[发明专利]具有开放框架结构的高倍率、长循环寿命电池电极材料

权利要求书

1.电池，其包括：

阴极；

阳极；和

水性电解液，其布置在所述阴极和所述阳极之间并包括阳离子A，

其中所述阴极和所述阳极中的至少一个包括具有开放框架晶体结构的电极材料，所述阳离子A在所述电池的操作期间可逆地插入所述结构中，并且

其中所述电池当以参比倍率循环时具有参比比容量，以及当所述电池以10倍所述参比倍率循环时保留至少75%的所述参比比容量。

2.权利要求1所述的电池，其中当所述电池以10倍所述参比倍率循环时保留至少85%的所述参比比容量。

3.权利要求1所述的电池，其中当所述电池以100倍所述参比倍率循环时保留至少60%的所述参比比容量。

4.权利要求1所述的电池，其中当以所述参比倍率循环时，所述电池具有参比往返能量效率，并且当所述电池以10倍所述参比倍率循环时保留至少85%的所述参比往返能量效率。

5.权利要求1所述的电池，其中所述阳离子A为Li⁺、Na⁺和Ba²⁺中的至少一个。

6.权利要求1所述的电池，其中所述阳离子A为K⁺、Rb⁺、Cs⁺和NH₄⁺中的至少一个。

7.权利要求1所述的电池，其中所述阳离子A具有大于3.5的斯托克斯离子直径。

8.权利要求1所述的电池，其中所述电极材料表示为：

A_xP_y[R(CN)_6-wL_w]_z

其中

A为至少一个碱或碱土金属阳离子，

P为至少一个金属阳离子，

R为至少一个金属阳离子，

L为阴离子，

x、y和z基于电中性相关，

x>0，

y>0，

z>0，和

0≤w≤6。

9.权利要求8所述的电池，其中P选自第4排过渡金属的阳离子。

10.权利要求9所述的电池，其中P包括至少两种不同的第4排过渡金属的阳离子。

11.权利要求8所述的电池，其中R选自Fe、Mn、Cr和Co的阳离子。

12.权利要求8所述的电池，其中0<w≤6，和L选自多原子的、单价阴离子。

13.权利要求1所述的电池，其中所述阴极和所述阳极中的至少一个包括涂层，所述涂层包括所述电极材料，并且所述涂层的厚度为至少500nm。

14.权利要求13所述的电池，其中所述涂层的所述厚度为至少1μm。

15.权利要求1所述的电池，其中在所述阴极和所述阳极中的至少一个内的所述电极材料的质量载荷为至少500μg/cm²。

16.权利要求15所述的电池，其中所述质量载荷为至少1mg/cm²。

17.权利要求1所述的电池，其中所述电极材料包括具有不大于1μm的粒度的颗粒。

18.权利要求17所述的电池，其中所述粒度为不大于200nm。

19.权利要求1所述的电池，其中所述水性电解液具有小于3的pH。

20.权利要求19所述的电池，其中所述pH处于0至2的范围内。

21.权利要求1所述的电池，其中所述水性电解液包括作为主要溶剂的水和至少一种相对于水具有减小的极性的共溶剂。

22.电池，其包括：

包括阴极材料的阴极；

包括阳极材料的阳极；和

水性电解液，其布置在所述阴极和所述阳极之间并包括阳离子A和不同的阳离子A’，

其中，在所述电池的操作期间，所述阳离子A可逆地插入所述阴极材料中，和所述阳离子A’可逆地插入所述阳极材料中。