[发明专利]稳定的室温钠-硫电池

权利要求书

1.一种可再充电电池，其包含：

a)钠金属阳极；

b)包含微孔和/或介孔主体硫复合材料的阴极，其中所述微孔和/或介孔主体具有相互连接且曲折的孔结构；

c)液体电解质，其包含液体电解质溶剂和液体电解质钠盐；和

d)电解质添加剂，其包含拴系至有机或无机纳米颗粒的离子液体。

2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述微孔和/或介孔主体包含选自如下的材料：微孔和/或介孔碳材料、微孔和/或介孔聚合物、微孔和/或介孔金属-有机骨架、微孔和/或介孔金属、微孔和/或介孔金属氧化物、微孔和/或介孔陶瓷材料、微孔和/或介孔分子筛和微孔和/或介孔金属硫化物。

3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述微孔和/或介孔主体具有直径为0.1nm至20nm和/或孔体积为0.2至3cm³/g和/或表面积为200至3000m²/g的孔隙。

4.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述硫是元素硫，所述元素硫被限制在所述微孔和/或介孔主体的一个或多个孔隙中，并且所述硫以30重量％至80重量％存在，以所述微孔和/或介孔主体硫复合材料的重量计。

5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述微孔和/或介孔主体硫复合材料电极是微孔和/或介孔碳-硫复合材料阴极，并且其中所述微孔和/或介孔碳具有规则形状且规则取向的直径为0.1nm至20nm的孔隙。

6.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中所述微孔和/或介孔碳具有0.2至3cm³/g的孔体积和/或200至3000m²/g的表面积。

7.根据权利要求5所述的可再充电电池，所述微孔和/或介孔碳包含具有菱形十二面体形状的初级颗粒。

8.根据权利要求3所述的可再充电电池，其中所述微孔和/或介孔碳-硫复合材料阴极包含导电率高于5*10^-3S/cm的多孔碳-硫复合材料。

9.根据权利要求3所述的可再充电电池，其中所述微孔和/或介孔碳含有比无序碳更多的石墨碳。

10.根据权利要求3所述的可再充电电池，其中所述微孔和/或介孔碳-硫复合材料电极的微孔和/或介孔碳通过金属-有机骨架或碳前体的碳化制成。

11.根据权利要求3所述的可再充电电池，其中所述硫被蒸汽注入所述微孔和/或介孔碳的孔隙中。

12.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述液体电解质溶剂选自脂族碳酸酯、烷基聚醚及其组合。

13.根据权利要求12所述的可再充电电池，其中所述脂族碳酸酯选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟化碳酸亚乙酯及其组合。

14.根据权利要求12所述的可再充电电池，其中所述烷基聚醚选自四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、单甘醇二甲醚、1,3-二氧戊环、乙二醇二甲醚及其组合。

15.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述液体电解质钠盐选自六氟磷酸钠、高氯酸钠、双(三氟甲磺酰基)亚胺钠、三氟甲磺酸钠、亚硝酸钠、氟化钠、氯化钠、溴化钠、碘化钠及其组合。

16.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述纳米颗粒具有2nm至500nm的直径。