CN117529826A

CN117529826A - 用于锂离子电池的硅-硫-聚合物基复合阳极

Info

Publication number: CN117529826A
Application number: CN202280041102.0A
Authority: CN
Inventors: 苏里亚·S·莫甘蒂; 鲁特维克·瓦伊迪亚; Y·吴
Original assignee: Nomus Technology Co ltd
Current assignee: Nomus Technology Co ltd
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2024-02-06

Abstract

一种用于电化学储能设备的包括硅、单质硫和聚合物材料的阳极活性材料的制造方法，该方法包括将硅颗粒、单质硫和至少一种聚合物混合在一起以形成混合物；将混合物涂布到铜集流器上以形成经涂布的铜集流器；以及使经涂布的铜集流器经受温度处理。电化学储能设备包括阳极活性材料、阴极和电解质。

Description

用于锂离子电池的硅-硫-聚合物基复合阳极

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年6月8日提交的美国临时申请No.63/208,317和2021年8月12日提交的美国临时申请No.63/232,322的申请日的权益，因此通过引用将其全部并入本文。

技术领域

本公开涉及用于改善导电性、比容量和循环寿命稳定性的硅-硫-聚合物复合阳极，以及用于生产适用于电化学储能设备的高容量硅-硫-聚合物复合阳极的方法。

背景技术

锂离子(Li-离子)电池大量用于消费电子产品、电动汽车(EV)、储能系统(ESS)和智能电网。Li-离子电池的能量密度至少部分取决于所用的阳极材料和阴极材料。优化Li-离子电池的加工和制造使得Li-离子电池的能量密度每年改进4至5％，但这些增量改进不足以达到下一代技术的能量密度目标。为了达到这些目标，将需要在电极材料方面取得进展，诸如将高能量密度活性材料结合到电极中。最近的研究主要集中在开发高能阴极上，只有有限的研究致力于阳极材料的开发。

最近，硅(Si)已成为Li-离子电池最具吸引力的高能阳极材料之一。硅的低工作电压和3579mAh/g的高理论比容量是常规石墨的近十倍，因此引起了人们的兴趣增加。然而，尽管有这样的显著的优势，硅阳极仍然面临着与严重的体积膨胀和由此产生的颗粒分解相关联的几个挑战。当石墨电极在锂嵌入期间膨胀10至15％时，Si电极膨胀约300％，导致固体电解质界面(SEI)层的结构退化和不稳定性。这会导致材料粉碎和电极分层，导致循环容量的损失。虽然使用有效的粘合剂来保护硅颗粒不被分解是很重要的，但是离子移动的导电路径对于在循环期间保持容量也是至关重要的。过去的研究重点是使用来自碳和石墨烯的导电添加剂来解决这个问题，但仍然面临重大挑战。

开发高性能硅基电极的另一个主要挑战是在电化学循环期间保持电子传导路径。由于体积膨胀和收缩导致的颗粒破裂会破坏电极结构内的传导路径，并且导致活性材料隔离，从而降低电极的总容量。减轻硅阳极中与破裂有关的容量损失的一种方法是使用纳米尺度的材料，因为已经表明小于150nm的硅纳米颗粒可以承受完整的电化学循环而没有结构退化。然而，硅纳米颗粒和纳米特征材料的合成需要复杂且昂贵的加工程序，这阻碍了它们在大规模实施方面取得成功的能力。虽然从块状材料的角度来看，微米尺寸的硅颗粒更加经济，但是微米硅(μSi)电极需要坚固的复合结构，以在破裂期间机械地限制颗粒并且保持传导路径。

发明内容

该概述被提供以便以简化形式介绍概念的选择，这些概念将在以下具体实施方式中进一步描述。该概述和前述背景技术不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征。此外，该概述不旨在作为确定制所要求保护的主题的范围的辅助。

本文描述的是硅-硫-聚合物阳极及其制造方法的各种实施方案。

在一些实施方案中，硅-硫-聚合物阳极的制造方法通常包括将硅颗粒、单质硫(elemental sulfur)和至少一种聚合物混合在一起以形成混合物；将混合物涂布到铜集流器上以形成经涂布的铜集流器；以及使经涂布的铜集流器经受温度处理的步骤。在一些实施方案中，温度处理可以包括在惰性气氛中将经涂布的铜集流器加热至在约200℃至约600℃的范围内的温度。

