TWI782162B - 以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模的生產方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模的生產方法，包含以下步驟： (a) 插入多孔材料至模具中； (b) 在多孔材料內以介於0.5 cm/s至200 cm/s的流速範圍將液態多硫化物引入至模具中； (c) 冷卻多硫化物至低於其熔點的溫度；以及 (d) 移除以多硫化物浸漬的多孔材料。

Description

以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模的生產方法

本發明係有關於一種以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模的生產方法。

這些以多硫化物浸漬的鑄模例如用作電極或電極元件，或者用作製造電化學電池（尤其是鈉硫電池）時陽極材料的儲存元件。

電池的儲存容量取決於所用反應物的存在量，因此額外容器將用以增加儲存容量。鈉硫電池是通過使用液態鈉和可滲透陽離子的固態電解質來實現放電。同時，液態鈉也作為陽極並形成陽離子，其中陽離子是藉由陽離子導電固態電解質輸送至陰極。在陰極處，硫流向陰極並還原成多硫化物，亦即硫與鈉離子反應形成多硫化鈉。可將多硫化鈉收集到其他容器。又或者，可將多硫化鈉與硫一同收集到陰極室周圍的裝置。硫與多硫化鈉的密度差異使得硫上升而多硫化鈉沉降。也可利用此密度差異以引起沿著陰極的流動。對應電池設計例如描述於WO-A 2011/161072或WO-A 2017/102697。

一般製造鈉硫電池的問題為所使用反應物的引入。為使電池運行沒有故障，必須使將包圍固態電解質且通常作為陰極的多孔材料達成完全硫浸漬。為了確保電池正常運行期間能夠均勻輸送硫，將引入附加多孔材料（通常為毛氈（felt）或非針織物）到電極周圍的空間並作為硫儲存槽。一般用於將材料引入電池的過程係將液態鈉引入到鈉容器並利用飽和硫的多孔電極。製造飽和硫的多孔電極的方法例如描述於JP-A 2004082461、KR-A10201300754945或KR-A 1020140085758。

引入鹼金屬和硫的尤其困難的一個面向為高反應性液態鹼金屬的處理，尤其是液態鈉的處理。WO-A 2017/102697揭示了為了在將材料引入電池時減少危險和困難，使用多硫化物浸漬多孔電極和多孔硫儲存材料，以及將所得浸漬多孔的電極和浸漬儲存材料插入到電化學電池。因此，不再需要引入液態鹼金屬，尤其是引入液態鈉。接著，為了將電化學電池轉換成可使用的狀態，將進行初始組裝後充電循環，其中鹼金屬多硫化物裂解並生成鹼金屬和硫，且其中鹼金屬離子通過固態電解質、在陽極室電極處因吸收電子而成電中性，並被收集和儲存在鹼金屬容器中。

以熔融硫浸漬多孔材料（用於電極和儲存材料）的方法不能用於以鹼金屬多硫化物浸漬，這是因為鹼金屬多硫化物的性質不同於硫的性質，尤其是因為鹼金屬多硫化物具有較高的熔點，且在該熔點溫度具有較低的黏度。

此外，因為熔融的鹼金屬多硫化物可自燃，因此只要多硫化物以液態形式存在，在製造以多硫化物浸漬的多孔材料過程中必須避免熔融的鹼金屬多硫化物與氧氣接觸。此外，鹼金屬多硫化物具有吸濕性，因此必須將其盡量避免與水接觸（包含以大氣濕度形式存在的水氣）。此外，還發現當以高壓引入材料時，由於多硫化物的引入使多孔材料的結構轉變或甚至受損。

因此，本發明的目的為提供以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模生產方法，以及提供可安全操作並不會使多孔材料結構受損的方法。

本發明目的係通過以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模的生產方法來實現，包含以下步驟： (a) 插入多孔材料至模具中； (b) 以在多孔材料內介於0.5 cm/s至200 cm/s的流速範圍將液態多硫化物引入至模具中； (c) 冷卻多硫化物至低於其熔點的溫度；以及 (d) 移除以多硫化物浸漬的多孔材料。

