，可與鹵化鋁反應(yīng)形成熔融電解質(zhì)鹽的堿金屬鹵化物為選自氯化鈉、碘化鈉、溴化鈉、氟化鈉、氯化鉀、碘化鉀、溴化鉀、氟化鉀、氯化鋰、碘化鋰、溴化鋰、氟化鋰和氯化銫的至少一種堿金屬鹵化物。熔融電解質(zhì)鹽應(yīng)具有低于約300攝氏度的熔點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔融電解質(zhì)鹽的熔點(diǎn)在約300攝氏度至約250攝氏度、約250攝氏度至約200攝氏度或約200攝氏度至約150攝氏度的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案中，堿金屬鹵化物為氯化鈉，并且鹵化鋁為氯化鋁。在該實(shí)施方案中，熔融電解質(zhì)鹽為NaAlCl4，其具有約155攝氏度的熔點(diǎn)。
[0045]在一個(gè)實(shí)施方案中，正極組合物包含一定量元素形式的鋁，例如鋁金屬片或顆粒，但可使用其它形式，例如作為化合物的一部分。并不旨在被任何具體的理論所束縛，相信鋁可有助于提高陰極的孔隙率，并還可以能夠形成較有附聚性的顆粒，導(dǎo)致較高顆粒產(chǎn)率，具有較少微粒和/或塵，使得增加顆粒之間的間隔。如上文所述，增加的孔隙率提供到達(dá)陰極活性物質(zhì)的增加的通道。在一些實(shí)施方案中，在正極組合物中存在的鋁基于正極組合物重量以組合物的至少約0.5重量％存在，例如至少約1.0重量％。
[0046]在一些實(shí)施方案中，正極組合物還可包含元素硫或含硫化合物形式的硫。例如，可包含電活性金屬的硫化物，尤其例如硫化鋅或硫化鐵。
[0047]不旨在被任何一種理論所束縛，正極組合物可包含可有利地影響包含所述組合物的儲(chǔ)能裝置的性能的其它添加劑。為列舉數(shù)種功用，所述性能添加劑可提高離子電導(dǎo)率，提高或降低荷電陰極物類(lèi)的溶解度，增加固體電解質(zhì)經(jīng)由熔融電解質(zhì)的潤(rùn)濕，或者阻止正極微區(qū)的“熟化”。在一個(gè)實(shí)施方案中，性能添加劑可以是堿金屬鹵化物，并且在其它實(shí)施方案中，性能添加劑可以是堿金屬鹵化物鹽。在一些實(shí)施方案中，性能添加劑可包含堿金屬鹵化物的溴化物鹽、氟化物鹽或碘化物鹽中的一種或多種。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供儲(chǔ)能裝置。所述裝置通常包括(a)包含堿金屬的第一室；(b)包含按照本文的正極組合物連同熔融電解質(zhì)鹽的第二室；和(C)能夠在第一和第二室之間傳輸堿金屬離子的固體分隔物。
[0049]所述裝置可包括具有內(nèi)表面的殼體，所述內(nèi)表面限定一定體積。分隔物可布置在該體積內(nèi)。分隔物可具有限定第一室的至少一部分的第一表面，和限定第二室的至少一部分的第二表面。第一室與第二室通過(guò)分隔物離子連通。如本文所用的短語(yǔ)“離子連通”是指離子在第一室和第二室之間通過(guò)分隔物傳輸。
[0050]參照?qǐng)D1，提供電化學(xué)電池100。更特別提供電化學(xué)電池100的前視橫截面圖110。電化學(xué)電池100包括殼體112。殼體112具有限定一定體積的內(nèi)表面114。分隔物116布置在殼體112內(nèi)部。分隔物116具有限定第一室120 (即陽(yáng)極室)的第一表面118。分隔物具有限定正極室124的第二表面122。陽(yáng)極集電器126與陽(yáng)極室120相連。正極集電器128與正極室124相連。按照本文的正極組合物130布置在正極室124的內(nèi)部。正極組合物130包含至少一種電活性金屬、堿金屬齒化物、一定量的招和任選一定量的碘化鈉。正極室中還布置了一定量的熔融電解質(zhì)鹽。當(dāng)電化學(xué)電池100為鈉-氯化鎳電池時(shí)，其工作溫度為約300攝氏度。
[0051]可按照適用于以下應(yīng)用的已知電池或儲(chǔ)能裝置標(biāo)準(zhǔn)和需求來(lái)確定殼體大小和形狀:包括但不限于混合電動(dòng)車(chē)、混合電訊和UPS應(yīng)用。