在一些实施方案中，电化学储能设备通常包括阳极、阴极和电解质。阳极可以包括多个活性材料颗粒、单质硫和至少一种聚合物。多个活性材料可以是颗粒尺寸在约1nm和约100μm之间的硅颗粒。在一些实施方案中，活性材料颗粒被单质硫封装，并且至少一种聚合物封装硫封装的活性材料颗粒。

考虑本文的具体实施方式和附图之后，本文所描述的技术的这些方面和其他方面将是显而易见的。然而，应当理解的是，所要求保护的主题的范围应当由所发布的权利要求来确定，而不是由给定的主题是否解决了背景技术中提到的任何或所有问题或者是否包括发明内容中列举的任何特征或方面来确定。

附图说明

参考以下附图描述了包括优选的实施方案的所公开技术的非限制性和非穷举性的实施方案，其中，除非另有说明，否则在各个视图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1是图示了根据本文中所描述的各种实施方案的硅-硫-聚合物复合阳极的制造方法的流程图；

图2是根据本文中所描述的各种实施方案的硅-硫-聚合物复合阳极的示意图；

图3是示出了硬币电池中硅-PAN电极和硅-硫-PAN电极的循环寿命研究的图；和

图4是示出了硅-PAN电极和硅-硫-PAN电极的在热流和温度之间的关系的图。

具体实施方式

下文参考附图更全面地描述实施方案，附图形成了实施方案的一部分，并且通过图示的方式示出了具体的示例性实施方案。这些实施方案被充分详细地公开，以使本领域技术人员能够实践该技术。然而，实施例可以以许多不同的形式实现，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为限制性的。

本文描述的是硅-硫-聚合物阳极复合材料。活性材料颗粒包括硅。任何合适的Si-复合材料均可以用于本文所描述的阳极材料中包含的Si-复合颗粒。在一些实施方案中，Si-复合颗粒是Si-碳复合材料，诸如碳涂布的Si颗粒。在一些实施方案中，使用了硅氧化物(SiOx)。Si-复合材料还可以是硅与惰性金属或非金属的合金。适用于本文所描述的实施方案的Si-复合材料的其他实例是石墨烯-硅复合材料、氧化石墨烯-硅-碳纳米管、硅-聚吡咯以及纳米和微米尺寸的硅颗粒的复合材料。如前所述，可以在阳极材料中使用Si-复合材料的任何组合，或者可以仅使用单一的Si-复合材料。复合阳极材料的硫组分用作基于硅阳极的Li-离子电池的导电添加剂。这些材料允许形成导电路径，从而提高锂离子的迁移率。此外，硫组分(任选地与下文进一步详细描述的其他材料结合)可以用于包裹硅活性材料颗粒。然后，硫封装的活性材料颗粒可以使用聚合物(诸如聚丙烯腈(PAN))来屏蔽。在该构造中，硫将硅活性材料颗粒夹在中间，然后用PAN封装多个硫封装的活性材料颗粒。热处理后，PAN组分环化，所得复合材料具有弹性和机械坚固性。

本文所描述的阳极材料可以克服硅基阳极的膨胀和导电性挑战，诸如通过提供可以防止硅颗粒膨胀的粘合剂和导电添加剂，以提供用于Li-离子迁移率的路径。

参考图1，示出了用于制备本文所描述的复合阳极材料的方法100的实施方案的流程图通常包括将单质硫、硅和聚合物粘合剂混合在一起以形成混合物的步骤110，将溶剂加入到混合物中并且将混合物涂布在铜集流器上的步骤120，以及从涂层中除去溶剂并且使经涂布的集流器经受热处理的步骤130。

关于步骤110，将单质硫、硅颗粒和至少一种聚合物粘合剂混合在一起以形成混合物。尽管在一些实施方案中，使用了机械混合，但是可以使用将这些材料混合在一起的任何方式。例如，如下文实施例1中进一步详细描述的，可以通过在低rpm下球磨固体来将组分混合在一起。在一些实施方案中，用于制备步骤110的混合物的组分的硅:硫:聚合物的比率在10:1:1至2:1:1的范围内，诸如4:1:1。