意外的是，發明人發現了當多硫化物在多孔材料內的流速範圍為0.5 cm/s至200 cm/s時，較佳流速範圍為0.5 cm/s至50 cm/s時，多孔材料達到飽和且其結構不會以任何方式改變，從而避免電化學電池操作時的性能損失。當流速過高時那種改變將發生，舉例來說，用作多孔材料的毛氈或非針織物的纖維將移位。纖維移位會改變毛氈或非針織物內的孔洞尺寸，使得毛細作用降低，導致放電期間從固態電解質輸送離開的多硫化物的量不足，且輸送到固態電解質的硫的量不足；也導致充電期間輸送到固態電解質的多硫化物的量不足，且從固態電解質輸送離開的硫的量不足。電化學電池的最佳操作係要求固態電解質在放電期間總是理想地為硫所完全潤濕，且在鹼金屬與硫反應後，多硫化物能立即輸送離開固態電解質；並且相應地要求固態電解質在充電過程中，總是為多硫化物所完全濕潤，且在多硫化物裂解生成硫和鹼金屬後，硫能立即輸送離開固態電解質。多孔電極的孔洞的毛細作用協助了上述輸送，且多硫化物和硫分別協助了相應多孔材料的潤濕。

出於本發明目的，「多硫化物」意謂陽極材料X和硫的反應產物X_y S_n ，其中X通常為鹼金屬，尤其為鈉。n為從1到5.2的數字，且表示存在多硫化物的硫鏈的平均長度；此處多硫化物通常為多硫化物的混合物，每個多硫化物分子有不同數量的硫原子；y為使得陽極材料和硫的反應產物為電中性的方式所選擇的整數。因為硫鏈總是為二價負電荷，因此對於例如作為陽極材料X的鹼金屬來說，y為2。

製造以多硫化物浸漬的多孔材料的第一步驟(a)中，將多孔材料插入至模具中。此處模具為用於射出成型製程或鑄造製程的傳統模具，且具有與所需鑄模的外部形狀對應的內表面形狀。由於多硫化物為具有高腐蝕性，因此和多硫化物接觸的所有模具表面皆由相對於多硫化物為惰性的材料所製成。為此，可以塗覆模具的表面，又或者以相對於多硫化物為惰性且耐溫的材料來製造模具。用於塗覆或製造模具的適合材料的實例為鉻、玻璃和陶瓷。因此，可例如由鑄鐵或鋼（例如為不鏽鋼或硬化工具鋼）來製造模具，並為模具提供鉻塗層。此處鉻塗層較佳以電化學塗覆，亦即在電鍍製程中塗覆。若使用玻璃或陶瓷作為模具材料，則較佳模具完全以這些材料來製造。又或者，可例如藉由氣相沉積製程，如化學氣相沉積製程，來塗覆薄陶瓷層。為了使所產生元件更好脫模，形成鑄模形狀的表面有利地為拋光表面。

一旦多孔材料插入到模具後，模具將關閉。為加速後續電化學電池的組裝（電化學電池使用以多硫化物浸漬的多孔材料），將設計模具內部形狀以使得模具內製造的以多硫化物浸漬的多孔材料的尺寸可容易插入電化學電池。這意謂著所得以多硫化物浸漬的多孔材料的外表面，和在電化學電池組裝狀態下和浸漬的多孔材料接觸的表面之間總是存在小的距離。為使電化學電池操作期間多孔材料與相應的外表面接觸，因此較佳稍微壓縮模具中的多孔材料。在多孔材料結合到電化學電池和多硫化物熔融後，多孔材料接著膨脹並與電化學電池相應的外表面接觸。在此選擇所得以多硫化物浸漬的多孔材料的形狀以及插入模具的多孔材料的壓縮，以確保在電化學電池應力鬆弛後多孔材料和所有電化學電池接觸面積接觸。因此較佳為即使在電化學電池變形反轉後，多孔材料也保持較小程度的壓縮。

