[發明專利]高電壓離子介導的液流/液流輔助二氧化錳-鋅電池

在審

• 申請號: 201980050160.8
• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN112889167A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 喬達摩·G·亞達夫;黃金超;達蒙·圖爾內;邁克爾·尼斯;亞歷山大·庫茲;瓦萊里奧·迪安格里斯;S·巴內爾杰爾;霞·魏
• 申請（專利權）人: 紐約城市大學研究基金會
• 主分類號: H01M6/02
• 分類號: H01M6/02;H01M6/16;H01M50/70
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 陳萬青;李雪

1.一種電池，其包括：

陰極隔室；

布置在該陰極隔室內的陰極電解液；

陽極隔室；

布置在該陽極隔室內的陽極電解液，其中該陰極電解液和該陽極電解液具有不同的組成；

布置在該陰極隔室與該陽極隔室之間的隔膜；以及

被配置為在該陰極隔室和該陽極隔室中提供流體循環的流動系統。

2.如權利要求1所述的電池，其進一步包括：

布置在該陽極隔室中的陽極集流體，其中該陽極集流體由包括以下的至少一種材料制成：碳、鉛、銅、鎳、鉍、鈦、鎂、鋁、銀或其組合；以及

布置在該陰極隔室中的陰極集流體，其中該陰極集流體由包括以下的至少一種材料制成：碳、鉛、銅、鎳、鉍、鈦、鎂、鋁、銀或其組合。

3.如權利要求2所述的電池，其中，該陰極集流體或該陽極集流體中的至少一者包括碳，并且其中該碳是石墨、碳纖維、炭黑、乙炔黑、單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯、石墨炔、氧化石墨烯、氮摻雜碳或其組合。

4.如權利要求2所述的電池，其中，該陽極集流體、該陰極集流體或兩者呈網、箔、泡沫、纖維、多孔塊狀結構、氣凝膠或其組合的形式。

5.如權利要求2所述的電池，其中，包含二氧化錳的陰極材料被電鍍在該陰極集流體上，并且其中該二氧化錳是α型二氧化錳、β型二氧化錳、γ型二氧化錳、λ型二氧化錳、ε型二氧化錳、δ型二氧化錳、電解二氧化錳、軟錳礦、水鈉錳礦、斜方錳礦、錳鋇礦、鋇硬錳礦、鋇鎂錳礦、鋰硬錳礦、黑鋅錳礦、富鈉或富鉀的水鈉錳礦、隱鉀錳礦、布塞爾礦、氧化錳、尖晶石形式的二氧化錳。

6.如權利要求5所述的電池，其中，該尖晶石形式的二氧化錳是黑錳礦(Mn₃O₄)、LiMn₂O₄、CuMn₂O₄、ZnMn₂O₄或其組合。

7.如權利要求1所述的電池，其中，該陰極隔室中的該陰極電解液包含混合溶液，該混合溶液包含以下中的至少一者：硫酸錳、氯化錳、硝酸錳、高氯酸錳、乙酸錳、雙(三氟甲磺酸)錳、三氟甲磺酸錳、碳酸錳、草酸錳、氟硅酸錳、亞鐵氰化錳、溴化錳、硝酸、硫酸、鹽酸、硫酸鈉、硫酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、高錳酸鉀、硫酸鈦、氯化鈦、硝酸鋰、氯化鋰、溴化鋰、碳酸氫鋰、乙酸鋰、硫酸鋰、高錳酸鋰、硝酸鋰、亞硝酸鋰、氫氧化鋰、高氯酸鋰、草酸鋰、氟化鋰、碳酸鋰、溴酸鋰或其任何組合。

8.如權利要求1所述的電池，其中，該陽極隔室中的該陽極電解液是包含以下中的至少一者的混合溶液：硫酸鋅、三氟甲磺酸鋅、氯化鋅、乙酸鋅、碳酸鋅、氯酸鋅、氟化鋅、甲酸鋅、硝酸鋅、草酸鋅、亞硫酸鋅、酒石酸鋅、氰化鋅、氧化鋅、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氯化鉀、氯化鈉、氟化鉀、硝酸鋰、氯化鋰、溴化鋰、碳酸氫鋰、乙酸鋰、硫酸鋰、高錳酸鋰、硝酸鋰、亞硝酸鋰、高氯酸鋰、草酸鋰、氟化鋰、碳酸鋰、溴酸鋰或其組合。

9.如權利要求1所述的電池，其中，該隔膜是鋰超離子導體(LISICON)、鈉超離子導體(NASICON)、Nafion、雙極性膜、水電解膜、聚乙烯醇和氧化石墨烯的復合物、Celgard、玻璃紙或其組合。

10.如權利要求1所述的電池，其進一步包括：

與該陰極隔室流體連通的陰極電解液容器，其中該陰極電解液的至少一部分布置在該陰極電解液容器中。

11.如權利要求1所述的電池，其進一步包括：

與該陽極隔室流體連通的陽極電解液容器，其中該陽極電解液的至少一部分布置在該陽極電解液容器中。

12.如權利要求1所述的電池，其中，該電池是圓柱形或棱柱形的。