[发明专利]组合物、储能装置和相关的方法

说明书

提供一种正极组合物(130)。正极组合物(130)包含选自钛、钒、铌、钼、镍、铁、钴、铬、锰、银、锑、镉、锡、铅、铜、锌和它们的组合的至少一种电活性金属；碱金属卤化物；和基于正极组合物(130)的重量以至少0.5重量%的量存在的铝。任选地包含一定量的碘化钠，其量基于正极组合物(130)中卤化钠的重量为至多约1重量%。所述组合物可和熔融电解质盐一起包含在正极(129)中，所述电解质盐包含碱金属卤化物和卤化铝的反应产物。提供包括所述组合物的储能装置(100)，以及操作所述装置(100)的方法。

相关申请的交叉引用

本申请是提交于2009年6月18日的美国申请号12/519,784的部分连续案，所述美国申请是提交于2008年1月23日的国际申请号PCT/GB2008/000239的国家阶段，其要求提交于2007年1月25日的英国申请号GB0701370.9的权益。

背景

本发明包括涉及电极组合物和其生产和操作方法的实施方案。本发明还包括涉及用于储能装置的电极的实施方案。

金属氯化物电池，尤其是具有熔融的钠阳极和β-氧化铝固体电解质的钠-氯化镍电池，广泛用于储能应用。当金属氯化物电池用于象混合机车或插电式电动车(PHEV)或混合电讯装置的移动应用时，对电池而言，期望在电池的放电和充电期间能够分别提供和接受电能。历史上，提供维持最高可能的运行容量的电池组合物是电池技术的焦点。在一些电池组合物中，加入铝连同其它添加剂来提高电池的性能。然而，已经使所用铝的量最小化至例如低于正极组合物的约1重量%的量，因为过量的铝通常妨碍运行容量。

当前已发现，对于某些应用，例如混合电动车、混合电讯装置和其它不间断电能系统(UPS)应用，期望提供以下的电池组合物：其递送提高的充电接受度和循环寿命以及提高的放电功率。电池的正极组合物的改性可明显提高电池的充电接受度和循环寿命以及放电功率，即使这是在电池容量降低的情况下实现的。

已尝试过的已知电池组合物的改性机制包括提高镍网络强固度的添加剂、提高更大的镍表面积的添加剂、提高盐可用率或表面积的添加剂、提高更大的铁用量的添加剂和使用金属硫化物形式的添加的硫，假定通过毒化镍表面以减轻镍颗粒增长来提高容量保持率。大部分这些改性以提高的电池容量作为其目标。

简述

根据本发明的一个方面，提供正极组合物。正极组合物包含选自以下的至少一种电活性金属：钛、钒、铌、钼、镍、钴、铁、铬、锰、银、锑、镉、锡、铅、铜和锌；至少一种碱金属卤化物；和基于正极组合物的重量以至少0.5重量%的量存在的铝。任选地包括一定量的碘化钠，例如基于正极组合物中卤化钠的重量至多约1.0重量%。在本发明的另一实施方案中，正极组合物包含基于正极组合物的重量以至少1.0重量%的量存在的铝。

在本发明的又一实施方案中，提供储能装置，其包括：壳体；集电器；布置于壳体内的正极组合物和布置于壳体内的熔融电解质盐。正极组合物包含：选自钛、钒、铌、钼、镍、钴、铁、铬、锰、银、锑、镉、锡、铅、铜和锌的至少一种电活性金属，至少一种碱金属卤化物和基于正极组合物的重量以至少0.5重量%的量存在的铝，以及任选一种或多种添加剂，所述添加剂可包括一定量的碘化钠，其量基于正极组合物中卤化钠的重量为至多约1.0重量%。熔融电解质盐包括至少一种碱金属卤化物和卤化铝的反应产物。在所述装置的又一实施方案中，在电活性金属完全放电后，通过第一次充电产生的钠的至少10%剩余在负极中。在一些实施方案中，装置用于混合电动车、混合电讯装置和其它UPS应用。