CN103843178B - 缩聚阴离子电极 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电极，该电极包含下列分子式的活性材料：NaaXbMcM′d(缩聚阴离子)e(阴离子)f；其中X是Na+、Li+和K+中的一种或多种；M是一种或多种过渡金属；M′是一种或多种非过渡金属；并且其中a>b；c>0；d≥0；e≥1以及f≥0。这些电极可用在例如钠离子电池应用中。

Description

缩聚阴离子电极
技术领域
本发明涉及包含具有缩聚阴离子材料的活性材料的电极，并且涉及所述电极的用途，例如在钠离子电池应用中。本发明还涉及一些新材料以及这些材料的用途，例如用作电极材料。
背景技术
钠离子电池在许多方面类似于现在常用的锂离子电池；它们都是可重复使用的二次电池，包括阳极（负电极）、阴极（正电极）以及电解质材料，它们都能够存储能量，并且它们都经由类似的反应机制充电和放电。当钠离子（或锂离子电池）充电时，Na+（或Li+）离子脱嵌并且朝向阳极移动。同时，电荷平衡电子从阴极通过包含充电器的外电路，进入电池的阳极。在放电期间，发生相同的过程但是方向相反。一旦电路被接通，电子从阳极返回到阴极并且Na+（或Li+）离子回到阴极。
近年来，锂离子电池技术已经引起了广泛的注意并且为现在使用的大多数电子装置提供了优选的便携式电池；然而，锂并非廉价的金属来源并且在大规模的应用中过于昂贵。相比之下，钠离子电池技术仍处于其相对初级阶段，但是被视为是有益的；相比于锂，钠的储量要丰富的多，并且研究者们预测这对于未来将提供更廉价并且更持久的存储能量的方式，特别是用于诸如在电网上存储能量的大规模的应用。尽管如此，在钠离子电池在商业上实现之前仍然需要进行大量的工作。
从现有技术可知，例如从专利申请WO2011078197可知，制备包含电极活性材料的钠离子电池，该电极活性材料包括过渡金属磷酸钠的混合物和复合金属氧化物粉末。类似地，EP2239805公开了包括混合有钠的过渡金属氧化物的电极，并且US6872492教导了一种包括电极活性材料的钠离子电池，该电极活性材料包括AaMb(XY4)cZd，其中A是钠，M是一种或多种金属，其包括一种能够被氧化到更高价态的金属，XY4是磷酸盐或类似的团并且z是OH或卤素。
发明内容
在第一方案中，本发明旨在提供一种包含活性材料的价格低廉的电极，其制造简单并且容易处理和存储。本发明的另一目的在于提供一种电极，其具有高的初始充电容量并且能够被重复充电多次但不存在显著的充电容量的损耗。
因此，本发明提供了一种包含活性材料的电极，所述活性材料包括：
NaaXbMcM′d(缩聚阴离子)e(阴离子)f；其中X是Na+、Li+和K+中的一种或多种；
M是一种或多种过渡金属；
M′是一种或多种非过渡金属；
并且其中a>b；c>0；d≥0；e≥1以及f≥0。
特别地，本发明提供了如上所述的电极，其中活性材料包括：选自钛、钒、铌、钽、铪、铬、钼、钨、锰、铁、锇、钴、镍、钯、铂、铜、银、金、锌和镉中的一种或多种的过渡金属；可选的选自镁、钙、铍、锶、钡、铝和硼中的一种或多种的非过渡金属；包括钛、钒、铬、钼、钨、锰、铝、硼、碳、硅、磷、氧、硫、氟、氯、溴和碘中的一种或多种的缩聚阴离子；以及可选的可包括卤化物、氢氧化物、硼酸盐、硝酸盐、硅酸盐、砷酸盐、硫酸盐、钒酸盐、铌酸盐、钼酸盐、钨酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氟代磷酸盐和氟代硫酸盐中的一种或多种的阴离子。
在本发明的一种特别有益的电极中，缩聚阴离子包括磷、硼、钛、钒、钼和硫中的一种或多种。
此外，当使用另一种阴离子时，单（或者有时称为原）磷酸盐(PO4)3-是尤其优选的。单磷酸盐源自H3PO4酸并且(PO4)3-团以由分别位于正四面体的四个角的四个氧原子所环绕的中心磷原子的存在来表征。
本发明的特别有益的电极采用包括Na+并且包括Li+和K+中的一种或多种的混相材料。可选地，活性材料的b=0。