[0052]通常地，且參照?qǐng)D1，所組裝的電化學(xué)電池100的陽(yáng)極室120是空的，并且隨后在電池運(yùn)行期間用來(lái)自還原的金屬離子的金屬來(lái)填充陽(yáng)極室120，所述金屬離子通過(guò)分隔物116從正極室124移動(dòng)到陽(yáng)極室120。陽(yáng)極材料，例如鈉，在使用期間是熔融的。在一些實(shí)施方案中，陽(yáng)極室可接受并儲(chǔ)存大量的陽(yáng)極材料。
[0053]適用于陽(yáng)極材料的添加劑可包括除氧劑。合適的除氧劑可包括錳、釩、鋯、鋁或鈦中的一種或多種。其它有用的添加劑可包括以下材料:其提高熔融的陽(yáng)極材料潤(rùn)濕分隔物表面118的能力以確保通過(guò)分隔物的電流基本均勻。
[0054]分隔物通常為堿金屬離子導(dǎo)體固體電解質(zhì)，在使用期間其在陽(yáng)極室和陰極室之間傳導(dǎo)堿金屬離子。用于分隔物的合適材料可包括:β -氧化鋁材料，例如β -氧化鋁、β "-氧化鋁或它們的組合；β -沒(méi)食子酸鹽材料，例如β -沒(méi)食子酸鹽或β 〃-沒(méi)食子酸鹽或它們的組合；Y氧化鋁；微分子篩，例如諸如長(zhǎng)石或似長(zhǎng)石(felspethoid)等的網(wǎng)硅酸鹽；或者沸石，例如諸如沸石3A、4A、13X或ZSM-5等的合成沸石。其它示例性分隔物材料為稀土硅磷酸鹽、氮化硅或其它類(lèi)型的硅磷酸鹽(例如NASICON: Na3Zr2Si2PO12)。在一個(gè)實(shí)施方案中，分隔物包含β_氧化鋁材料。在分隔物是β_氧化鋁材料的情況下，可通過(guò)添加少量的摻雜物(例如選自氧化鋰或氧化鎂或類(lèi)似材料的一種或多種氧化物)使其穩(wěn)定。這些穩(wěn)定劑可單獨(dú)或組合使用，或與其它材料一起使用。
[0055]如相關(guān)領(lǐng)域已知，分隔物布置在殼體112的體積內(nèi)部。分隔物可具有與殼體112的垂直軸132法向的橫截剖面，例如圓形、三角形、正方形、十字形或星形。或者，分隔物的橫截剖面可以與垂直軸132平行。平面結(jié)構(gòu)(或具有輕微凸起的結(jié)構(gòu))可用于棱柱型電池或紐扣型電池結(jié)構(gòu)，其中分隔物是凸起或凹陷的。類(lèi)似地，分隔物可以是扁平的或波形的。在一個(gè)實(shí)施方案中，固體分隔物可包括以下形狀:其可為扁平的、波形的、凸起的或凹陷的，或者其包括橫截剖面可以是橢圓形、三角形、十字形、星形、圓形、苜蓿葉形、矩形、正方形或多葉形的形狀。
[0056]在一個(gè)實(shí)施方案中，分隔物可以是管狀容器，具有至少一個(gè)壁。壁的厚度會(huì)影響離子的傳導(dǎo)率和跨過(guò)壁的電阻。
[0057]任選地,一種或多種電傳導(dǎo)片可布置在殼體體積的內(nèi)部。電傳導(dǎo)片在殼體內(nèi)支撐分隔物，并可保護(hù)分隔物免于使用期間由電池運(yùn)動(dòng)而引起的振動(dòng)，并因而減少或消除分隔物相對(duì)于殼體的移動(dòng)。
[0058]在其它實(shí)施方案中，儲(chǔ)能裝置可包含多個(gè)集電器，其包括陽(yáng)極集電器和正極集電器。陽(yáng)極集電器與陽(yáng)極室為電連通，并且正極集電器與正極室的內(nèi)容物為電連通。用于陽(yáng)極集電器的合適材料可包括鋼、鎢、鈦、鎳、銅、鑰和上述金屬的兩種或更多種的組合。正極集電器可以是電鍍或包覆的。
[0059]儲(chǔ)能裝置的陰極室包含本發(fā)明的正極組合物以及熔融電解質(zhì)鹽。如上文所述，正極組合物包含:至少一種電活性金屬、一種堿金屬鹵化物和鋁。在一些實(shí)施方案中，正極組合物還可包含一種或多種上文所述的金屬鹵化物添加劑。電活性金屬可以是選自鈦、釩、鈮、鑰、鎳、鈷、鐵、鉻、猛、銀、鋪、鎘、錫、鉛、銅和鋅的至少一種金屬。
