可再充电混合钠金属-硫电池
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年3月4日提交的美国临时申请第62/985,250号的优先权，所述美国临时申请通过引用整体并入。
背景技术：3.钠-硫(na-s)电池提供高能量密度，具有可接受的安全性、功率密度和成本。钠-硫电池的理论比能量为1273wh/kg，基于以下整体反应：
[0004][0005]
这是可再充电电池已知的最高重量能量密度之一。生产这些电池所需的电极材料(钠和硫)重量轻、能量高、价格便宜且易于获得。与其它类型的正电极材料相比，硫相对无毒，由此使这些电池对人体接触相对安全。当硫在电池中用作正电极而钠用作负电极时，电池可以产生大约2.3v的输出，表示充电状态开路电压。类似地，当在电池中使用na2s作为正电极活性材料并且使用钠作为负电极时，电池可以产生大约2v的输出，表示放电状态开路电压。
[0006]
已经商业化的钠-硫电池在超过300℃的高温下运行。需要这样的温度才能为钠-硫电池中通常使用的钠β
”‑
氧化铝陶瓷膜提供实际的离子导电率。在这样的温度下，钠负电极和硫/聚硫化物正电极两者都是熔融的，并且不需要任何溶剂来溶解正电极活性材料。尽管如此，高操作温度已经引发了安全问题，并且需要成本更高的材料用于电池单元外壳和复杂的热管理系统，从而将这项技术的使用限制于大型固定装置。
[0007]
虽然低温na-s电池技术已经探索了一段时间，但此类技术也出现了新的挑战。常温na-s电池经常存在低可逆容量、自放电和严重的循环问题。在中间温度(例如，100℃-200℃)下，na-s电池可能会受到陶瓷膜的低离子导电率和低功率密度的影响。另外，由于高阶聚硫化物(例如，na2s4和na2s5)在中间温度范围内的增加的不溶性，因此有必要依赖极性非质子电解液。同时，低阶聚硫化物(例如，na2s2和na2s3)和硫的不可逆形成会导致容量衰减和电池单元失效，从而导致电池单元运行期间硫正电极活性材料的利用率不良。
技术实现要素：[0008]
本发明技术提供了可再充电纳金属硫原电池单元和并有此类电池单元的电池，以及使用此类电池单元和电池的方法。本发明的原电池单元以比常规纳金属硫电池单元更低的成本提供了高比能量和高功率。
[0009]
一方面，本发明技术提供了一种可再充电原电池单元，其包括负电极隔室，所述负电极隔室容纳负电极活性材料。所述负电极活性材料包括液体碱金属，其中所述碱金属选自由钠和钠合金组成的组。所述负电极隔室与第一储器流体连通，使得所述液体碱金属可在所述原电池单元充电或放电时在所述负电极隔室与所述第一储器之间被动地流动。所述电池单元包含正电极隔室，所述正电极隔室容纳正电极活性材料与正极电解液的混合物。根据所述原电池单元的充电状态，所述正电极活性材料包括元素硫和/或聚硫化物(na2s
x
)，
其中x的值介于1与32之间。所述正极电解液包括极性有机溶剂，任选地包括极性质子有机溶剂，所述极性有机溶剂部分地或完全地溶解所述硫和na2s
x
。所述正电极隔室与泵和第二储器流体连通，使得所述泵可以在所述原电池单元充电或放电期间使所述正电极活性材料和所述正极电解液在所述第二储器与所述正电极隔室之间循环。所述电池单元进一步包含钠离子导电陶瓷膜，所述钠离子导电陶瓷膜将所述负电极隔室与所述正电极隔室分离。
[0010]
另一方面，本发明技术提供了一种电池，所述电池包含本文所描述的可再充电原电池单元中的一种或多种。
[0011]
在又另一方面，本发明技术提供了操作本文所描述的可再充电原电池单元的方法。所述方法包含对所述原电池单元进行充电或放电，同时将正极电解液与正电极活性材料的混合物从所述第二储器循环通过所述正电极隔室并且返回到所述第二储器。所述方法可以进一步包含当所述负电极活性材料是钠或钠合金时，在所述混合物进入所述正电极隔室之前，将所述混合物加热到约100℃至约200℃的温度。所述方法可以进一步包含在所述混合物离开所述正电极隔室之后，将所述混合物冷却到低于100℃的温度。
附图说明
[0012]
图1a是本发明技术的说明性原电池单元的示意图。图1b是并有本发明技术的原电池单元的系统的示意图。
[0013]
图2示出了各种na2s
x
化合物在本发明技术的说明性极性质子溶剂乙二醇中的导电率的图。
[0014]
图3示出了本发明技术的说明性实施例的第一循环充电-放电曲线：熔融na-nasicon-na2s混合流电池单元。
[0015]
图4示出了本发明技术的说明性实施例的循环数据：125℃下的熔融na-nasicon-na2s3混合流电池单元。
[0016]
图5示出了本发明技术的说明性实施例的循环数据：125℃下的熔融na-nasicon-na2s5混合流电池单元。
[0017]
图6示出了本发明技术的说明性实施例的充电和放电循环数据：120℃下的熔融na-nasicon-na2s5混合流电池单元。
[0018]
图7示出了本发明技术的说明性实施例的充电-放电曲线，125℃下以甘油作为正极电解液极性质子溶剂的熔融na-nasicon-na2s2混合流电池单元。
[0019]
图8示出了本发明技术的说明性实施例的充电-放电曲线，125℃下以80/20w/weg/nmp作为正极电解液极性有机溶剂的熔融na-nasicon-na2s4混合流电池单元。
具体实施方式
[0020]
如以下所定义，以下术语贯穿始终。
[0021]
如本文中和所附权利要求中所使用的，除非本文中另外指明或明显与上下文相矛盾，否则在描述要素的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)的单数冠词如“一个/一种(a/an)”和“所述(the)”以及类似的指代词应被解释为涵盖单数和复数两者。除非在本文中另外指示，否则对本文中值范围的叙述仅意图充当个别提及属于所述范围的每一单独值的速记方法，并且每一单独值并入本说明书中，如同在本文中个别地叙述一般。除非本文
