專利名稱：一種堿金屬-金屬鹵化物電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種堿金屬-金屬鹵化物電池，特別是涉及含有大尺寸集流體或刷狀的堿金屬-金屬鹵化物電池。
背景技術(shù)：
對(duì)于可充電電池，已開展了將鈉用于負(fù)極的開發(fā)工作。鈉具有2.71伏的還原電位，重量較小，相對(duì)無毒，相對(duì)富產(chǎn)，可獲得且成本低，尤其是當(dāng)鈉以氯化鈉的形式使用時(shí)更是如此。鈉以液體形式使用，鈉的熔點(diǎn)為98°C。在現(xiàn)有的鈉-金屬鹵化物電池的設(shè)計(jì)中，通常的集流體為直徑為約4mm的Ni或鎳皮銅芯棒，其設(shè)置在正極腔體的中心位置。期望提高電池輸出功率、提高容量或提高電池壽命O

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)涉及堿金屬-金屬鹵化物電池，該電池包括隔板；位于所述隔板的一側(cè)的正極腔體，在所述正極腔體中容納有正極材料、液體電解質(zhì)和正極集流體，所述正極集流體的至少一部分包埋于所述正極材料中；和位于所述隔板的相對(duì)側(cè)的負(fù)極腔體；其中，所述正極集流體為大尺寸集流體、刷狀集流體，以及它們的組合中之一。參照以下詳細(xì)說明可以更容易理解本公開內(nèi)容的這些和其他特征和方面。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的堿金屬-金屬鹵化物電池的的示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)集流體的視圖，示出該集流體的尺寸。圖3a和圖3b分別為本申請(qǐng)一種實(shí)施方式的大尺寸集流體和刷狀集流體的照片。圖4顯示了對(duì)比例以及實(shí)施例1和2的電池在155W恒功率放電的曲線。圖5示出了對(duì)比例以及實(shí)施例1和2的電池在經(jīng)過不同次數(shù)充放電循環(huán)后在功率155W下放電到1.8V的放電時(shí)間比較。圖6示出實(shí)施例中隔板的橫截面的尺寸和形狀。
具體實(shí)施例方式在以下說明書和權(quán)利要求書中將提及大量的術(shù)語，這些術(shù)語被定義為具有下列含義。單數(shù)形式(對(duì)應(yīng)于英文中的“a”、“an”和“the”)包括復(fù)數(shù)討論對(duì)象，除非上下文中另外清楚地指明?！叭芜x的”或者“任選地”是指其后描述的事件或事項(xiàng)可以發(fā)生或不發(fā)生，而且該描述包括事件發(fā)生的情形和事件不發(fā)生的情形。在本發(fā)明中，近似用語用來修飾可以變化的任意定量表示，而不會(huì)導(dǎo)致與其相關(guān)的基本功能有所改變。因此，用“大約”、“基本上”等用語修飾的值可以并不限于記載的精確數(shù)值。至少在某些情況下，近似用語可以與用于測量該值的設(shè)備的精確度相關(guān)。在本申請(qǐng)說明書和權(quán)利要求中，范圍限定可以組合和/或互換，如果沒有另外說明這些范圍包括其間所含有的所有子范圍。根據(jù)一種實(shí)施方式，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N堿金屬-金屬鹵化物電池，其包括:隔板；位于所述隔板的一側(cè)的正極腔體，在所述正極腔體中容納有正極材料、液體電解質(zhì)和正極集流體，所述正極集流體的至少一部分包埋于所述正極材料中；和位于所述隔板的相對(duì)側(cè)的負(fù)極腔體。該正極集流體可以布置為大尺寸集流體、刷狀集流體，或者它們的組合。液體電解質(zhì)和正極集流體容納在正極腔室中，其中正極集流體的至少一部分包埋于正極材料中。可以選用本領(lǐng)域已知的各種材料作為本申請(qǐng)堿金屬-金屬鹵化物電池的正極材料。在一種實(shí)施方式中，該正極材料包括堿金屬齒化物和第一正極材料，其中第一正極材料為過渡金屬。