[发明专利]具有低输出电压的电池

权利要求书

1.一种电化学电池单元，所述电化学电池单元包括具有一次阳极活性材料的阳极、具有一次阴极活性材料的阴极、和与所述阳极和所述阴极离子接触的离子传导电解质，其中，所述电池单元具有在10％放电深度(DoD)下测量的从0.3伏的下限至0.8伏的上限的初始输出电压Vi，和在不大于90％的DoD下测量的最终输出电压Vf，其中电压变化(Vi-Vf)/Vi不大于±10％，并且基于阴极活性材料重量或体积，Vi与Vf之间的比容量不小于100mAh/g或200mAh/cm³，并且其中所述一次阳极活性材料选自锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)、铝(Al)、锌(Zn)、钛(Ti)、锰(Mn)、铁(Fe)、钒(V)、钴(Co)、镍(Ni)、其混合物、其合金、或其组合，并且其中所述一次阴极活性材料选自金属氧化物、金属磷酸盐、金属硫化物、或不同于所述一次阳极活性材料的金属或半金属，并且所述阴极中的所述金属或半金属选自锡(Sn)、铋(Bi)、锑(Sb)、铟(In)、碲(Te)、磷(P)、镁(Mg)、铝(Al)、锌(Zn)、钛(Ti)、锰(Mn)、铁(Fe)、钒(V)、钴(Co)、镍(Ni)、硒(Se)、其混合物、其合金、或其组合。

2.如权利要求1所述的电化学电池单元，其中，所述阳极进一步含有作为保护性材料的石墨烯。

3.如权利要求2所述的电化学电池单元，其中，所述一次阳极活性材料被石墨烯片包围或包埋在石墨烯膜、石墨烯纸、石墨烯垫、或石墨烯泡沫中。

4.如权利要求2所述的电化学电池单元，其中，所述石墨烯含有具有按重量计小于0.01％的非碳元素的原生石墨烯材料或具有按重量计0.01％至50％的非碳元素的非原生石墨烯材料，其中所述非原生石墨烯选自氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯、氟化石墨烯、氯化石墨烯、溴化石墨烯、碘化石墨烯、氢化石墨烯、氮化石墨烯、掺杂硼的石墨烯、掺杂氮的石墨烯、化学官能化石墨烯、或其组合。

5.如权利要求1所述的电化学电池单元，其中，所述一次阴极活性材料被石墨烯片包围或包埋在石墨烯膜、石墨烯纸、石墨烯垫、或石墨烯泡沫中。

6.如权利要求3所述的电化学电池单元，其中，所述一次阴极活性材料被石墨烯片包围或包埋在石墨烯膜、石墨烯纸、石墨烯垫、或石墨烯泡沫中。

7.如权利要求3所述的电化学电池单元，其中，所述阳极中的具有包埋在其中的所述一次阳极活性材料的所述石墨烯膜、石墨烯纸、石墨烯垫、或石墨烯泡沫连接到第一电池端子接片上来充当阳极集流体，并且没有单独的或另外的阳极集流体来支撑所述石墨烯膜、石墨烯纸、石墨烯垫、或石墨烯泡沫。

8.如权利要求5所述的电化学电池单元，其中，所述阴极中的具有包埋在其中的所述一次阴极活性材料的所述石墨烯膜、石墨烯纸、石墨烯垫、或石墨烯泡沫连接到电池端子接片上来充当阴极集流体，并且没有单独的或另外的阴极集流体来支撑所述石墨烯膜、石墨烯纸、石墨烯垫、或石墨烯泡沫。

9.如权利要求7所述的电化学电池单元，其中，所述阴极中的具有包埋在其中的所述一次阴极活性材料的所述石墨烯膜、石墨烯纸、石墨烯垫、或石墨烯泡沫连接到第二电池端子接片上，并且没有单独的或另外的阴极集流体来支撑所述阴极中的所述石墨烯膜、石墨烯纸、石墨烯垫、或石墨烯泡沫。

10.如权利要求1所述的电化学电池单元，所述电化学电池单元进一步包括支撑所述阳极的阳极集流体或支撑所述阴极的阴极集流体。

11.如权利要求1所述的电化学电池单元，其中，基于阴极活性材料重量或体积，Vi与Vf之间的比容量不小于200mAh/g或400mAh/cm³。