中另外指明或明显与上下文相矛盾，否则本文所述的所有方法均可以以任何合适的顺序执行。除非另有说明，否则本文中提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“如”)的使用仅旨在更好地说明实施例，而不构成对权利要求的范围的限制。本说明书中的语言均不应解释为指示任何未要求保护的要素是必不可少的。
[0022]
如本文所使用的，“约”将被本领域普通技术人员理解，并且将根据其所使用的上下文而在一定程度上有所不同。如果存在本领域普通技术人员不清楚的术语使用，则考虑到所述术语使用的上下文，“约”将意指特定术语的多达正或负10％。
[0023]“钠离子导电陶瓷膜”是指任何合适的陶瓷膜，其可以防止负电极活性材料(例如，钠金属)与正电极活性材料(例如，硫)和阴极电解液接触，但所述钠离子导电陶瓷膜允许允许钠离子选择性地从负电极通过膜传输到正电极，并且反之亦然。
[0024]
如本文所使用的，“极性有机溶剂”是指介电常数》10的极性质子和极性非质子有机溶剂。极性溶剂在具有非常不同的电负性的原子(例如，碳、氧和氢)之间建立了大的偶极矩。
[0025]
如本文所使用的，“极性非质子溶剂”是指可以充当氢键受体但不具有可以充当氢键供体的氢原子的极性有机溶剂。实例包含在酰胺氮上没有氢原子的酰胺(例如，二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮)、亚砜(例如，二甲亚砜)、脲(例如，n,n'-二甲基丙烯脲)、醚(例如，四氢呋喃、二噁烷、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、碳酸酯(例如，碳酸二甲酯、碳酸二乙酯)等。
[0026]
如本文所使用的，“极性质子溶剂”是指具有与杂原子键合的至少一个氢原子并且可以与氢键受体进行氢键合的有机和无机溶剂。极性质子溶剂的实例包含极性质子有机溶剂，如醇、硫醇(例如，乙烯二硫醇)，以及在酰胺氮上具有氢原子的酰胺(例如，伯酰胺，如甲酰胺、乙酰胺；仲酰胺，如n-甲基甲酰胺)，以及极性质子无机溶剂，如水和氨。然而，本领域技术人员将理解，盐，如离子液体，不被认为是用于本技术目的的极性质子溶剂。
[0027]
如本文所使用的，“醇”是指具有至少一个羟基的c
1-8
化合物。因此，在任何实施例中，醇可以具有1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个碳或介于上述值中的任何两个值之间并且包含上述值中的任何两个值的范围，如c
1-6
、c
2-8
、c
2-6
、c
2-4
等。在任何实施例中，醇可以是多元的，具有例如两个或三个羟基，如二醇(例如，乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇)或三醇，例如，甘油。然而，本领域技术人员将理解，具有多个氧或其它杂原子的官能团，如羧酸基团或羟胺基团，不是用于本发明技术的醇。进一步地，盐，如离子液体，即使其含有羟基，也不被认为是用于本发明技术的醇。
[0028]
一方面，本发明技术提供基于以下电池单元/电池放电/充电反应的可再充电na-s原电池单元，其中钠金属用作负电极活性材料，并且硫用作正电极活性材料：
[0029]
正电极反应：
[0030]
在此转化期间，在正电极处将形成各种阶的聚硫化物(例如，na2s
x
，其中x是1至32的整数)-并且最终形成硫。应当理解，正电极活性材料可以包含硫化钠和聚硫化钠以及硫的混合物，并且等效测量的na2s
x
物种可以包含x的分数值。例如，na2s和na2s2的等摩尔混合物可以测量为na2s
1.5
。
[0031]
负电极反应：
[0032]
可再充电原电池单元可以包含：
[0033]
负电极隔室，所述负电极隔室容纳负电极活性材料，其中
[0034]
所述负电极活性材料包括液体碱金属，其中所述碱金属选自由钠和钠合金组成的组，并且
[0035]
所述负电极隔室与第一储器流体连通，使得所述液体碱金属可以在所述原电池单元充电或放电时在所述负电极隔室与所述第一储器之间被动地流动；
[0036]
正电极隔室，所述正电极隔室容纳正电极活性材料与正极电解液的混合物，其中
[0037]
根据所述原电池单元的充电状态，所述正电极活性材料包括元素硫和/或na2s
x
，其中x的值介于1与32之间，
[0038]
所述正极电解液包括部分地或完全地溶解所述na2s
x
的极性有机溶剂，并且
[0039]
所述正电极隔室与泵和第二储器流体连通，使得所述泵可在所述原电池单元充电或放电期间使所述正电极活性材料和所述正极电解液在所述第二储器与所述正电极隔室之间循环；以及
[0040]
钠离子导电陶瓷膜，所述钠离子导电陶瓷膜将所述负电极隔室与所述正电极隔室分离。
[0041]
如上所述，负电极活性材料可以包含液体碱金属，即，钠或钠的合金。在任何实施例中，负电极活性材料可以包含液体钠。在任何实施例中，负电极活性材料可以包含液体钠合金。本领域技术人员将理解，合适的钠合金主要由钠金属构成。在任何实施例中，钠合金是至少80wt％纳金属，例如，至少80wt％、至少85wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少96wt％、至少97wt％、至少98wt％、至少99wt％或介于上述值中的任何两个值之间并且包含上述值中的任何两个值的范围。例如，在任何实施例中，钠合金可以是80wt％至99wt％钠金属。碱金属的合金可以包含，例如，具有以下中的一种或一种或多种的合金：si、ge、sn、pb、hg、cs、sb、bi、zn、al、ti、co、ni、mn和cd。在任何实施例中，液体碱金属可以是包含cs的钠合金。在其中膜是例如β
”‑
氧化铝的某些实施例中，钠合金还可以包含钾。非钠金属可以是1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、8wt％、10wt％、15wt％、20wt％或介于上述值中的任何两个值之间并包含上述值中的任何两个值的量。
[0042]
