本發明涉及一種具有so2基電解質的可充電電池單元。

背景技術：

1、可充電電池單元在許多技術領域中都非常重要。它們通常用于僅需要具有相對較低電流強度的小型可充電電池，例如，用于手機的操作。此外，還非常需要用于高能量應用的可充電電池單元，以電池單元的形式大量儲存能量對車輛電力推進尤為重要。

2、高能量密度是對于這些類型的可充電電池單元的一個重要的要求。這意味著每單位重量和體積的可充電電池單元應包含盡可能多的電能。作為一種活性金屬，鋰已經被證明在該用途是特別有利的。可充電電池單元的活性金屬是指當電池正在被充電或放電時，其在電解質中的離子遷移到負極或者正極，并參與那里的電化學過程的金屬。這些電化學過程直接地或間接地導致向外部電路釋放電子或從外部電路中吸收電子。包括鋰作為活性金屬的可充電電池單元也被稱為鋰離子電池。可以通過提高電極的比容量或通過提高電池電壓來提高這些鋰離子電池的能量密度。

3、鋰離子電池的正極和負極均被設計為插入電極。在本發明的理解中，術語“插入電極”是指具有晶體結構的電極，在鋰離子電池運行期間，活性材料的離子可以儲存在晶體結構中或者從晶體結構中移出。這意味著電極過程不僅可以在電極表面上發生，而且可以在晶體結構內發生。當給鋰離子電池充電時，活性金屬離子從正極中移出并存儲在負極中。當鋰離子電池放電時，發生相反的過程。

4、電解質也是每個可充電電池單元的重要功能元件。它通常包含溶劑或溶劑混合物以及至少一種導電鹽。例如，固體電解質或離子液體不包含溶劑，而僅包含導電鹽。電解質與電池單元的正極和負極接觸。導電鹽中的至少一種離子(陰離子或陽離子)在電解質中充分移動，從而可通過離子傳導在電極之間進行可充電電池功能所需的電荷傳輸。電解質在可充電電池單元的某一較高電壓下被氧化電化學分解。該過程通常導致電解質組分的不可逆轉的破壞，從而導致可充電電池單元的失效。當降低至低于一定的電池電壓時，還原過程也會分解電解質。為了避免這些過程，正極和負極的選擇應使電池電壓低于或高于電解質的分解電壓。因此，電解質決定電壓窗口，在該范圍內，可充電電池單元可以可逆地運行，即反復充電和放電。

5、現有技術中已知的鋰離子電池包括由有機溶劑或溶劑混合物和溶解在其中的導電鹽組成的電解質。導電鹽是一種鋰鹽，例如六氟磷酸鋰(lipf6)。溶劑混合物可以包括，例如碳酸乙烯酯。這種電解質的一個例子是電解質lp57，電解質lp57的成分是在ec：emc?3：7中含有1m的lipf6。由于有機溶劑或溶劑混合物，這些種類的鋰離子電池也被稱為有機鋰離子電池。

6、這些有機鋰離子電池的負極包括碳涂層，該碳涂層被應用于一個由銅制成的放電元件。放電元件提供了碳涂層和外部電路之間所需的電子導電連接。正極由鈷酸鋰(licoo2)組成，鈷酸鋰被應用于由鋁制成的放電元件上。兩個電極的厚度通常都小于100μm，因此非常薄。人們早就知道，有機鋰離子電池的意外過度充電會導致電解質組分的不可逆的分解。有機溶劑和/或導電鹽的氧化分解發生在正極的表面。分解過程中產生的反應熱和由此生成的氣態產物是隨后所謂的“熱失控”和由此導致的有機鋰離子電池的破壞的原因。這些有機鋰離子電池的絕大多數充電協議采用電池電壓作為充電結束的指標。當使用多單元電池組，該多單元電池組中具有多個容量不同的有機鋰離子電池被串聯連接時，由熱失控引起的事故極有可能發生。