在模具中壓縮多孔材料至一定體積，該體積取決於電化學電池中多孔材料的使用，且該體積較未壓縮多孔材料的體積小0 %至50 %，較佳小5 %至40 %，尤其是小5 %至30 %。當多孔材料用作電極元件時，較佳在模具中壓縮多孔材料至一定體積，而該體積較未壓縮多孔材料的體積小5 %至50 %，更佳為小10 %至40 %，尤其是小20 %至30 %。當多孔材料用作儲存器元件時，壓縮變得較不重要，因此在此情況較佳為壓縮多孔材料至一定體積，且該體積較未壓縮多孔材料的體積小0 %至30 %，更佳為小5 %至20 %，尤其是小5 %至15 %。

在氧氣存在時，熔融多硫化物易於自燃，因此將多孔材料插入鑄模以及關閉模具後，以惰性氣體沖洗模具係為有利的。本文中惰性氣體可為任何不與多硫化物反應的氣體。適合的惰性氣體可尤其為氮氣、二氧化碳和稀有氣體。較佳惰性氣體尤其為氮氣。使用惰性氣體沖洗將移除先前存在於模具中的氣體（一般為空氣）。模具中的氧氣因此被移除，且因此可免於將多硫化物引入至模具中產生自燃的風險。此外又或者，可減壓以移除模具中的空氣，並從而去除氧氣。為此，較佳在引入多硫化物至模具前對模具施加壓力值小於100 mbar（絕對壓力（abs））。施加減壓於本文中有額外好處，即因此有助於將多硫化物輸送至模具中，且尤其是使得多硫化物可完全填充模具，這是因為僅需較小壓力來壓縮存在於模具中的氣體以將多硫化物引入至模具中。尤其較佳為對模具施加壓力值小於80 mbar（abs），且尤其小於60 mbar（abs）。

為了避免將多硫化物引入模具中時多硫化物於模具壁上固化且熔體夾帶固化的多硫化物（可能導致多孔材料損壞並因此製造出有缺陷的鑄模），因此模具的溫度較佳介於150 °C至350 °C。此溫度範圍足以避免在將多硫化物引入模具中時多硫化物固化。舉例來說，若以金屬鑄造模具製造以多硫化物浸漬的多孔材料，則可以將模具溫度加熱至高於聚醯胺的熔點，並在材料引入模具後冷卻。

多硫化物引入模具後，將多硫化物冷卻至低於其熔點的溫度。為了避免收縮並因此製造對應於所需幾何要求的鑄模，較佳在冷卻過程中，在壓力下將額外的多硫化物引入至模具中。為了使於模具中的多硫化物固化，模具的溫度必須低於多硫化物的熔點。然而，另一方面為了避免多硫化物過度快速固化（這將抑制或避免引入旨在確保鑄模形狀符合要求的其他材料，或者可能導致多孔材的損壞），模具的溫度也必須不過低。模具溫度介於150 °C至350 °C對於引入其他材料來說也是有利的，也以便獲得所需形狀。

本文中模具溫度意指其表面接觸多硫化物的溫度。用於控制模具溫度的一個實例為提供電加熱，又或者在模具中形成溫度控制介質（例如蒸氣或熱流體）流過的通道。

為了避免將多硫化物引入模具的過程中多硫化物過度快速固化，且也能夠引入其他材料以獲得所需形狀，模具溫度（亦即模具表面和多硫化物接觸的溫度）較佳介於150 °C至350 °C，更佳介於150 °C至250 °C，尤其是介於170 °C至230 °C。

為了防止從模具取出後由多硫化物浸漬的多孔材料製成的所得鑄模進一步變形，引入模具中的所有多硫化物在模具開啟前有利地固化以移除鑄模。此係以通過引入多硫化物後，模具保持關閉10秒至300秒，較佳關閉30秒至180秒，尤其是關閉60秒至120秒來實現。該時間尤其地取決於模具的溫度、熔體的溫度以及所得以多硫化物浸漬的多孔材料製成的鑄模的尺寸。模具溫度越高且鑄模越大，將多硫化物引入至模具中後且打開模具以移除鑄模前，鑄模於模具中所需的保留時間越長。

