[发明专利]不含金属的含水电解质能量存储装置

权利要求书

1.一种电化学装置，其包括：

外壳；

在所述外壳中的电化学电池的堆叠，每一电化学电池包括：

阳极电极；

阴极电极；

隔板，其位于所述阳极电极与所述阴极电极之间；以及

电解质；

集电器，其位于相邻电化学电池之间；

阳极总线，其操作性地连接到所述堆叠中的所述电化学电池的所述阳极；以及

阴极总线，其操作性地连接到所述堆叠中的所述电化学电池的所述阴极，

其中所述外壳、所述阳极电极、所述阴极电极、所述隔板、所述阳极总线和所述阴极总线为非金属的。

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述集电器包括膨胀石墨、碳纤维纸或涂有碳材料的惰性衬底。

3.根据权利要求2所述的电化学装置，其中所述石墨的密度大于0.6g/cm³。

4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述电化学装置为混合含水电解质能量存储装置，其中所述电解质并未与金属材料接触。

5.根据权利要求4所述的电化学装置，其中所述阴极包括碱性离子嵌入材料，且所述阳极为在相对NHE小于-1.3V下电化学稳定的赝电容性或电化学双层电容性材料。

6.根据权利要求5所述的电化学装置，其中所述阴极电极包括掺杂或未掺杂的立方尖晶石λ-MnO₂类型材料或NaMn₉O₁₈隧道构造斜方晶材料，所述阳极电极包括活性碳，且所述电解质包括钠离子。

7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述阴极电极包括选自α或γ相电解二氧化锰EMD的非嵌入MnO₂相。

8.根据权利要求5所述的电化学装置，其中所述阳极电极包括多孔活性碳、中孔碳、碳纳米管、赝电容性金属氧化物材料或其复合物中的一者或一者以上。

9.根据权利要求4所述的电化学装置，其中所述电解质为含有溶解的碱性离子的水溶液，所述碱性离子能够与阳极和阴极两者相互作用而使得可经由所述阴极电极处的嵌入以及通过所述阳极电极处的赝电容性非法拉第表面反应而存储电荷。

10.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述阳极总线和所述阴极总线包括石墨、碳纤维或碳基导电复合物。

11.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述外壳包括电化学惰性聚合物。

12.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述电化学电池堆叠中的所述电化学电池以棱柱配置来堆叠。

13.根据权利要求12所述的电化学装置，其中所述阴极集电器通过阴极侧碳突片而操作性地电连接到所述阴极总线，所述阳极集电器通过阳极侧碳突片而操作性地电连接到所述阳极总线。

14.根据权利要求13所述的电化学装置，其中所述集电器通过以下各项而操作性地连接到所述阳极和阴极总线：压力/摩擦配件、导电的电化学惰性固化油漆、或导电的电化学惰性固化环氧树脂。

15.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述外壳为气密密封的。

16.根据权利要求1所述的电化学装置，其进一步包括在所述外壳外部突出且电连接到所述阳极总线和所述阴极总线的金属触点。

17.根据权利要求16所述的电化学装置，其进一步包括涂覆所述汇流条与相应触点的结的气密密封件。

18.根据权利要求1所述的电化学装置，其中

所述阳极电极包括由阳极边界区域分隔的多个离散阳极电极部件；以及

所述阴极电极包括由阴极边界区域分隔的多个离散阴极电极部件。

19.一种制造电化学装置的方法，其包括：

堆叠第一非金属阳极电极；

在所述阳极电极上堆叠第一非金属隔板；

在所述隔板上堆叠第一非金属阴极电极；

操作性地将所述第一阳极电极连接到非金属阳极总线；以及

操作性地将所述第一阴极电极连接到非金属阴极总线。

20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括在所述阴极电极上堆叠非金属集电器。