在本发明的原电池单元和电池的充电或放电期间，负电极活性材料在操作温度下呈液体状态。在负电极活性材料是钠的任何实施例案中，温度可以为约100℃至约200℃，包含例如介于选自以下的任何两个值之间并包含选自以下的任何两个值的范围内的温度：100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃和200℃。如果使用钠金属的合金，那么所采用的温度应为所述合金呈液体时的温度，例如，约100℃至约200℃。
[0043]
在任何实施例中，根据原电池单元的充电状态，正电极活性材料可以包含元素硫、碱金属硫化物和/或碱金属聚硫化物。因此，例如，正电极活性材料可以包含元素硫(s8)、硫化钠(na2s)和/或聚硫化钠(na2s
x
，其中x是1至8或更高，例如，1-32的整数)。在任何实施例中，本发明的原电池单元可以包含元素硫和/或以下中的一种或多种：na2s、na2s2、na2s3、na2s4、na2s5、na2s6、na2s
16
和na2s
32
。正电极活性材料可以溶解或分散在极性有机溶剂或溶剂混合物中以产生正极电解液。
[0044]
正电极活性材料通常至少部分地溶解在本发明极性有机溶剂和溶剂混合物中，如包含极性质子有机溶剂的那些溶剂混合物，任选地与极性质子无机溶剂和极性非质子溶剂一起溶解。具体地，如醇等极性质子有机溶剂至少部分溶解硫化钠(na2s)和低级聚硫化钠
(na2s
x
，x＝2或3)，所述极性质子有机溶剂很难被环境温度和中温钠-硫电池中使用的许多极性非质子溶剂溶解。较高的聚硫化钠在例如醇和含有本发明技术的醇的溶剂混合物中也表现出良好的溶解度。因此，在任何实施例中，硫化钠和/或聚硫化纳(例如，na2s
x
，x＝2至32)的正极电解液溶液可以以0.5m至4m(基于na
+
)或例如0.5m或1m至3m或者2m至3m的浓度制备。
[0045]
根据电池单元的充电或放电状态，正电极活性材料的na2s
x
组合物将变化，并且可能相分离，因为在从na2s到各种聚硫化物再到元素硫的组合物范围内溶解度不同。在任何实施例中，极性有机溶剂包含极性质子溶剂或其混合物。如醇等极性质子溶剂或醇与另一种极性质子溶剂的混合物可以用于增加na2s的溶解度。例如，乙二醇-水混合物而不是纯乙二醇可以用于溶解更多的na2s。因此，在任何实施例中，正极电解液可以是两种或更多种极性质子溶剂(如醇)的混合物，或醇与另一种极性质子溶剂的混合。为了提高与元素硫的溶解度，本发明技术的正极电解液还可以包含极性非质子溶剂。
[0046]
极性质子溶剂溶解na2s至na2s2范围内的组合物以及至多na2s6的更高级聚硫化物以及在100℃至200℃的温度范围内至少部分溶解甚至更高级的聚硫化物甚至硫(添加极性非质子溶剂)的能力提供了若干个优点。第一，它将可利用的正电极容量提高到理论正极硫电极容量的》80％(即，》1675mah/g的80％)。第二，本发明正极电解液的高硫化物/聚硫化物溶解度导致范围为30-60ms/cm的高na
+
离子导电率(图2)，并且支持本发明的原电池单元中的高充电和放电电流。此外，质子溶剂的成本通常也低于其相对应的非质子溶剂。
[0047]
在任何实施例中，极性质子有机溶剂可以选自由以下组成的组：醇、硫醇、伯酰胺和仲酰胺以及其中任何两种或更多种的混合物。在任何实施例中，极性质子有机溶剂可以是醇、两种或更多种醇的混合物或者一种或多种醇与另一种极性质子和/或非质子溶剂的混合物。选择极性有机溶剂或溶剂混合物(包含任何极性质子溶剂)，使得其在原电池单元的操作温度，例如，约100℃至约200℃(或其子集)下保持液相。因此，在任何实施例中，可以选择有机溶剂(包含极性质子溶剂)，以便在以下操作温度范围内保持液体：约100℃至约180℃、或约110℃至约150℃、约100℃至约125℃、约100℃至约150℃、125℃至约150℃、约125℃至约175℃、约125℃至约200℃或约150℃至约200℃。在一个或多个指定温度范围内为液体的合适的极性质子有机溶剂的实例包含醇，如乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、二羟基苄醇(例如，3,5-二羟基苄醇、3,4-二羟基苄醇或2,4-二羟基苄醇)、环戊烷-1,2-二醇、环戊烷-1,3-二醇、环己烷-1,2-二醇、环己烷-1,3-二醇、环己烷-1,4,-二醇、二乙二醇、三乙二醇和四乙二醇。
[0048]
在本发明可再充电原电池单元的任何实施例中，正极电解液可以包含一种或多种极性非质子溶剂，如醇或硫醇(包含二硫醇)，任选地与羧酸、氨、水或其任何两种或更多种的组合。在任何实施例中，正极电解液可以包含醇，如乙二醇、丙二醇、甘油、环己二醇或其任何两种或更多种的组合。正极电解液可以进一步包含水。根据电池单元的充电或放电状态，正电极活性材料的na2s
x
组合物将变化，并且可能相分离，因为在从na2s到聚硫化物再到元素硫的组合物范围内溶解度不同。为了增加na2s的溶解度，可以使用醇与水或极性质子溶剂的混合物，例如，乙二醇与水的混合物。同样，醇与极性质子和/或极性非质子溶剂的混合物可以用于增加高级聚硫化物(例如，na2s6、na2s7、na2s8、...na2s
32
)和s8的溶解度。例如，乙二醇/n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)混合物可以用于溶解比单独使用乙二醇溶解的更多的聚
硫化物。以此方式，na2s通过元素硫的全部理论容量可以在此原电池单元中实现。尽管如此，如本文进一步描述的，应当理解，正电极活性材料与正极电解液的混合物也可以是一种或多种固相与一种或多种液相的混合物。
[0049]