必須避免熔融狀態的多硫化物和氧氣接觸，這是因為多硫化物能自燃，且因此較佳為將固態形式的多硫化物引入至進料容器中。引入多硫化物後，將該容器惰性化（inertized），例如以惰性氣體沖洗該容器。此處使用的惰性氣體係指如上述用以沖洗模具的氣體。較佳係使用氬氣以將容器惰性化。此外又或者，也可在引入多硫化物以及關閉容器後，將容器排空（evacuate）。容器惰性化後，將容器加熱至高於多硫化物的熔點溫度，使得容器中的多硫化物熔融。若多硫化物為多硫化鈉，其通常用於以鈉為陽極材料、硫為陰極材料的電化學電池，則將容器加熱至高於285 °C的溫度，較佳加熱至介於285 °C至350 °C之間的溫度，使得多硫化物熔融後的溫度係同樣介於285 °C至350 °C之間。為了加速熔融多硫化物，熔融製程期間的溫度有利地係高於285 °C。聚醯胺熔點和容器的溫度之間的溫差越大，可引入以使多硫化物熔融的熱通量越大。

接著，藉由適合的連接管線將進料容器連接至模具。在由進料容器連接至連接管線的連接開啟之前，例如藉由進料容器出口處的閥來開啟，將連接管線惰性化係為有利的，例如以上述的惰性氣體沖洗及/或排空來使得連接管線惰性化。此種藉由連接管線將進料容器連接至模具的設置，一旦多硫化物被消耗，吾人能夠容易地替換進料容器。在這種情況中，有可能在未連接至模具的進料容器中將多硫化物熔融，並且將填充熔融多硫化物的進料容器連接至連接管線。這使得以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模能夠生產而不會長時間中斷，如果在多硫化物被消耗之後每次都需要將新鮮的多硫化物引入進料容器中，使其惰性化，然後使多硫化物熔化，則需要中斷。又或者，也可定期在進料容器中引入額外的多硫化物，或者提供預先引入固態多硫化物的惰性化容器，並且使用計量設備，例如旋轉閥，將該容器連接到用於熔融多硫化物的進料容器，因此當達到較低的閾量或者連續交替時，計量額外的固態多硫化物至用於液態多硫化物的進料容器中；此處進料容器中的固態多硫化物在已經存在於其中的液態多硫化物中熔化。

為了能夠更換進料容器，將多硫化物留置於連接管線中係為有利的。這使得更換進料容器後，得以連續操作而不需將連接管線惰性化。在這種情況中，由於自燃的風險，必須關閉連接管線的端部，因此唯一的要求是使進料容器出口處的閥門與連接管線端部閥門（連接管線連接在進料容器上）之間的部件惰性化。為了確保多硫化物在連接管線中不會固化，較佳為對連接管線提供微量加熱（trace heating），例如加熱絲或者溫度控制介質流經的夾套。也有必要對連接管線進行隔熱以避免過熱情形。

多硫化物係以熔融形式引入至模具中。當使用多硫化鈉時，熔點為例如介於235 °C至285 °C之間。將多硫化鈉引入模具中的溫度較佳介於285 °C至350 °C之間，尤其是介於300 °C至330 °C之間。

固化過程中由於多硫化物會收縮，因此有必要在冷卻過程中強制將額外的多硫化物引入模具中。為此，使用的壓力大小也必須足以使鑄模位置處引起向前移動，而該鑄模係遠離用於收縮補償的多硫化物的注入點。這使得能夠生產精確形狀的鑄模。為了能夠容易地組裝電化學電池，這是尤其必要的。因為在引入額外材料期間避免多孔材料變形的要求同樣適用，所以填充模具後用於引入多硫化物的壓力較佳介於150 bar至200 bar之間。此壓力使得能夠生產形狀精確的鑄模而不造成多孔材料的變形。