缩聚阴离子是一种由两种以上的简单阴离子的缩聚形成的带负电的核素。这种核素具有主要为八面体和四面体的结构，或者有时为八面体和四面体的混合结构。缩聚阴离子以包含两种以上的可以彼此相同或不同的中心原子来表征，以分别提供同型聚阴离子（同缩聚阴离子）或异缩聚阴离子（混合聚阴离子）。中心原子可以包括钛、钒、铬、钼、钨、锰、铝、 硼、碳、硅、氮和磷中的一种或多种。这些异缩聚阴离子的示例包括：V2W4O19 4-、NiMo2O8 2-、CoMo2O8 2-和MnMo2O8 2-。
一种或多种的依赖型配位体限制中心原子，并且这些配位体可以选自氧、氢氧化物、硫、氟、氯、溴和碘中的一种或多种。并非接附到中心原子的所有依赖型配位体都必须相同，因此同配位体缩聚阴离子（其中配位体都相同）和异配位体缩聚阴离子（其中配位体不都相同）是可行的。在优选的异配位体缩聚阴离子中，一种或多种配位体包括一种或多种卤化物原子；氟、溴、碘和氯，并且在另一优选的异配位体缩聚阴离子中，一种或多种配位体包括氧而一种或多种另外的配位体包括卤素，例如：Mn2F6(P2O7)4-。
根据本发明的特别优选的电极采用包括磷、硼、钛、钒、钼和硫中的至少一种的一种或多种的缩聚阴离子。而且，特别有益的是电极包含活性材料，该活性材料包括基于磷的缩聚阴离子，尤其是包括选自P2O7 4-,P3O9 5-和P4O11 6-中的一种或多种磷的部分的缩聚阴离子。这些缩聚磷酸盐阴离子是从共角的PO4四面体构建的阴离子实体；阴离子中的O/P比率满足5/2<O/P<4。然而，缩聚磷酸的部分不能与磷氧酸混淆，磷氧酸在它们的原子结构中包括不属于阴离子本体的一些氧原子。在目前已知的所有情形中，磷氧酸阴离子由比率O/P>4表征。
本发明的电极中使用的优选的活性材料的示例包括：
i）NaaXbMcM′dP2O7(PO4)2
其中a>b；a+b=4；c+d=3，并且由M和M′表示的每种金属具有+2的氧化态；
ii）NaaXbMcM′d(P2O7)4(PO4)
其中a>b；a+b=7；c+d=4，并且由M和M′表示的每种金属具有+3的氧化态；
iii）NaaXbMcM′d(P2O7)4
其中a>b；a+b=6；c+d=5，并且由M和M′表示的每种金属具有+2的氧化态；
iv）NaaXbMcM′d(P2O7)4
其中a>b；a+b=(8-2z)；c+d=(4+z)，其中0<z<1，并且由M和M′表示的每种金属具有+2的氧化态；
v）NaaXbMcM′dP2O7
其中a>b；a+b=2；c+d=1并且由M和M′表示的每种金属具有+2的氧化态；
vi）NaaXbMcM′d(P2O7)2(PO4)2
其中a>b；a+b=4；c+d=5并且由M和M′表示的每种金属具有+2的氧化态；以及
vii）NaaXbMcM′d(P2O7)4
其中a>b；a+b=7；c+d=3并且由M和M′表示的每种金属具有+3的氧化态；
viii）NaaXbMcM′dP2O7(PO4)2
其中a>b；a+b=4；c+d=3；其中Mc包括一种或多种过渡金属，并且优选地Mc包括作为Fe2+的铁；
ix）NaaXbMcM′d(P2O7)2(PO4)2
其中a>b；a+b=4；c+d=5；Mc包括一种或多种过渡金属，并且优选地Mc包括作为Fe2+的铁；
x）Na6McM′d(P2O7)5
其中c>0；c+d=7并且M和M′具有+2的氧化态;
xi）NaMP2O7
其中M是具有+3的氧化态的过渡金属；
xii）Na2Mn3(P2O7)2；以及
xiii）Na4Mn2(P2O7)。
在所有的情形中，如上所述，M和M′分别是过渡金属和非过渡金属。
根据本发明的电极适用于多种不同的应用中，例如能量存储装置、可重复充电电池、电化学装置和电致变色装置。有益地，根据本发明的电极用于与对电极以及一种或多种电解质材料结合。电解质材料可以是任何常规的或已知的材料并且可以包括水电解质或非水电解质或者它们的混合物。
本发明的活性材料可以利用任何已知的和/或便利的方法制备。例如，原始材料可以在炉中被加热以促进固态反应过程。此外，富钠离子材料至富锂离子材料的转换可以利用离子交换过程来实现。典型的实现Na-Li离子交换的方法包括：
1.将富钠离子材料与过量的诸如LiNO3的锂离子材料混合，加热至LiNO3的熔点（264℃）以上，冷却然后冲洗以去除过量的LiNO3；
2.利用锂盐的水溶液来处理富钠离子材料，锂盐的水溶液例如1MLiCl在水中的溶液；以及