在任何实施例中，极性有机溶剂可以是极性质子和/或极性非质子溶剂的混合物，也可以包含少量(小于20wt％、小于10wt％、小于5wt％)的其它质子溶剂，如水或羧酸。在任何实施例中，正极电解液可以包含更大数量的极性质子溶剂，任选地与更少量的极性质子溶剂混合。在任何实施例中，正极电解液可以包含更大数量的醇，任选地与另一种(不同的)极性质子溶剂和更少数量的极性非质子溶剂混合。在任何实施例中，正极电解液可以包含大于50wt％的极性质子溶剂和小于50wt％的极性非质子溶剂，例如，极性质子溶剂与极非质子溶剂的比率为51/49wt％、55/45wt％、60/40wt％、70/30wt％、80/20wt％、90/10wt/％、95/5wt％和99/1wt％，或介于前述比率中的任何两个比率之间并且包含前述比率中的任何两个比率的范围。在任何实施例中，正极电解液可以包含大于50wt％的醇、醇的混合物或醇与其它极性质子溶剂的混合物和小于50wt％的极性非质子溶剂，例如，醇/极性质子溶剂与极非质子溶剂的比率为51/49wt％、55/45wt％、60/40wt％、70/30wt％、80/20wt％、90/10wt/％、95/5wt％和99/1wt％，或介于前述比率中的任何两个比率之间并且包含前述比率中的任何两个比率的范围。可以使用的非质子溶剂的实例包含以下中的至少一种：n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二噁烷、二甲醚、四乙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚。在任何实施例中，正极电解液可以包含醇(例如，乙二醇或本文所描述的那些醇中的任何醇)和2wt％至20wt％的除醇之外的极性质子溶剂(例如，水、乙酸、乙酰胺和1,3-丙二硫醇)。例如，正极电解液可以包含2wt％、4wt％、6wt％、8wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％或20wt％的除醇以外的极性质子溶剂，或介于上述值中的任何两个值之间并且包含上述值中的任何两个值的范围。在任何实施例中，正极电解液可以包含1-40wt％的极性非质子溶剂(例如，nmp或本文所描述的极性非质子溶剂中的任一种)，例如，1wt％、2wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％的极性非质子溶剂，或介于上述值中的任何两个值之间并且包含上述值中的任何两个值的范围。在任何实施例中，电解液包含本文所描述的量中的任何量的醇、除醇之外的极性质子溶剂和极性非质子溶剂。在任何实施例中，正极电解液可以包含40-96％的乙二醇、0-20wt％的水以及1-40wt％的nmp。正极电解液还可以包含非钠盐，如氢氧化铵和四甲基氢氧化铵。然而，在任何实施例中，正极电解液可以排除非钠盐。
[0050]
在任何实施例中，为了增加原电池单元的容量，可以存在超过其溶解度极限的额外的硫/聚硫化物/硫化钠，并提供极性有机溶剂(例如，醇和本文所描述的任何其它溶剂)与溶解的/未溶解的正电极活性材料的半固体混合物。可以理解，当正极电解液是半固体时，它是可流动的半固体。在任何实施例中，正极电解液可以包含》0wt％至50wt％的未溶解的正电极活性材料，即，硫和/或聚硫化钠和/或硫化钠。在任何此类实施例中，未溶解的正电极活性材料的量包含》0wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％、40wt％或50wt％，或介于上述值中的任何两个值之间并且包含上述值中的任何两个值的范围，例如，》0wt％至40wt％、》0wt％至30wt％或1wt％至20wt％。
[0051]
本发明技术的可再充电原电池单元可以进一步包含用于维持陶瓷膜、负电极活性材料和/或正电极活性材料和正极电解液的温度的热源和/或冷却源。当负电极活性材料为
钠时，热源和/或冷却源维持约100℃至约200℃的温度。例如，热源和/或冷却源可以是与正电极隔室流体和/或热连通并且在正极电解液进入正电极隔室之前将所述正极电解液加热和/或冷却到约100℃至约200℃的温度的一个或多个热交换器。
[0052]
在本发明的可再充电原电池单元中，钠离子导电陶瓷膜将负电极活性材料与正电极活性材料分离。在任何实施例中，钠离子导电陶瓷膜可以是钠超离子导体(nasicon)、钠离子传导石榴石样陶瓷、钠β
”‑
氧化铝膜或钠传导玻璃陶瓷。nasicon组合物可以包含但不限于na3zr2si2po
12
、na
1+x
si
x
zr2p
3-xo12
(其中x＝1.6至2.4)、钇掺杂的nasicon(例如，na
1+x+y
zr
2-yyy
si
x
p
3-xo12
、na
1+x
zr
2-yyy
si
x
p
3-xo12-y
，其中x＝1.6-2.4，y＝0-0.25)、na
1+x
zr2xy(po4)3，其中x为0至3，y为0-1.5并且x为掺杂剂(例如，fe、al、ti、hf、co、ni、nb)，以及fe掺杂的nasicon(na3zr
2/3
fe
4/3
p3o
12
)。na-β
”‑
氧化铝膜的非限制性实例为na
(1.53
–
1.73)
li
(0.28
–
0.32)
al
(10.66
–
10.72)o17
。在任何实施例中，钠离子传导陶瓷膜可以是钠离子传导石榴石样陶瓷，其通式为a
x
b2c3o
12
，其中a是碱金属离子，并且x＝3-9，(b＝te
6+
、ta
5+
、nb
5+
、zr
4+
；c＝la
3+
、y
3+
、nd
3+
)。na传导陶瓷玻璃的非限制性实例包含磷酸钠(如xna2o.yp2o5)、硅酸钠(如xna2o.ysio2)、硼酸钠(如xna2o.yb2o3)、铝酸钠(如xna2o.yal2o3)以及其中任何两种或更多种的混合物；在前述任一项中，x:y的摩尔比率可以在1:3至3:1、1:2至3:1、1:2至2:1、1:2至1:1、1:3至2:1或1:3至1:1的范围内。
[0053]
在任何实施例中，可再充电原电池单元可以进一步包含安置在正电极隔室中的正电极集电器。正电极集电器被构造成确保与正极电解液电接触，无论正极活性材料在正极电解液中如何变化。换句话说，正电极集电器与液体(溶解的)或固体(未溶解的)正电极活性材料和极性质子溶剂电连接，与混合物中的物理变化无关。正电极集电器可以包含镍泡沫、镍网、碳泡沫或碳毡。
[0054]
