>0， X> 0, z > 0， c>0. 1， 其中选择a、v、w、x、y、z和c以保持电中性^
2. 根据权利要求1所述的电极，其包含： AaM1vM2wM3xM4yM5z 02_c (式 1) 其中， A包括钠或其中钠为主要成分的混合碱金属； M1为4+氧化态的镍， M2包括4+氧化态的金属， M3包括2+氧化态的金属， M4包括4+氧化态的金属，和M5包括3+氧化态的金属， 其中， 0 彡a〈l v>0 w和y中至少一个>0 X彡0 z^ 0c>0. 1 其中选择a、v、w、x、y、z和c以保持电中性。
3. 根据权利要求1所述的电极，其包含： AaM1vM2wM3xM4yM5z 02_c (式 1) 其中， A包括钠或其中钠为主要成分的混合碱金属； M1为小于4+氧化态的镍， M2包括小于或等于4+氧化态的金属， M3包括2+氧化态的金属， M4包括小于或等于4+氧化态的金属，和M5包括3+氧化态的金属， 其中， 0〈a彡 1v>0 w和y中至少一个>0 X彡0 z^ 0c>0. 1 其中选择a、v、w、x、y、z和c以保持电中性。
4.根据权利要求1所述的电极，其包含： Aa M1v M2w M3x M4y M5z 02_c(式1) 其中， 0 ^a^ 1 ； 0<v<0.5 ； 0〈w< 0?5; 0 彡x〈0.5; 0<y<0.5；z^ 0 ;和 c多 0?Il0
5.根据权利要求1所述的电极，其包含以下一种或多种：Ni U3Mna33M3ai67Tiai67OudP Na u 2IMi0.33Mn0.33M〇. 167Ti0.1670L93。
6. 根据权利要求I所述的电极，其包含以下一种或多种： Ni〇. 25Ti〇. 25Mg〇. 25^打0. 25〇1. 75; Ni〇.33^打0.33Mg0.167Ti0.1670L 83; Ni〇.33以打0.33Cu0.167Ti 0.1670L 83; Ni〇. 33Mn0.33Zn0.167Ti0. 1670L 83; Ni〇. 33Mn0.33Ca0.167Ti0. 1670L 83; Ni〇. 45Mg〇_〇5Ti〇_〇50L95； Ni〇. 35^〇_ 35Mg〇_ I5Ti0i 150L85； Ni〇_ 3Mn〇_ 3Mg〇_ 2Ti〇.2〇i. 8? Ni0.4Mn0.4Mg0.Ji0.从.9; Ni0.4Mn0.4Mg0.05Ti0. Q5Al0. P1.9; Nl〇. 35^〇_ 35Mg〇_〇5Ti〇_ Q5Al0i 2〇i. 85? Ni〇. 33^〇_ 33Mg〇_ nTi〇_ nAl〇_ n0L83； Ni0.3Mn0.3Mg0.05Ti0. Q5Al0.30L 8; Ni〇. 35此0.35他〇. iTi0. Al0. P1.85; Ni〇_3Mn〇_3Mg〇_ !Ti〇_iA1〇_2Ol8； Nl〇. 33^〇_ 33Al〇_ 330l83； Ni〇_4Mg〇_ !Mn〇_50L9； Nl〇. 35^?. 50L85； Ni〇. 33他〇. 167尬10.5〇i. 83; Ni〇. 3他〇.2此〇.5()18; Ni〇_4Mg〇_ !Mn〇_50L9； Ni〇. 35^?. 50L85； Ni〇. 3他〇.2此〇.5()18; Nau2IMi0.25Ti0.25Mg0.25Mn0.250L85; Na〇_2Ni〇_33Mn〇_33Mg〇_167Ti〇_1670L93； Na0.2Ni0.33Mn0.33Cu0.167Ti0.1670L93; Na0.2Ni0.33Mn0.33Zn0.167Ti0.1670L93; Na〇_2Ni〇_33Mn〇_33Ca〇_167Ti〇_1670L93； 〇5Ni〇_45Mn〇_45Mg〇_ 〇5Ti〇_ 〇50L975； Na0.2Ni0.35Mn0.35Mg0.15Ti0.150L95; Na〇_2Ni〇_3M%3Mg〇_2Ti〇.2〇i.9? Na0.iNi0.4Mn0.4Mg0.Ji0.P1.95; Na〇_ !Ni〇_4Mn〇_4Mg〇_ 〇5Ti〇_ 〇5Al〇_ 95； Na0.2Ni0.35Mn0.35Mg0.05Ti0.Q5Al0.办.95; Na〇_2Ni〇_33Mn〇_33Mg〇_nTi〇_nAl〇_n0L93； Na〇_2Ni〇_3Mn〇_3Mg〇_ 〇5Ti〇_ 〇5Al〇_3〇!. 9； Na0.2Ni0.35Mn0.35Mg0.Ji0.Al0.P1.95; Na0.2Ni0.3Mn0.3Mg0.Ji0.Ala 办.9; Na0.2Ni0.33Mn0.33A10.S3O1.93; Na〇_ !Ni〇_4Mg〇_ !Mn〇_50L95； Na0.2Ni0.35Mg0.15Mn0.从.95; Naa2Ni0 333Mg〇.I67Mn0.5O1.933； Na0.2Ni0.3Mg0.2Mn0.50L9; Na0. !Ni0.4Mg0. !Mn0.50L95; Na0.2Ni0.35Mg0.15Mn0.50L95; Na0.2Ni0.3Mg0.2Mn0.50L9〇
