[發(fā)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

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880068796.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111433950A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 昂泰克系統(tǒng)公司;S·奧貝爾瓦爾德
• 主分類號(hào): H01M4/38
• 分類號(hào): 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(shí)產(chǎn)權(quán)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(yōu)選My同素異形體、Omega同素異形體或Psi同素異形體，最優(yōu)選Psi同素異形體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堿離子硫電池，其中，在正極中單個(gè)或全部所選擇的同素異形體的質(zhì)量份為5％至95％，優(yōu)選60％至90％，最優(yōu)選73％至77％。

3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的堿離子硫電池，其中，所述硫材料以一維結(jié)構(gòu)存在，優(yōu)選以纖維、中空纖維、小棒或管的形式存在，最優(yōu)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(jù)權(quán)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(zhì)量份為5％至30％，優(yōu)選10％至15％。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的堿離子硫電池，其中，在正極中硫的總質(zhì)量份大于75％，優(yōu)選80％至95％，更優(yōu)選83％至85％。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的堿離子硫電池，其中，所述正極包含自承載結(jié)構(gòu)，所述自承載結(jié)構(gòu)由構(gòu)成3D硫結(jié)構(gòu)的1D硫結(jié)構(gòu)組成，所述1D硫結(jié)構(gòu)如纖維、小棒或中空纖維，所述3D硫結(jié)構(gòu)如墊、織物或類似物。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的堿離子硫電池，其中，活性物質(zhì)的單位面積的硫的質(zhì)量份為至少5mg/cm²，更優(yōu)選至少20mg/cm²。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的堿離子硫電池，其中，在雙極設(shè)計(jì)中多個(gè)電極以堆疊方式加工。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的堿離子硫電池，其中，所述正極由自承載的3D結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述3D結(jié)構(gòu)與集流體箔以粘附方式接合。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的堿離子硫電池，其中，在1D結(jié)構(gòu)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(guò)程和/或電池單元制造過(guò)程和/或電池制造過(guò)程期間所述正極或/和負(fù)極不含堿金屬和堿土金屬。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的堿離子硫電池，其中，在電池制造過(guò)程期間將單價(jià)、二價(jià)或三價(jià)的陽(yáng)離子源作為“液體A”注入到電池單元或電池中，所述陽(yáng)離子源優(yōu)選Li⁺或Na⁺作為單價(jià)源，Mg²⁺作為二價(jià)源或Al³⁺作為三價(jià)源。

14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的堿離子硫電池，其中在電池制造過(guò)程期間還將用于固態(tài)電解質(zhì)的前體介質(zhì)作為“液體B”注入到電池單元或電池中。

15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的堿離子硫電池，其中在電池制造過(guò)程期間將主電解質(zhì)作為“液體C”注入到電池單元或電池中。

16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的堿離子硫電池，其中在電池制造過(guò)程期間將兩種不同的電解質(zhì)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(cè)而液體D僅注入到負(fù)極側(cè)。

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