[发明专利]基于有机硫物种的电池

权利要求书

1.一种电池，包括：

a)一个阳极，其包括一种阳极活性材料，该阳极活性材料包括钠、锂或至少一种钠或锂与至少一种提供离子的其他金属的合金或复合材料；

b)一个阴极，其包括一种阴极活性材料，该阴极活性材料包括元素硫、元素硒或元素硫属元素的混合物；以及

c)放置在该阳极和该阴极之间的一个中间隔板元件，用于分离与该阳极和该阴极接触的液体或凝胶电解质溶液，在电池的充电和放电循环过程中在该阳极和该阴极之间的金属离子和其抗衡离子通过该隔板元件移动；

其中该液体或凝胶电解质溶液包括一种非水的极性非质子溶剂或聚合物以及一种导电盐，并且满足条件(i)、(ii)中的至少一个：

(i)该液体或凝胶电解质溶液中的至少一种另外包括至少一种有机硫物种；

(ii)该中间隔板元件包括一种含有至少一种有机硫物种的官能化的多孔聚合物；

其中该有机硫物种选自下组：具有化学式R¹-S-S_n-R²的有机多硫化物、具有化学式R¹-S-M的有机硫醇盐和具有化学式R¹-S-S_n-M的有机多硫醇盐，其中R¹和R²独立地代表C₁-C₂₀有机部分，该有机部分是一价直链、支链或环状脂肪族或芳香族烃基，M为锂、钠、季铵或季鏻，且n是1或更大的整数。

2.根据权利要求1所述的电池，其中该有机硫物种是选自由有机多硫化物和有机多硫醇盐及其混合物组成的组中。

3.根据权利要求1所述的电池，其中该有机硫物种含有选自下组的一种或多种含硫官能团，该组由以下各项组成：二硫缩醛、二硫缩酮、三硫代原碳酸酯、硫代磺酸根[-S(O)₂-S-]、硫代亚磺酸根[-S(O)-S-]、硫代羧酸根[-C(O)-S-]、二硫代羧酸根[-C(S)-S-]、硫代磷酸酯、硫代膦酸酯、一硫代碳酸酯、二硫代碳酸酯和三硫代碳酸酯。

4.根据权利要求1所述的电池，其中该有机硫物种是选自由芳香族多硫化物、聚醚-多硫化物、多硫化物-酸式盐及其混合物组成的组中。

5.根据权利要求1所述的电池，其中该有机硫物种是具有化学式(I)或(II)的二硫缩醛或二硫缩酮，或具有化学式(III)的三硫代原羧酸酯：

其中每个R³独立地是H或C₁-C₂₀有机部分，该C₁-C₂₀有机部分是直链、支链或环状脂肪族或芳香族的并且包含一个或多个官能团，该官能团含有N、O、P、S、Se、Si、Sn、卤素和/或金属，o、p和q各自独立地为1或更大的整数，且每个Z独立地是：一个C₁-C₂₀有机部分，该有机部分是直链、支链或环状脂肪族或芳香族的并且包含一个或多个官能团，该官能团含有N、O、P、S、Se、Si、Sn、卤素和/或金属；Li；Na；季铵或季鏻。

6.根据权利要求1所述的电池，其中该有机硫物种是一种具有化学式(IV)的芳族多硫化物、具有化学式(V)的聚醚-多硫化物，具有化学式(VI)的多硫化物-酸式盐，或具有化学式(VII)的多硫化物-酸式盐：

其中R⁴独立地是叔丁基或叔戊基，R⁵独立地是OH、OLi或ONa，并且在化学式(IV)中r是0或更大，其中这些芳环在一个或多个除氢以外的取代基的位置被任选取代，R⁶在化学式(VI)中是一个二价有机部分，R⁷在化学式(VII)中是一个二价有机部分，每个Z独立地是C₁-C₂₀有机部分、Li、Na或季铵，M为锂、钠、季铵或季鏻，且o和p各自独立地为1或更大的整数。