在一種實(shí)施方式中，所述堿金屬鹵化物選自堿金屬氟化物，堿金屬氯化物，堿金屬碘化物及其組合。在另一實(shí)施方式中，堿金屬鹵化物可以選自氟化鈉、氯化鈉、碘化鈉及其組合。在一種實(shí)施方式中，堿金屬齒化物存在的量為10-90wt%,基于正極材料的總重量；在另一實(shí)施方式中，堿金屬鹵化物的存在量為15-75wt%，基于正極材料的總重量。第一正極材料可以選自鎳、鈷、鐵、鋅、鉻、錳和銅，及其組合；更優(yōu)選地，第一正極材料為鎳。在一種實(shí)施方式中，第一正極材料存在的量為10-90Wt%，基于正極材料的總重量；在另一實(shí)施方式中，第一正極材料的存在量為20-75Wt%，基于正極材料的總重量。任選地，該正極材料可以包含第二正極材料以及適當(dāng)?shù)奶砑觿?，以進(jìn)一步提高本申請(qǐng)堿金屬-金屬鹵化物電池的性能。在一種實(shí)施方式中，該任選的第二正極材料可以是不同于用于該正極材料的所述過渡金屬的各種金屬材料，或者其可以是非金屬材料。例如，第二正極材料可以選自鋁、鎳、鋅、銅、鉻、錫、砷、鎢、鑰和鐵，及其組合。在另一實(shí)施方式中，正極材料可以包括任選的適當(dāng)添加劑，該任選的適當(dāng)添加劑可包括含硫或含磷的添加劑。例如，可以在正極中添加單質(zhì)硫，硫化鈉或三苯基硫化物(triphenyl sulfide)。在一種實(shí)施方式中，任選的第二正極材料和/或添加劑(如果存在的話)的存在量為O-1Owt%，基于正極材料的總重量。在本申請(qǐng)一種實(shí)施方式的堿金屬-金屬鹵化物電池中，在正極腔體中還包含液體電解質(zhì)?？梢允褂帽绢I(lǐng)域常用的各種液體電解質(zhì)用于本申請(qǐng)的堿金屬-金屬鹵化物電池。在一種實(shí)施方式中，該液體電解質(zhì)可以為NaAlCl4。正極集流體也容納在正極腔體中。在一種實(shí)施方式中，潤濕的正極集流體面積與正極體積之比大于0.4/cm,優(yōu)選大于0.6/cm,更優(yōu)選大于0.8/cm。本申請(qǐng)使用的術(shù)語“正極體積”是指正極腔體中正極材料和液體電解質(zhì)的總體積。在正極腔體為柱形的情況下，正極體積等于正極腔體的內(nèi)表面積X正極材料的高度。本申請(qǐng)使用的術(shù)語“潤濕的正極集流體面積”是指正極集流體與正極腔體中正極材料和液體電解質(zhì)的混合物接觸的部分的表面積。正極材料和液體電解質(zhì)的混合物可以是自支撐或液體/熔融的。在一種實(shí)施方式中，正極材料和液體電解質(zhì)的混合物設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)上。支撐結(jié)構(gòu)可以是泡沫體，網(wǎng)狀物，織物，氈墊，或者大量填充顆粒、纖維、晶須。適宜的支撐結(jié)構(gòu)可由碳形成。適宜的碳泡沫體例如為網(wǎng)狀玻璃碳。在一種實(shí)施方式中，用于本申請(qǐng)的堿金屬-金屬鹵化物電池的正極集流體為大尺寸集流體。本申請(qǐng)使用的術(shù)語“大尺寸集流體”是指相比于現(xiàn)有技術(shù)的集流體，該集流體的至少一個(gè)尺寸較大。具體地，在一種實(shí)施方式中，該大尺寸集流體占所述正極腔體的體積的約3.5%至約25%，優(yōu)選約3.5-11%，基于正極腔室的體積。當(dāng)正極集流體的尺寸在上述范圍之內(nèi)時(shí)，本申請(qǐng)的堿金屬-金屬鹵化物電池具有優(yōu)異的綜合性能。例如，集流體本身的內(nèi)阻?。挥捎诩黧w的表面積提高，增加集流體和正極活性物質(zhì)之間的接觸面積，因此可以降低接觸電阻。使得集流體更加靠近正負(fù)極之間的反應(yīng)前沿，電子電流的傳輸距離降低，可以降低正極的歐姆降。同時(shí)，電池的整體容量仍然保持在適當(dāng)高的水平。在一種實(shí)施方式中，大尺寸集流體布置為U形。該U形的兩支的直徑可以相同或不同，但是優(yōu)選該U形的兩支具有相同的直徑。