可以使用如碳颗粒等电导体，例如，通过在正极电解液中包含碳颗粒来增加正电极的导电率。类似地，离子导电率增强剂可以有利地添加到缺乏显著钠离子导电率的正极电解液中，以改进导电率并增强电流密度。在任何实施例中，可再充电原电池单元可以包含选自由以下组成的组的导电率增强剂：卤化钠(例如，nacl、nabr和nai)、羧酸钠(例如，甲酸钠、乙酸钠)、含氧钠硫(例如，na2so4、na2so3、na2s2o3)、氢硫化钠(nash)、氢氧化钠、氰酸钠、碳酸钠(例如，碳酸钠、碳酸氢钠)以及其中任何两种或更多种的组合。适合的导电率增强剂的实例包含naoh、hcoona、ch3coona、na2co3、naocn、na2so4以及其中任何两种或更多种的组合。在任何实施例中，正极电解液包含可以与醇或醇溶剂混合物形成半固体悬浮液的碳颗粒。在任何实施例中，0.01wt％至20wt％的钠导电率增强剂可以存在于正极电解液中。例如，正极电解液可以包含0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、16wt％、18wt％和20wt％的钠离子导电率增强剂，或介于上述值中的任何两个值之间并且包含上述值中的任何两个值的范围。因此，例如，正极电解液可以任选地包含0.1wt％至20wt％、1wt％至18wt％或5wt％至15wt％的钠离子导电率增强剂。与不存在此类增强剂的相同电解液相比，使用包含此类增强剂的正极电解液可以获得至少10％-100％的导电率增强。在一些实施例中，所述增强为至少10％、至少20％、至少40％、至少60％、至少80％、至少100％或介于上述值中的任何两个值之间并且包含上述值中的任何两个值的范围。
[0055]
电池单元设计可以包含用于正极电解液的主动循环选项，以改进正电极性能。此
类型的仅正极电解液流提供了混合流电池，而不是流电池(如文献中提到的)，其中正极电解液和负极电解液两者都将循环。图1示出了本发明技术的混合流电池架构的一种可能的配置。
[0056]
可以提供储器(例如，罐)来容纳大部分正极电解液。可以使用再循环泵使正极电解液循环通过电池单元。更具体地，正极电解液可以通过入口流入正电极隔室中，并且穿过例如镍泡沫集电器的孔并且通过出口流出。正极电解液因此使正电极材料与集电器接触，所述正电极材料和集电器可以在此处进行电化学充电/放电反应。应当理解，正电极隔室设计预计基于所利用的(液体或半固体)正电极活性材料和正极电解液的类型根据需要而变化。
[0057]
另一个设计特征可以是负电极隔室中的熔融钠与含有钠池的单独罐(溢流储器)流体连通(例如，通过导管)，使得仅少量的所述熔融钠可以存在于负电极隔室中。将负电极容纳在与电池单元不同的罐中可以是有利的，因为它可以减小电池的大小。钠溢流储器将在混合电池充电期间收纳过量的钠，并且在放电期间将所述过量的钠提供给电池单元。可替代地，电池可以是“停滞”系统，其中熔融钠保留在电极隔室内，例如，在惰性气体下。
[0058]
应该注意，电池单元可以包含在温度受控的环境中，以确保所述电池单元在适当的温度下操作。在一些实施例中，此温度可以介于100℃与200℃之间。
[0059]
在一个实施例中，电池单元在升高温度下操作(充电和放电)，而正极电解液罐保持在较低温度下。在此情况下，可以使用热发生器或热交换器将电池单元加热到期望的升高温度。
[0060]
在任何实施例中，可再充电原电池单元、第一储器和第二储器的大小可以容纳足以供电池单元放电操作约1小时、约2小时、约5小时、约10小时、约20小时或约50小时的相应电极活性材料，或介于上述值中的任何两个值之间并且包含上述值中的任何两个值的范围。
[0061]
另一方面，本发明技术提供了一种包含一个或多个(例如，两个或更多个)如本文所描述的原电池单元的电池。例如，在任何实施例中，电池可以包含1个、2个、3个、4个、5个、10个、15个、20个、25个、30个、40个、50个、60个、80个、100个、150个、200个、250个、300个、350个、400个、450个或500个如本文所描述的原电池单元，或介于上述值中的任何两个或更多个值之间并且包含上述值中的任何两个或更多个值的范围，例如，1-500个、2-200个或50-350个原电池单元。多于一个电池(每个电池包含多于一个原电池单元)可以一起用于生产电池储存系统。例如，350kw的电池可以包含320个单独的电池单元，并且设计用于提供2mw的输出的电池系统可以包含50个此类电池和12,800个单独的电池单元。因此，在任何实施例中，本发明技术提供了包含2个或更多个电池的电池系统，所述电池中的每个电池包含2个或更多个电池单元。
[0062]
另一方面，本发明技术提供了操作可再充电原电池单元的方法，所述方法包括
[0063]
对所述原电池单元进行充电或放电，同时使所述正极电解液与正电极活性材料的混合物从所述第二储器循环通过所述正电极隔室并返回到所述第二储器；
[0064]
在所述混合物进入所述正电极隔室之前或时，将所述混合物加热到
[0065]
约100℃至约200℃的第一温度；以及
[0066]
在所述混合物离开所述正电极隔室之后，将所述混合物冷却到低于所述第一温度
的第二温度，例如，低于100℃。
[0067]
在其中正极电解液和正电极活性材料的混合物在进入正电极隔室之前或时被加热到高于100℃的温度的任何实施例中，所述混合物可以随后在离开所述正电极隔室时被冷却到低于此相同温度。例如，如果将正极电解液与正电极活性材料的混合物加热到115℃至150℃、175℃或200℃，或者120℃至150℃、175℃或200℃，或者125℃至150℃、175℃或200℃的温度，那么可以随后将混合物冷却到低于最低温度的温度，即，低于115℃、120
°
或125℃。在一些此类实施例中，混合物冷却到的温度范围为80℃至低于115℃、120
°
或125℃，为90℃至低于115℃、120
°
或125℃，或为100℃至低于115℃、120
°
或125℃。在任何实施例中，所述方法包含将混合物加热(或冷却)到约125℃至约175℃的温度的温度。在任何实施例中，所述方法包含将混合物加热(或冷却)到约125℃至约150℃的温度的温度。在任何实施例中，所述方法可以包含在混合物离开正电极隔室之后，将所述混合物冷却(或加热)到约80℃至低于100℃的温度。
[0068]