7、因此，有機鋰離子電池在其穩定性和長期運行可靠性方面存在問題。安全風險也特別是由有機溶劑或溶劑混合物的可燃性引起的。當有機鋰離子電池著火甚至爆炸時，電解質中的有機溶劑會形成可燃物。必須采取其他措施來避免此類安全風險。這些措施尤其包括非常精確的調節有機鋰離子電池的充電過程和放電過程，以及優化電池設計。此外，有機鋰離子電池還包括一些組件，這些組件在溫度意外升高的情況下會融化，從而使熔融塑料充滿有機鋰離子電池。這樣就可以防止溫度進一步不受控制的升高。然而，這些措施導致增加了有機鋰離子電池制造中的生產成本，并且增加了體積和重量。此外，這些措施還降低了有機鋰離子電池的能量密度。

8、有機鋰離子電池的另一個缺點是，在殘留水量存在下產生的任何水解產物對可充電電池單元的電池組件具有很強的侵蝕性。例如，經常在有機電池中使用的導電鹽lipf6，通過與微量水反應，會產生非常活潑的、侵蝕性的氟化氫(hf)。因此，當制造具有有機電解質的可充電電池單元時，必須注意盡量減少電解質和電池組件中殘留的水量。因此，生產通常在濕度極低的昂貴的干燥室中進行。上述關于穩定性和長期運行可靠性的問題對于有機鋰離子電池的開發特別重要，有機鋰離子電池一方面的特點是能量和功率密度水平高，另一方面具有很高的運行可靠性和很長的使用壽命，其中包括大量可用的充電和放電循環。

9、為了提高有機鋰離子電池的能量密度，在現有技術中測試了新的正極材料，即新型正極活性材料，它可以在更高的充電終止電壓，即更高的高電位下循環。這樣的活性材料是，例如鋰鎳錳鈷氧化物，也簡稱為nmc。以下出版物對此進行了報道：

10、“鋰離子電池正極材料linixmnycozo2(nmc)的氧氣釋放及其對循環穩定性的影響”

11、roland?jung；michael?metzger；filippo?maglia；christoph?stinner以及hubert?a.gasteigera.

12、電化學學會雜志,164(7)a1361-a1377(2017)

13、jung等人的出版物在下文中被稱為[v1]。jung等人在[v1]中測試了具有nmc(xyz)組成的各種nmc材料。括號中的小寫字母(xyz)表示化合物linixmnycozo2的標記x、y和z。在[v1]中，三種不同的nmc陰極材料在含有先前描述的lp57電解質(ec：emc?3：7中lipf6的含量為1m)的有機鋰離子電池單元中使用不同的充電終止電壓進行循環。充電終止電壓是借助于電池充電器將單個電池單元或由多個電池單元構成的電池充電所達到的電壓。電池通常以一定的充電電流強度充電，直至達到一定的較高電位，即直至充電終止電壓。相應的高電位一致保持至充電電流降至一定值。在[v1]中分別進行了300次充電/放電循環。下表1顯示了與第300個循環相比，第5個循環的放電容量降低。以％表示循環。

14、表1顯示，對于材料nmc(111)和nmc(622)，當以4.6v的充電終止電壓進行循環時，僅能達到原始容量的42％和39％，因而容量呈現急劇下降。材料nmc(811)僅循環至4.4v，其中，也觀察到隨著充電終止電壓的增加，容量逐漸下降。在[v1]的基礎上，可以確定具有nmc陰極材料的有機鋰離子電池可以在較高的高電位下循環。然而，其缺點是容量會有不希望的大幅度下降。

15、表1：充電終止電壓增加時的放電容量，來自jung等人的[v1]。

16、

17、因此，從現有技術中已知的進一步改進提供了使用基于二氧化硫(so2)的電解質代替有機電解質用于可充電電池單元。含有so2基電解質的可充電電池單元此外具有高離子導電性。在本發明的理解中，術語“so2基電解質”是指一種電解質，其中不僅包含so2作為低濃度的添加劑，而且在電解質中所含的導電鹽中的離子的遷移率至少部分地、甚至完全地由so2保證。因此，so2作為導電鹽的溶劑。導電鹽可與氣態so2形成液態溶劑化物復合體(liquid?solvate?complex)，與純so2相比，so2被束縛且蒸氣壓顯著降低。產生具有低蒸氣壓的電解質。與上述有機電解質相比，這些so2基電解質具有不可燃的優點。因此，可以排除由于電解質的易燃性而可能發生的安全風險。