3.利用锂盐的非水溶液来处理富钠离子材料，锂盐的非水溶液例如LiBr在诸如己醇、丙醇等的一种或多种脂族醇中的溶液。
附图说明
现将结合下面的附图来描述本发明，其中：
图1是根据示例4c制备的用于Na4Mn3(P2O7)(PO4)2的XRD图谱；
图2是根据示例5c制备的用于Na4Co3(PO4)2(P2O7)的XRD图谱；
图3是根据示例6c制备的用于Na4Ni3(PO4)2(P2O7)的XRD图谱；
图4示出了根据本发明的用于包括根据示例4c制备的Na4Mn3(PO4)2P2O7的电极的第一周期恒流数据；
图5是根据示例7制备的用于Na4Fe3P2O7(PO4)2的XRD图谱；
图6是根据示例8制备的用于Na7V4(P2O7)4PO4的XRD图谱；
图7示出了用于Na4Fe3P2O7(PO4)2活性材料的第一周期恒流数据；
图8示出了用于Na7V4(P2O7)4PO4活性材料的第一周期恒流数据；
图9是根据示例9制备的用于Na7V3(P2O7)4的XRD图谱；以及
图10示出了用于Na7V3(P2O7)4活性材料的第一周期恒流数据。
具体实施方式
本发明中使用的活性材料利用下面的一般性方法以实验室规模制备：
一般性合成方法：
将所需量的原始材料紧密地混合在一起然后利用液压将得到的原始混合物颗粒化。然后在管式炉或箱式炉中在大约500℃至大约1000℃之间的炉温下、利用流动的惰性气氛（例如氩或氮）或环境空气气氛对颗粒化的材料进行加热，直到反应产物形成，如通过X射线衍射光谱确定。在冷却后，将反应产物从炉中移除并且研磨成粉末。
利用上述方法，如下面在示例1至6中概述的制备本发明中使用的活性材料。
示例1：
目标材料：Na2MnMo2O8
起始材料：Na2CO3(0.57g)
MnCO3(0.89g)
MoO3(2.22g)
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
升温速率：5℃/min；温度：650℃；停顿时间：6小时
示例2：
目标材料：Na2NiMo2O8
起始材料：Na2CO3（0.75g）
NiO(0.53g)
MoO3(2.03g)
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
升温速率：3℃/min；温度：650℃；停顿时间：6小时
示例3：
目标材料：Na2CoMo2O8
起始材料：Na2CO3（0.75g）
CoCO3(0.84g)
MoO3(2.03g)
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
升温速率：5℃/min；温度：650℃；停顿时间：6小时
示例4a：
目标材料：Na4Mn3(PO4)2(P2O7)
起始材料：Na4P2O7（1.29g）
MnCO3(1.67g)
NH4H2PO4(1.11g)
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
升温速率：3℃/min；温度：300℃；停顿时间：6小时
示例4b：
目标材料：Na4Mn3(PO4)2(P2O7)
起始材料：Na4P2O7（1.29g）
MnCO3（1.67g）
NH4H2PO4（1.11g）
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
示例4a的条件之后，升温速率：3℃/min；
温度：500℃；停顿时间：6小时
示例4c：
目标材料：Na4Mn3(PO4)2(P2O7)
起始材料：Na4P2O7（1.29g）
MnCO3（1.67g）
NH4H2PO4（1.11g）
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
示例4b的条件之后，升温速率：3℃/min；
温度：700℃；停顿时间：6小时
示例5a：
目标材料：Na4Co3(PO4)2(P2O7)
起始材料：Na4P2O7（1.26g）
CoCO3（1.69g）
NH4H2PO4（1.09g）
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
升温速率：3℃/min；温度：300℃；停顿时间：6小时
