[发明专利]非对称的二次电化学电池

说明书

一种具有水性碱性电解质的非对称的二次电化学电池包括负电极，所述负电极具有基于碳的储存材料以及附加的储存材料作为阳极储存材料，所述基于碳的储存材料使得能够通过构造双电层（亥姆霍兹双层）来将电荷储存在所述电极中，所述附加的储存材料可以借助氧化还原反应来储存电能。该电池的正电极具有氢氧化镍和/或羟基氧化镍和/或这些镍化合物的衍生物作为阴极储存材料。所述负电极的容量K_n比所述正电极的容量K_p处于在为0.7:1到5:1的范围中的比例X。附加的储存材料针对所述电极的干重以为0.1重量%到8重量%的份额包含在所述负电极中。

技术领域

随后描述的发明涉及一种非对称的二次电化学电池，该非对称的二次电化学电池具有水性碱性电解质。所述非对称的二次电化学电池具有负电极以及具有正电极，所述负电极包括基于碳的储存材料作为阳极储存材料，所述基于碳的储存材料使得能够通过构造双电层（亥姆霍兹（Helmholtz）双层）将电荷储存在电极中，所述正电极包括氢氧化镍和/或羟基氧化镍和/或这些镍化合物的衍生物作为阴极储存材料。

背景技术

电化学电池始终包括正电极和负电极。在电化学电池放电时，进行供应能量的化学反应，所述化学反应由两个相互电耦合的但是在空间上彼此分开的不完全反应组成。在氧化还原电势相对较低时进行的不完全反应在负电极处进行；在氧化还原电势相对较高时进行的不完全反应在正电极处进行。在放电时，在负电极处通过氧化过程释放电子，结果得到（大多数经由外部载荷）至正电极的电子流，由所述正电极吸纳相对应数量的电子。在正电极处，因此进行还原过程。同时，在电池内发生对应于电极反应的离子流。该离子流通过离子传导的电解质来确保。在二次电化学电池中，放电反应是可逆的，即存在如下可能性：使在放电时实现的化学能到电能的转变逆转。在本上下文中，如果使用术语“阳极”和“阴极”，则一般根据其放电功能命名所述电极。在这种电池中，负电极因此是阳极，正电极是阴极。

数年来，已知了非对称的二次电化学电池，该非对称的二次电化学电池具有水性碱性电解质，在所述非对称的二次电化学电池中，负电极包括基于碳的储存材料作为阳极储存材料，所述基于碳的储存材料使得能够通过构造双电层（亥姆霍兹双层）将电荷储存在电极中，而正电极包括如下材料作为阴极储存材料：所述材料可以借助氧化还原反应储存电能。对于这种系统的实例在WO 2016/005529 A1中或者在WO 2016/020136 A2中予以描述。例如活性炭适宜作为阳极储存材料。作为阴极储存材料，例如可以采用氢氧化镍/羟基氧化镍或者氧化铁/铁。在这些电池中，通过法拉第过程来给正电极充电，而负电极在充电时在阳极储存材料与电解质之间的界面处构造双电层。

在这种结构方式的电池中成问题的是，正电极和负电极具有差别极大的自放电率。一般说来，负电极的自放电率比正电极的自放电率高得多。这导致大问题，尤其是在充电过程中的大问题。如果给其负电极具有比正电极更低的充电状态的电池充电，则在负电极已达到其整个容量之前，要么给正电极过充电，要么但是必须中断充电过程。

发明内容

本发明所基于的任务是提供电化学电池，所述电化学电池具有关于所述问题得以改进的特性。

该任务通过在下文中所描述的电池来解决，尤其是也通过根据本发明的具有权利要求1的特征的电化学电池的特别优选的实施形式来解决。根据权利要求1的电池的优选的实施形式在从属权利要求2至6中予以说明。所有权利要求的措辞对此通过参考说明书的内容而得到。

如在现有技术中已知的电池那样，根据本发明的非对称的二次电化学电池具有负电极和与该负电极耦合的正电极，其中如开头所描述的那样，在电池放电时在负电极处释放电子，而由正电极同时吸纳相对应数量的电子。