18、例如，ep?1?201?004?b1公開了具有組成為lialcl4*so2的so2基電解質，以及由licoo2制成的正極(以下簡稱為[v2])。[v2]建議使用額外的鹽以避免破壞性的分解反應，例如當可充電電池單元從4.1到4.2v的高電位過度充電時，從四氯鋁酸鋰(lialcl4)中形成不希望的氯(cl2)。

19、ep?2534719?b1(以下簡稱為[v3])也公開了一種so2基電解質，此外，以lialcl4作為導電鹽。例如，所述lialcl4與so2形成式lialcl4*1.5mol?so2或lialcl4*6mol?so2的復合物。磷酸鋰鐵(lifepo4)在[v3]中作為正極。與licoo2(4.2v)相比，lifepo4具有較低的充電終止電壓(3.7v)。在這種可充電電池單元中不會出現不希望發生的過度充電反應的問題，因為沒有達到對電解質有害的4.1v的高電位。

20、此外這些so2基電解質也會出現一個缺點，在殘留水量的存在下形成的任何水解產物與可充電電池單元的電池組件反應，并因此導致形成不期望的副產物。正因為如此，在制造具有so2基電解質的可充電電池單元時，應注意盡量減少電解質和電池組件中的殘留水含量。

21、so2基電解質的另一個問題是許多導電鹽不溶于so2，特別是已知用于有機鋰離子電池的導電鹽。

22、表2：各種導電鹽在so2中的溶解度

23、

24、測試表明，so2對于許多導電鹽而言都是不良溶劑，例如氟化鋰(lif)、溴化鋰(libr)、硫酸鋰(li2so4)、雙(草酸)硼酸鋰(libob)、六氟砷酸鋰(liasf6)、四氟硼酸鋰(libf4)、六氟鋁酸三鋰(li3alf6)、六氟銻酸鋰(lisbf6)、二氟(草酸)硼酸鋰(libf2c2o4)、雙(三氟甲磺基)亞胺鋰(litfsi)、偏硼酸鋰(libo2)、鋁酸鋰(lialo2)、三氟甲磺酸鋰(licf3so3)和氯磺酸鋰(liso3cl)。這些導電鹽在so2中的溶解度約為10-2-10-4mol/l(見表2)。在這些低鹽濃度下，可以假設至多僅存在低電導率，這對于可充電電池單元的有效運行是不夠的。

技術實現思路

1、為了進一步改善含有so2基電解質的可充電電池單元的可能用途和性能，本發明的目的是提出一種so2基電解質的可充電電池單元，與現有技術中已知的可充電電池單元相比，該電池：

2、-具有寬的電化學窗口，因此在正極上不會發生氧化性電解質分解；

3、-負極上具有一個穩定的涂覆層，因此涂覆層的容量應較低，以及在進一步的運行期間，負極上不應再發生還原性電解質分解；

4、-含有一種so2基電解質，該電解質對導電鹽表現出良好的溶解性，因此是很好的離子導體和電子絕緣體，因此可以促進離子的傳輸，并且

5、可以將自放電降低到最低；

6、-含有一種so2基電解質，該電解質對可充電電池單元的其他組件，例如隔板、電極材料和電池包裝材料，也呈惰性；

7、-能夠抵抗各種不當使用，例如電、機械或熱；

8、-含有一種so2基電解質，該電解質可充電電池單元的電池組件中的殘留水量表現出增強的穩定性；

9、-表現出改善的電氣性能數據，特別是高能量密度；

10、-表現出改善的過度充電和深度放電以及更少的自放電，以及

11、-表現更長的使用壽命，特別是高的可用充電和放電循環數。

12、這樣的可充電電池單元尤其還應具有非常好的電能和性能數據、較高的運行可靠性和使用壽命，特別是大量可用的充放電循環，在可充電電池單元運行期間電解質不分解。

13、該目的通過具有權利要求1的特征的可再充電電池單元來解決。權利要求2至30描述了根據本發明的可再充電電池單元的有利的改進。

14、根據本發明的可再充電電池單元包括活性金屬、至少一個正極、至少一個負極、殼體和電解質。正極被設計為高壓電極。電解質以so2為基礎并含有至少一種第一導電鹽。所述第一導電鹽具有式(i)的結構。

