基于有機硫物種的電池的制作方法
【專利摘要】制備了金屬-硫電池，如鋰-硫電池，其制備使用一種或多種有機硫物種如有機多硫化物和有機多硫醇鹽作為液體或凝膠電解質(zhì)溶液的一部分，作為陰極的一部分，和/或作為提供中間隔板元件的官能化的多孔聚合物的一部分。
【專利說明】基于有機硫物種的電池 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及以下電池，這些電池具有基于鈉、鋰或其混合物或者鈉和/或鋰與一 種或多種其他金屬的合金或復合材料的陽極，與基于元素硫、硒或元素硫?qū)僭鼗旌衔锏?陰極，該陽極和陰極被隔板元件分隔，導電鹽溶于非水的極性非質(zhì)子溶劑或聚合物中的液 體或凝膠電解質(zhì)溶液與電極接觸。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 電化學電池是用于存儲和提供電能的主要手段。由于電子，運輸和網(wǎng)格存儲應用 對能源的需求不斷增加，在未來對具有更強蓄電和傳遞能力的電池的需求將繼續(xù)保持。
[0004] 由于與其他類型的電池相比，鋰離子電池重量輕和高能量存儲能力，自20世紀90 年代初鋰離子電池已被廣泛用于便攜式電子應用。然而，目前的鋰離子電池技術(shù)并不能 滿足大型應用，如網(wǎng)格存儲或行駛距離可與內(nèi)燃機汽車競爭的電動汽車的高功率和能源需 求。因此，科學和技術(shù)界廣泛努力繼續(xù)識別具有更高能量密度和容量的電池。
[0005] 鈉-硫和鋰-硫電化學電池提供甚至比鋰離子電池更高的理論能量容量，并且因 此繼續(xù)作為"下一代"電池系統(tǒng)而引起關(guān)注。元素硫到單體硫化物（S 2〇的電化學轉(zhuǎn)變提供 1675mAh/g的理論容量，相比鋰離子電池的小于300mAh/g。
[0006] 鈉-硫電池已經(jīng)開發(fā)和推出作為商用系統(tǒng)。不幸的是，鈉-硫電池通常需要高溫 (300°C以上）來工作，并且因此只適合用于大型固定應用。
[0007] 鋰-硫電化學電池（最初在20世紀50年代后期和60年代提出的）現(xiàn)在正在開發(fā) 作為商業(yè)電池系統(tǒng)。這些電池提供的理論比能量密度超過2500Wh/kg(2800Wh/L)相對于鋰 離子的624Wh/g。Li-S電池所表現(xiàn)出的比能量密度是在250Wh/kg-350Wh/kg的范圍內(nèi)（相 比鋰離子電池的l〇〇Wh/g)，較低的數(shù)值是在充電和放電過程中這些系統(tǒng)的電化學過程的特 定功能的結(jié)果?？紤]到鋰離子電池的實際比能通常是理論值的25%至35%，Li-S系統(tǒng)的 最佳實際比能為約780Wh/g(理論值的30% )。[V. S. Kolosnitsyn, E. Karaseva,美國專利 申請 2008/0100624A1]
[0008] 鋰-硫化學提供了阻礙這些電化學電池發(fā)展的大量技術(shù)挑戰(zhàn)，特別是不良的放 電-充電循環(huán)性能。然而，由于鋰-硫電池固有的低重量、低成本和高容量，對于改善鋰-硫 系統(tǒng)的性能存在極大的興趣，在過去20年中世界各地許多研究人員進行了大量的工作來 解決這些問題。[C. Liang等人在Handbook of Battery Materials 2nd Ed.[電池材料手 冊第 2 版]，第 14 章，第 811-840 頁（2011) ;V.S.Kolosnitsyn 等人，J.Power Sources[能 源期刊]2011，196, 1478-82 ;和其參考文獻。]
[0009] 鋰-硫系統(tǒng)的電池設(shè)計通常包括：
[0010] ?一個陽極，其組成為鋰金屬、鋰合金或含有鋰的復合材料。
[0011] ?在該陽極和陰極之間的一個非反應性但多孔的隔板（通常是聚丙烯或β_氧化 鋁）。此隔板的存在導致分隔的陽極電解質(zhì)液隔室和陰極電解質(zhì)液隔室。
[0012] ?并入粘合劑（常為聚偏二氟乙烯）和導電增強材料（通常是石墨、中孔石墨、多 壁碳納米管、石墨烯）中的一種多孔含硫陰極，