各種鑄造製程可用於將多硫化物引入至模具中。較佳係以冷室法（cold-chamber process）、熱室法（hot-chamber process）或真空鑄造法（vacuum casting process）將多硫化物引入至模具中。

在冷室法中，多硫化物在烘箱中加熱並熔融，並從烘箱被輸送至輸送單元（該輸送單元可在模具中產生超大氣壓力），並由輸送單元壓入模具中。不同於冷室法，在熱室法中，將多硫化物壓入至模具中的輸送單元為烘箱的一部分。尤其是用作輸送單元的活塞單元可在模具中產生超大氣壓力。此種活塞單元包含壓縮室以及活塞，其中多硫化物從進料容器或烘箱中流入該壓縮室，且在隨後步驟中活塞將多硫化物從該壓縮室壓入至模具中。然而，也可使用任何其他適合的輸送單元來替代此種活塞單元，例如幫浦或往復式螺旋壓機。然而，尤其較佳為使用活塞單元。

不同於冷室法和熱室法，在真空鑄造法中，不以輸送單元將多硫化物壓入至模具中。對模具減壓，且熔融的多硫化物借助於在其上施加的減壓而流入模具中。

尤其較佳係將真空鑄造法結合熱室法或結合冷室法。尤其減壓的應用避免了氣體夾雜物（inclusion）進入鑄模的可能性，這是因為在多硫化物引入前氣體已從模具移除，否則氣體夾雜物（inclusion）進入鑄模將導致多孔材料的不完全浸漬，或導致模具中由氣泡引起的表面變形。上述可能性其中一例為最初完全藉由減壓將多硫化物引入至模具中，且輸送單元僅用於引入額外材料，而另一可能性為輸送單元從一開始即用於協助將多硫化物引入至模具中。然而，每種情況中，必須確保多硫化物在多孔材料中的流速為介於0.5 cm/s至200 cm/s，較佳介於0.5 cm/s至50 cm/s，尤其是介於1 cm/s至10 cm/s。

以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模尤其係為電極或為電化學電池的電極的元件；或者為用於電化學電池的儲存元件，尤其係為鈉硫電池。

可使用以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模的電化學電池，一般包含意圖容納液態陰極材料的陰極室和意圖容納液態陽極材料的陽極室，其中固態電解質將陰極室與陽極室分開，且固態電解質被具有孔洞的片材所包圍，而陰極材料可流經該孔洞。片材係以導電性材料製成，且陰極室包含至少一個區段，其中每個區段具有由導電材料製成的夾套，且夾套以提供導電性的方式固定在具有孔洞的片材上。若陰極室包含多於一個區段，則夾套和具有孔洞的片材的連接必須進一步為流體不可滲透的。各個區段係作為陰極材料的儲存槽，且為了增加電化學電池的儲存容量，可增加區段的數量或是增大截面積，從而增加區段的體積。為使陰極材料均勻傳導至固態電解質，並且使陽極材料和陰極材料在固態電解質處形成的反應產物傳導遠離固態電解質，會將多孔材料插入至區段中。多孔材料中的毛細作用力分別協助陰極材料和反應產物的輸送。為了避免在電化學電池的製造過程中處理反應性起始材料，尤其是用作陽極材料的高反應性鹼金屬，以多硫化物浸漬多孔材料，接著多孔材料以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模的形式插入至區段中。對應的電化學電池及其製造例如描述於WO-A 2017/102697中。藉由使用以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模，而不是引入陰極材料和陽極材料，電化學電池在組裝後係處於放電狀態。因此，為了能使用電化學電池，首先必須對其進行充電。為此，首先加熱電化學電池使得多硫化物熔融。接著，對電化學電池施加電流，多硫化物因此在固態電解質處裂解以得到陰極材料和陽極材料。陽極材料穿過固態電解質並於陽極室中收集。陰極材料保留在陰極室的多孔材料中。