15、

16、在式(i)中，m是選自由堿金屬、堿土金屬、元素周期表的第12族金屬和鋁組成的組中的金屬。x為1至3的整數。取代基r1、r2、r3和r4彼此獨立地選自由c1-c10烷基、c2-c10烯基、c2-c10炔基、c3-c10環烷基、c6-c14芳基和c5-c14雜芳基組成的組。中心原子z為鋁或硼。

17、在本發明的理解中，術語“高壓電極”是指可以被充電至至少4.0v的高電位的電極。在根據本發明的可再充電電池單元中，高壓電極可以優選被充電至至少4.4v的高電位，更優選地被充電至至少4.8v的高電位，更優選地被充電至至少5.2v的高電位，更優選地被充電至至少5.6v的高電位，最優選地被充電至至少6.0v的高電位。這里的高電位相當于充電終止電壓，在電池充電器的幫助下，單個電池單元或由多個電池單元構成的電池被充電至所述充電終止電壓。根據本發明，具有高壓電極的可充電電池單元可以具有至少4.0v的電池電壓，更優選地至少4.4v，更優選地至少4.8v，更優選地至少5.2v，更優選地至少5.6v，以及最優選地至少6.0v。

18、根據本發明，可再充電電池單元中使用的so2基電解質含有so2，so2不僅作為低濃度的添加劑，而且在該濃度下，so2至少部分地、很大程度地或甚至完全地保證了第一導電鹽的離子遷移率，該第一導電鹽包含在電解液中并帶動電荷傳輸。第一導電鹽溶解在電解質中并在其中顯示出非常好的溶解性。它可以與氣態so2形成液態溶劑化物復合體(liquidsolvate?complex)，并與so2結合在一起。在這種情況下，與純so2相比，液態溶劑化物復合體的蒸氣壓顯著降低，產生了具有低蒸氣壓的電解質。但是，取決于根據式(i)的第一導電鹽的化學結構，在根據本發明的電解質的生產中，也可以不發生蒸氣壓的降低，這也在本發明的范圍內。在最后提到的情況下，根據本發明的電解質優選在低溫或在壓力下生產。電解質還可以包括多種式(i)的導電鹽，其化學結構彼此不同。

19、在本發明的理解中，術語“c1-c10烷基”包括具有1至10個碳原子的直鏈或支鏈的飽和烴基。這些基團尤其包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、2,2-二甲基丙基、正己基、異己基、2-乙基己基、正庚基、異庚基、正辛基、異辛基、正壬基、正癸基等。

20、在本發明的理解中，術語“c2-c10烯基”包括具有2至10個碳原子的不飽和直鏈或支鏈烴基，其中該烴基具有至少一個c-c雙鍵。尤其包括乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-正丁烯基、2-正丁烯基、異丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、1-庚烯基、1-辛烯基、1-壬烯基、1-癸烯基等。

21、在本發明的理解中，術語“c2-c10炔基”包括具有2至10個碳原子的不飽和直鏈或支鏈烴基，其中該烴基具有至少一個c-c三鍵。尤其包括乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-正丁炔基、2-正丁炔基、異丁炔基、1-戊炔基、1-己炔基、1-庚炔基、1-辛炔基、1-壬炔基、1-癸炔基等。

22、在本發明的理解中，術語“c3-c10環烷基”包括具有3至10個碳原子的環狀飽和烴基。這些基團尤其包括環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環己基、環壬基和環癸基。

23、在本發明的理解中，術語“c6-c14芳基”包括具有6至14個環碳原子的芳香烴基團。該基團尤其包括苯基(c6h5基團)、萘基(c10h7基團)和蒽基(c14h9基團)。

24、在本發明的理解中，術語“c5-c14雜芳基”包括具有5至14個環烴原子的芳香族雜芳基，其中至少一個烴原子被氮原子、氧原子或硫原子取代。這些基團尤其包括吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、吡喃基、噻喃基等。上述所有烴基均通過氧原子鍵合至根據式(i)的中心原子。