在一種實(shí)施方式中，具有U形的大尺寸集流體的至少一支(優(yōu)選兩支)的直徑大于約4_至IOmm,優(yōu)選大于約4至7_。在一種實(shí)施方式中，大尺寸集流體的材料可以是鎳、銅、鑰、鎢，或者它們的組合。優(yōu)選地使用鎳、鑰、鎢。更優(yōu)選地，大尺寸集流體的材料可以是鑰和鎢。在一種實(shí)施方式中，還可以使用帶有鎢涂層的鑰作為該大尺寸集流體的材料。在一種實(shí)施方式中，用于本申請(qǐng)的堿金屬-金屬鹵化物電池的正極集流體為刷狀集流體。刷狀集流體包括金屬刷桿部分和金屬刷絲部分，其中所述金屬刷絲部分與金屬刷桿部分連接。所述金屬刷絲部分配置為占所述刷狀集流體總重量的大于0wt%至約50wt%,優(yōu)選約15wt% -約25wt%。如以下所證實(shí)的,采用該刷狀集流體的電池同樣具有優(yōu)異的綜合性能:電池的內(nèi)阻小，并且放電能力也能得到一定程度的提高?？梢愿鶕?jù)需要選擇刷狀集流體的形狀以及金屬刷絲的長度、重量和/或密度以及金屬刷絲在金屬刷桿部分的分布方式。在一種實(shí)施方式中，所述刷狀集流體的金屬刷桿部分占所述正極腔體的體積的約25%以下。在一種實(shí)施方式中，刷狀集流體的金屬刷桿部分可以是細(xì)長金屬棒的螺旋捻繞部分，其中，金屬刷絲部分可以在捻繞之前分布金屬棒之間，從而使得金屬刷絲部分與金屬刷桿部分連接。在另一實(shí)施方式中，刷桿可以由兩根或更多根金屬棒捻繞而成。在一種實(shí)施方式中，組成螺旋形金屬刷桿的金屬棒的捻繞部分的有效直徑可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，可以為小于或等于約IOmm,特別是為約4mm至IOmm,優(yōu)選約4至7mm。所述金屬刷桿部分的材料可以是鎳、銅、鑰、鎢，或者它們的組合；優(yōu)選地，金屬刷桿部分的材料可以為鎳、鑰、鎢，或者它們的組合。更優(yōu)選地，所述金屬刷桿部分的材料可以是鑰或鎢。在一種實(shí)施方式中，還可以使用帶有鎢涂層的鑰作為所述金屬刷桿部分的材料。在一種實(shí)施方式中，所述金屬刷絲基本上均勻地分布在所述金屬刷桿上。所分布的金屬刷絲具有基本上相同的長度、直徑等。在一種實(shí)施方式中，金屬刷絲的直徑可以為大于或等于約0.1mm,優(yōu)選為約0.1至約1.0mm,例如約0.lmm-0.8mm,約0.2mm-Q.7mm,約
0.3mm-0.5mm。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以使用不同材料的金屬刷絲來形成本申請(qǐng)刷狀集流體。在一種實(shí)施方式中，所述金屬刷絲部分的材料可以是鎳、銅、鑰、鎢，或者它們的組合。在一種實(shí)施方式中，刷狀集流體的金屬刷桿部分是金屬棒的螺旋形纏繞件(helically wrapped ensemble),金屬刷絲基本上均勻地分布在該金屬刷桿上,且刷狀集流體位于正極腔體的中心部位，其中該刷狀集流體的金屬刷絲可以由金屬刷桿延伸至該正極腔體的邊緣部分。在一種實(shí)施方式中，刷狀集流體的外徑可以為2-4cm。在一種實(shí)施方式中，正極腔體和負(fù)極腔體可圍繞中心軸線同軸設(shè)置。正極腔體可以由隔板界定，負(fù)極腔體圍繞該隔板。此外，進(jìn)一步參照隔板，隔板可具有垂直于軸線的圓形、三角形、正方形、十字形、星形截面或四葉草葉子形(clover-leaf)截面輪廓?？晒┻x擇地，隔板可大致為平面狀。平面結(jié)構(gòu)可用于棱形或紐扣型電池構(gòu)造。本申請(qǐng)中“大致平面狀”包括隔板是拱形或凹形的情形以及隔板可以是平板形或波浪形的情形。隔板可以選自通常用于該類型電池的那些隔板。在一種實(shí)施方式中，隔板包括β 氧化鋁固體電解質(zhì)(BASE)。在一種實(shí)施方式中，隔板是固體電解質(zhì)容器，該容器為圓柱體或者具有選自以下的橫截面:圓形、四葉草形、多邊形、橢圓形和星形。在一種實(shí)施方式中，該固體電解質(zhì)容器安裝在具有正方形橫截面的外部容器之內(nèi)，例如，該外部容器的橫截面的尺寸為約(15-60) X 約(15-60) mm2，優(yōu)選為約 35 X 約 35mm2。