[发明专利]用于电化学电池的含铁电极

说明书

公开了用于制造电化学电池电极的材料、设计和方法。在多个实施方案中，电极包含铁。多个实施方案可以包括使用多种含铁材料的材料、系统和方法，其从在碱性电化学电池如Fe‑Ni、Fe‑MnO₂或Fe‑空气电池组中放电或部分放电状态开始。多个实施方案可以包括包含含铁电极的电池组。在多个实施方案中，铁可以是多种形式，例如铁矿石、铁精矿、铁球团、BF级球团、DR级球团、赤铁矿、磁铁矿、方铁矿、假象赤铁矿、针铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿、钛铁矿、尖晶石锰铁氧体等。在多个实施方案中，铁可以包括杂质相，例如SiO₂、CaO等。

技术领域

本申请要求于2020年5月7日提交的发明名称为“用于电化学电池的含铁电极”的美国临时申请第63/021,610号的优先权，出于所有目的，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

储能技术在电网中发挥着越来越重要的作用；在最基本的层面上，这些储能资产提供平滑化(smoothing)以更好地匹配电网的发电和需求。由储能设备执行的服务在多个时间尺度(从毫秒到年)上都对电网有益。如今，存在可以支持从毫秒到小时的时间尺度的储能技术，但是需要长时和超长时(总的来说，≥8小时)的储能系统。

本背景技术部分旨在介绍本领域的可能与本发明的实施方案相关联的多个方面。因此，本部分中的前述讨论提供了用于更好地理解本发明的框架，并且不应被视为承认现有技术。

发明内容

公开了用于制造电化学电池电极的材料、设计和方法。在多个实施方案中，电极包含铁。多个实施方案可以包括使用多种含铁材料的材料、系统和方法，其从在碱性电化学电池如Fe-Ni、Fe-MnO₂或Fe-空气电池组中放电或部分放电状态开始。多个实施方案可以包括包含含铁电极的电池组。在多个实施方案中，铁可以是多种形式，例如铁矿石、铁精矿、铁球团、BF级球团、DR级球团、赤铁矿、磁铁矿、方铁矿、假象赤铁矿、针铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿、钛铁矿、尖晶石锰铁氧体等。在多个实施方案中，铁可以包括杂质相，例如SiO₂、CaO等。

多个实施方案可以包括电池组，包括：第一电极；电解质；和第二电极，其中第一电极和第二电极中的一个或两个包含铁。在多个实施方案中，铁为铁矿石的形式。在多个实施方案中，铁是铁精矿(concentrate)的形式，在本领域中也称为“铁矿石细粉”或“铁矿石铁精矿”。在多个实施方案中，铁为选自以下的至少一种形式的形式：球团、BF级球团、DR级球团、赤铁矿、磁铁矿、方铁矿、假象赤铁矿、针铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿、钛铁矿和尖晶石锰铁氧体。在多个实施方案中，铁包含以质量计至少0.1％的SiO₂。在多个实施方案中，铁包含以质量计至少0.25％的SiO₂。在多个实施方案中，铁包含以质量计至少0.5％的SiO₂。在多个实施方案中，铁包含以质量计至少0.1％的CaO。在多个实施方案中，铁包含以质量计至少0.25％的CaO。在多个实施方案中，铁包含以质量计至少0.5％的CaO。

附图说明

并入本文并构成本说明书的一部分的附图示出了权利要求的示例性实施方案，并且与上文给出的一般性描述和下文给出的详细描述一起用于解释权利要求的特征。

图1是根据本发明的多个实施方案的电化学电池的示意图。

图2是根据本发明的多个实施方案的电化学电池的示意图，该电化学电池包括具有球形球团和金属原料的复合金属电极。

图3-11示出了多种示例性系统，其中多个实施方案的一个或多个方面可以用作大容量储能系统的一部分。

具体实施方式

对具体实例和实施方式的引用是出于说明的目的，而不旨在限制权利要求的范围。对本发明的实施方案的以下描述并不旨在将本发明限制于这些实施方案，而是为了使本领域的技术人员能够做出和使用本发明。