在步骤120中，将溶剂加入到混合物中以分散活性材料。可以以任何合适的量使用任何合适的溶剂。在一些实施方案中，溶剂是无水NMP。其他合适的溶剂包括，但不限于，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基砜(DMSO₂)、二甲基亚砜(DMSO)、碳酸亚乙酯(EC)和碳酸亚丙酯(PC)。该溶剂可以与硅、硫和聚合物的混合物混合任何合适的时间量，诸如约12小时。

步骤120还包括将淤浆混合物涂布在集流器上。集流器的材料可以是任何合适的集流器材料，诸如铜。如下文实施例1中所讨论的，涂布步骤可以使用台式刮刀涂布机来进行。

在步骤130中，从涂布在集流器上的材料中除去溶剂，然后使经涂布的集流器经受热处理。虽然该步骤被描述为两个单独的动作，但是在一些实施方案中，可以作为热处理步骤的一部分，从涂层中除去溶剂。当首先除去溶剂时，可以通过在通常低于后续热处理步骤中所使用的温度的温度下加热涂层来除去溶剂。例如，在一些实施方案中，通过首先使经涂布的集流器经受约60℃的温度(诸如在对流烘箱中)以蒸发掉溶剂，从涂层中除去溶剂。

除去溶剂之后，步骤130继续，使经涂布的集流器经受热处理。热处理可以包括在惰性气氛中将经涂布的集流器加热至在约200℃至约600℃的范围内的温度，诸如在惰性氩气气氛中在约330℃下进行。热处理步骤通常旨在使涂层的聚合物组分环化。如下文更详细讨论的，涂层的聚合物组分可以是PAN。PAN的环化是由于PAN分子的交联，而使腈键(C≡N)转变为双键(C＝N)的过程。该步骤产生具有弹性但机械坚固的PAN纤维的梯形聚合物链，从而允许硅颗粒的受控碎裂。

通过本文所描述的方法制备的阳极复合材料通常包括至少三种材料：硅、硫和聚合物。如下文更详细描述的，阳极材料可以包括附加材料，但是硫、硅和聚合物是阳极复合材料的主要成分。

在一些实施方案中，硅以硅颗粒的形式存在于阳极复合材料中。硅颗粒的尺寸可以在约1nm至约100μm的范围内。在一些实施方案中，硅颗粒为阳极复合材料的约30至90重量％，诸如约50至约80重量％。

阳极复合材料还包括单质硫。用于形成阳极复合材料的单质硫通常以粉末形式提供。在一些实施方案中，硫为阳极复合材料的约0.1重量％至约40重量％。

阳极复合材料还包括至少一种聚合物。阳极复合材料的聚合物组分通常用作粘合剂材料。在一些实施方案中，至少一种聚合物是聚丙烯腈(PAN)。根据需要，在阳极复合材料中还可以包含其他聚合物材料。在一些实施方案中，聚合物为阳极复合材料的约20至约40重量％。如前所述，PAN用作聚合物粘合剂以形成弹性但坚固的膜，从而允许粘合剂基体内硅颗粒的受控碎裂/粉碎。

可以存在于阳极复合材料中的其他材料包括，但不限于，硬碳、石墨、锡和锗颗粒。当在阳极复合材料中存在时，这些材料可以以阳极复合材料的在约0.1重量％至约50重量％的范围内，诸如在约5重量％至约40重量％的范围内存在。

参考图2，阳极复合材料的材料可以以特定取向排列。在一些实施方案中，硫220包围、夹住、封装或以其他方式涂布硅颗粒210。如图2所示，硫220包围一个硅颗粒。然而，应当理解的是，多个硅颗粒210可以被硫220封装在一起。同样如图2所示，被硫封装的硅颗粒210的组合被聚合物材料230封装或粘合在一起。在该构造中，多个硫封装的硅颗粒分散在整个聚合物粘合剂基体中，以形成本文所描述的阳极复合材料的特定取向。