本申請(qǐng)的電池進(jìn)一步包括外殼。在一種實(shí)施方式中，外殼可以設(shè)置在負(fù)極腔體之外以封閉負(fù)極腔體。可設(shè)定外殼的尺寸和形狀以具有正方形、多邊形或圓形截面輪廓；并且外殼可具有大于約1: 10的長寬比。在一種實(shí)施方式中，長寬比為約1: 10至約1: 5，約1: 5至約1: 1，約1:1至約5: 1，約5: I至約10: 1，約10: I至約15: I。外殼可由金屬、陶瓷或復(fù)合物制成。金屬可以是鎳或鋼，陶瓷可以是金屬氧化物。在一種實(shí)施方式中，金屬-金屬鹵化物電池包括:隔板；位于所述隔板的一側(cè)的正極腔體，在所述正極腔體中容納有正極材料、液體電解質(zhì)和正極集流體，所述正極集流體的至少一部分包埋于所述正極材料中；和位于所述隔板的相對(duì)側(cè)的負(fù)極腔體。所述正極集流體為大尺寸集流體，所述大尺寸集流體設(shè)計(jì)為U形。該大尺寸集流體可以占所述正極腔體的體積的約3.5%至約25%，優(yōu)選約3.5-11%，基于所述正極腔體的體積。在一種實(shí)施方式中，本申請(qǐng)的堿金屬-金屬鹵化物電池包括:隔板；位于所述隔板的一側(cè)的正極腔體，在所述正極腔體中容納有正極材料、液體電解質(zhì)和正極集流體，所述正極集流體的至少一部分包埋于所述正極材料中；和位于所述隔板的相對(duì)側(cè)的負(fù)極腔體。所述正極集流體為刷狀集流體，該刷狀集流體包括金屬刷桿部分和金屬刷絲部分，其中所述金屬刷絲部分與金屬刷桿部分連接，所述金屬刷絲部分基本上均勻地分布在所述金屬刷桿部分上，占所述刷狀集流體總重量的大于Owt%至約50wt%d:t選約15wt% -約25wt%,基于所述刷狀集流體總重量。所述刷狀集流體的刷桿部分為金屬棒的螺旋形纏繞件，占正極腔體的體積的約25%以下。本申請(qǐng)的電池可在放電狀態(tài)下發(fā)生電池反應(yīng)。也可在該電池的負(fù)極和正極之間施加電壓并使電化學(xué)反應(yīng)逆向進(jìn)行，對(duì)電池進(jìn)行充電。以金屬鹵化物為氯化鈉為例，在充電過程中，正極中的氯化鈉由于外加電勢而分解，形成鈉離子和氯離子。鈉離子在外加電勢的作用下經(jīng)由隔板進(jìn)行傳導(dǎo)并與來自外電路的電子結(jié)合而形成鈉電極，氯離子與正極材料中的過渡金屬反應(yīng)而形成金屬氯化物并供給外電路電子。在放電過程中，鈉離子經(jīng)由隔板反向傳導(dǎo)，反應(yīng)逆向進(jìn)行，并產(chǎn)生電子。電池反應(yīng)如下:2NaCl+正極材料一(正極材料)Cl2+2Na
圖1示出了一種實(shí)施方式的堿金屬-金屬鹵化物電池的示意圖。如圖1所示，正極腔體11設(shè)置在隔板16的一側(cè)，而負(fù)極腔體13設(shè)置在隔板16的相對(duì)側(cè)。正極腔體11由隔板16界定，和負(fù)極腔體13圍繞隔板16。正極腔體11和負(fù)極腔體13圍繞隔板16的軸線同軸設(shè)置。此外，負(fù)極腔體13由外殼17界定并使其封閉。正極集流體12、正極材料14和液體電解質(zhì)15容納在正極腔體11中，且正極集流體12包埋于正極材料14和液體電解質(zhì)15的混合物中。負(fù)極材料18位于負(fù)極腔體13中。本申請(qǐng)的電池可以用作不間斷電源(UPS)的組件。例如，不間斷電源可以是備用電源，包括電池和相應(yīng)的電子設(shè)備。UPS設(shè)計(jì)為提供電能10秒至2小時(shí)。電池通常以等于或大于C/2的速率進(jìn)行放電，其中C/2是指電池在2個(gè)小時(shí)放電其容量的速率。根據(jù)另一實(shí)施方式，提供了一種電池組，其包括一個(gè)或多個(gè)本申請(qǐng)的堿金屬-金屬鹵化物電池。該電池組可以僅由本申請(qǐng)披露的實(shí)施方式的堿金屬-金屬鹵化物電池的電池形成，也可以由本申請(qǐng)的堿金屬-金屬鹵化物電池的電池和其它類型的電池形成?？