钠离子单电池或电池的化成方法与流程

本发明的领域涉及一种储能装置，并且更特别地涉及一种钠离子单电池(cell)或电池(battery)。此外，本发明涉及一种用于为了装置的长期循环而优化能量密度的装置的化成充电(formation charge)方法。

背景技术：

锂离子单电池目前是一个庞大且不断增长的市场；它们作为用于便携式电子装置的电化学单电池非常受欢迎，并且锂离子电池正在越来越多地应用于较大规模的应用例如电动车辆和固定式储能。它们是一种可再充电的单电池类型，其中锂离子在放电期间从负极(anode)移动到正极(cathode)并且在充电时再次移回。在充电或放电期间，当锂离子移动通过单电池时，电荷平衡电流通过外部电路，从而提供电力。

然而，锂不是一种来源便宜的金属，并且对其未来的可获得性和成本有担心。钠离子电池在许多方面与锂离子电池相似，并且近年来对钠离子技术的研究兴趣已经增加。尽管钠离子比锂离子大且重，但适用相同的电池操作原理，并且钠的丰富性和全球可得性引起了未来钠离子技术将提供更便宜和更持久的储能方式的预测。这可能特别适用于大规模固定式能量应用。

正在开发用于钠离子技术的新型正极和负极材料。所述单电池的所述三个主要部件是正极、负极和电解质。通常，常规锂离子单电池的负极由碳制成。其通常是用于锂离子单电池的石墨；然而对于钠离子技术来说，较大的钠离子嵌入石墨是有问题的，这是由于这两种离子之间的尺寸差异造成的，Na⁺的95pm对比Li⁺的68pm。通常改为使用硬碳(硬碳也称为无定形碳或无序石墨碳，并且与其它碳的不同是不具有长程结构)，但是其它负极组成也在研究中。可能的正极材料有广泛的范围，并且现有技术中的几个例子描述了用于钠离子电池的新型层状氧化物正极材料的发明。例如，Komaba等，先进功能材料(Adv.Funct.Mater.)2011，21，3859；Kim，Kang等，先进能源材料(Adv.Energy Mater.)2011，1，33-336，US2007/0218361，US20150243983A1。

在可再充电的金属离子单电池的第一次循环期间，发生与后续循环相比不同的过程。在单电池的负极侧产生被称为固体电解质界面(SEI)的层。这种SEI在负极处形成，因为在充电期间，一些电解质组分在该电极的低电压下不稳定。该分解的产物在负极材料的表面上形成固体层。这种层的化学组成非常多样，且没有被彻底了解，并且取决于所使用的电解质以及负极的表面性质。然而，一旦形成了这种初始SEI层，它就是电解质分子不能穿透的并且电子绝缘的，并抑制SEI的进一步显著积聚。然而，锂离子仍然能穿过该层到达活性材料。在负极表面上形成这种SEI消耗了一些源自正极材料的锂。形成SEI层的锂不再可用于正极和负极之间的穿梭，因此与第一次循环相比，后续循环中单电池的容量降低。这被看作是第一次循环损失。单电池第一次循环建立优质SEI层的最佳程序取决于所用的具体负极、正极和电解质，因此对于不同的单电池而言是不同的。

US8980453提出在单电池化成充电期间进行过充电，但是规定所述单电池由负极进行容量限制。这节制了钠或锂的量，并有助于防止金属镀敷到负极表面上，而金属镀敷到负极表面上可促进枝晶生长并导致单电池短路。然而，要求电池由负极进行容量限制意味着US8980453的方法不能广泛应用，并且不能应用于许多标准格式的单电池，因为它们具有不由正极限制的单电池容量。

US8168330B2提出在单电池化成充电期间进行过充电，但是具体针对锂离子单电池。然而，锂离子单电池与本发明实施方式中的钠离子单电池有不同的考虑因素，因此对钠离子单电池的最佳程序预计将会不同。