包围硅颗粒210的硫220还可以包括附加的材料，诸如前述的硬碳、石墨、锡和锗颗粒。因此，在一些实施方案中，硅颗粒210被与硬碳、石墨、锡和锗颗粒中的一种或多种混合的硫层包围。

本文所描述的阳极复合材料可以结合到电化学储能设备中。电化学储能设备通常包括本文所描述的阳极材料、阴极和电解质。在一些实施方案中，电化学储能设备是锂二次电池。在一些实施方案中，二次电池是锂电池、锂离子电池、锂-硫电池、锂-空气电池、钠离子电池或镁电池。在一些实施方案中，电化学储能设备是电化学电池，诸如电容器。在一些实施方案中，电容器是不对称的电容器或超级电容器。在一些实施方案中，电化学电池是原电池。在一些实施方案中，原电池是锂/MnO₂电池或锂/聚(一氟化碳)电池。

用于电化学储能设备的合适阴极包括那些，诸如，但不限于，锂金属氧化物、尖晶石、橄榄石、碳涂布的橄榄石、LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn_0.5Ni_0.5O₂、LiMn_0.3Co_0.3Ni_0.3O₂、LiMn₂O₄、LiFeO₂、LiNi_xCo_yMet_zO₂、A_n'B₂(XO₄)₃、氧化钒、过氧化锂、硫、多硫化物、一氟化碳锂(也称为LiCF_x)或其任何两种或更多种的混合物，其中Met是Al、Mg、Ti、B、Ga、Si、Mn或Co；A是Li、Ag、Cu、Na、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn；B是Ti、V、Cr、Fe或Zr；X是P、S、Si、W或Mo；并且其中0≤x≤0.3、0≤y≤0.5、0≤z≤0.5和0≤n¹≤0.3。根据一些实施方案，尖晶石是尖晶石锰氧化物，其分子式为Li_1+xMn_2-zMet'"_yO_4-mX'_n，其中Met'"是Al、Mg、Ti、B、Ga、Si、Ni或Co；X'是S或F；并且其中0≤x≤0.3、0≤y≤0.5、0≤z≤0.5、0≤m≤0.5和0≤n≤0.5。在其他实施方案中，橄榄石的分子式为LiFePO₄或Li_1+xFe_1zMet"_yPO_4-mX'_n，其中Met"是Al、Mg、Ti、B、Ga、Si、Ni、Mn或Co；X'是S或F；并且其中0≤x≤0.3、0 0≤y≤0.5、0≤z≤0.5、0≤m≤0.5和0≤n≤0.5。

在实施方案中，电化学储能设备的电解质组分包括a)非质子有机溶剂体系；和b)金属盐。在实施方案中，非质子有机溶剂体系为电解质的在70重量％至90重量％的范围内。在实施方案中，金属盐为电解质的在10重量％至30重量％的范围内。

在实施方案中，非质子有机溶剂体系选自开链或环状碳酸酯、羧酸酯、亚硝酸酯、醚、砜、亚砜、酮、内酯、二氧戊环、甘醇二甲醚、冠醚、硅氧烷、磷酸酯、亚磷酸酯、单磷腈或聚磷腈或其混合物。

合适的金属盐包括锂盐。在实施方案中，可以使用多种锂盐，包括例如Li(AsF₆)；Li(PF₆)；Li(CF₃CO₂)；Li(C₂F₅CO₂)；Li(CF₃SO₃)；Li[N(CP₃SO₂)₂]；Li[C(CF₃SO₂)₃]；Li[N(SO₂C₂F₅)₂]；Li(ClO₄)；Li(BF₄)；Li(PO₂F₂)；Li[PF₂(C₂O₄)₂]；Li[PF₄C₂O₄]；烷基氟磷酸锂；Li[B(C₂O₄)₂]；Li[BF₂C₂O₄]；Li₂[B₁₂Z_12-jH_j]；Li₂[B₁₀X_10-j’H_j’]；或其任何两种或更多种的混合物，其中Z在每次出现时独立地是卤素，j是0至12的整数，j’是1至10的整数。