膳帕卸鄠€(gè)本申請(qǐng)電池形成電池組。多個(gè)電池可串聯(lián)或并聯(lián)布置。電池組的額定功率和能量可能取決于例如尺寸或電池?cái)?shù)量等因素。該電池組也可以用作不間斷備用電源。實(shí)施例通過以下實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。但是，下述實(shí)施例僅意圖示例本發(fā)明的方法和實(shí)施方式，而不應(yīng)理解為對(duì)權(quán)利要求的限制。實(shí)施例1在該實(shí)施例中，隔板16為具有四葉草形橫截面的隔板管。該隔板管是β 氧化鋁。該隔板的橫截面的尺寸如圖6所示，圖中這些尺寸的單位以_計(jì)。隔板管設(shè)置在鐵殼中，該鐵殼的尺寸為約35.5mm(長)X35.5mm(寬)X228.6mm(高)。向隔板管中填入正極材料和液體電解質(zhì)的混合物。正極材料的組成如下(以wt%計(jì)，基于正極材料的重量):鎳粉(Inco255):53±2%氯化鈉(99.9% ):38±2%氟化鈉(99.9% ):1.5±0.5%碘化鈉(99.9% ):0.5±0.5%鋁(99.9% ):1±0.5%硫化亞鐵(99.9% ):2±0.5% ;正極材料的用量為235±5g。所用的液體電解質(zhì)為四氯鋁酸鈉，用量為125±5g。在本實(shí)施例中，在隔板管的正極材料和液體電解質(zhì)的混合物中還埋設(shè)有正極集流體。在本實(shí)施例中測試了三種電池。標(biāo)準(zhǔn)電池用作對(duì)比例，其中由純鎳制成的集流體用作正極集流體。該正極集流體的尺寸如圖2所示(圖中單位為英寸)。該集流體的各支的直徑為4mm。 兩個(gè)實(shí)施例的電池與對(duì)比例相同，不同之處在于兩個(gè)實(shí)施例的電池分別均具有如圖3a和3b所示的正極集流體。圖3a的大尺寸集流體在實(shí)施例1中用作正極集流體。該大尺寸集流體具有與圖2所示集流體相同的尺寸，不同之處在于集流體的各支的直徑為7mm。該大尺寸集流體為隔板管內(nèi)部體積的11%。圖3b所示的刷狀集流體在實(shí)施例2的電池中用作正極集流體。該刷狀集流體具有金屬棒的中心螺旋形纏繞件，該金屬棒的有效直徑為4mm，由純鎳制成。該刷狀集流體的鎳刷絲的直徑為1mm。該刷絲均勻地分布在螺旋形纏繞件上。該刷狀集流體的外徑為4cm(包括刷絲)，刷絲的總重量為10g。該刷狀集流體的中心螺旋纏繞刷桿占隔板管體積的4%。電池的測試溫度為300°C。電池的電化學(xué)循環(huán)的程序如下:充電:15A恒流充電直至電壓達(dá)到2.67V，之后在2.67V恒電位進(jìn)行充電，直至電流小于0.5A放電:在155W的恒功率進(jìn)行放電，直至電壓達(dá)到1.8V。圖4顯示了對(duì)比例以及實(shí)施例1和2的電池在155W恒功率放電的曲線，圖4中圖線I為對(duì)比例的結(jié)果，圖線2為實(shí)施例1的結(jié)果，圖線3為實(shí)施例2的結(jié)果。放電電阻如下計(jì)算:(2.58v-電池電壓)/電池電流。圖5示出了對(duì)比例以及實(shí)施例1和2的電池在功率155W放電到1.8V的放電時(shí)間比較。同時(shí)示出在不同次數(shù)的循環(huán)之后的放電時(shí)間?？梢钥闯?，分別使用大尺寸集流體和刷狀集流體的實(shí)施例1和2的電池具有降低的內(nèi)阻和在155W恒定放電功率改善的放電性能。前述的示例僅是說明性的，用于解釋本公開的特征的一些特征。所附的權(quán)利要求旨在要求可以設(shè)想的盡可能廣的范圍，且本文所呈現(xiàn)的實(shí)施例僅是根據(jù)所有可能的實(shí)施例的組合的選擇的實(shí)施方式的說明。因此，申請(qǐng)人的用意是所附的權(quán)利要求并不被說明本發(fā)明的特征的示例的選擇限制。當(dāng)需要時(shí)，提供了一些數(shù)值范圍，而這些范圍也包括了在其之間的子范圍。這些范圍中的變化也對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員也是自明的，且不應(yīng)被認(rèn)為被捐獻(xiàn)給公眾，而這些變化也應(yīng)在可能的情況下被解釋為被所附的權(quán)利要求覆蓋。而且在科技上的進(jìn)步將形成由于語言表達(dá)的不準(zhǔn)確的原因而未被目前考慮的可能的等同物或子替換，且這些變化也應(yīng)在可能的情況下被解釋為被所附的權(quán)利要求覆蓋。