示例5b：
目标材料：Na4Co3(PO4)2(P2O7)
起始材料：Na4P2O7（1.26g）
CoCO3（1.69g）
NH4H2PO4（1.09g）
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
示例5a的条件之后，升温速率：3℃/min；
温度：500℃；停顿时间：6小时
示例5c：
目标材料：Na4CO3(PO4)2(P2O7)
起始材料：Na4P2O7（1.26g）
CoCO3（1.69g）
NH4H2PO4（1.09g）
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
示例5b的条件之后，升温速率：3℃/min；
温度：700℃；停顿时间：6小时
示例6a：
目标材料：Na4Ni3(PO4)2(P2O7)
起始材料：Na4P2O7（1.26g）
NiCO3（1.69g）
NH4H2PO4（1.09g）
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
升温速率：3℃/min；温度：300℃；停顿时间：6小时
示例6b：
目标材料：Na4Ni3(PO4)2(P2O7)
起始材料：Na4P2O7（1.26g）
NiCO3（1.69g）
NH4H2PO4（1.09g）
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
示例6a的条件之后，升温速率：3℃/min；
温度：500℃；停顿时间：6小时
示例6c：
目标材料：Na4Ni3(PO4)2(P2O7)
起始材料：Na4P2O7（1.26g）
NiCO3（1.69g）
NH4H2PO4（1.09g）
炉参数：马弗炉、气体类型（环境空气）
示例6b的条件之后，升温速率：3℃/min；
温度：700℃；停顿时间：6小时
示例7：
目标材料：Na4Fe3P2O7(PO4)2
起始材料：Na4P2O7（0.85g）
FeC2O4.2H2O（1.73g）
NH4H2PO4（0.74g）
炉参数：管式炉、气体类型（氩）
升温速率5℃/min；温度300℃；停顿时间6小时，
之后500℃持续6小时
示例8：
目标材料：Na7V4(P2O7)4PO4
起始材料：Na2CO3（1.61g）
V2O5（1.57g）
NH4H2PO4（0.26g）
C（0.26g）
炉参数：管式炉、气体类型（氮）
升温速率5℃/min；温度300℃；停顿时间2小时，
之后800℃持续36小时，然后800℃持续8小时以及
800℃持续30小时，间歇地研磨
示例9：
目标材料：Na7V3(P2O7)4
起始材料：Na2HPO4（2.89g）
Na4P2O7（1.81g）
V2O5（1.24g）
NH4H2PO4（2.34g）
C（0.20g）
炉参数：管式炉、气体类型（氮）
升温速率5℃/min；温度300℃；停顿时间4小时，
之后650℃持续8小时，然后750℃持续8小时，
间歇地研磨
利用西门子D5000XRD机器通过X射线衍射技术对得到的产物材料进行分析，以确认已经制备出期望的目标材料，设定产物材料的相纯度，以及确定存在的杂质类型。通过该信息可以确定单元电池晶格参数。
用于获得附图所示的XRD谱的典型的工作条件如下：
狭缝尺寸：1mm、1mm、0.1mm
范围：2θ=5°-60°
X射线波长=（埃）（Cu Kα）
速度：2秒/步
增量：0.015°
结果
在锂金属阳极测试电化学电池中对目标材料进行测试，以确定它们的具体容量以及设定它们是否具有进行充电和放电循环的电势。包含活性材 料的锂金属阳极测试电化学电池被如下构造：
用于制造锂金属测试电化学电池的一般性程序