[0013] ?-種電解質(zhì)，其組成為一種極性非質(zhì)子溶劑和一種或多種導電Li鹽 [奸350 2)具、0舊03_、0^03_、(：104_、？? 6_3逆6_、鹵素等]。在這些電池中所用的溶劑包括堿 性（陽離子絡(luò)合）非質(zhì)子極性溶劑，如環(huán)丁砜、二甲亞砜、二甲基乙酰胺、四甲基脲、N-甲基 吡咯烷酮、四乙基磺酰胺、四氫呋喃、甲基-THF、1，3-二氧戊環(huán)、二甘醇二甲醚和四乙二醇 二甲醚。低極性溶劑是不適合的，由于其導電性差、溶劑化Li+物種能力差，而質(zhì)子溶劑與 Li金屬發(fā)生反應。在鋰-硫電池的固態(tài)形式中，該液體溶劑被聚合材料如聚環(huán)氧乙烷所取 代。
[0014] ?通用的集電器和適當?shù)耐鈿げ牧稀?br> [0015] 發(fā)明概述
[0016] 在金屬-硫電池，特別是鋰-硫電池中使用的有機多硫化物和有機多硫醇鹽的組 合物和應用由本發(fā)明所提供。該有機多硫化物和有機多硫醇鹽物種用于改善此電化學電池 在反復充放電循環(huán)過程中的性能。
[0017] 本發(fā)明因此涉及化學能源，該化學能源包括具有一個或多個正極（陰極），一個或 多個負極（陽極）和一種電解質(zhì)介質(zhì)的電池或蓄電池（battery)，其中進行的化學反應涉及 硫或多硫化物物種的還原以及反應性金屬物種的氧化。負極包括反應性金屬，如鋰、鈉、鉀 或這些金屬與其他材料的合金/復合材料。正極包括硫、有機多硫化物物種，和/或有機多 硫化物金屬鹽，以及含有這些物種的基質(zhì)。電解質(zhì)基質(zhì)包括有機溶劑或聚合物、無機或有機 多硫化物物種、活性金屬的離子形式的載體和旨在優(yōu)化電化學性能的其他組分的混合物。
[0018] 具體而言，本發(fā)明涉及有機多硫化物，和其鋰（或鈉、季銨或季鱗）有機硫醇鹽或 有機多硫醇鹽類似物作為在陰極和電解質(zhì)基質(zhì)中的組分的用途。所述有機硫物種與硫及陰 離子型的單硫化物或多硫化物物種化學結(jié)合形成有機多硫醇鹽物種，這些物種具有增加的 與正極材料和陰極電解質(zhì)液相的非極性硫組分的親和性。
[0019] 本發(fā)明的一個方面提供了一種電池，該電池包括：
[0020] a) -個陽極，其包括一種陽極活性材料，該陽極活性材料包括鈉、鋰或者至少一種 鈉或鋰與至少一種提供離子的其他金屬的合金或復合材料；
[0021] b) -個陰極，其包括一種陰極活性材料，該陰極活性材料包括元素硫、元素硒或元 素硫?qū)僭氐幕旌衔?；以?br> [0022] c)放置在該陽極和該陰極之間的一種中間隔板元件，該隔板元件用于分離與該陽 極和該陰極接觸的液體或凝膠電解質(zhì)溶液，在該電池的充電和放電循環(huán)過程中在該陽極和 該陰極之間的金屬離子和抗衡離子通過該隔板元件移動；
[0023] 其中該液體或凝膠電解質(zhì)溶液包括一種非水的極性非質(zhì)子溶劑或聚合物以及一 種導電鹽并且滿足條件（i)、（ii)或（iii)中的至少一個：
[0024] (i)該液體或凝膠電解質(zhì)溶液中的至少一種另外包括至少一種有機硫物種；
[0025] (ii)該陰極另外包括至少一種有機硫物種；
[0026] (iii)該中間隔板元件包括一種含有至少一種有機硫物種的官能化的多孔聚合 物；
[0027] 其中該有機硫物種包括至少一個有機部分和至少一個-S_Sn-鍵，其中η是1或 更大的整數(shù)。
[0028] 在一個實施例中，條件（i)、（ii)或（iii)只有一個得到滿足。在另一個實施例 中，所有三個條件都得到滿足。在又一實施例中，只有兩個條件得到滿足，例如（i)和（ii)、 (i)和（iii)或（ii)和（iii)。
[0029] 在另一個方面，本發(fā)明提供了一種電解質(zhì)，其包括至少一種非水的極性非質(zhì)子溶 劑或聚合物，至少一種導電鹽和至少一種有機硫物種，該至少一種有機硫物種包括至少一 個有機部分以及至少一個-S_S n-鍵，其中η是1或更大的整數(shù)。
[0030] 本發(fā)明的另一個方面提供了一種陰極，其包括：a)元素硫、元素硒或元素硫?qū)僭?素的混合物，b)至少一種導電添加劑，c)以及至少一種有機硫物種，該有機硫物種包括至 少一個有機部分和至少一個-S_S n-鍵，η是1或更大的整數(shù)。
