[发明专利]可再充电锂电池的囊封硫阴极

权利要求书

1.一种电池，其包含：

阳极；

阴极；和

安置在所述阳极与所述阴极之间的电解质，

其中所述阴极包括界定内部体积的中空结构和安置在所述内部体积内的硫基材料，所述内部体积的特征性尺寸为至少20nm，且所述硫基材料占据所述内部体积的少于100%以界定空隙。

2.根据权利要求1所述的电池，其中所述内部体积的所述特征性尺寸为至少50nm。

3.根据权利要求1所述的电池，其中所述中空结构包括壁，且所述壁经配置为屏障以在空间上隔离所述硫基材料与所述电解质。

4.根据权利要求3所述的电池，其中所述壁的内部实质上没有所述硫基材料。

5.根据权利要求1所述的电池，其中在实质上脱锂状态的所述硫基材料中，所述空隙的体积是所述内部体积的至少1/3。

6.根据权利要求1所述的电池，其中在实质上脱锂状态的所述硫基材料中，所述空隙的体积是所述内部体积的至少2/3。

7.根据权利要求1所述的电池，其中所述中空结构是长宽比为至少5的中空伸长结构，且邻近所述中空伸长结构的内表面安置所述硫基材料。

8.根据权利要求7所述的电池，其中所述中空伸长结构对应于以下中的一者：中空碳纤维；中空金属纤维；中空金属氧化物纤维；中空金属氮化物纤维；中空金属硫化物纤维；和中空复合物纤维。

9.根据权利要求1所述的电池，其中所述中空结构是中空类球形结构。

10.根据权利要求9所述的电池，其中所述中空类球形结构经配置为外部壳，且所述硫基材料经配置为至少一种安置在所述外部壳内的纳米结构。

11.根据权利要求10所述的电池，其中所述硫基材料经配置为中空纳米结构，且所述空隙安置在所述中空纳米结构内部。

12.根据权利要求9所述的电池，其中所述中空类球形结构对应于以下中的一者：中空聚合物壳；中空金属壳；中空金属氧化物壳；中空金属氮化物壳；中空金属硫化物壳；和中空复合物壳。

13.根据权利要求1所述的电池，其中在C/2比率下在200个循环后，保持初始放电容量的至少85%。

14.根据权利要求1所述的电池，其中在C/2比率下在500个循环后，保持初始放电容量的至少80%。

15.一种电池，其包含：

阳极；

阴极；和

安置在所述阳极与所述阴极之间的电解质，

其中所述阴极包括界定内部体积的囊封结构和安置在所述内部体积内的硫基材料，所述硫基材料占据所述内部体积的少于100%以界定空隙，且对于所述硫基材料的至少一种循环状态，所述空隙的体积相对于所述硫基材料的体积的比率为至少1/5。

16.根据权利要求15所述的电池，其中在实质上脱锂状态的所述硫基材料中，所述空隙的所述体积相对于所述硫基材料的所述体积的所述比率为至少1/3。

17.根据权利要求15所述的电池，其中在实质上脱锂状态的所述硫基材料中，所述空隙的所述体积相对于所述硫基材料的所述体积的所述比率在1/2到3/1范围内。

18.根据权利要求15所述的电池，其中所述内部体积的特征性尺寸为至少20nm。

19.根据权利要求15所述的电池，其中在C/2比率下在30个循环后，所述电解质中存在不大于23重量%的所述硫基材料。

20.根据权利要求15所述的电池，其中在C/2比率下在100个循环后，所述电解质中存在不大于25重量%的所述硫基材料。