此外又或者，可提供多孔材料製造的電極，該電極係配置於固態電解質面向陰極室的一側。此處較佳為多孔材料製造的電極包圍固態電解質。

當以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模用於電化學電池時，尤其較佳使用多硫化物中的鹼金屬多硫化物。鹼金屬多硫化物尤其較佳為多硫化鈉。

多孔材料的材料係以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模的功能來選擇。若多孔材料意欲用於電化學電池的多孔電極，則多孔材料係為具有化學惰性、導電性且可為硫或多硫化物二者潤濕的材料。在此情況中，多孔材料較佳係由碳所構成，尤其是以石墨的形式。

改善多孔電極中材料輸送可能的方法中，除了可被陰極材料潤濕的具有化學惰性和導電性的材料之外，可使用第二種材料，其不一定要能導電但必須要能容易地為陰極材料和陽極材料的反應產物潤濕。尤其合適地、容易地為陰極材料和陽極材料的反應產物潤濕的材料為氧化物陶瓷或玻璃，例如可為氧化鋁（Al₂ O₃ ），二氧化矽（例如玻璃纖維），鋁和矽、矽酸鹽、或矽鋁酸鹽的混合氧化物，以及氧化鋯和上述材料的混合物。當能容易地為陰極材料和陽極材料的反應產物潤濕的材料亦存在時，該能容易地為陰極材料和陽極材料的反應產物潤濕的材料於電極中的比例較佳為小於50體積%，尤其較佳小於40體積%和至少5體積%。此外，可使用熱處理使電極對陽極材料和陰極材料是可濕潤的。熱處理可例如於600 °C的空氣中進行約20分鐘至240分鐘。

當以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模用作陰極室的儲存材料時，多孔材料較佳為可容易地為陰極材料潤濕，以及可容易為陰極材料和陽極材料的反應產物潤濕的材料所製得。即使當陰極材料和反應產物有不同潤濕性質，為了獲得多孔材料的良好潤濕，從不同材料來製造多孔材料係為有利的，其中一部分的材料可容易地為陰極材料潤濕，且部分可容易地為陽極材料潤濕。當多種材料的混合物用作多孔材料時，這些材料的每一種較佳係以相同體積比例的量來使用。然而，也可根據電化學電池設計需求來決定其他的體積比例。當鹼金屬用作陽極材料且硫用作陰極材料時，製成多孔材料的適合材料尤其係為熱穩定聚合物纖維、氧化物陶瓷製成的纖維或玻璃纖維，較佳為熱穩定聚合物纖維與由氧化物陶瓷製成的纖維或玻璃纖維的混合物。由氧化物陶瓷製成的適合的纖維或玻璃纖維尤其係由以下所製成的纖維：氧化鋁（Al₂ O₃ ），二氧化矽（例如玻璃纖維），鋁和矽、矽酸鹽、矽鋁酸鹽的混合氧化物，氧化鋯和上述材料的混合物。適合的熱穩定聚合物纖維的實例為氧化熱穩定聚丙烯腈（PAN）纖維，其可例如由商品PANOX®商購獲得。為了使這些纖維較能耐受高於300 °C的溫度，有利地將聚合物纖維與氧化物陶瓷纖維或玻璃纖維的混合物在例如400 °C至500 °C的溫度範圍且惰性氣氛（例如為氮氣或稀有氣體如氬氣）中進行12小時至36小時的後處理。

當多孔材料用於電化學電池中，尤其是在鈉硫電池中時，為了確保陰極材料和陰極材料與陽極材料的反應產物能均勻地輸送到電極並遠離電極，多孔材料優選為毛氈、編織物（woven fabric）、針織物、編結物（braided fabric）、不織布、開孔泡棉或三維網絡。若多孔材料為毛氈，將對其提供優選方向以改善電化學電池運行期間質量的輸送。可尤其藉由針刺（needling）來產生優選方向。此處優選方向尤其係在電化學電池組裝後相對固態電解質垂直延伸。此外又或者，可提供通道型結構以改善質量輸送。這些通道型結構同樣較佳在組裝的電化學電池中係相對固態電解質垂直延伸。