[0031] 例如，有機硫物種可以選自有機多硫化物和/或有機多硫醇金屬鹽組成的組中。 在本發(fā)明的某些實施例中，該有機硫物種含有選自下組的一種或多種含硫官能團，該組由 以下各項組成：二硫縮醛、二硫縮酮、三硫代原碳酸酯、硫代磺酸根[-s(0) 2-s-]、硫代亞磺 酸根[-s(0)-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。在其他實施例中，該有機硫物種可以 選自由芳香族多硫化物、聚醚-多硫化物、多硫化物-酸式鹽及其混合物組成的組。
[0032] 附圖簡要說明
[0033] 圖1示出了將正C12H25SLi加入到陰極的鋰-硫電池重復充電/放電循環(huán)3次至 63次的放電特征曲線（profile)。
[0034] 發(fā)明的詳細說明
[0035] 已被加工成在電池中使用的結(jié)構(gòu)的電活性材料被稱為電極。在電池（作為一種 化學電能源）中使用的一對電極中，在具有較高電化學電勢的一側(cè)的電極被稱為正極或陰 極，而在具有較低電化學電勢的一側(cè)的電極被稱為負極或陽極。如本文所用，采用傳統(tǒng)的電 池命名法，其中術(shù)語"陰極"或"正極"和"陽極"或"負極"是指在電池放電提供電能的過程 中電極的電化學功能。在循環(huán)的充電部分的過程中，電極的實際電化學功能與在放電過程 中發(fā)生的剛好相反，但各電極的名稱與放電時的名稱保持相同。
[0036] 電化學電池通常串聯(lián)組合，這樣的電池的集合被稱為蓄電池?；陔姵刂羞M行的 化學反應，原電池組被設(shè)計為單次放電來為外部裝置提供動力。二次電池是可再充電的，用 來自外部源的電能，并且從而通過多個放電和充電循環(huán)提供延長使用。
[0037] 在陰極或正極使用的電化學活性材料在下文中被稱為陰極活性材料。在陽極或負 極使用的電化學活性材料在下文中被稱為陽極活性材料。具有電化學活性并且包括一種電 化學活性物質(zhì)和任選的導電添加劑和粘結(jié)劑，以及其他任選的添加劑的多組分組合物在下 文中被稱為電極組合物。包含具有處于氧化態(tài)的陰極活性材料的陰極和具有處于還原態(tài)的 陽極活性材料的陽極的電池被稱為是處于已充電狀態(tài)。因此，包含具有處于還原態(tài)的陰極 活性材料的陰極和具有處于氧化態(tài)的陽極活性材料的陽極的電池被稱為是處于已放電狀 態(tài)。
[0038] 不希望被理論所束縛，以下內(nèi)容是本發(fā)明的某些可能的優(yōu)點或特征。有機硫物種 可能分配到富硫陰極電解質(zhì)液相。雙陰離子硫化物或多硫化物（例如，Li 2Sx，x = 1，2,3···) 與有機多硫化物或有機多硫醇鹽（例如，R-SX_R'或R-Sx-Li，R和R' =有機部分）之間的 化學交換反應，以及多硫化物和多硫醇鹽常見的硫擠出/重新插入的化學反應，有利于最 大限度地減少陰極電解質(zhì)液中的雙陰離子多硫化物的量，且有利于陰極的硫和含硫物種的 再沉積。雙陰離子多硫化物的凈去除會降低電解質(zhì)溶液的粘度，并且從而最大限度地減少 高粘度對電解質(zhì)導電率的有害影響。有機硫物種還可以增加陰極電解質(zhì)液相和陽極電解質(zhì) 液相中的不溶性低級硫化鋰物種（特別是1^ 25和1^2&)的溶解，并因此將其清除，從而最 大限度地減少反復充電/放電循環(huán)時活性鋰物種的損失。有機硫物種的性能可通過選擇有 機官能度而"調(diào)整"。例如，短鏈烷基或具有較強極性官能度的烷基將更多地分配到陽極電 解質(zhì)液相，而長鏈或較弱極性類似物將更多地分配到陰極電解質(zhì)液相。調(diào)整長/非極性和 短/極性鏈的有機物種的相對比例將提供一種控制將含硫物種分配到陰極/陰極電解質(zhì)液 的手段。此外，由于在陽極電解質(zhì)液中存在一定量的多硫化物或多硫醇鹽作為控制在充電 過程中在陽極上的鋰枝晶生長的一種手段是有利的，選擇適當?shù)挠袡C部分和他們的相對比 例將提供對枝晶生長的更大控制。