通过溶剂浇注活性材料、导电碳、粘合剂和溶剂的浆料来制备正电极。所使用的导电碳是Super P（Timcal）。PVdF共聚物（例如Kynar Flex2801，Elf Atochem公司）被用作粘合剂，以及丙酮被用作溶剂。之后将浆料浇注在玻璃上并且当溶剂蒸发时形成独立电极膜。电极膜包含下面的组分，以重量百分比表示：80%的活性材料、8%的Super P碳，以及12%的Kynar2801粘合剂。可选择地，铝集电器可以用于接触正电极，或者可选地，铜集电器上的金属锂可以用作负电极。电解质包括下列中的一种：（i）1MLiPF6在重量比为2：1的碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）中的溶液；（ii）1M LiPF6在重量比为1：1的碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二乙酯（DEC）中的溶液；或（iii）1M LiPF6在碳酸丙二酯（PC）中的溶液。被电解质润湿的玻璃纤维分离器（Whatman，GF/A）或多孔聚丙烯分离器（例如Celgard2400）介于正电极和负电极之间。
第一周期恒流数据
图4示出了用于Na4Mn3(PO4)2P2O7活性材料（在示例4c中制备的）的第一周期恒流数据。这样制成的电池的开路电压（OCV）为3.22V vs.Li。恒流数据利用在0.1mA/cm2的电流密度下、在1.00和4.60V的电压极限之间的锂金属对电极来采集。该测试是在室温下进行的。假定钠是在电池的初始充电期间从活性材料中提取的。从电池中提取等于57mAh/g的材料比容量的电荷。
从热力学角度考虑，预期在初始充电过程中从Na4Mn3(PO4)2P2O7材料中提取的钠进入电解质，并且因被“镀”在锂金属阳极上而移位（即，将更多的锂释放到电解质中）。因此，在随后的电池放电期间，假定锂和钠的混合物被重新插入材料中。重插过程对应于102mAh/g；这指示了提取-插入过程的可逆性。图4所示的充电-放电曲线的大致对称性进一步指示了系统的优良的可逆性。
图7示出了用于Na4Fe3(PO4)2P2O7活性材料（如在示例7中制备的）的第一周期恒流数据。这样制成的电池的开路电压（OCV）为2.93Vvs.Li。恒流数据利用在0.04mA/cm2的电流密度下、在2.0和4.0V vs.Li的电压极限之间的锂金属对电极来采集。该测试是在室温下进行的。假定钠是在电池的初始充电期间从活性材料中提取的。从该材料中提取等于130mAh/g 的材料比容量的电荷。
从热力学角度考虑，预期在初始充电过程中从Na4Fe3(PO4)2P2O7材料中提取的钠进入电解质，并且因被“镀”在锂金属阳极上而移位（即，将更多的锂释放到电解质中）。因此，在随后的电池放电期间，假定锂和钠的混合物被重新插入材料中。重插过程对应于111mAh/g；这指示了提取-插入过程的可逆性。图7所示的充电-放电曲线的大致对称性进一步指示了材料的优良的可逆性。
图8示出了用于Na7V4(P2O7)4PO4活性材料（如在示例8中制备的）的第一周期恒流数据。这样制成的电池的开路电压（OCV）为3.20V vs.Li。恒流数据利用在0.04mA/cm2的电流密度下、在3.0和4.4Vvs.Li的电压极限之间的锂金属对电极来采集。该测试是在室温下进行的。假定钠是在电池的初始充电期间从活性材料中提取的。从该材料中提取等于76mAh/g的材料比容量的电荷。
从热力学角度考虑，预期在初始充电过程中从Na7V4(P2O7)4PO4材料中提取的钠进入电解质，并且因被“镀”在锂金属阳极上而移位（即，将更多的锂释放到电解质中）。因此，在随后的电池放电期间，假定锂和钠的混合物被重新插入材料中。重插过程对应于64mAh/g；这指示了提取-插入过程的可逆性。图8所示的充电-放电曲线的大致对称性进一步指示了材料的优良的可逆性。
图10示出了用于Na7V3(P2O7)4活性材料（如在示例9中制备的）的第一周期恒流数据。这样制成的电池的开路电压（OCV）为3.15Vvs.Li。恒流数据利用在0.02mA/cm2的电流密度下、在3.0和4.7Vvs.Li的电压极限之间的锂金属对电极来采集。该测试是在室温下进行的。假定钠是在电池的初始充电期间从活性材料中提取的。从该材料中提取等于163mAh/g的材料比容量的电荷。
从热力学角度考虑，预期在初始充电过程中从Na7V3(P2O7)4材料中提取的钠进入电解质，并且因被“镀”在锂金属阳极上而移位（即，将更多的锂释放到电解质中）。因此，在随后的电池放电期间，假定锂和钠的混合物被重新插入材料中。重插过程对应于71mAh/g；这指示了提取-插入过程的可逆性。图10所示的充电-放电曲线的大致对称性进一步指示了材料的优良的可逆性。

