1.一種用于堿性電化學(xué)電池的鐵負(fù)極的添加劑,所述添加劑包含:
2.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中所述團(tuán)聚粒子的所述至少一種金屬硫化物大于所述離散顆粒的50重量%。
3.權(quán)利要求2所述的添加劑,其中所述團(tuán)聚粒子的所述至少一種金屬硫化物大于所述離散顆粒的80重量%。
4.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中,以重量百分比為基準(zhǔn),所述離散顆粒的平均粒徑大于約30微米且小于約800微米。
5.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中,如壓汞法所測定的,所述至少一種金屬硫化物的所述團(tuán)聚粒子的所述離散顆粒的中位孔徑大于約75納米且小于約15微米。
6.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中所述離散顆粒具有第一平均表觀密度,包括所述至少一種金屬硫化物的粒子具有第二平均表觀密度,所述第一平均表觀密度小于所述第二平均表觀密度。
7.權(quán)利要求6所述的添加劑,其中所述第一平均表觀密度大于1.0克每立方厘米且小于2.1克每立方厘米。
8.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中,根據(jù)歐洲藥典2.9.41.-2(方法b),所述離散顆粒具有重量損失小于約15%的脆碎度。
9.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中,固態(tài)結(jié)合將所述離散顆粒中的至少一些所述團(tuán)聚粒子保持在一起以使所述團(tuán)聚粒子之間具有固態(tài)結(jié)合。
10.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中所述離散顆粒的至少一些所述團(tuán)聚粒子是通過滲透結(jié)合的金屬基復(fù)合材料。
11.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中所述離散顆粒包括粘合劑,所述離散顆粒的至少一些所述團(tuán)聚粒子通過所述粘合劑結(jié)合。
12.權(quán)利要求11所述的添加劑,其中所述粘合劑在堿性電解質(zhì)中是可溶的和/或所述粘合劑是反應(yīng)性的以形成在堿性電解質(zhì)中是可溶的物質(zhì)。
13.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中所述至少一種金屬硫化物包括硫化鋅(zns)。
14.權(quán)利要求13所述的添加劑,其中所述離散顆粒的粉末大于或等于90重量%的硫化鋅(zns)。
15.權(quán)利要求13所述的添加劑,其中,如x射線衍射所測定的,大于60重量%的硫化鋅(zns)是閃鋅礦結(jié)構(gòu)。
16.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中所述離散顆粒的所述團(tuán)聚粒子具有表面連通的孔隙。
17.權(quán)利要求16所述的添加劑,其中,如壓汞法所測定的,所述團(tuán)聚粒子的所述表面連通的孔隙大于或等于所述團(tuán)聚粒子的7體積%且小于或等于所述團(tuán)聚粒子的40體積%。
18.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中所述至少一種金屬硫化物包括硫化亞鐵(fes)、硫化亞錫(sns)、硫化鉍(bi2s3)、硫化鋁(al2s3)、硫化銻(iii)(sb2s3)、硫化銻(v)(sb2s5)、硫化錳(mns)、硫化鉬(iv)(mos2)或其組合。
19.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中所述離散顆粒還包括氧化錫(sno2)、錫(sn)、鉍(bi)、硒化鋅(znse)、氫氧化鉀(koh)、氫氧化鈉(naoh)或其組合。
20.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中所述離散顆粒還包括導(dǎo)電材料。
21.權(quán)利要求20所述的添加劑,其中所述導(dǎo)電材料包括錫、石墨、炭黑或其組合。
22.權(quán)利要求1所述的添加劑,其中所述離散顆粒還包括至少一種造孔劑的粒子。
23.權(quán)利要求22所述的添加劑,其中,以重量百分比為基準(zhǔn),所述至少一種造孔劑的粒子的平均粒徑大于約5微米且小于約20微米。