[0060]在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，形成堿金屬鹵化物的堿金屬可以是鈉，并且分隔物可以是β_氧化鋁材料。在另一實(shí)施方案，堿金屬鹵化物的堿金屬可以是鉀或鋰，則分隔物選擇為與其相容。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于制造儲(chǔ)能裝置的方法。所述方法包括提供具有內(nèi)表面的殼體，所述內(nèi)表面限定一定的體積；和在殼體的內(nèi)部布置分隔物。如所述，分隔物具有限定第一室的至少一部分的第一表面，和限定第二室的至少一部分的第二表面。第一室與第二室通過(guò)分隔物離子連通。所述方法還包括在陰極室中布置按照本文的正極組合物連同熔融電解質(zhì)鹽的步驟。該方法的一些實(shí)施方案可包括通過(guò)多個(gè)電池充電/放電循環(huán)來(lái)操作電池，以活化或調(diào)節(jié)正極組合物材料。如由本文提供的附圖和數(shù)據(jù)所支持，使用按照本文的正極組合物可提高充電接受度，增強(qiáng)高功率運(yùn)行或在特定功率下運(yùn)行延長(zhǎng)的時(shí)間，和提聞循環(huán)壽命。
[0062]多個(gè)電化學(xué)電池可組成儲(chǔ)能系統(tǒng)。多個(gè)電池可串聯(lián)或并聯(lián)連接，或以串聯(lián)和并聯(lián)的組合連接。方便起見(jiàn)，一組耦合的電池可稱(chēng)為模塊或包。模塊的功率和能量的額定值可依賴(lài)于例如模塊中的電池?cái)?shù)量等因素。其它因素可基于終端應(yīng)用的具體標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，儲(chǔ)能裝置更易于接受充電，因而在多個(gè)充電-放電循環(huán)期間減少再充電時(shí)間。在另一實(shí)施方案中，儲(chǔ)能裝置對(duì)特定的電壓釋放增加的瓦時(shí)，或呈現(xiàn)放電時(shí)間的增加。
[0063]按照本文的儲(chǔ)能裝置可包括在能量系統(tǒng)中，所述能量系統(tǒng)還包括例如按照特定的操作規(guī)程來(lái)操作系統(tǒng)內(nèi)特定電池的控制器、熱量管理裝置、不同于按照本文的儲(chǔ)能裝置的額外儲(chǔ)能裝置等等，所有的這些為相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員已知并理解。
[0064]本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的范圍為:
項(xiàng)目1.一種正極組合物，其包含:
至少一種電活性金屬；
至少一種不同于碘化鈉的堿金屬鹵化物；
以至少0.5重量％的量存在的鋁，其基于所述正極組合物的重量；和以所述鹵化物含量的至多約1.0重量％的量存在的碘化鈉，其基于所述正極組合物中堿金屬齒化物的重量。
[0065]項(xiàng)目2.項(xiàng)目I的正極組合物，其中所述至少一種電活性金屬包含鎳。[0066]項(xiàng)目3.項(xiàng)目I的正極組合物，其中所述堿金屬鹵化物包含選自鈉、鉀和鋰的堿金屬，和選自氯化物、溴化物和氟化物的鹵化物。
[0067]項(xiàng)目4.項(xiàng)目I的正極組合物，其中所述正極組合物還包含元素硫和/或一種或多種硫化物。
[0068]項(xiàng)目5.項(xiàng)目I的正極組合物，其中所述鋁為元素鋁的形式。
[0069]項(xiàng)目6.項(xiàng)目I的正極組合物，其中所述組合物包括在儲(chǔ)能裝置中。
[0070]項(xiàng)目7.項(xiàng)目I的正極組合物，其中所述組合物包含:
約50-65重量％的電活性金屬，其基于所述正極組合物的重量；
約35-45重量％的堿金屬鹵化物，其基于所述正極組合物的總重量；
至少約1.0重量％的鋁，其基于所述正極組合物的重量。
[0071]項(xiàng)目8.項(xiàng)目7的正極組合物，其中:
所述至少一種電活性活性金屬選自鈦、釩、鈮、鑰、鎳、鐵、鈷、鉻、錳、銀、銻、鎘、錫、鉛、銅和鋅；
所述至少一種堿金屬齒化物選自氯化鈉、碘化鈉、溴化鈉、氟化鈉、氯化鉀、碘化鉀、溴化鉀、氟化鉀、氯化鋰、碘化鋰、溴化鋰、氟化鋰、氯化銫和它們的組合；和
其中所述正極組合物還包含約0.1-10重量％的元素硫、一種或多種硫化物或它們的組
口 O
