[發明專利]基于所選擇的硫同素異形體的堿離子硫電池及其制造方法

在審

• 申請號: 201880068796.0
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN111433950A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: S·奧貝爾瓦爾德;W·勞滕施拉格爾;J·勞滕施拉格爾;M·斯拉維克
• 申請（專利權）人: 昂泰克系統公司;S·奧貝爾瓦爾德
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/04;H01M4/1397;H01M4/36;H01M4/583;H01M10/052;H01M10/0562;H01M10/058;C01B17/02;H01M4/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 張志楠;龐東成

1.一種堿離子硫電池，其包含以鏈狀排列的硫同素異形體，優選My同素異形體、Omega同素異形體或Psi同素異形體，最優選Psi同素異形體。

2.根據權利要求1所述的堿離子硫電池，其中，在正極中單個或全部所選擇的同素異形體的質量份為5％至95％，優選60％至90％，最優選73％至77％。

3.根據前述權利要求中任一項所述的堿離子硫電池，其中，所述硫材料以一維結構存在，優選以纖維、中空纖維、小棒或管的形式存在，最優選以中空纖維的形式存在。

4.一種堿離子硫電池，其在正極中包含硫的Phi同素異形體。

5.根據權利要求4所述的堿離子硫電池，其中，所述Phi同素異形體的質量份為5％至30％，優選10％至15％。

6.根據前述權利要求中任一項所述的堿離子硫電池，其中，在正極中硫的總質量份大于75％，優選80％至95％，更優選83％至85％。

7.根據前述權利要求中任一項所述的堿離子硫電池，其中，所述正極包含自承載結構，所述自承載結構由構成3D硫結構的1D硫結構組成，所述1D硫結構如纖維、小棒或中空纖維，所述3D硫結構如墊、織物或類似物。

8.根據前述權利要求中任一項所述的堿離子硫電池，其中，活性物質的單位面積的硫的質量份為至少5mg/cm²，更優選至少20mg/cm²。

9.根據前述權利要求中任一項所述的堿離子硫電池，其中，在雙極設計中多個電極以堆疊方式加工。

10.根據前述權利要求中任一項所述的堿離子硫電池，其中，所述正極由自承載的3D結構構成，所述3D結構與集流體箔以粘附方式接合。

11.根據前述權利要求中任一項所述的堿離子硫電池，其中，在1D結構的表面上原位提供金屬氧化物涂層。

12.一種堿離子硫電池，其中，在電池堆制造過程和/或電池單元制造過程和/或電池制造過程期間所述正極或/和負極不含堿金屬和堿土金屬。

13.根據權利要求12所述的堿離子硫電池，其中，在電池制造過程期間將單價、二價或三價的陽離子源作為“液體A”注入到電池單元或電池中，所述陽離子源優選Li⁺或Na⁺作為單價源，Mg²⁺作為二價源或Al³⁺作為三價源。

14.根據權利要求12或13所述的堿離子硫電池，其中在電池制造過程期間還將用于固態電解質的前體介質作為“液體B”注入到電池單元或電池中。

15.根據權利要求12至14中任一項所述的堿離子硫電池，其中在電池制造過程期間將主電解質作為“液體C”注入到電池單元或電池中。

16.根據權利要求12至15中任一項所述的堿離子硫電池，其中在電池制造過程期間將兩種不同的電解質作為“液體C”和“液體D”注入到電池單元或電池中，其中液體C僅注入到正極側而液體D僅注入到負極側。

17.用于生產纖維、優選硫中空纖維的方法，其中，在大于2.5千伏，優選大于25千伏，特別優選大于等于50千伏電壓下將加熱的纖維基材通過納米縫隙或納米膜拉成絲，并且在穿過所述縫隙或孔后立即進行強力冷卻，所述納米縫隙或納米膜具有小于1微米，優選小于等于400納米的孔徑或縫隙寬度。