權(quán)利要求
1.堿金屬-金屬鹵化物電池，包括: 隔板； 位于所述隔板的一側(cè)的正極腔體，在所述正極腔體中容納有正極材料、液體電解質(zhì)和正極集流體，所述正極集流體的至少一部分包埋于所述正極材料中；和 位于所述隔板的相對(duì)側(cè)的負(fù)極腔體； 其中，所述正極集流體為大尺寸集流體、刷狀集流體或它們的組合中之一。
2.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中潤濕的正極集流體面積與正極體積之比大于0.4/cm。
3.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中潤濕的正極集流體面積與正極體積之比大于0.6/cm。
4.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中潤濕的正極集流體面積與正極體積之比大于0.8/cm。
5.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述大尺寸集流體占所述正極腔體的體積的約3.5%至約25%。
6.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述大尺寸集流體占所述正極腔體的體積的約3.5-11%。
7.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述大尺寸集流體布置為U形。
8.權(quán)利要求7的 堿金屬-金屬鹵化物電池，其中U形大尺寸集流體的至少一支的直徑大于約4mm至10mnin
9.權(quán)利要求7的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中U形大尺寸集流體的至少一支的直徑大于約4至7mm。
10.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述大尺寸集流體的材料選自鎳、銅、鑰、鎢，或它們的組合。
11.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述刷狀集流體包括金屬刷桿部分和金屬刷絲部分，其中所述金屬刷絲部分與金屬刷桿部分連接，所述金屬刷絲部分占所述刷狀集流體總重量的大于0wt%至約50wt%。
12.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述刷狀集流體包括金屬刷桿部分和金屬刷絲部分，其中所述金屬刷絲部分與金屬刷桿部分連接，所述金屬刷絲部分占所述刷狀集流體總重量的約15wt% -約25wt%。
13.權(quán)利要求11的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述金屬刷絲基本上均勻地分布在所述刷桿上。
14.權(quán)利要求11的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述刷狀集流體的金屬刷桿部分占所述正極腔體的體積的約25%以下。
15.權(quán)利要求11的堿金屬-金屬齒化物電池，其中所述金屬刷桿部分的材料選自鎳、銅、鑰、鶴，或者它們的組合；其中所述金屬刷絲部分的材料選自鎳、銅、鑰、鶴，或者它們的組合。
16.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述正極腔體由所述隔板界定，所述負(fù)極腔體圍繞所述隔板。