[0039] 在本發(fā)明中使用的有機硫物種包括至少一個有機部分和至少一個-S_Sn-鍵，其 中η是1或更大的整數(shù)。在一個實施例中，該有機硫物種的每個分子中包括兩個有機部分 (其可以是相同或彼此不同的），其是由-S_S n-(多硫化物）鍵鏈接的（其中η是1或更大 的整數(shù)）。該-s-sn-鍵可形成更大連接基團的一部分，如-Yk (Y2Y3) -S-Sn-鍵或-Y^C (= Y4)-S-Sn-鍵，其中Y1是0或S，Y2和Y 3是獨立地一個有機部分或-S-S^Z，其中〇是1或 更大，并且Ζ是一個有機部分或選自Li、Na、季銨或季鱗的物種，并且Υ 4是0或S。在另一 個實施例中，有機硫物種包含一價有機部分和選自Na、Li、季銨以及季鱗的物種，該物種是 由-S-S n-鍵鏈接的（例如，包括-Y^C (Y2Y3) -S-Sn-鍵或-Y^C ( = Y4) -s-sn-鍵）。在又一 實施例中，-s-sn-鍵可在有機部分的任一側(cè)上出現(xiàn)。例如，有機部分可以是二價的，任選地 取代的芳香族部分C (R3) 2 (每個R3獨立地為Η或有機部分如有機部分），羰基（C = 〇)或硫代羰基（c = S)。
[0040] 例如，有機硫物種可選自有機多硫化物、有機多硫醇鹽、包括具有含硫官能團的 那些如二硫縮醛、二硫縮酮、三硫代原碳酸酯、芳香族多硫化物、聚醚-多硫化物、多硫化 物-酸式鹽、硫代磺酸根[-S (0) 2-s-]、硫代亞磺酸根[-S (0) -S-]、硫代羧酸根[-C (0) -S-]、 二硫代羧酸根[-RC(S)-S-]、硫代磷酸酯或硫代膦酸酯官能度、或一硫代碳酸酯、二硫代碳 酸酯和三硫代碳酸酯官能度；含有這些或類似官能度的有機-金屬多硫化物；以及它們的 混合物。
[0041] 例如，合適的有機部分包括一價、二價和多價有機部分，其可以包括支鏈、直鏈和/ 或環(huán)狀烴基。如本文所用，術(shù)語"有機部分"除了包括碳和氫外，可包括一個或多個雜原子 如氧、氮、硫、齒素、磷、硒、娃、一種金屬如錫和類似物的部分。一個或多個雜原子可在有機 部分以官能團的形式存在。因此，烴基和官能化的烴基基團在本發(fā)明的上下文之內(nèi)被認為 是有機部分。在一個實施例中，該有機部分是有機部分。在另一個實施例中，該有機 部分包含兩個或更多個碳原子。因此該有機部分可以是c 2-c2(l有機部分。
[0042] 有機硫物種在性質(zhì)上可以是單體、低聚物或聚合物。例如，-S_Sn-官能度可以懸接 (pendant)在低聚物或聚合物物種的主鏈上，該低聚物或聚合物物種的主鏈中含有兩個或 更多個單體的重復單元。該-s-s n-官能度可并入此低聚物或聚合物的主鏈中，使得該低聚 物或聚合物主鏈中含有多個-s-sn-鍵。
[0043] 例如，有機硫物種可以是具有化學式f-S-S^R2的一種有機多硫化物或多種有機 多硫化物的混合物，其中R 1和R2獨立地代表Ci-Q有機部分，且η是1或更大的整數(shù)。該 Ci-C^有機部分可以是一價的支鏈、直鏈或環(huán)狀烴基。R1和R2可以各自獨立地是C9-C 14烴 基，其中η = 1 (如提條件為_硫化物，如叔十_燒基_硫化物）。在另一個實施例中，R1和 R2各自獨立地是C9-C14烴基，其中η = 2-5 (前提條件為多硫化物）。這類化合物的例子包 括TPS-32和TPS-20,由Arkema公司出售。在另一個實施例中，R 1和R2獨立地是C7-Cn烴 基，其中η = 2-5。由Arkema公司出售的TPS-37LS是此類型的合適的多硫化物的一個例 子。另一種類型的合適的多硫化物是一種多硫化物或多種多硫化物的混合物，其中R 1和R2 都是叔丁基且η = 2-5。這類有機硫化合物的例子包括TPS-44和TPS-54,由Arkema公司 出售。
[0044] 有機硫物種也可以是具有化學式f-S-S^M的有機多硫醇鹽，其中R1是有機 部分，Μ為鋰、鈉、季銨或季鱗，且η是1或更大的整數(shù)。
[0045] 在另一個實施例中，有機硫物種可以是二硫縮醛或二硫縮酮如對應于化學式（I) 和（Π )的那些，或具有化學式（III)的三硫代原羧酸酯（trithio-orthocarboxylate):
[0046]
【權(quán)利要求】