将参考图1a描述本发明技术的说明性实施例，图1a示意性地示出了可再充电碱金属硫混合流电池单元100。所述电池单元包含负电极110，所述负电极包括安置在负电极隔室115中的负电极活性材料(例如，钠或其合金)。所述电池单元还包含正电极120，所述正电极包括正电极活性材料并且安置在包括正电极活性材料的正极电解液125中。碱离子导电陶瓷膜130(例如，nasicon、na-β
”‑
氧化铝、钠离子传导石榴石样陶瓷、钠传导玻璃陶瓷)将负电极隔室与正电极隔室和其内容物分离。膜130可以用o形环140a和140b固定到电池单元外壳。电池单元可以包含分别与负电极和正电极电接触的负极集电器150a和正极集电器150b。正极电解液与正电极活性材料的混合物储存在与泵160和正电极隔室125流体连通的储器170中。在电池单元操作期间，正极电解液与正电极活性材料的混合物通过泵被循环进出正电极隔室。未示出用于控制混合物的温度的任选的热交换器，以及与负电极隔室流体连接以储存过量碱金属的被动碱金属储器。以下实验中使用此电池单元的钠-硫版本。
[0069]
本文所描述的原电池单元中的任何原电池单元，例如，图1a的实施例，可以并入到各种系统和过程中。仅作为说明性实施例，图1b中示出的过程流程图(pfd)描绘了用于执行本发明技术的充电和放电过程的一种可能的系统200。将硫和钠盐205-例如，硫化钠和聚硫化纳根据需要添加到正极电解液罐(储器)210中，所述正极电解液罐含有醇，例如，如本文所描述的烷基二醇，如但不限于乙二醇或丙二醇。正极电解液212从正极电解液罐210通过流体驱动器215(例如，泵)泵送到分流器220，其中部分225然后被引导到过滤器230，所述过滤器滤除任何未溶解的固体。然后将过滤的正极电解液232引导到热交换器235，在此处将所述正极电解液加热到如本文所描述的高于120℃的温度，例如，约125℃至约150℃的温度。加热流体被引导入(236a)和引导出(236b)热交换器以维持适当的温度。加热的正极电解液234被引导入原电池单元或电池单元系列240的正电极隔室(例如，参见图1a)，在其中产生钠离子(在放电期间)，或者钠金属245从钠离子再生(在再充电期间)并且从电池单元去除。在离开原电池单元时，正极电解液242在第二热交换器250中被冷却到如本文所描述的低于110℃的温度，例如，到约80℃至约100℃。可以(根据电池单元的状态)包含一些溶解的元素硫的冷却的正极电解液255被再循环到正极电解液罐210。
[0070]
任选地，在分流器220处，离开阳极电解液罐的一部分阳极电解液260被引导到结晶器265，在所述结晶器处，通过循环入(266a)和出(266b)结晶器的冷却了流体将阳极电解
液冷却到介于约15℃与80℃之间的温度。可以使用此范围内的其它适合的温度，包含例如，15℃至60℃、30℃至80℃或40℃至80℃。硫277沉淀出，包含作为晶体，其然后在阳极电解液270穿过硫过滤器275时被滤出。系统和过程的此部分中的较低温度不仅降低了硫在阳极电解液中的溶解度，从而导致硫(s8)的沉淀/结晶，而且使na2s
x
不稳定，从而促进了s8的形成和沉淀/结晶。脱硫的阳极电解液280然后再循环回到阳极电解液罐210。本领域技术人员将理解，可以采用从阳极电解液260中除去溶解的硫的其它方法，如重量法(例如，离心)。可替代地，在高于硫熔点的温度下，可以使用具有较低硫溶解度的不同阳极电解液溶剂系统，使得可以将元素硫作为液体去除。还可以使用其它硫去除技术，如使用与阳极电解液不混溶的非极性溶剂提取。修改本发明系统和过程以使用任何适合的硫去除技术以及进行其它小的修改，例如根据需要包含额外的流体驱动器(例如，泵)、过滤器、热交换器等并且安排此类组件以满足手头的需要，在本领域的技术范围内。
[0071]
实例
[0072]
实例1-乙二醇中na2s
x
的导电率
[0073]
使用ast52导电率探头(先进传感技术有限公司(advanced sensor technologies,inc.))以常规方式测量包含不同量和类型的乙二醇中的na2s
x
(尤尼威尔(univar))的电解液的离子导电率。聚硫化物的浓度以混合物中钠的wt％表示。结果在图2中示出。随着聚硫化物中硫原子数的增加，导电率下降。
[0074]
实例2-含na2s的钠-硫原电池单元的初始充电和放电循环
[0075]
图3示出了如本文所描述的电池单元，即，图1a的电池单元，以每cm2膜100ma在125℃下的第一充电和放电循环，使用熔融钠作为负电极，1mm厚的nasicon陶瓷膜，乙二醇作为正极电解液极性质子溶剂，其中溶解有10wt％na2s(约6wt％na)作为正电极活性材料，并且镍泡沫作为正电极集电器。在循环期间，如使用perkin elmer aanalyst 200光谱仪通过原子吸收或通过icp(钠)或x射线荧光或icp(硫)测得的，正电极活性材料的组合物在之间穿梭。
[0076]
实例3-含na2s3的钠-硫原电池单元的充电和放电循环
[0077]
图4示出了电池单元以每cm2膜100ma在125℃下的充放电循环性能，使用熔融钠作为负电极，1mm厚的nasicon陶瓷膜，乙二醇作为正极电解液极性质子溶剂，其中溶解有12.5wt％na2s3(约4wt％na)作为正电极活性材料，并且镍泡沫作为正电极集电器。在循环期间，正电极活性材料的组合物在之间穿梭。
[0078]
实例4-含na2s5的钠-硫原电池单元的充电和放电循环
[0079]
图5示出了电池单元以每平方厘米膜100ma在125℃下的充放电循环性能，使用熔融钠作为负电极，1mm厚的nasicon陶瓷膜，乙二醇作为正极电解液极性质子溶剂，其中溶解有18wt.％na2s5(约4wt.％na)作为正电极活性材料，并且镍泡沫作为正电极集电器。在循环期间，正电极活性材料的组合物在之间穿梭。
[0080]
图6示出了电池单元以每平方厘米膜50ma在120℃下的充放电循环性能，使用熔融钠作为负电极，1mm厚的nasicon陶瓷膜，乙二醇作为正极电解液极性质子溶剂，其中溶解有9.7wt.％na2s5(约2.3wt.％na)作为正电极活性材料，并且碳布作为正电极集电器。在循环期间，正电极活性材料的组合物在之间穿梭。结果表明，本发明的原电池单
元中的na2s
