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。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】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。【专利说明】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I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I月25日的英国申请号GB0701370.9的权益。背景 本专利技术包括涉及电极组合物和其生产和操作方法的实施方案。本专利技术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I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 根据本专利技术的一个方面，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、银、银、钥、镍、钴、铁、铬、猛、银、铺、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％。在本专利技术的另一实施方案中，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。在本专利技术的又一实施方案中，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、钥、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。根据本专利技术的又一方面，提供操作储能装置的方法。所述方法包括提供具有正极的储能装置，所述正极包含根据前文的正极组合物和熔融电解质盐；和对所述装置施加至少一个充电/放电循环，使得在第一次充电期间，电活性金属通过与反应可用的氯化物总量的至多约90%反应，氧化成电活性金属氯化物。在其它实施方案中，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，其中在装置的首次充电期间，基本上所有的氯化钠在电活性金属氧化成电活性金属氯化物之中使用，并且电池的氯化钠容量的至少10%在装置的正常循环期间未被利用。在一些实施方案中，所述方法还包括对所述装置施加至少一个充电/放电循环，使得在第一次充电循环期间产生的钠的至少10%在正常完全放电后剩余在负极中。在其它实施方案中，在装置的第一次充电期间，碱金属卤化物的至少95%与电活性金属和/或铝反应。附图简述 当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些特征、方面和优势以及其它特征、方面和优势将变得更好理解，在附图中，相同的符号始终表示相同的部分，其中: 图1是阐明根据本专利技术的实施方案的电化学电池的前视横截面图的示意图。图2是在电化学电池的顶部充电(top-of-charge)操作中比较电池性能的图示，所述电化学电池中的一些包含根据本文所述的实施方案的正极组合物。图3是在电化学电池的部分充电状态(partial-state-of-charge)操作中比较电池性能的图示，所述电化学电池中的一些包含根据本文所述的实施方案的正极组合物。图4是在电化学电池的顶部充电操作中比较电池性能的图示，所述电化学电池中的一些包含根据本文所述的实施方案的正极组合物。图5是改变电化学电池的铝的量对第一次充电的影响的图示，所述电化学电池包含根据本文所述的实施方案的正极组合物。图6A-C是电化学电池对于设定功率所释放的Wh的增加的图示，所述电化学电池在根据本文所述的实施方案的正极组合物中包括增加量的Al。图7是基于包括在电化学电池的根据本文所述实施方案的正极组合物中铝的量，对于设定功率的放电时间的图示。详述 本专利技术总体上涉及正极组合物。更特别地，本专利技术涉及用于储能装置的正极组合物。本专利技术还包括涉及使用储能装置的方法的实施方案。本文在贯穿于说明书和权利要求中所用的近似性语言，可应用于修饰任何数量表示，其可允许改变而不造成其所涉及的基本功能的变化。因此，通过术语例如“约”修饰的值并不限于所指定的准确值。在一些实例中，近似性语言可对应于用于测量该值的仪器的精确度。同样地，“无”可与术语组合使用，并且可包括非实质意义的数量或痕量，然而仍认为没有所修饰的术语。本文所用的术语“可能”和“可能是”是指在一组状况中事件发生的可能性；拥有特定的性质、特征或功能的可能性。这些术语还可通过表达能力、性能或与所修饰的动词相关的可能性中的一个或多个来修饰另一动词。因此，“可能”和“可能是”的使用表示所修饰的术语对于所指示的性能、功能或用途显然是适当的、有能力的或合适的，同时考虑到在某些状况下修饰的术语有时可能不是适当的、有能力的或合适的。例如，在一些状况下，事件或性能可预期，而在其它状况下所述事件或性能不能发生——这种差别通过术语“可能”和“可能是”来记录。本专利技术的一个或多个具体实施方案在下文描述。在试图提供这些实施方案的简明描述时，可能不会在本说明书中描述实际实施的所有特征。应理解的是，在任何所述实际实施的开发中，例如在任何工程或设计方案中，必须做出大量的对实施特定的决定以实现开发者的特定目的，例如符合系统相关和商业相关的限制，其可从一个实施到另一个实施而改变。此外，应理解的是，所述开发尝试可能是复杂的并且是费时的，但对于受益于本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种正极组合物，其包含：至少一种电活性金属；至少一种不同于碘化钠的碱金属卤化物；以至少0.5重量%的量存在的铝，其基于所述正极组合物的重量；和以所述卤化物含量的至多约1.0重量%的量存在的碘化钠，其基于所述正极组合物中碱金属卤化物的重量。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：RC加罗维，GD扎皮，JT里森比克，J苏德沃思，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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