17.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述隔板包括固體電解質(zhì)容器，所述固體電解質(zhì)容器的橫截面選自圓形、三葉草葉子形、多邊形、橢圓形和星形。
18.權(quán)利要求17的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述固體電解質(zhì)容器裝配在具有正方形截面的外部容器的內(nèi)部。
19.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述隔板包括β”_Α1203固體電解質(zhì)。
20.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬齒化物電池，其中所述負(fù)極腔體含有堿金屬，其中所述堿金屬為鈉。
21.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述正極材料包括堿金屬鹵化物和金屬，其中所述金屬優(yōu)選選自鎳、鈷、鐵、鉻、錳、銅或者它們的組合。
22.權(quán)利要求1的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述電池是不間斷電源。
23.—種堿金屬-金屬齒化物電池，包括: 隔板； 位于所述隔板的一側(cè)的正極腔體，在所述正極腔體中容納有正極材料、液體電解質(zhì)和正極集流體，所述正極集流體的至少一部分包埋于所述正極材料中；和 位于所述隔板的相對(duì)側(cè)的負(fù)極腔體； 其中，所述正極集流體為大尺寸集流體，其中所述大尺寸集流體布置為U形，占所述正極腔體的體積的約3.5%至約25%。
24.權(quán)利要求23的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述大尺寸集流體布置為U形，占所述正極腔體的體積的約3.5-11%。
25.—種堿金屬-金屬齒化物電池，包括: 隔板； 位于所述隔板的一側(cè)的正極腔體，在所述正極腔體中容納有正極材料、液體電解質(zhì)和正極集流體，所述正極集流體的至少一部分包埋于所述正極材料中；和 位于所述隔板的相對(duì)側(cè)的負(fù)極腔體； 其中所述正極集流體為刷狀集流體，其中所述刷狀集流體包括金屬刷桿部分和金屬刷絲部分，其中所述金屬刷絲部分與金屬刷桿部分連接，所述金屬刷絲部分基本上均勻地分布在所述金屬刷桿部分上，占所述刷狀集流體總重量的大于0wt%至約50wt%，和 其中所述刷桿部分為螺旋形的金屬棒，占正極腔體的體積的約25%以下。
26.權(quán)利要求25的堿金屬-金屬鹵化物電池，其中所述金屬刷絲部分占所述刷狀集流體總重量的約15wt% -約25wt%。
27.—種電池組,包括一個(gè)或多個(gè)堿金屬-金屬齒化物電池，所述堿金屬-金屬齒化物電池各自包括: 隔板； 位于所述隔板的一側(cè)的正極腔體，在所述正極腔體中容納有正極材料、液體電解質(zhì)和正極集流體，所述正極集流體的至少一部分包埋于所述正極材料中；和 位于所述隔板的相對(duì)側(cè)的負(fù)極腔體； 其中，所述正極集流體為大尺寸集流體、刷狀集流體或它們的組合中之一。
28.權(quán)利要求27的電池組，其中所述電池組是不間斷電源。
全文摘要
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N堿金屬-金屬鹵化物電池。該電池包括隔板；位于所述隔板的一側(cè)的正極腔體，和位于所述隔板的相對(duì)側(cè)的負(fù)極腔體；其中，所述正極集流體是大尺寸集流體、刷狀集流體或它們的組合中之一。該電池具有改善的性能，例如降低的內(nèi)阻和改善的放電性能。
文檔編號(hào)H01M10/38GK103165900SQ20111040495
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者吳惠箐, M.瓦蘭斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司