25、具有這種電解質的可充電電池單元與具有現有技術中已知的電解質可充電電池單元相比的優點在于，其中含有的第一導電鹽具有較高的氧化穩定性，因此在較高的電池電壓下基本上不表現出分解。所述電解質是抗氧化的，優選至少達到4.0v的高電位，更優選至少達到4.2v的高電位，更優選至少達到4.4v的高電位，更優選至少達到4.6v的高電位，更優選至少達到4.8v的高電位，最優選至少達到5.0v的高電位。因此，當在可充電電池單元中使用這種電解質時，在工作電位內，即在可充電電池單元的兩個電極的充電終止電壓與放電終止電壓之間的范圍內，幾乎沒有電解質分解或沒有電解質分解。因此，根據本發明的可充電電池單元可以具有至少4.0v的充電終止電壓，更優選地至少4.4v，更優選地至少4.8v，更優選地至少5.2v，更優選至少5.6v，最優選地至少6.0v。含有這種電解質的可充電電池單元的使用壽命明顯長于含有現有技術中已知的電解質的可充電電池單元。

26、此外，具有這種電解質的可充電電池單元也耐低溫。例如，在-40℃的溫度下，61％的充電容量仍可放電。低溫下電解質的電導率足以使電池單元運轉。此外，具有這種電解質的可充電電池單元對于殘留量的水表現出增加的穩定性。與現有技術中已知的so2基電解質相比，如果電解質中仍有少量的殘留水(在ppm范圍內)，則電解質或第一導電鹽與水形成水解產物，該產物對電池組件的侵蝕性明顯降低。因此，與從現有技術相比，無水在so2基電解質中重要性下降了。根據本發明的電解質的這些優點超過了由以下事實引起的缺點，即根據式(i)的第一導電鹽的陰離子尺寸具較現有技術已知的導電鹽顯著增大。與lialcl4的電導率相比，這種較大的陰離子尺寸導致根據式(i)的第一導電鹽的電導率較低。

27、正極

28、下面描述根據本發明的可充電電池單元在正極方面的有益的改進：

29、根據本發明，正極被設計為高壓電極。在根據本發明的可再充電電池單元的有利改進中，高壓電極包括至少一種活性材料。所述活性材料可以存儲活性金屬的離子，并且在電池單元的運行期間中釋放并吸收活性金屬的離子。

30、在根據本發明的可充電電池單元的另一種有益的改進方案中，高壓電極包括至少一種插層化合物。在本發明的理解中，術語“插層化合物”是指上述插入材料的一個子類別。所述插層化合物用作主體基質，其具有相互連接的空位。活性金屬的離子能夠在可充電電池的放電過程中擴散到這些空位中，并能夠存儲在那里。在沉積活性金屬離子的過程中，在主體基質中僅發生很小的結構變化或沒有結構變化。

31、在根據本發明的可充電電池單元的另一有益的改進中，活性材料具有axm'ym"zoa的組成，其中

32、-a是至少一種選自由堿金屬、堿土金屬、元素周期表第12族金屬或鋁組成的組中的金屬，

33、-m'是至少一種選自由元素ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu和zn組成的組中的金屬；

34、-m"是至少一種選自由元素周期表中的第2族、第3族、第4族、第5族、第6族、第7族、第8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13族、第14族、第15族和第16族的元素組成的組中的元素；

35、-x和y為彼此獨立地大于0的數；

36、-z為大于或等于0的數；以及

37、-a為大于0的數。

38、a優選為金屬鋰，也就是說，該化合物可具有lixm'ym"zoa的組成。

39、axm'ym"zoa的組成中的標記y和z分別與以m'和m"表示的金屬和元素的總數有關。例如，如果m'包含兩種金屬m'1和m'2，則以下情況適用于標記y：y＝y1+y2，其中y1和y2代表金屬m'1和m'2的標記。標記x，y，z和a的選擇必須使化合物為電中性。其中a是鋰，并且m'包括兩種金屬的化合物的實例是組成為lixniy1mny2cozo2的鋰鎳錳鈷氧化物，其中m'1＝ni，m'2＝mn，m'＝co。z＝0，即沒有其他金屬或元素m"的化合物的實例為鋰鈷氧化物lixcoyoa。例如，如果m”包含兩種元素，一方面一種作為m'1的金屬，另一方面磷作為m”2，以下適用于標記z：z＝z1+z2，其中z1和z2代表金屬m'1和磷(m”2)的標記。在這種情況下，標記x、y、z和a的選擇必須使化合物為電中性。a包含鋰，m”為金屬m”1且磷作為m”2的化合物的實例為鋰鐵錳磷酸鹽lixfeymnz1pz2o4，其中m'＝fe、m”1＝mn和m”2＝p以及z2＝1。在另一種組成中，m”可包含兩種非金屬，例如，氟為m”1和硫為m”2。此類化合物的實例是氟硫酸鐵鋰lixfeyfz1sz2o4，其中m'＝fe，m”1＝f和m”2＝p。