x
阴极具有较大的容量窗口(1061mah/g)。
[0081]
实例5-含na2s2的钠-硫原电池单元的初始充电和放电循环
[0082]
如在实例2中一样构建原电池单元，但使用甘油作为正极电解液极性质子溶剂，以及5％na2s2作为正电极材料，熔融钠作为负电极，以及1mm厚的nasicon陶瓷膜。在循环期间，正电极活性材料的组合物在之间穿梭。图7示出了如本文所描述的电池单元以每cm
2 50ma在125℃下的第一充电和放电循环。在第二实施例中，相同的电池单元在150-175c的温度下操作，以改进电流-电压性能。
[0083]
实例6-含na2s2的钠-硫原电池单元的初始充电和放电循环
[0084]
如在实例2中一样构建电池单元，但使用乙二醇与nmp的80％:20％w/w混合物作为正极电解液极性有机溶剂(极性质子和极性非质子溶剂的混合物)以及5％na2s4作为正电极材料。图8中示出了针对na2s4《-》na2s
4.77
之间的穿梭的充电-放电数据。极性非质子溶剂nmp的存在有助于溶解高级聚硫化物(na2s4、na2s5、...na2s
32
和s)，并且有助于将容量范围一直扩展到硫。
[0085]
实例7-含na2s2的钠-硫原电池单元的初始充电和放电循环
[0086]
如在实例2中一样构建电池单元，但使用与nasicon陶瓷膜相同厚度的β
”‑
氧化铝膜，将负电极隔室与正电极隔室分离。由于β
”‑
氧化铝膜的较低导电率，预计电池单元以对应的nasicon测试(图3)的电流密度(每cm
2 33ma)的三分之一操作。在第二实施例中，采用更薄的β
”‑
氧化铝膜以提供比第一实施例的电流密度更高的电流密度。
[0087]
等效物
[0088]
尽管已经说明和描述了某些实施例，但所属领域的普通技术人员在阅读前文说明书之后可以如本文中所阐述对本发明技术的pdc或其衍生物、前药或药物组合物作出改变、等效取代和其它类型的改变。上述每个方面和实施例也可以已经包含或并入其中，如关于任何或所有其它方面和实施例所公开的变化或方面。
[0089]
本发明技术也不限于本文描述的特定方面，其旨在作为本发明技术的个别方面的单个说明。如对本领域技术人员而言将会是显而易见的，可以在不脱离本发明技术的精神和范围的情况下对本发明技术做出许多修改和变化。根据以上描述，除了本文所列举的那些方法之外，在本发明技术的范围内的在功能上等效的方法对本领域技术人员而言将是显而易见的。此类修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。应理解，本发明技术不限于特定方法、缀合物、试剂、化合物、组合物、经标记的化合物或生物系统，其当然可以变化。除非本文中另外指明或明显与上下文相矛盾，否则本文所述的所有方法均可以以任何合适的顺序执行。还应理解，本文所使用的术语仅出于描述特定方面的目的，并且并不旨在为限制性的。因此，希望本说明书仅被视为示例性的，其中本发明技术的广度、范围和精神仅由所附权利要求书、其中的定义和其任何等效物指示。本说明书中的语言均不应解释为指示任何未要求保护的要素是必不可少的。
[0090]
本文中说明性描述的实施例可以适当地在缺少本文中未具体公开的任何一个或多个元素、一个或多个限制的情况下实践。因此，例如，术语“包括”、“包含”、“含有”等应被广泛地阅读而不受限制。另外，本文所采用的术语和表述已被用作说明书的术语且不被限制，并且此类术语和表述的使用并不旨在排除所示及所述的特征的任何等效物或其部分，但应当认识到，在所要求保护的技术的范围内可以进行各种修改。另外，短语“基本上由...
组成”将被理解为包含具体叙述的那些元素和那些不会实质上影响所要求保护的技术的基本和新颖特征的另外的元素。短语“由...组成”排除了未指定的任何元素。此外，在关于具体元素或实施例的描述中使用任何前述术语也考虑使用任何其它术语。例如，对一个元素或实施例使用“包括”也将被理解为公开对相同元素或实施例使用“基本上由...组成”或“由...组成”，并且反之亦然。
[0091]
另外，在按照马库什(markush)组描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，本公开也由此按照马库什组中的任何单独成员或成员子组进行描述。落入一般性公开内容内的较窄种类和亚属分类中的每一个也形成本技术的一部分。这包含本技术的一般性描述，其条件或否定限制为从属中除去任何主题，不管删去的材料是否在此具体详述。
[0092]
如本领域技术人员将理解的，出于任何和所有目的，特别是就提供书面描述而言，本文中公开的所有范围还涵盖任何和所有可能的子范围及其子范围的组合。任何列出的范围可以容易地被认为是充分地描述和使能被分解为至少相等的两份、三份、四份、五份、十份等的相同范围。作为非限制性示例，本文中所讨论的每个范围可以容易地分解为下三分之一、中三分之一和上三分之一等。如本领域技术人员还将理解的，如“至多”、“至少”、“大于”、“小于”等所有语言包含列出的数字并且是指随后可以被分解为如上讨论的子范围的范围。最后，如本领域技术人员将理解的，范围包含每个单独的成员，并且每个单独值结合到本说明书中，如同在本文中单独地叙述一样。
[0093]
本说明书中引用的所有公开、专利申请、已授权的专利和其它文件(例如，期刊、文章和/或教科书)均通过引用并入本文，就好像每个单独的公开、专利申请、已授权的专利或其它文件都被具体地和单独地指示通过引用整体并入。在通过引用的方式并入的文本中含有的定义与本公开中的定义相矛盾的程度上，不包括所述定义。
[0094]
在以下权利要求中阐述了其它实施例，以及此类权利要求所赋予的等效物的全部范围。
技术特征：1.一种可再充电原电池单元，其包括：负电极隔室，所述负电极隔室容纳负电极活性材料，其中所述负电极活性材料包括液体碱金属，其中所述碱金属选自由钠和钠合金组成的组，并且所述负电极隔室与第一储器流体连通，使得所述液体碱金属可在所述原电池单元充电或放电时在所述负电极隔室与所述第一储器之间被动地流动；正电极隔室，所述正电极隔室容纳正电极活性材料与正极电解液的混合物，其中根据所述原电池单元的充电状态，所述正电极活性材料包括元素硫和/或na2s