Claims (17)

1.一种包含活性材料的电极，所述活性材料包括：
NaaXbMcM'd(缩聚阴离子)e(阴离子)f；
其中X是Na+、Li+和K+中的一种或多种；
M是一种或多种过渡金属；
M'是一种或多种非过渡金属；
其中a>b；c>0；d≥0；e≥1以及f>0，并且其中所述缩聚阴离子包括选自P2O7 4-,P3O9 5-和P4O11 6-中的一种或多种磷的部分，条件是：所述活性材料不由通式NaxMy(AO4)z(P2O7)w表示，其中，M是选自由钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)和锌(Zn)构成的组中的至少一种；A是选自由铝(Al)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)、钛(Ti)、钒(V)和钨(W)构成的组中的至少一种；x满足条件4≥x≥2；y满足条件4≥y≥1，z满足条件4≥z≥0；w满足条件1≥w≥0；以及z和w中的至少一个是1以上。
2.根据权利要求1所述的电极，其中所述过渡金属包括钛、钒、铌、钽、铪、铬、钼、钨、锰、铁、锇、钴、镍、钯、铂、铜、银、金、锌和镉中的一种或多种；其中所述非过渡金属包括镁、钙、铍、锶、钡、铝和硼中的一种或多种；并且其中所述阴离子包括硼酸盐、硝酸盐、硅酸盐、砷酸盐、硫酸盐、钒酸盐、铌酸盐、钼酸盐、钨酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氟代磷酸盐、氟代硫酸盐、卤化物和氢氧化物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电极，其包含选自下列中的活性材料：
i)NaaXbMcM'dP2O7(PO4)2
其中a>b；a+b＝4；c+d＝3，并且由M和M'表示的每种金属具有+2的氧化态；
ii)NaaXbMcM'd(P2O7)4(PO4)
其中a>b；a+b＝7；c+d＝4，并且由M和M'表示的每种金属具有+3的氧化态；
iii)NaaXbMcM'd(P2O7)2(PO4)2
其中a>b；a+b＝4；c+d＝5并且由M和M'表示的每种金属具有+2的氧化态；
iv)NaaXbMcM'dP2O7(PO4)2
其中a>b；a+b＝4；c+d＝3；其中Mc包括一种或多种过渡金属；以及
v)Na4Mn2F6(P2O7)。
4.根据权利要求1所述的电极，其包含活性材料，所述活性材料包括：
NaaXbMcM'dP2O7(PO4)2
其中a>b；a+b＝4；c+d＝3；其中Mc包括作为Fe2+的铁。
5.根据权利要求1所述的电极，其包含活性化合物，所述活性化合物包括：
NaaXbMcM'd(P2O7)2(PO4)2
其中a>b；a+b＝4；c+d＝5；Mc包括作为Fe2+的铁。
6.根据权利要求1所述的电极，其中所述一种或多种缩聚阴离子是异配位体缩聚阴离子。
7.根据权利要求6所述的电极，其中所述异配位体缩聚阴离子中的一种或多种配位体是含卤化物的部分。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电极，其用于与对电极以及一种或多种电解质材料结合。
9.根据权利要求8所述的电极，其中所述电解质材料包括水电解质。
10.根据权利要求8所述的电极，其中所述电解质材料包括非水电解质。
11.一种能量存储装置，其包括根据权利要求1至10中任一项所述的电极。
12.根据权利要求11所述的能量存储装置，其适合用作非水离子电池或水离子电池。
13.根据权利要求12所述的能量存储装置，其中所述水离子电池是钠离子电池。
14.根据权利要求12所述的能量存储装置，其中所述非水离子电池是钠离子电池或钠金属电池。
15.一种可重复充电电池，其包括根据权利要求1至10中任一项所述的电极。
16.一种电化学装置，其包括根据权利要求1至10中任一项所述的电极。
17.一种电致变色装置，其包括根据权利要求1至10中任一项所述的电极。
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