24.權(quán)利要求22所述的添加劑,其中所述至少一種金屬硫化物的粒子具有以重量百分比為基準(zhǔn)的第一平均粒徑,所述至少一種造孔劑的粒子具有以重量百分比為基準(zhǔn)的第二平均粒徑,所述第二平均粒徑大于或等于所述第一平均粒徑。
25.權(quán)利要求22所述的添加劑,其中所述至少一種造孔劑在堿性電解質(zhì)中是可溶的。
26.權(quán)利要求25所述的添加劑,其中所述至少一種造孔劑包括氧化鉀(k2o)、氧化鋰(lio)、氧化鈉(na2o)、氫氧化鉀(koh)、氫氧化鋰(lioh)、氫氧化鈉(naoh)、硫酸鈉(na2s)、硫酸鉀(k2s)、碳酸鈉(na2co3)、碳酸鉀(k2co3)、錫酸鈉(na2[sn(oh)6])、錫酸鉀(k2[sn(oh)6])或其組合。
27.權(quán)利要求22所述的添加劑,其中所述至少一種造孔劑包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、淀粉、氯化鈉(nacl)、氯化鉀(kcl)、碳酸氫銨(nh4hco3)或其組合。
28.一種用于堿性電化學(xué)電池的鐵負(fù)極,所述鐵負(fù)極包含:
29.權(quán)利要求28所述的鐵負(fù)極,其中所述第一粉末包括鐵氧化物、霧化鐵粉、海綿鐵粉或研磨鐵粉中的任一種或多種。
30.權(quán)利要求29所述的鐵負(fù)極,其中所述第二粉末的離散顆粒的平均粒徑與所述鐵活性材料的粒子的平均粒徑的比率為0.5至2。
31.權(quán)利要求28所述的鐵負(fù)極,其中所述離散顆粒的平均粒徑大于或等于所述粉末共混物的平均孔徑。
32.權(quán)利要求28所述的鐵負(fù)極,其中所述粉末共混物的表觀密度小于單獨(dú)的所述第一粉末的表觀密度。
33.權(quán)利要求28所述的鐵負(fù)極,其中所述鐵活性材料大于所述第一粉末和所述第二粉末的總重量的約70%。
34.權(quán)利要求28所述的鐵負(fù)極,其中電極的活性層的厚度大于約8mm且小于約50mm。
35.權(quán)利要求28所述的鐵負(fù)極,其中所述粉末共混物中的所述第二粉末的濃度在所述粉末共混物的所述活性層的厚度維度上具有預(yù)定的梯度。
36.一種制備用于堿性電化學(xué)電池的鐵負(fù)極的添加劑的方法,所述方法包括:
37.權(quán)利要求36所述的方法,其中加工所述粒狀材料的所述原料包括固態(tài)結(jié)合所述粒狀材料。
38.權(quán)利要求37所述的方法,其中固態(tài)結(jié)合所述粒狀材料包括將所述粒狀材料加熱至約500℃至約1400℃的溫度。
39.權(quán)利要求37所述的方法,其中固態(tài)結(jié)合所述粒狀材料包括將所述粒狀材料燒結(jié)成所述團(tuán)聚粒子。
40.權(quán)利要求39所述的方法,其中所述至少一種金屬硫化物包括硫化鋅(zns),燒結(jié)在大于900℃且小于1300℃的溫度進(jìn)行。
41.權(quán)利要求37所述的方法,其中固態(tài)結(jié)合所述粒狀材料包括熱壓所述粒狀材料。
42.權(quán)利要求41所述的方法,其中所述至少一種金屬硫化物包括硫化鋅(zns),熱壓在900℃以約410kpa的單軸壓力進(jìn)行約10分鐘。
43.權(quán)利要求36所述的方法,其中形成所述原料包括將至少一種聚合物粘合劑引入所述粒狀材料。
44.權(quán)利要求43所述的方法,其中將所述原料加工成所述離散顆粒包括使所述至少一種聚合物粘合劑熱解以在所述粒狀材料上形成石墨化膜。
45.權(quán)利要求43所述的方法,其中所述至少一種聚合物粘合劑在惰性氣氛中是可熱解的,且在最高達(dá)600℃的非氧化性氣氛中熱解后殘留固體的收率為>7重量%。
46.權(quán)利要求43所述的方法,其中所述至少一種聚合物粘合劑包括瀝青、硬脂酸鋅、硬脂酸、聚合醇、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚烯烴、具有芳香環(huán)的聚合物、聚(乙二醇)、聚(四氟乙烯)、聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素、聚(丙烯酸)、或上述任一種或多種的共聚物。
47.權(quán)利要求43所述的方法,其中,將所述至少一種聚合物粘合劑引入所述粒狀材料,所述粒狀材料在包括氫氣的加工氣氛中進(jìn)行熱機(jī)械結(jié)合。
48.權(quán)利要求37所述的方法,其中形成所述原料包括將至少一種無機(jī)粘合劑引入所述粒狀材料。
49.權(quán)利要求48所述的方法,其中所述至少一種無機(jī)粘合劑包括氧化物基粘合劑、硅酸鹽基粘合劑、含氧化鋁粘合劑或其組合。