US20150243983A1描述了在钠离子电池的第一次充电循环期间过充电。在这个例子中，过充电产生氧气，并且单电池在继续循环之前要脱气。

技术实现要素：

本发明的实施方式提供了一种操作可再充电钠离子单电池的方法，其中所述单电池包含为无序碳的负极材料以及包含正极材料A_u M¹_v M²_w M³_x M⁴_Y M⁵_z O_2±c，其中A包含钠或其中钠是主要成分的混合碱金属；M¹是呈+2和+4之间的氧化态的镍；M²包含选自锰、钛和锆中的一种或多种的呈+4氧化态的金属；M³包含选自镁、钙、铜、锌和钴中的一种或多种的呈+2氧化态的金属；M⁴包含选自钛、锰和锆中的一种或多种的呈+4氧化态的金属；M⁵包含选自铝、铁、钴、钼、铬、钒、钪和钇中的一种或多种的呈+3氧化态的金属；U在0<U<1范围内；V在0.25<V<1范围内；W在0<W<0.75范围内；X在0≦X<0.5范围内；Y在0≦Y<0.5范围内；Z在0≦Z<0.5范围内；U+V+W+X+Y+Z≦3；并且c≧0.0。所述方法包括：在化成充电阶段，将所述单电池充电至钠从所述正极材料不可逆释放的第一电压；以及在后续的充电-放电循环中，将所述单电池充电至低于所述第一电压的第二电压。

附图说明

[图1]

图1是相对于累积比容量的电压曲线(vs V vs Na)，所述曲线是对于硬碳与钠金属负极。

[图2]

图2是相对于累积比容量的电压曲线，所述曲线是对于钠镍类层状氧化物材料vs钠金属负极，充电至4.2V vs Na。

[图3]

图3是相对于累积比容量的单电池电压曲线，所述曲线是对于具有镍类钠层状氧化物正极和硬碳负极的单电池的镍类层状氧化物正极材料vs硬碳负极材料的前两个循环，所述单电池取4.0V或4.2V的上限电压。

[图4]

图4显示了在化成充电和循环期间在不同电压限下运行的单电池随循环而变的以mAh计的绝对容量图。曲线1显示单电池的循环，初始两个循环化成充电至4.2V，随后循环至4.0V。曲线2显示了所有循环采取4.2V时单电池的循环性能。曲线3显示了所有循环采取4.0V时的循环性能。

[图5]

图5显示了钠离子单电池堆的一个例子的基本结构。

具体实施方式

钠离子单电池化成方法，这一种本发明实施方式的主题，基于式A_u M¹_v M²_w M³_x M⁴_YM⁵_z O_2±c的层状钠层状氧化物材料，其中

A包含钠或其中钠是主要成分的混合碱金属；

M¹是呈+2和+4之间的氧化态的镍；

M²包含选自锰、钛和锆中的一种或多种的呈+4氧化态的金属；

M³包含选自镁、钙、铜、锌和钴中的一种或多种的呈+2氧化态的金属；

M⁴包含选自钛、锰和锆中的一种或多种的呈+4氧化态的金属；

M⁵包含选自铝、铁、钴、钼、铬、钒、钪和钇中的一种或多种的呈+3氧化态的金属；

U在0<U<1范围内

V在0.25<V<1范围内；

W在0<W<0.75范围内；

X在0≦X<0.5范围内；

Y在0≦Y<0.5范围内；

Z在0≦Z<0.5范围内；

U+V+W+X+Y+Z≦3；并且

c≧0.0。

所述负极材料基于硬碳型材料，其中碳处于无序的原子排列。

图1显示了本发明实施方式中使用的硬碳负极材料的半电池数据。如图所示，由于SEI形成导致的负极处的第一次循环损失高于具有石墨负极的锂单电池，通常>16％。

图2显示了相对于钠金属反电极取4.2V的正极材料的半电池数据。这显示了21％的第一次循环损失。所述正极的第一次循环损失取决于所述材料所取的上限电压。

图3显示了镍类钠层状氧化物正极与硬碳负极的全电池(层状氧化物正极材料vs硬碳负极材料)在前两个循环的电压曲线。来自图3中编号曲线的数据与图4中给出的循环数据相对应。曲线1中的单电池在前两个循环取4.2V的上限电压作为化成充电步骤，然后在4.0V下循环。曲线2中的单电池在前两个循环取4.2V的上限电压作为化成充电步骤，然后继续循环至4.2V。曲线3中的单电池在前两个循环取4.0V的上限电压作为化成充电步骤，然后继续循环至4.0V。在US20150243983A1中讨论了作为正极不可逆容量观察到的异常容量。正如所示，在所述全电池中的第一次循环损失并没有大幅超过在正极或负极的半电池中相对于金属钠观察到的损失，因此由正极和负极导致的第一次循环损失在全电池中不是累加的，即全电池的第一次循环损失不等于正极的第一次循环损失和负极的第一次循环损失的总和。