7. 根据权利要求I至6中任一项所述的组合物，其中M2包括选自锰、钛和锆中的一种 或多种的金属；M3包括选自镁、钙、铜、锌和钴中的一种或多种的金属；M4包括选自锰、钛和 锆中的一种或多种的金属；和M5包括选自铝、铁、钴、钼、铬、钒、钪和钇中的一种或多种的金 属。
8. -种用于制备以下组合物的方法： AaM1vM2wM3xM4yM5z 02_c (式 1)， 所述方法包括以下步骤：将含有一种或多种式2的活性阴极材料的电化学电池充电至 超过由Ni2+/Ni4+氧化还原电对确定的常规理论比容量；其中式2定义为：a'Ym1Vm2Vm3Vm4Vm5^o2 (式 2) 其中， A'包括钠或其中钠为主要成分的混合碱金属； M1 '为2+氧化态的镍， M2'包括4+氧化态的金属， M3'包括2+氧化态的金属， M4'包括4+氧化态的金属，和M5'包括3+氧化态的金属， 1 彡a'〈2 ; 0〈v'〈0. 5 ; 0〈w' 彡 0? 5 ; 0 彡x'〈0? 5 ; 0 彡y'〈0? 5 ; z' 多 0 ; 并且其中选择￥'、《'、1'、/和2'全部以保持电中性。
9. 一种用于制备以下组合物的方法： AaM1vM2wM3xM4yM5z 02_c (式 1)， 所述方法包括实现来自一种或多种式2的活性阴极材料的Na2O的净损失；其中式2定 义为： a'Ym1Vm2Vm3Vm4Vm5^o2 (式 2) 其中， A'包括钠或其中钠为主要成分的混合碱金属； M1 '为2+氧化态的镍， M2'包括4+氧化态的金属， M3'包括2+氧化态的金属， M4'包括4+氧化态的金属，和M5'包括3+氧化态的金属， 1 彡a'〈2 ; 0〈v'〈0. 5 ; 0〈w' 彡 0? 5 ; 0 彡x'〈0? 5 ; 0 彡y'〈0? 5 ;z' 多 0 ; 并且其中选择￥'、《'、1'、/和2'全部以保持电中性。
10. -种电极，其包含根据权利要求1至7中任一项所述的组合物。
11. 根据权利要求10所述的电极，其与对电极和一种或多种电解质材料一起使用。
12. 根据权利要求11所述的电极，其中所述电解质材料包括水性电解质材料。
13. 根据权利要求11所述的电极，其中所述电解质材料包括非水性电解质材料。
14. 一种储能装置，其包括根据权利要求10至13中任一项所述的电极。
15. -种可充电电池，其包括根据权利要求10至14中任一项所述的电极和/或储能装 置。
16. -种电化学装置，其包括根据权利要求10至14中任一项所述的电极和/或储能装 置。
17. -种电致变色装置，其包括根据权利要求10至14中任一项所述的电极和/或储能 装置。
18. -种增加用于Na离子电池中的含氧化物的阴极组合物的比充电容量的方法，所述 方法包括： 对电化学电池中的所述含氧化物的阴极组合物充电，以引起来自所述含氧化物的阴极 组合物的氧损失，从而形成乏氧的含氧化物的阴极组合物。
19. 根据权利要求18所述的方法，所述方法包括对所述Na离子电池充电，直到所述含 氧化物的阴极组合物失去钠离子。
20. -种优化在钠离子电池中的根据式1的含氧化物的阴极组合物的比充电容量的方 法，所述方法包括： a)将包含根据式2的含氧化物的阴极组合物的钠离子电池充电到这样的电池电压，所 述电池电压导致活性阴极材料被充电至超过其基于Ni2+/Ni4+氧化还原电对的常规理论容 量;和 b)将所得到的Na离子电池排气以除去在所述充电过程期间形成的气体。
21. -种在Na离子电池中使用式1的含氧化物的阴极组合物的方法，所述方法包括： a)将式2的Na离子电池充电到这样的电池电压，所述电池电压导致活性阴极材料被充 电至超过其基于Ni2+/Ni4+氧化还原电对的常规理论容量； b)将所得到的Na离子电池排气以除去在所述充电过程期间形成的气体；和 c)使来自步骤b)的Na离子电池在基于Ni2YNi4+氧化还原电对的正常电压限度内的 电压下循环。
【专利摘要】本发明涉及含有一种或多种活性材料的新电极，其包含：AaM1VM2WM3XM4YM5ZO2-c(式1)，其中，A包括钠或其中钠为主要成分的混合碱金属；M1为小于或等于4+氧化态的镍，M2包括小于或等于4+氧化态的金属，M3包括2+氧化态的金属，M4包括小于或等于4+氧化态的金属，和M5包括3+氧化态的金属，其中，0≤a≤1，v>0，w和y中至少一个>0，x≥0，z≥0，c>0.1，其中选择a、v、w、x、y、z和c以保持电中性。这样的材料例如作为钠离子电池应用中的电极材料是有用的。
【IPC分类】H01M4-525, C01G53-00, H01M4-505, H01M10-054, H01M4-131
【公开号】CN104704654
【申请号】CN201380052905
【发明人】J·巴克, R·希普
【申请人】法拉典有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年10月8日
【公告号】EP2907180A1, US20150243983, WO2014057258A1