50.權(quán)利要求36所述的方法,其中加工所述粒狀材料的所述原料還包括壓實(shí)粒狀材料的原料。
51.權(quán)利要求50所述的方法,其中壓實(shí)所述粒狀材料的所述原料包括輥壓所述粒狀材料的所述原料。
52.權(quán)利要求36所述的方法,其中所述粒狀材料包括所述至少一種金屬硫化物的粒子。
53.權(quán)利要求52所述的方法,其中形成所述粒狀材料的所述原料包括將至少兩種金屬硫化物以相對于彼此的預(yù)定的重量比混合。
54.權(quán)利要求53所述的方法,其中所述至少兩種金屬硫化物包括硫化鋅(zns)和硫化亞鐵(fes)。
55.權(quán)利要求54所述的方法,其中所述至少兩種金屬硫化物包括在所述離散顆粒中以所述相對于彼此的預(yù)定的重量比的硫化鋅(zns)和硫化亞鐵(fes)。
56.權(quán)利要求52所述的方法,其中形成包括所述粒狀材料的所述原料包括將導(dǎo)電材料與所述至少一種金屬硫化物混合。
57.權(quán)利要求56所述的方法,其中所述導(dǎo)電材料包括錫、石墨、炭黑或其組合。
58.權(quán)利要求56所述的方法,其中所述導(dǎo)電材料在室溫下為固體,加工所述粒狀材料的所述原料包括在惰性環(huán)境中加熱所述粒狀材料的所述原料以熔化所述至少一種金屬硫化物和所述導(dǎo)電材料,使得所述導(dǎo)電材料潤濕所述至少一種金屬硫化物,在所述導(dǎo)電材料潤濕所述至少一種金屬硫化物的情況下,冷卻所述粒狀材料的所述原料,使得所述粒狀材料的所述原料中的所述至少一種金屬硫化物和所述導(dǎo)電材料形成通過滲透結(jié)合的金屬基復(fù)合材料。
59.權(quán)利要求52所述的方法,其中所述至少一種金屬硫化物的粒子包括硫化鋅(zns)的粒子。
60.權(quán)利要求59所述的方法,其中加工所述原料包括將所述粒狀材料在700℃至1000℃暴露于包括一種或多種還原劑的化學(xué)還原環(huán)境,使得所述粒狀材料中的氧化鋅(zno)被化學(xué)還原為硫化鋅(zns)。
61.權(quán)利要求60所述的方法,其中所述一種或多種還原劑包括固態(tài)碳、氣態(tài)一氧化碳或氣態(tài)氫。
62.權(quán)利要求59所述的方法,其中加工所述原料包括將所述粒狀材料暴露于含硫氣體以將氧化鋅(zno)轉(zhuǎn)化為硫化鋅(zns)。
63.權(quán)利要求62所述的方法,其中所述含硫氣體包括硫化氫(h2s)、羰基硫(ocs)、甲硫醇(ch3sh)、二氧化硫(so2)或其組合。
64.權(quán)利要求52所述的方法,其中形成粒狀材料的原料包括將造孔劑的粒子與所述至少一種金屬硫化物的粒子共混,所述造孔劑在堿性電解質(zhì)中是可溶的。
65.權(quán)利要求64所述的方法,其中所述造孔劑的粒子的平均粒徑與所述至少一種金屬硫化物的粒子的平均粒徑的比率大于或等于1:1且小于約5:1。
66.權(quán)利要求36所述的方法,其中將所述原料加工成所述離散顆粒包括將至少一種粘合劑引入所述離散顆粒,所述至少一種粘合劑在堿性電解質(zhì)中是可溶的。
67.權(quán)利要求36所述的方法,其中將所述原料加工成所述離散顆粒包括使所述粒狀材料形成為一個(gè)或多個(gè)中間體,改變所述一個(gè)或多個(gè)中間體的尺寸以形成所述離散顆粒。
68.權(quán)利要求67所述的方法,其中使所述粒狀材料形成為所述一個(gè)或多個(gè)中間體包括冷壓所述粒狀材料。
69.權(quán)利要求68所述的方法,其中冷壓所述粒狀材料包括形成所述粒狀材料的團(tuán)塊。
70.權(quán)利要求67所述的方法,其中改變所述一個(gè)或多個(gè)中間體的尺寸以形成所述離散顆粒包括將所述一個(gè)或多個(gè)中間體燒結(jié)在一起以形成所述離散顆粒。
71.權(quán)利要求67所述的方法,其中使所述粒狀材料形成為所述一個(gè)或多個(gè)中間體包括將所述粒狀材料燒結(jié)成至少一個(gè)維度大致為1mm或更大的燒結(jié)體,改變所述一個(gè)或多個(gè)中間體的尺寸包括減小所述一個(gè)或多個(gè)中間體的尺寸以形成所述離散顆粒。
72.權(quán)利要求67所述的方法,其中所述一個(gè)或多個(gè)中間體包括陶瓷材料的整塊體,所述整塊體的至少一個(gè)維度大致為1mm或更大,改變所述一個(gè)或多個(gè)中間體的尺寸包括減小所述一個(gè)或多個(gè)中間體的尺寸以形成所述離散顆粒。
73.權(quán)利要求67所述的方法,其中改變所述一個(gè)或多個(gè)中間體的尺寸以形成所述離散顆粒包括以下的任一種或多種:研磨、轉(zhuǎn)鼓造粒、流化床造粒、噴霧干燥、高剪切混合造粒、雙螺桿造粒、擠壓造粒、敞口盤式?;?圓盤式?;?、濕法造?;蚋煞ㄔ炝?。