发明人已经认识到，在单电池的正极侧的第一次循环损失期间从正极永久损失的钠可用于在所述单电池负极侧的负极上的SEI形成。这使得能够选择在所述化成循环期间全电池的上限电压，使得在所述单电池的正极侧上钠的化成循环损失与在负极侧上由于SEI形成导致的钠的化成循环损失平衡。这使得所述负极和正极的可逆容量(即，在所述化成循环中的损失之后剩余的负极和正极容量)对于后续的循环电压窗口精确地平衡，从而在可确定的范围内，负极和正极的可逆容量是彼此相同的。因此所述系统中没有多余的材料，并且单电池能量密度可以最大化。当采取的化成充电电压超过钠离子单电池的典型循环电压窗口时，其惊人地有益于所述单电池中层状氧化物正极材料的不可逆容量。它具体地适用于应对使用硬碳作为负极材料时经历的大的第一次循环损失，并且避免了需要供应过量的正极材料从而为在硬碳负极上SEI层的形成中所消耗的钠留出余地。在所显示的例子中，所述单电池在前两个循环中采取较高的电压，其使得能够测量整个单电池的第一次循环损失。

图4显示了在化成充电和循环期间在不同电压限下运行的单电池随循环而变的以mAh计的绝对容量图。曲线1显示了单电池的循环，其中初始两个循环化成充电至4.2V，随后循环至4.0V。曲线2显示了所有循环采取4.2V时单电池的循环性能。曲线3显示了所有循环采取4.0V时的循环性能。

图5显示了钠离子单电池的一个例子的基本结构。

实施例1

图4显示了经历不同循环条件的三个单电池的循环数据。电极涂层全部如下所述制备。制造三个相同的单电池来测试不同的循环条件。所述单电池含有8个双面正极涂层以及7个双面和2个单面负极涂层。通过将镍类钠层状氧化物材料与少量炭黑导电添加剂和PVDF/CTFE共聚物粘合剂以及与NMP溶剂混合而形成正极涂料。将该浆料浇铸到碳涂覆的铝上并干燥，然后将所述浆料也浇铸在相反侧。然后将这些电极真空干燥、切割并砑光(轧制)，然后用于单电池中。

导电碳添加剂是来自TimCal公司的C65。组分的比率为87％活性材料、6％粘合剂和5％导电添加剂。通过将硬碳与NMP、PvDF粘合剂和炭黑导电添加剂混合而形成负极涂料，并将该浆料浇铸到碳涂覆的铝上。在这种情况下，硬碳是来自Kureha公司的Carbotron PS(F)，而导电碳添加剂是来自TimCal的C45。组分的比率为90％活性材料、5％粘合剂和5％导电添加剂。将该涂层干燥并在相反侧重复浇铸，然后将涂层切割并真空干燥，然后组装到单电池中。

在该实施例中，所述单电池由通过在层之间z形折叠聚丙烯隔膜材料而形成的单电池堆构成。正极层用极耳(tabbing)材料超声焊接在一起，负极层类似地用极耳材料超声焊接在一起。将该堆放置在成形的层压铝袋中。将由在EC:PC:DEC(碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯)的有机溶剂混合物中的1M NaPF₆溶液组成的电解质添加到所述单电池中，随后密封。不对所述单电池进行脱气步骤，并且在所述单电池中未观察到气体形成。将所述单电池在恒流恒压条件下循环，其中所述单电池以给定的电流密度循环，直到达到设定的电压限，然后保持在该电压下直到电流下降到前一步骤中电流的十分之一为止。图4的曲线1显示了单电池的循环，其中初始两个循环化成充电至4.2V，随后循环至4.0V。图4的曲线2显示了所有循环采取4.2V时单电池的循环性能。图4的曲线3显示了所有循环采取4.0V时的循环性能。因此证明，当所述单电池采取4.2V的初始化成充电并随后循环到4.0V时，所述单电池的性能有明显的改善。因此，除了平衡在所述单电池的负极和正极侧上的第一次循环损失之外，在所述单电池的寿命方面也有额外的令人惊讶的益处。通过初始充电到4.2V，然后在4.0V下循环，所述单电池的容量的衰减速率降低，并且推断该单电池在所述化成充电后容量下降到低于初始容量的80％之前将超过700个循环。