[0072]項(xiàng)目9.項(xiàng)目8的正極組合物，其中所述組合物還包含選擇用來(lái)提供以下性質(zhì)中至少一種或多種的一種或多種添加劑:增加離子電導(dǎo)率；增加或降低荷電陰極物類(lèi)的溶解度；提高固體電解質(zhì)經(jīng)由熔融電解質(zhì)的潤(rùn)濕；和阻止正極微區(qū)的熟化。
[0073]項(xiàng)目10.—種正極，其包含:
殼體；
集電器；
布置在所述殼體內(nèi)的正極組合物，所述組合物包含:
至少一種電活性金屬；
堿金屬鹵化物；和
以至少1.0重量％的量存在的鋁，其基于所述正極組合物的重量；和 布置在所述殼體內(nèi)的熔融電解質(zhì)鹽。
[0074]項(xiàng)目11.一種操作能量裝置的方法，其包括:
對(duì)儲(chǔ)能裝置施加至少一個(gè)充電/放電循環(huán)，所述儲(chǔ)能裝置包括正極和負(fù)極，其中所述正極包含正極組合物和熔融電解質(zhì)鹽，所述正極組合物包含:至少一種電活性金屬；基于所述正極組合物重量以至少約0.5重量％的量存在的鋁；和堿金屬鹵化物；和包含堿金屬鹵化物和鹵化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物的所述熔融電解質(zhì)鹽；
其中在首次充電期間，所述電活性金屬通過(guò)與反應(yīng)可用的氯化物總量的至多約90%反應(yīng)，氧化成電活性金屬氯化物。
[0075]項(xiàng)目12.項(xiàng)目11的方法，其中在所述裝置的循環(huán)期間，電池初始氯化鈉容量的至少10%未被利用。
[0076]項(xiàng)目13.項(xiàng)目11的方法，其中在充電期間在所述陽(yáng)極中產(chǎn)生的鈉的至少10%在放電后剩余在所述陽(yáng)極中。[0077]項(xiàng)目14.項(xiàng)目11的方法，其中在所述裝置的第一次充電期間，所述堿金屬鹵化物的至少95%與所述電活性金屬和/或鋁反應(yīng)。
[0078]項(xiàng)目15.項(xiàng)目11的方法，其中在首次充電期間，所述堿金屬鹵化物的總量的低于約90%用于將所述電活性金屬氧化成電活性金屬鹵化物。
實(shí)施例
[0079]下列實(shí)施例闡明了根據(jù)本發(fā)明的方法和實(shí)施方案，因此不應(yīng)解釋為對(duì)權(quán)利要求施以限制。除非另外說(shuō)明，所有的組分可從本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的普通化學(xué)品供應(yīng)商市購(gòu)獲得，所述供應(yīng)商為例如 Vale Europe Limited Clydach Swansea (鎮(zhèn)粉)、Custom PowdersLimited, UK (氯化鈉)、Alfa Aesar (招粉)、Sigma Aldrich (鈉齒化物)和 Cerac (金屬鹽)。顆粒大小、純度和表面積是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員已知的參數(shù)，因此不是本發(fā)明的必要限制特征。
[0080]以下實(shí)施例中使用的正極組合物按已知的程序制備，例如根據(jù)US 5，536，594來(lái)進(jìn)行。因此，材料按與所述公開(kāi)內(nèi)容和教導(dǎo)一致的方式組合，除非另有說(shuō)明。以下實(shí)施例中的所有的正極組合物材料通過(guò)共混、擠壓和研磨粉末制成，以獲得用于組裝所測(cè)試的電池的顆粒材料。
[0081]將氯化鈉和氯化鋁一起混合并熔化，產(chǎn)生四氯鋁酸鈉(NaAlCl4),其為在這些示例性電池中使用的熔融電解質(zhì)鹽，按已知的技術(shù)來(lái)進(jìn)行。