當多孔材料具有優選方向時，為了在由多硫化物和多孔材料製造的鑄模的生產過程能充分利用該優選方向，且為了加速使用多硫化物浸漬，將多硫化物引入模具的注射點的有利配置係使得當引入多硫化物模具時，多硫化物於多孔材料內係沿著該優選方向流動。因此，將多硫化物引入模具的過程中尤其進一步減少或防止多孔材料的變形。

一旦引入多硫化物後，將其冷卻直至固化。由此形成以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模。由於多硫化物固化的緣故，鑄模係為尺寸穩定的，因此不會變形，且因此可容易地用於電化學電池的製造。只有當多硫化物重新熔融時，多孔材料才有可能再次容易變形。以多硫化物浸漬的多孔材料製造的另一優點為可安全地處理鑄模，導因於多硫化物在熔融狀態易於自燃，而當多硫化物在固態形式（即使氧氣存在）時則不會發生自燃。

為安全生產以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模，在開啟模具並移除鑄模以及再次關閉模具後，必須在引入多硫化物前再次將模具惰性化。在引入多硫化物前，模具只要如上述惰性化，例如以惰性氣體沖洗或者減壓，也可安全地操作該製程以生產多個鑄模。

使用僅具有一個模具來生產鑄模的另一種可能性是使用具有多個模具的模具系統，其中每個模具藉由流動通道連接到另一個模具，或藉由分配系統連接到中心多硫化物供應源，因此目的係使在一個模具系統中同時生產以多硫化物浸漬的多孔材料製造的多個鑄模。在這種情況較佳係藉由具有中央供應的分配系統來連接模具系統的各個模具，以使得藉由中央供應系統同時引入多硫化物，並藉由分配系統，進入個別模具。

無

無

Claims (14)

1. 一種以多硫化物浸漬的多孔材料製造的鑄模的生產方法，包含以下步驟： (a) 插入該多孔材料至模具中； (b) 在該多孔材料內以介於0.5 cm/s至200 cm/s的流速範圍將液態多硫化物引入至該模具中； (c) 冷卻該多硫化物至低於該多硫化物熔點的溫度；以及 (d) 移除以該多硫化物浸漬的該多孔材料。
2. 如請求項1所述之方法，其中在該插入該多孔材料後，以惰性氣體沖洗該模具。
3. 如請求項1所述之方法，其中在該多硫化物引入之前，對該模具施加低於100 mbar（abs）的壓力。
4. 如請求項1所述之方法，其中該模具的溫度介於150 °C至350 °C。
5. 如請求項1所述之方法，其中在該多硫化物引入至該模具中時，該多硫化物的溫度介於285 °C至350 °C。
6. 如請求項1所述之方法，其中在該材料引入至該模具後，以介於150 bar至200 bar的壓力引入額外的多硫化物。
7. 如請求項1所述之方法，其中該多孔材料引入至該模具是以冷室法（cold-chamber process）、熱室法（hot-chamber process）或真空鑄造法（vacuum casting process）來進行。
8. 如請求項1所述之方法，其中該多硫化物為鹼金屬多硫化物。
9. 如請求項8所述之方法，其中該多硫化物為多硫化鈉。
10. 如請求項1所述之方法，其中該多孔材料為毛氈（felt）、編織物（woven fabric）、針織物、編結物（braided fabric）、不織布、開孔泡棉或三維網絡。
11. 如請求項1所述之方法，其中該多孔材料係由石墨構成、由熱穩定聚合物纖維構成、由氧化物陶瓷製成的纖維構成、由玻璃纖維構成或由上述之混合物構成。
12. 如請求項1所述之方法，其中該鑄模為電極或電化學電池的電極的元件。
13. 如請求項1所述之方法，其中該鑄模為用於電化學電池的儲存元件。
14. 如請求項12或13所述之方法，其中該電化學電池為鈉硫電池。