[發(fā)明專利]生產(chǎn)由被多硫化物浸漬的多孔材料制成的模制品的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980008472.2
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN111602270A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·拜爾;J·E·澤勒帕恩達(dá);W·亞布茨尼斯基;J·特爾馬特
• 申請（專利權(quán)）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/58;H01M4/66;H01M4/80;H01M10/39
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 林柏楠;劉金輝

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)由被多硫化物浸漬的多孔材料制成的模制品的方法，包括以下步驟：(a)將多孔材料插入模具中；(b)將液態(tài)多硫化物在多孔材料內(nèi)的流速為0.5?200cm/s的情況下引入模具中；(c)將多硫化物冷卻到低于多硫化物熔點(diǎn)的溫度；和(d)取出被多硫化物浸漬的多孔材料。

描述

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)由被多硫化物浸漬的多孔材料制成的模制品的方法。

這些被多硫化物浸漬的模制品例如用作電極或電極元件，或者用作制造電化學(xué)電池、尤其是鈉硫電池時(shí)陽極材料的儲存元件。

電池的儲存容量取決于所用反應(yīng)物的存在量，所以使用額外的容器以增加儲存容量。在鈉硫電池中，通過使用液態(tài)鈉和可滲透陽離子的固態(tài)電解質(zhì)來實(shí)現(xiàn)放電。同時(shí)，液態(tài)鈉也作為陽極并形成陽離子，其中陽離子是通過可傳導(dǎo)陽離子的固態(tài)電解質(zhì)輸送至陰極。在陰極處，流向陰極的硫被還原成多硫化物，即硫與鈉離子反應(yīng)形成多硫化鈉?？梢詫⒍嗔蚧c收集在其它容器中?；蛘?，可以將多硫化鈉與硫一起收集在處于陰極室周圍的裝置中。硫與多硫化鈉的密度差異使得硫上升，而多硫化鈉沉降。也可以利用此密度差異引起沿著陰極的流動。相應(yīng)的電池設(shè)計(jì)例如描述于WO-A2011/161072或WO-A 2017/102697中。

在制造鈉硫電池中的一般問題是所用反應(yīng)物的引入。為了使電池的運(yùn)行沒有故障，必須使包圍固態(tài)電解質(zhì)且通常用作陰極的多孔材料達(dá)成完全的硫浸漬。為了確保在電池正常運(yùn)行期間能夠均勻地輸送硫，將附加的多孔材料，通常是毛氈(felt)或非織造織物，引入位于電極周圍的空間并且作為硫儲存槽。一般用于將材料引入電池的工藝是將液態(tài)鈉引入鈉容器中，并使用硫飽和的多孔電極。硫飽和的多孔電極的制造方法例如描述于JP-A2004082461、KR-A10201300754945或KR-A 1020140085758中。

在引入堿金屬和硫時(shí)的一個(gè)特別問題是高反應(yīng)性液態(tài)堿金屬的處理，尤其是液態(tài)鈉的處理。WO-A 2017/102697描述了為了在將材料引入電池時(shí)減少危險(xiǎn)和困難，用多硫化物浸漬多孔電極和多孔硫儲存材料，并將所得經(jīng)浸漬的多孔電極和經(jīng)浸漬的儲存材料插入電化學(xué)電池中。因此，不再需要引入液態(tài)堿金屬，尤其是引入液態(tài)鈉。接著，為了將電化學(xué)電池轉(zhuǎn)換成可使用的狀態(tài)，進(jìn)行初始組裝后的充電循環(huán)，其中堿金屬多硫化物裂解生成堿金屬和硫，且其中堿金屬離子穿過固態(tài)電解質(zhì)，在陽極室中的電極處由于吸收電子而成為電中性，并被收集和儲存在堿金屬容器中。

用硫熔體浸漬用于電極和儲存材料的多孔材料的方法不能用于使用堿金屬多硫化物浸漬的操作，這是因?yàn)閴A金屬多硫化物的性質(zhì)不同于硫的性質(zhì)，尤其是因?yàn)閴A金屬多硫化物具有較高的熔點(diǎn)，并且在該熔點(diǎn)溫度下具有較低的粘度。此外，因?yàn)閴A金屬多硫化物的熔體能自燃，所以只要多硫化物以液態(tài)形式存在，就必須在生產(chǎn)被多硫化物浸漬的多孔材料的過程中避免熔融的堿金屬多硫化物與氧氣接觸。此外，堿金屬多硫化物具有吸濕性，所以其必須盡量避免與水接觸，水包含以大氣濕度形式存在的水。此外，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)對材料施加高壓時(shí)，多硫化物的引入會改變或甚至損害多孔材料的結(jié)構(gòu)。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)由被多硫化物浸漬的多孔材料制成的模制品的方法，此方法能安全操作且不會使多孔材料結(jié)構(gòu)受損。

本發(fā)明的目的是通過一種生產(chǎn)由被多硫化物浸漬的多孔材料制成的模制品的方法來實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

(a)將多孔材料插入模具中；

(b)將液態(tài)多硫化物在多孔材料內(nèi)的流速為0.5-200cm/s的情況下引入模具中；

(c)將多硫化物冷卻到低于多硫化物熔點(diǎn)的溫度；以及

(d)取出被多硫化物浸漬的多孔材料。