[0082]按照本文并且如上文所述而且與所引公開(kāi)內(nèi)容一致的正極組合物和熔融電解質(zhì)鹽材料用于構(gòu)造例如與圖1所示的裝置一致的儲(chǔ)能裝置，其隨后按下文所述進(jìn)行評(píng)估。將使用上文所述程序制備的正極組合物顆粒置于β 〃-氧化鋁管中，然后通過(guò)振動(dòng)壓實(shí)，然后加入熔融的四氯鋁酸鈉NaAlCl4。對(duì)于下文的實(shí)施例，所有電池為包含所述量的鋁的鎳-氯化鈉電池，因此包含鎳金屬或鎳和鐵的組合、氯化鈉、鋁粉、一種或多種金屬鹵化物添加劑，并且在一些組合物中包含選自如所述的硫化鋅或硫化鐵的金屬硫化物。應(yīng)理解，預(yù)期本文公開(kāi)但未用于實(shí)施例電池的候選材料提供基本相同的益處。
[0083]對(duì)于下文的實(shí)施例1和2，電池按上文所述構(gòu)造，并且使用50A、10V、多通道電池測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行電池測(cè)試。所有的電池在放電狀態(tài)下組裝。在實(shí)踐中，電池還可在充電或部分充電狀態(tài)下組裝。通常，首次充電在325°C下進(jìn)行，并且在低電流下開(kāi)始以避免在負(fù)極中初始產(chǎn)生鈉期間過(guò)大的電流密度，然后在295°C的標(biāo)稱(chēng)溫度下循環(huán)。
[0084]實(shí)施例1。在該實(shí)施例中，三種類(lèi)型的電池根據(jù)前述程序構(gòu)造，使得每種類(lèi)型電池的正極包含N1、NaCl、NaF、Al、Fe、NaI和FeS的正極組合物，其與NaAlCl4熔融電解質(zhì)鹽一起布置在正極室中，其中每種電池類(lèi)型中正極的組分基本上相同，除了 Al的量按下文表I中所述改變。構(gòu)造每種類(lèi)型的數(shù)個(gè)電池。這些電池被充電并且鋁氧化。表I還顯示氧化前和氧化后每種電池的正極組合物和熔融電解質(zhì)鹽的重量。
[0085]表I
【權(quán)利要求】
1.一種正極組合物，其包含: 至少一種電活性金屬； 至少一種不同于碘化鈉的堿金屬鹵化物； 以至少0.5重量％的量存在的鋁，其基于所述正極組合物的重量；和以所述鹵化物含量的至多約1.0重量％的量存在的碘化鈉，其基于所述正極組合物中堿金屬齒化物的重量。
2.權(quán)利要求1的正極組合物，其中所述至少一種電活性金屬包含鎳。
3.權(quán)利要求1的正極組合物，其中所述堿金屬鹵化物包含選自鈉、鉀和鋰的堿金屬，和選自氯化物、溴化物和氟化物的鹵化物。
4.權(quán)利要求1的正極組合物，其中所述正極組合物還包含元素硫和/或一種或多種硫化物。
5.權(quán)利要求1的正極組合物，其中所述鋁為元素鋁的形式。
6.權(quán)利要求1的正極組合物，其中所述組合物包括在儲(chǔ)能裝置中。
7.權(quán)利要求1的正極組合物，其中所述組合物包含: 約50-65重量％的電活性金屬，其基于所述正極組合物的重量； 約35-45重量％的堿金屬鹵化物，其基于所述正極組合物的總重量； 至少約1.0重量％的鋁，其基于所述正極組合物的重量。
8.權(quán)利要求7的正極組合物，其中: 所述至少一種電活性活性金屬選自鈦、釩、鈮、鑰、鎳、鐵、鈷、鉻、錳、銀、銻、鎘、錫、鉛、銅和鋅； 所述至少一種堿金屬齒化物選自氯化鈉、碘化鈉、溴化鈉、氟化鈉、氯化鉀、碘化鉀、溴化鉀、氟化鉀、氯化鋰、碘化鋰、溴化鋰、氟化鋰、氯化銫和它們的組合；和 其中所述正極組合物還包含約0.1-10重量％的元素硫、一種或多種硫化物或它們的組口 ο
9.權(quán)利要求8的正極組合物，其中所述組合物還包含選擇用來(lái)提供以下性質(zhì)中至少一種或多種的一種或多種添加劑:增加離子電導(dǎo)率；增加或降低荷電陰極物類(lèi)的溶解度；提高固體電解質(zhì)經(jīng)由熔融電解質(zhì)的潤(rùn)濕；和阻止正極微區(qū)的熟化。
10.一種正極，其包含: 殼體； 集電器； 布置在所述殼體內(nèi)的正極組合物，所述組合物包含: 至少一種電活性金屬； 堿金屬鹵化物；和 以至少1.0重量％的量存在的鋁，其基于所述正極組合物的重量；和 布置在所述殼體內(nèi)的熔融電解質(zhì)鹽。
【文檔編號(hào)】H01M4/38GK103928661SQ201310571078
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】R.C.加羅維, G.D.扎皮, J.T.里森比克, J.蘇德沃思 申請(qǐng)人:通用電氣公司