x
，其中x的值介于1与32之间，所述正极电解液包括极性有机溶剂，任选地包括极性质子有机溶剂，所述极性有机溶剂部分地或完全地溶解所述na2s
x
，并且所述正电极隔室与泵和第二储器流体连通，使得所述泵可在所述原电池单元充电或放电期间使所述正电极活性材料和所述正极电解液在所述第二储器与所述正电极隔室之间循环；以及钠离子导电陶瓷膜，所述钠离子导电陶瓷膜将所述负电极隔室与所述正电极隔室分离。2.根据权利要求1所述的可再充电原电池单元，其中所述负电极活性材料为钠。3.根据权利要求1或权利要求2所述的可再充电原电池单元，其进一步包括热源，所述热源用于将所述陶瓷膜、所述负电极活性材料和/或所述正电极活性材料和所述正极电解液的温度维持在约100℃至约200℃的温度下。4.根据权利要求3所述的可再充电原电池单元，其中所述热源是热交换器，所述热交换器与所述正电极隔室流体连通并且在所述正极电解液进入所述正电极隔室之前将所述正极电解液加热到约100℃至约200℃的温度。5.根据权利要求1至3中任一项所述的可再充电原电池单元，其中所述钠离子导电陶瓷膜包括以下中的至少一种、基本上由以下中的至少一种组成或由以下中的至少一种组成：nasicon、钠离子传导石榴石样陶瓷、钠β
”‑
氧化铝和钠传导玻璃陶瓷。6.根据权利要求1至5中任一项所述的可再充电原电池单元，其中所述正极电解液在约100℃至约200℃的温度下的导电率为至少30ms/cm。7.根据权利要求1至6中任一项所述的可再充电原电池单元，其中所述极性有机溶剂包括一种或多种极性质子溶剂。8.根据权利要求7所述的可再充电原电池单元，其中所述极性质子溶剂选自由以下组成的组：醇、硫醇、伯酰胺和仲酰胺以及其中任何两种或更多种的混合物。9.根据权利要求1至8中任一项所述的可再充电原电池单元，其中所述极性有机溶剂包括以下中的一种或多种：3-丙二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、二羟基苄醇、环戊烷-1,2-二醇、环戊烷-1,3-二醇、环己烷-1,2-二醇、环己烷-1,3-二醇、环己烷-1,4,-二醇、二乙二醇、三乙二醇和四乙二醇。10.根据权利要求1至9中任一项所述的可再充电原电池单元，其中所述极性有机溶剂包括乙二醇。11.根据权利要求7至10中任一项所述的可再充电原电池单元，其中所述极性有机溶剂
包括醇和选自由以下组成的组的溶剂：水、乙酸、乙酰胺、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵和1,3-丙二硫醇。12.根据权利要求1至11中任一项所述的可再充电原电池单元，其中所述正极电解液包括较多量的醇、或醇和另一种极性质子溶剂以及较少量的极性非质子溶剂。13.根据权利要求12所述的可再充电原电池单元，其中所述极性非质子溶剂包括以下中的至少一种、基本上由以下中的至少一种组成或由以下中的至少一种组成：二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、四乙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚。14.根据权利要求1至11中任一项所述的可再充电原电池单元，其中所述正极电解液包括40-96％的乙二醇、0-20wt％的水以及1-40wt％的nmp。15.根据权利要求1至14中任一项所述的可再充电原电池单元，其进一步包括正电极集电器，所述正电极集电器安置在所述正电极隔室中并且电连接到所述正电极活性材料。16.根据权利要求15所述的可再充电原电池单元，其中所述正电极集电器包括以下、基本上由以下组成或由以下组成：镍泡沫、镍网、碳泡沫或碳毡。17.根据权利要求1至16中任一项所述的可再充电原电池单元，其中所述正极电解液进一步包括选自由以下组成的组的导电率增强剂：卤化钠、羧酸钠、含氧钠硫、naoh、naocn、碳酸钠以及其中任何两种或更多种的组合。18.根据权利要求17所述的可再充电原电池单元，其中所述导电率增强剂选自由以下组成的组：nai、nacl、nabr、naoh、hcoona、ch3coona、na2co3、naocn、na2so4、na2so3、na2s2o3以及其中任何两种或更多种的组合。19.根据权利要求1至18中任一项所述的可再充电原电池单元，其中所述第一储器和所述第二储器的大小容纳足以用于所述电池单元的约1小时至约50小时的放电操作的相应电极活性材料。20.一种可再充电电池，其包括根据权利要求1至19中任一项所述的可再充电原电池单元、基本上由所述可再充电原电池单元组成或由所述可再充电原电池单元组成。21.一种操作根据权利要求1至20中任一项所述的可再充电原电池单元的方法，所述方法包括以下、基本上由以下组成或由以下组成：对所述原电池单元进行充电或放电，同时使所述正极电解液与正电极活性材料的混合物从所述第二储器循环通过所述正电极隔室并返回到所述第二储器；当所述负电极活性材料是钠或钠合金时，在进入所述正电极隔室之前或时，将所述混合物加热到约100℃至约200℃的第一温度；以及在所述混合物离开所述正电极隔室之后，将所述混合物冷却到低于所述第一温度的第二温度。22.根据权利要求21所述的方法，其包括将所述混合物加热到约125℃至约175℃的温度的温度。23.根据权利要求21或权利要求22所述的方法，其包括将所述混合物加热到约125℃至约150℃的温度的温度。24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法，其包括在所述混合物离开所述正电极隔室之后，将所述混合物冷却到约80℃至低于100℃或低于115℃的温度。
技术总结本发明技术提供了可再充电碱金属-硫原电池单元和并有此类电池单元的电池以及使用此类电池单元和电池的方法。本发明的原电池单元以比常规碱金属-硫电池单元更低的成本提供了高比能量和高功率。高比能量和高功率。高比能量和高功率。
技术研发人员：S
受保护的技术使用者：美国菲尔德阿普格莱汀有限公司
技术研发日：2021.03.04
技术公布日：2022/11/1