在实施方案中，电化学储能设备的阳极与固体电解质相容，固体电解质包括有机固体电解质、无机固体电解质或复合固体电解质(例如，陶瓷/聚合物复合电解质)。固体电解质具有比易燃液体有机电解质高得多的热稳定性，并且可以在有机电解质由于冷冻、沸腾或分解而失效的恶劣的环境中工作，举例来说，诸如在-50至200摄氏度的范围内的温度内。为了实现电化学性能，固体电解质必须表现出(i)高离子电导率；(ii)足够的机械强度和足够少的结构缺陷，以防止锂枝晶渗透；(iii)低成本的原材料和简易的制备方法；和(iv)锂离子扩散的低活化能。与使用固体电解质有关的挑战包括固态电解质的固有特征(即，需要高的离子电导率)、关键界面以及电池制造和电池运行期间的化学-机械演变。

在电化学储能设备为二次电池的实施方案中，二次电池还可以包括隔开正极和负极的隔板。锂电池的隔板通常是微孔聚合物膜。用于形成膜的聚合物的实例包括聚丙烯、聚乙烯、尼龙、纤维素、硝化纤维素、聚砜、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚丁烯、或任何两种或更多种这些聚合物的共聚物或共混物。在一些情况下，隔板是电子束处理的微孔聚烯烃隔板。电子处理可以提高隔板的变形温度，因此可以提高高温下的热稳定性。附加地或替代地，隔板可以是关闭的隔板。关闭的隔板可以具有高于约130℃的触发温度，以允许电化学电池在高达约130℃的温度下运行。

在一些实施方案中，电解质包含添加剂，诸如含硫化合物、含磷化合物、含硼化合物、含硅化合物、含氟化合物、含氮化合物、含有至少一个不饱和碳-碳键的化合物、羧酸酐或其混合物。在一些实施方案中，添加剂是离子液体。此外，添加剂以电解质的在0.01重量％至10重量％的范围内存在。

将参照以下具体实施例进一步说明本公开。应当理解的是，这些实施例是以说明的方式给出的，并不意味着限制本公开或随后的权利要求。

实施例1-硅-硫-聚合物阳极的制备

使用的活性材料是1μm硅粉和单质硫。通过在低rpm下球磨固体，将这些活性材料与PAN聚合物混合，硅:硫:聚合物的比率为4:1:1。使用无水NMP作为溶剂，通过将淤浆混合过夜来分散活性材料。使用台式刮刀涂布机将淤浆涂布到铜集流器上，以获得具有＞3mg/cm²负载量的电极。然后，将电极在60℃下在对流烘箱中进行干燥，然后在惰性氩气气氛中在330℃下进行热处理。

实施例2-硅-聚合物阳极的制备

1μm硅粉末用作活性材料，并且通过在低rpm下球磨固体来与PAN聚合物混合，其中硅:聚合物的比率为4:1。使用无水NMP作为溶剂，通过将淤浆混合过夜来分散活性材料。使用台式刮刀涂布机将淤浆涂布到铜集流器上，以获得具有＞3mg/cm²负载量的电极。然后，将电极在60℃下在对流烘箱中进行干燥，然后在惰性氩气气氛中在330℃下进行热处理。

实施例3-电池制造1

用NMC811阴极和如实施例1和实施例2中所列出的阳极组装2032个硬币电池。NMC811阴极具有约2.7mAh/cm²的比容量和约28mg/cm²的负载量。阴极和阳极片分别为14mm和15mm，使用的隔板是聚丙烯。使用100μl的电解质来激活电池。在干燥的充有氩气的手套箱中，通过将所有电解质组分结合在玻璃瓶中，搅拌24小时以确保所有固体完全溶解，制备了电解质配方。基础电解质配方包含3:7体积比的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)的混合物以及溶解在其中的作为Li⁺离子导电盐的1M的六氟磷酸锂(LiPF₆)。然后，在电池激活之前，将含有碳酸酯官能团的添加剂和离子液体添加剂加入到基础电解质配方中。

图3是示出了根据上述实施例1-3的硬币电池中硅-PAN电极和硅-硫-PAN电极的循环寿命研究的图。如图3所示，与硅-PAN硬币电池相比，硅-硫-PAN硬币电池在延长的循环中保持更高的电池容量保持率(％)。