1. 一種電池，包括： a) -個陽極，其包括一種陽極活性材料，該陽極活性材料包括鈉、鋰或至少一種鈉或鋰 與至少一種提供離子的其他金屬的合金或復合材料； b) -個陰極，其包括一種陰極活性材料，該陰極活性材料包括元素硫、元素硒或元素硫 屬元素的混合物；以及 c) 放置在該陽極和該陰極之間的一個中間隔板元件，用于分離與該陽極和該陰極接觸 的液體或凝膠電解質(zhì)溶液，在電池的充電和放電循環(huán)過程中在該陽極和該陰極之間的金屬 離子和其抗衡離子通過該隔板元件移動； 其中該液體或凝膠電解質(zhì)溶液包括一種非水的極性非質(zhì)子溶劑或聚合物以及一種導 電鹽，并且滿足條件（i)、（ii)或（iii)中的至少一個： (i) 該液體或凝膠電解質(zhì)溶液中的至少一種另外包括至少一種有機硫物種； (ii) 該陰極另外包括至少一種有機硫物種； (iii) 該中間隔板元件包括一種含有至少一種有機硫物種的官能化的多孔聚合物； 其中該有機硫物種包括至少一個有機部分和至少一個-S_Sn-鍵，其中η是1或更大的 整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機硫物種是選自由有機多硫化物和有機多硫 醇鹽及其混合物組成的組中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機硫物種含有選自下組的一種或多種 含硫官能團，該組由以下各項組成：二硫縮醛、二硫縮酮、三硫代原碳酸酯、硫代磺酸 根[-S (0) 2_S_]、硫代亞磺酸根[-S (0) -S-]、硫代羧酸根[-C (0) -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. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機硫物種是選自由芳香族多硫化物、聚醚-多 硫化物、多硫化物-酸式鹽及其混合物組成的組中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機硫物種是具有化學式f-S-S^R2的一種有 機多硫化物，其中R 1和R2獨立地代表有機部分，該有機部分可以是直鏈、支鏈或環(huán)狀 脂肪族或芳香族的并且可任選地包含一個或多個官能團，該官能團含有N、0、P、S、Se、Si、 Sn、鹵素和/或金屬，且η是1或更大的整數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機硫物種是一種具有化學式f-S-M的有機硫 醇鹽或具有化學式f-S-S^M的有機多硫醇鹽，其中R 1是有機部分，該有機部分可以 是直鏈、支鏈或環(huán)狀脂肪族或芳香族的并且可任選地包含一個或多個官能團，該官能團含 有隊0、？、5、56、51、511、鹵素和/或金屬^為鋰、鈉、季銨或季鱗，且11是1或更大的整數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機硫物種是具有化學式（I)或（II)的二硫縮 醛或二硫縮酮，或具有化學式（III)的三硫代原羧酸酯：
其中每個R3獨立地是Η或有機部分，該有機部分可以是直鏈、支鏈或環(huán)狀 脂肪族或芳香族的并且可任選地包含一個或多個官能團，該官能團含有N、0、P、S、Se、Si、 Sn、鹵素和/或金屬，o、p和q各自獨立地為1或更大的整數(shù)，且每個Z獨立地是：一個 有機部分，該有機部分可以是直鏈、支鏈或環(huán)狀脂肪族或芳香族的并且可任選地包含一個 或多個官能團，該官能團含有隊0、？、5、5〇、51、511、鹵素和/或金屬 ；1^;似；季銨或季鱗。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機硫物種是一種具有化學式（IV)的芳族多硫 化物、具有化學式（V)的聚醚-多硫化物，具有化學式（VI)的多硫化物-酸式鹽，或具有化 學式（VII)的多硫化物-酸式鹽：
其中R4獨立地是叔丁基或叔戊基，R5獨立地是OH、OLi或ONa，并且在化學式（IV)中 r是0或更大，其中這些芳環(huán)在一個或多個除氫以外的取代基的位置被任選取代，R6在化學 式（VI)中是一個二價有機部分，R 7在化學式（VII)中是一個二價有機部分，每個Z獨立地 是Ci-Q有機部分、Li、Na或季銨，且〇和p各自獨立地為1或更大的整數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機硫物種是一種含有具有化學式（IX)的三硫 代碳酸酯官能度的有機或有機-金屬多硫化物，含有具有化學式（X)的二硫代碳酸酯官能 度的有機或有機-金屬多硫化物，或含有具有化學式（XI)的一硫代碳酸酯官能度的有機或 有機-金屬多硫化物：