因此，在本发明的一个实施方式中，所述单电池可以最初采取大于4.0V并且优选小于约4.5V的上限电压用于化成充电步骤，并随后(即，在所述化成充电阶段完成之后)循环到小于所述初始化成充电上限电压的上限电压。如果电压超过约4.5V，则发现正极变得不太稳定并且不能很好地循环，并还存在单电池电解质可能开始氧化的风险，尽管发生这种情况的电压取决于所用的特定电解质。更优选地，所述单电池可以最初采取4.1V和4.3V之间的上限电压用于化成充电步骤，并随后循环到3.9V至4.1V之间的上限电压。这实现了在正极和负极上的第一次循环损失与后续循环期间所述单电池性能的低衰减率的平衡。

实施例2

更优选地，所述正极材料包含下式的化合物

A_1-δNi_vMn_wMg_xTi_YO₂，其中：

A是钠

Mn、Mg和Ti对应于上文给出的通式中的M²、M³和M⁴，M⁵成分不存在(Z＝0)，Ni是呈+2氧化态的镍

0≦δ≦0.1

V在0.3<V<0.45范围内；

W在0<W≦0.5范围内；

X在0≦X<0.3范围内；

Y在0≦Y<0.4范围内；

Z＝0；

并且V+W+X+Y+Z＝1。

相同的负极、电解质和单电池设计如第一个实施例中所述。所述单电池可以最初采取大于4.0V且小于4.5V的上限电压用于化成充电步骤，并随后循环至小于所述化成充电上限电压的上限电压。更优选地，所述单电池可以最初采取4.1V和4.3V之间的上限电压用于化成充电步骤，并随后循环到3.9V至4.1V之间的上限电压。

实施例3

在本发明的第三实施例中，如第一实施例中所述制造单电池。在循环之前，使单电池经历老化程序以改善所述单电池的寿命。所述老化程序需要将所述单电池在一段给定的时间内保持超过室温，并且可以包括至少一个以下步骤：

将所述单电池保持超过30℃超过一小时；

将所述单电池保持超过50℃超过一小时；

将所述单电池保持超过70℃超过一小时；

将所述单电池在大于一天并小于30天的时间内保持超过30℃；

将所述单电池在大于一天并小于30天的时间内保持超过50℃；

将所述单电池在大于一天并小于30天的时间内保持超过70℃；

在将所述单电池保持超过室温的时间段期间，所述单电池可以保持在大于所述单电池的开路电压但又足够低而不会导致对所述单电池的损害的电压下，例如，小于开始发生电解质的分解的电压。这使所述单电池部分充电，然后将所述部分充电的单电池如上所述保持超过室温以“老化”。

更优选地，在所述单电池保持超过室温的时间段期间，所述单电池可保持在大于3V且小于4.5V的电压下。

在老化工序完成后，所述单电池可以最初采取大于4.0V且优选小于4.5V的上限电压用于化成充电步骤，并随后循环至小于所述化成充电上限电压的上限电压。更优选地，所述单电池可以最初采取4.1V和4.3V之间的上限电压用于化成充电步骤，并随后循环到3.9V至4.1V之间的上限电压。

实施例4

在本发明的第四实施例中，所述单电池的电极可以如第一实施例中所述制造。代替第一实施例中所述的电解质，所述单电池的电解质可以含有任何适当的钠离子盐以在单电池中提供离子传导性。所述电解质可以含有可溶解所选择的盐的任何合适的溶剂。所述电解质盐可以是NaClO₄、NaPF₆、NaAsF₆、NaBF₄、或NaTFSI(双(三氟甲磺酰)亚胺钠)。所述电解质溶剂可以是含有碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙甲酯或二甲氧基乙烷的任何组合。除了所述主要电解质组分之外，所述电解质也可以含有添加剂，例如氟代碳酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯、有机硝酸酯、有机磷酸酯、有机硫酸酯或异氰酸酯。所述单电池可以如第三实施例所述进行老化。所述单电池可以最初采取大于4.0V且优选小于4.5V的上限电压用于化成充电步骤，并随后循环至小于所述化成充电上限电压的上限电压。更优选地，所述单电池可以最初采取4.1V和4.3V之间的上限电压用于化成充电步骤，并随后循环到3.9V和4.1V之间的上限电压。

