电池，包括具有碳纳米结构复合材料的钠离子电池，以及相关的组合物、制品和方法

总体上描述了与包含碳纳米结构（例如，碳纳米管）复合材料的电池（例如，钠离子电池）相关的组合物、制品和方法。

背景技术：

1、锂离子电池（lib）在为消费电子产品和电动车辆（ev）供电方面一直至关重要。然而，锂离子工业正在面临日益严峻的挑战，这些挑战主要与伦理、环境和可持续性问题相关，特别是关于lib中所使用的原材料（例如锂（li）和钴（co））的开采和加工。因此，用于缓解锂离子工业日益增长的担忧的“超越锂”电池技术已经引起了大量关注。在这些技术中，钠离子电池（sib）已经表现出作为lib的有前景的补充技术用于固定式储能应用如（微）电网、数据和/或负载中心、和/或商业规模可再生能源的潜力，这得益于钠的丰富可用性。

2、因此，需要与电池（例如，钠离子电池）相关的改进的组合物、制品、系统和方法。

技术实现思路

1、总体上描述了与包含碳纳米结构（例如，碳纳米管）复合材料的电池（例如，钠离子电池）相关的组合物、制品和方法。在某些实施方案中，复合材料包含：（i）电化学活性材料，所述电化学活性材料包括双四氨基苯醌分子和/或其二聚体、互变异构体、低聚物、聚合物和/或衍生物；以及（ii）至少一种碳纳米管（cnt）。在一些实施方案中，复合材料可以适合用作电化学单体电池中的电极和/或电极材料。在某些实施方案中，电化学单体电池为电池（例如，可再充电电池，例如钠离子电池）。

2、根据一些实施方案，描述了电池，电池包括电极，该电极包含复合材料，该复合材料包含电化学活性材料，该电化学活性材料包括双四氨基苯醌分子和/或其二聚体、互变异构体、低聚物、聚合物和/或衍生物，以及其中复合材料还包含至少一种cnt。在某些实施方案中，当电流密度被设定为电极中每克电化学活性材料至少1000 ma的值时，电池的放电容量为每克电极大于或等于125 mah。

3、在某些实施方案中，描述了可再充电钠离子电池，可再充电钠离子电池包括电极，该电极包含电化学活性材料。在一些实施方案中，当电流密度被设定为电极中每克电化学活性材料至少1000 ma的值时，可再充电钠离子电池的放电容量为每克电极大于或等于200mah。

4、在一些实施方案中，描述了使电池运行的方法。在某些实施方案中，该方法包括对电池进行放电，其中电池包括电极，该电极包含复合材料，该复合材料包含电化学活性材料，该电化学活性材料包括双四氨基苯醌分子和/或其二聚体、互变异构体、低聚物、聚合物和/或衍生物，以及其中复合材料还包含至少一种cnt。在某些实施方案中，当电流密度被设定为电极中每克电化学活性材料至少1000 ma的值时，电池的放电容量为每克电极大于或等于125 mah。

5、当结合附图考虑时，本公开内容的其他优点和新特征将从以下对本公开内容的各种非限制性实施方案的详细描述中变得明显。在本说明书与通过引用并入的文件包含冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准

1.一种电池，包括：

2.根据权利要求1所述的电池，其中当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少1000 ma的值时，所述电池的放电容量为每克所述电极大于或等于200 mah。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的电池，其中所述电池为可再充电电池。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池，其中所述电池为钠离子电池。

5.一种可再充电钠离子电池，包括：

6.根据权利要求5所述的电池，其中所述电极包含含有所述电化学活性材料的复合材料。

7.根据权利要求6所述的电池，其中所述电化学活性材料包括双四氨基苯醌分子和/或其衍生物、二聚体、互变异构体、低聚物和/或聚合物。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的电池，其中所述复合材料还包含至少一种碳纳米管（cnt）。

9.根据权利要求1至4和8中任一项所述的电池，其中相对于所述复合材料的总重量，所述复合材料以小于或等于5重量百分比（重量%）的量包含所述至少一种cnt。

10.根据权利要求9所述的电池，其中相对于所述复合材料的总重量，所述复合材料以小于或等于1重量%的量包含所述至少一种cnt。

11.根据权利要求9至10中任一项所述的电池，其中相对于所述复合材料的总重量，所述复合材料以大于或等于0.1重量%的量包含所述至少一种cnt。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的电池，其中所述电池能够循环至少2000次，使得当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少1000 ma的值时，在所述电池循环至少2000次之后，所述电池的放电容量下降小于或等于30%、或者小于或等于20%、或者小于或等于10%。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的电池，其中所述电池能够循环至少5000次，使得当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少1000 ma的值时，在所述电池循环至少5000次之后，所述电池的放电容量下降小于或等于30%。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的电池，其中当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少5000 ma的值时，所述电池的放电容量为每克所述电极大于或等于125 mah。

15.根据权利要求14所述的电池，其中所述电池能够循环至少2000次，使得当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少5000 ma的值时，在所述电池循环至少2000次之后，所述电池的放电容量下降小于或等于30%、或者小于或等于20%、或者小于或等于10%。

16.根据权利要求14至15中任一项所述的电池，其中所述电池能够循环至少5000次，使得当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少5000 ma的值时，在所述电池循环至少5000次之后，所述电池的放电容量下降小于或等于30%、或者小于或等于20%、或者小于或等于10%。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的电池，其中当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少10000 ma的值时，所述电池的放电容量为每克所述电极大于或等于100 mah。

18.根据权利要求17所述的电池，其中所述电池能够循环至少2000次，使得当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少10000 ma的值时，在所述电池循环至少2000次之后，所述电池的放电容量下降小于或等于30%、或者小于或等于20%、或者小于或等于10%。

19.根据权利要求17至18中任一项所述的电池，其中所述电池能够循环至少5000次，使得当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少10000 ma的值时，在所述电池循环至少5000次之后，所述电池的放电容量下降小于或等于30%、或者小于或等于20%、或者小于或等于10%。

20.一种使电池运行的方法，包括：

21.根据权利要求20所述的方法，其中当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少1000 ma的值时，所述电池的放电容量为每克所述电极大于或等于200mah。

22.根据权利要求20至21中任一项所述的方法，其中所述电池为可再充电电池。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述电池为钠离子电池。

24.根据权利要求22至23中任一项所述的方法，还包括对所述电池进行充电。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括使所述电池循环，其中所述循环包括对所述电池进行放电和充电。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述循环包括使所述电池循环至少2000次，以及

27.根据权利要求25至26中任一项所述的方法，其中所述循环包括使所述电池循环至少5000次，以及

28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，其中当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少5000 ma的值时，所述电池的放电容量为每克所述电极大于或等于125 mah。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述循环包括使所述电池循环至少2000次，以及

30.根据权利要求28至29中任一项所述的方法，其中所述循环包括使所述电池循环至少5000次，以及

31.根据权利要求25至30中任一项所述的方法，其中当电流密度被设定为所述电极中每克所述电化学活性材料至少10000 ma的值时，所述电池的放电容量为每克所述电极大于或等于100 mah。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述循环包括使所述电池循环至少2000次，以及

33.根据权利要求31至32中任一项所述的方法，其中所述循环包括使所述电池循环至少5000次，以及