实施例4-DSC数据

图4是示出了硅-PAN电极和硅-硫-PAN电极的热流和温度之间的关系的图。图4中示出的数据是使用差示扫描量热法(DSC)收集的。单质硫的添加清楚地显示了PAN聚合物热转变的差异。

预言性实施例5-电池制造2

预言的非离子液体电解质是3:7体积比的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)以及溶解在其中的作为Li⁺离子导电盐的1M的六氟磷酸锂(LiPF₆)。加入环状碳酸酯(诸如2重量％碳酸亚乙烯酯(VC)和5重量％的碳酸氟代乙酯)作为阳极SEI形成添加剂。

从前述内容中可知，应当理解的是，出于说明的目的，本发明的特定实施方案已经在本文中进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种修改。因此，除了所附的权利要求之外，本发明不受限制。

Claims

1.一种用于电化学储能设备的包含硅、单质硫和聚合物材料的阳极活性材料的制造方法，所述方法包括：

a)将硅颗粒、单质硫和至少一种聚合物混合在一起以形成混合物；

b)将所述混合物涂布到铜集流器上以形成经涂布的铜集流器；和

c)使所述经涂布的铜集流器经受温度处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其中使所述经涂布的铜集流器经受所述温度处理包括在惰性气氛中将所述经涂布的铜集流器加热至在约200℃至约600℃的范围内的温度。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在步骤a)之后和步骤b)之前，将溶剂加入到所述混合物中以分散所述硅颗粒和所述至少一种聚合物，所述溶剂选自由N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基砜(DMSO₂)、二甲基亚砜(DMSO)、碳酸亚乙酯(EC)和碳酸亚丙酯(PC)组成的组。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

在步骤b)之后和步骤c)之前，从涂布在所述铜集流器上的所述混合物中除去所述溶剂。

5.根据权利要求3所述的方法，其中步骤c)从涂布在所述铜集流器上的所述混合物中除去所述溶剂。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述硅颗粒的尺寸范围为约1nm至约100μm。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物还包括硬碳、石墨、锡和锗颗粒中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包含30重量％至90重量％的硅颗粒。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包含0.01重量％至40重量％的硫。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合物包含5重量％至40重量％的所述至少一种聚合物。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种聚合物是聚丙烯腈(PAN)。

12.一种电化学储能设备，包括：

阳极，所述阳极包括：

多个活性材料颗粒，其中所述多个活性材料颗粒中的每个活性材料颗粒具有在约1nm和约100μm之间的颗粒尺寸；

单质硫；和

至少一种聚合物，其中所述多个活性材料颗粒被所述至少一种聚合物包封；

阴极；和

电解质，所述电解质包括a)非质子有机溶剂体系和b)金属盐。

13.根据权利要求12所述的电化学储能设备，其中所述多个活性材料颗粒是硅颗粒。

14.根据权利要求12所述的电化学储能设备，其中硫封装所述活性材料颗粒中的一种或多种以形成硫封装的活性材料颗粒，并且所述至少一种聚合物封装所述硫封装的活性材料颗粒。

15.根据权利要求14所述的电化学储能设备，其中所述硫封装一种或多种活性材料颗粒还包括硬碳、石墨、锡和锗颗粒中的一种或多种，使得所述活性材料颗粒被硬碳、石墨、锡和锗颗粒中的一种或多种以及硫封装。

16.根据权利要求12所述的电化学储能设备，其中所述至少一种聚合物包括聚丙烯腈。

17.根据权利要求12所述的电化学储能设备，其中所述阴极包括锂金属氧化物、尖晶石、橄榄石、碳涂布的橄榄石、氧化钒、过氧化锂、硫、多硫化物、一氟化碳锂或其混合物。

18.根据权利要求12所述的电化学储能设备，其中所述阴极是过渡金属氧化物材料，并且包括过锂化氧化物材料。

19.根据权利要求12所述的电化学储能设备，还包括：

将所述阳极和所述阴极彼此隔开的多孔隔板。

20.根据权利要求12所述的电化学储能设备，其中所述金属盐包括锂盐。