图5显示了可以应用本发明实施方式的一例钠离子单电池堆的基本结构。被标记为“去除就得到具有单个正极和负极层的全电池”的层可以去除，从而生成正极和负极材料各自具有单个涂层的简单全电池。或者，标记为“用于堆的重复单元”的层包含附加的双面涂覆的正极、隔膜和双面负极，其可重复多次以建立更高容量的单电池。

尽管已经根据特定的一种实施方式或多种实施方式显示和描述了本发明的实施方式，但是在阅读和理解本说明书和附图后，本领域的其他技术人员可以想到等同的改变和修改。特别是关于由上述元素(组分、组件、装置、组成等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述这样的元素的术语(包括对“手段”的引用)旨在对应于执行所描述的元素的指定功能的任何元素(即，功能上等同)，即使结构上不等同于执行本文中本发明的示例性实施方式的功能的所公开的结构。另外，虽然上文可能已经根据若干实施方式的仅一种或多种描述了本发明实施方式的具体特征，但是这样的特征可以根据需要与其他实施方式的一个或多个其他特征组合，如可以对于任何给定的或特定的应用是期望的和有利的那样。

工业实用性

本发明的实施方式涉及钠离子单电池/电池技术的改进，并且可以应用于许多不同的应用中，例如储能装置、可再充电电池和电化学装置。有利地，根据本发明实施方式的单电池使电极中活性材料的利用最大化，因此使单电池的能量密度最大化。

(概述)

本发明的实施方式提供了一种操作可再充电钠离子单电池的方法，其中所述单电池包含为无序碳的负极材料以及包含正极材料A_u M¹_v M²_w M³_x M⁴_Y M⁵_z O_2±c，其中A包含钠或其中钠是主要成分的混合碱金属；M¹是呈+2和+4之间的氧化态的镍；M²包含选自锰、钛和锆中的一种或多种的呈+4氧化态的金属；M³包含选自镁、钙、铜、锌和钴中的一种或多种的呈+2氧化态的金属；M⁴包含选自钛、锰和锆中的一种或多种的呈+4氧化态的金属；M⁵包含选自铝、铁、钴、钼、铬、钒、钪和钇中的一种或多种的呈+3氧化态的金属；U在0<U<1范围内；V在0.25<V<1范围内；W在0<W<0.75范围内；X在0≦X<0.5范围内；Y在0≦Y<0.5范围内；Z在0≦Z<0.5范围内；U+V+W+X+Y+Z≦3；并且c≧0.0。所述方法包括：在化成充电阶段，将所述单电池充电至钠从所述正极材料不可逆释放的第一电压；以及在后续的充电-放电循环中，将所述单电池充电至低于所述第一电压的第二电压。

本发明的实施方式可以应用于含有单个负极和单个正极的单电池(形成单电池单元)，或者它可以应用于由多个单电池单元组成的单电池堆。它也可以应用于引入电池中的单电池单元或单电池堆-正如所知，多个单电池单元或多个单电池堆可以结合使用以形成电池。

本发明的实施方式描述了镍类钠层状氧化物正极和硬碳负极钠离子单电池的改进的化成程序。已经发现，本发明的实施方式的程序可以将循环寿命延长到大于500次循环达到初始容量的80％。

本发明的这一实施方式描述了在全电池构造中的化成方法，将所述化成循环中的正极钠损失与化成充电时的负极SEI形成和电压相平衡。另外，在本发明的实施方式中没有产生氧气，因此不需要US20150243983A1的脱气步骤。本发明的实施方式可以应用于其中选择正极活性材料对负极活性材料的质量比以提供对在化成充电阶段期间施加于负极和正极的电压的控制的单电池，如与此同时提交的同时待审UK专利申请No.15xxxxx.x“钠离子电池中被动电压控制的方法(Method of passive voltage control in a sodium-ion battery)”，Marks&Clerk Reference PX214706GB，夏普参考号15R01071/GB(15019)所述，其内容在此通过引用并入。

在锂离子单电池中，第一次循环损失被认为是由于在石墨负极表面形成了表面电解质界面(SEI)并通常<15％。对于在本发明的钠离子电池的实施方式中用作负极材料的硬碳来说，负极处的第一次循环损失应高于具有石墨负极的锂单电池，并通常>16％。在钠离子全电池中，负极上的这种容量损失因此也意味着从正极的钠损失-当所述单电池充电时从正极释放的一些钠被引入SEI中，因此在放电时不会返回到正极。