其中2是(^-(：2(|有機部分、Na、Li、季銨或季鱗，且〇和？各自獨立地為1或更大的整 數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該液體或凝膠電解質(zhì)溶液另外包括具有化學式 M-S-Sn-M的雙金屬多硫醇鹽物種，其中每個Μ獨立地為Li、Na、季銨或季鱗，且η是1或更 大的整數(shù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該陰極另外包括至少一種導電添加劑和/或至少 一種粘合劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機硫物種懸接在該官能化的多孔聚合物的 主鏈上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機硫物種交聯(lián)成或形成官能化的多孔聚合 物的主鏈的一部分。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機部分含有至少兩個碳原子。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該中間多孔隔板將電池分隔以提供一個與該陽 極相關(guān)的陽極電解質(zhì)液部分和一個與該陰極相關(guān)的陰極電解質(zhì)液部分，并且其中該有機硫 物種存在于該陽極電解質(zhì)液部分或該陰極電解質(zhì)液部分中的至少一個中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該非水的極性非質(zhì)子溶劑或聚合物包含選自醚、 羰基、酯、碳酸酯、氨基、酰氨基、硫基[-S-]、亞磺酰基[-s(o)-]或磺?；鵞-so 2-]的一個或 多個官能團。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該導電鹽對應于化學式MX，其中Μ為Li、Na或季 銨并且 X 是（CF3S02)2N、CF3S03、CH 3S03、C104、PF6、N03、AsF 6 或鹵素。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機部分是低聚物的或聚合物的并且該有機 硫物種包括懸接到該低聚或聚合物的有機部分的主鏈上的至少一個-s-s-鍵。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中該有機部分是低聚物的或聚合物的并且該有機 硫物種包括并入該低聚物或聚合物的有機部分的主鏈上的至少一個-s-s-鍵。
20. -種電解質(zhì)，其包括至少一種非水的極性非質(zhì)子溶劑或聚合物，至少一種導電鹽和 至少一種有機硫物種，該有機硫物種包括至少一個有機部分和至少一個-S_S n-鍵，其中η 是1或更大的整數(shù)。
21. -種陰極，包括a)元素硫、元素硒或元素硫?qū)僭氐幕旌衔?，b)至少一種導電添加 齊U，c)以及至少一種有機硫物種，其包括至少一個有機部分和至少一個-S-S n-鍵，η是1或 更大的整數(shù)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的陰極，與一個集電器組合。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的陰極，其中該至少一個電極導電性增強劑包括石墨、碳納 米管、碳納米纖維、石墨烯、碳黑或煙灰。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的陰極，另外包括至少一種粘合劑。
【文檔編號】H01M6/14GK104221196SQ201380019831
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月13日
【發(fā)明者】G·S·史密斯, L·王 申請人:阿科瑪股份有限公司