[发明专利]包括固相和液相的电化学材料

说明书

通常，描述了电化学装置及相关联的材料和方法。在一些实施方式中，电化学装置包括电活性材料。电活性材料可以包括具有彼此共存的固相和液相的合金。因此，在某些情况下，与例如基本上纯金属电极相比，这样的合成电极可以具有允许高能量密度和改善的电流密度两者的机械柔软度。

相关申请

本申请根据35U.S.C.119(e)要求于2019年6月18日提交的美国临时申请第62/863,144号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

通常，描述了与使用包括固相和液相的电化学材料相关的电化学装置，以及相关联的材料和方法。

背景技术

增加锂离子(Li离子)电池的能量密度和充电/放电的速率对于加速将这样的电池用于广泛的应用非常重要，包括运输(例如电动车辆)和网格存储(例如电力网)。锂金属基阳极提供了改善能量密度的途径，但是电镀(例如充电)电流密度受到限制，例如低于约1mA/cm²。这样的限制阻碍了高面积容量阴极的使用，因此导致能量密度有限和充电时间差的电池。

发明内容

通常，描述了电化学装置以及相关联的材料和方法。在某些情况下，本公开内容的主题涉及相互关联的产品、特定问题的替选解决方案以及/或者一种或更多种装置、材料和/或方法的多种不同用途。

在某些实施方式中，描述了一种电化学装置。根据一些实施方式，电化学装置包括包含合金的电极，其中，合金包括至少一种碱金属，并且合金在15℃与30℃之间或者等于15℃和30℃的温度下具有固相和液相。

在一些实施方式中，描述了一种电活性材料。根据某些实施方式，电活性材料包括包含至少两种碱金属的合金，其中，合金在15℃与30℃之间或者等于15℃和30℃的温度下具有固相和液相。

在某些实施方式中，描述了一种操作电化学装置的方法。根据一些实施方式，该方法包括在第一温度下对电化学装置进行充电和/或使电化学装置放电，其中，电化学装置的至少一个电极包括在第一温度下具有固相和液相的合金。

当结合附图考虑时，本发明的其他优点和新颖特征将从以下本发明的各种非限制性实施方式的详细描述中变得明显。在本说明书和通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。

附图说明

将参照附图通过实例的方式描述本发明的非限制性实施方式，附图是示意性的，并且不旨在按比例绘制。在附图中，所示的每个相同或几乎相同的部件通常由单个数字表示。为了清楚起见，并非每个部件均在每个附图中标记，也没有示出本发明的每个实施方式的每个部件，其中图示不一定使本领域普通技术人员理解本发明。在附图中：

图1示出了根据某些实施方式的电化学装置的截面示意图；

图2示出了根据某些实施方式的包括分散在液相中的固相的电极的截面示意图；

图3示出了根据某些实施方式的包括沿界面彼此接触的分开的固相和液相的电极的截面示意图；

图4示出了根据某些实施方式的操作电化学装置的方法；

图5A示出了根据某些实施方式的在1个大气压下的Li-Na合金的合成温度相图；

图5B示出了根据某些实施方式的在1个大气压下的K-Li合金的合成温度相图；

图5C示出了根据某些实施方式的在1个大气压下的K-Na合金的合成温度相图；

图6示出了根据某些实施方式的Li的压力温度相图；

图7A示出了根据某些实施方式的在大施加电流密度下在电沉积之后电极形态的相场模拟；

图7B示出了根据某些实施方式的枝晶尖端处的界面速度分布的相场模拟；