然而，在本发明的这一实施方式中，在本发明的实施方式中使用的镍类层状氧化物正极材料也显示出当在超过4.0V vs Na循环时在第一和第二次循环之间的容量损失，例如显示出21％的第一次循环损失。例如，图2是钠镍类层状氧化物材料vs钠金属负极的电压曲线，并且这在第一次充电和放电循环期间显示出不可逆的容量损失-表明钠从正极的不可逆损失，即使没有钠离子在负极处通过引入SEI中而损失。发明人已经认识到，第一次循环中正极的这种容量损失取决于材料所采取的上限电压，从而可以控制正极中的容量损失以补偿第一次循环中负极的容量损失。在正极观察到的不可逆容量损失对由正极观察到的上限电压极端敏感。然而，钠离子电池的长期循环是由正极的稳定性和它观察到的电压决定的。本发明的这一实施方式显示，在化成充电期间，由负极上的SEI层引起的钠损失可通过在正极上观察到的损失来补偿，并且这在所述化成充电阶段期间可由单电池电压以及可能的温度来控制。(发明人已经观察到，在所述化成充电阶段期间的较高温度下，可能存在从正极的较高程度的不可逆钠损失。因此，可能在较高的温度下所述单电池只需要充电至较低的电压-例如，在70℃温度下充电至4.0V vs Na可能导致与在室温下充电至4.2V相同程度的钠从正极损失。)然而，在长期循环期间必须调整电压，并且在较低的单电池循环电压下，容量衰减率大大降低。

可以选择第一电压使得在化成充电阶段从正极材料不可逆释放的钠量基本上等于在所述化成充电阶段中在负极上的表面电解质层中沉积的钠量。在化成充电阶段电池中所述单电池充电的电压可取决于温度，因为正如所述，观察到当采用相同的电压限时，在较高温度下存在更大程度的第一次循环损失。

第一电压可以大于4.0V。

第一电压可以小于4.5V。

第一电压可以在4.1V和4.3V之间。

第二电压可以小于4.0V。

第二电压可以在3.9V和4.1V之间。

所述化成充电阶段可以包括在至少两个充电循环中将单电池充电到第一电压。或者，在所述化成充电阶段包括在至少两个充电循环中对单电池进行充电的情况下，不必在所述化成充电阶段的每个充电循环中将所述单电池充电至完全相同的电压，只要所述单电池在所述化成充电阶段的每个循环中被充电至足以引起钠从正极材料不可逆释放的电压即可。

所述方法可以包括在所述化成充电阶段之前，将所述单电池的温度保持超过室温。如本文所用的“室温”被定义为20至30℃之间、优选20至25℃之间的温度。这充当“老化程序”以改善单电池的寿命。

保持单电池的温度超过室温可以包括保持所述单电池的温度超过30℃至少1小时。

保持单电池的温度超过室温可以包括保持所述单电池的温度超过50℃至少1小时。

保持单电池的温度超过室温可以包括保持所述单电池的温度超过70℃至少1小时。

保持单电池的温度超过室温可以包括保持所述单电池的温度超过50℃至少1天。

保持单电池的温度超过室温可以包括保持所述单电池的温度超过50℃小于30天。

保持单电池的温度超过室温可以包括保持所述单电池的温度超过70℃至少1天。

保持单电池的温度超过室温可以包括保持所述单电池的温度超过70℃小于30天。

所述方法可以包括在保持单电池的温度超过室温的同时在所述单电池上施加非零电压。

所述非零电压可以大于单电池的开路电压。

所述非零电压可以大于3V。

所述非零电压可以小于4.5V。

本发明的第二方面提供了通过第一方面的方法获得的可再充电的钠离子单电池。

为了达到前述和相关目的，本发明的实施方式于是包括在下文中全面描述并且在权利要求中特别指出的特征。前面的描述和附图详细阐述了本发明的特定说明性实施方式。然而，这些实施方式仅指示了可以采用本发明的原理的各种方式中的一些。当结合附图考虑时，根据前面本发明实施方式的详细描述，本发明实施方式的其他目的、优点和新颖特征将变得显而易见。

本非临时申请根据35U.S.C.§119要求2015年10月30日在英国提交的专利申请No.1519235.4的优先权，其全部内容在此通过引用并入。