40、組成為axm'ym"zoa的化合物能夠具有尖晶石、層狀氧化物或聚陰離子化合物的化學結構。

41、根據本發明的可充電電池單元的有益改進提供了具有組成為lixm'ym"zoa的化合物，其中a包括鋰，m'為金屬鎳和錳，m"為金屬鈷。在式lixniy1mny2cozoa的組成中，x、y1和y2為彼此獨立地大于0的數，z為大于或等于0的數，而a為大于0的數。優選地，這些可以是式lixniy1mny2cozo2(nmc)的組成，即具有層狀氧化物化學結構的鋰鎳錳鈷氧化物。這些鋰鎳錳鈷氧化物活性材料的實例為lini1/3mn1/3co1/3o2(nmc111)、lini0.6mn0.2co0.2o2(nmc622)和lini0.8mn0.1co0.1o2(nmc811)。鋰鎳錳鈷氧化物的其他化合物可以具有組成lini0.5mn0.3co0.2o2、lini0.5mn0.25co0.25o2、lini0.52mn0.32co0.16o2、lini0.55mn0.30co0.15o2、lini0.58mn0.14co0.28o2、lini0.64mn0.18co0.18o2、lini0.65mn0.27co0.08o2、lini0.7mn0.2co0.1o2、lini0.7mn0.15co0.15o2、lini0.72mn0.10co0.18o2、lini0.76mn0.14co0.10o2、lini0.86mn0.04co0.10o2、lini0.90mn0.05co0.05o2、lini0.95mn0.025co0.025o2或其組合。使用這些化合物可以用于生產電池電壓超過4.6v的可充電電池單元的高壓電極。

42、根據本發明的可充電電池單元的另一有益改進提供了：組成為lixm'ym"zoa的化合物是一種富含鋰和錳的金屬氧化物。這些金屬氧化物也被稱為富含鋰和錳的氧化物材料，并且可以具有式lixmnym"zoa。這些金屬氧化物lixmnym"zoa也可以具有層狀氧化物的化學結構。這意味著在這種情況下，在上述式lixmnym"zoa中m'為金屬錳(mn)。此處的標記x為大于或等于1的數，標記y為大于標記z或大于標記z1+z2+z3等的和的數。如果m”包括兩種金屬m”1和m”2，它們的標記分別為z1和z2(例如，li1.2mn0.525ni0.175co0.1o2，且m”1＝ni，z1＝0.175和m”2＝co，z2＝0.1)，則以下適用于標記y：y>z1+z2。標記z大于或等于0，標記a大于0。標記x、y、z和a的選擇必須使化合物為電中性。富含鋰和錳的金屬氧化物也可以用公式mli2mno3(1–m)lim‘o2表示，其中0<m<1。這樣的化合物的實例為li1.2mn0.525ni0.175co0.1o2、li1.2mn0.6ni0.2o2、li1.16mn0.61ni0.15co0.16o2或li1.2ni0.13co0.13mn0.54o2。這些金屬氧化物lixmnym"zoa和mli2mno3(1–m)lim‘o2可以具有層狀氧化物的化學結構。

43、根據本發明的可再充電電池單元的另一有益改進中提供了具有式axm'ym"zo4的化合物。這意味著，在這種情況下，在上述式axm'ym"zo4中，a的值為4。這些化合物是尖晶石結構。這些尖晶石結構是插層化合物。例如，a可以是鋰，m'是鈷和m”是錳。在這種情況下，活性材料是鋰鈷錳氧化物(licomno4)。licomno4可用于生產電池電壓超過4.6v的可充電電池單元的高壓電極。該licomno4優選不含mn3+。在根據本發明的電池單元的另一有益的改進中，因此該化合物具有axm'ym"zoa的組成，其中a為鋰，m'為錳，m"為鈷。標記x、y和z優選地具有值1并且a優選地具有值4，這就是為什么該優選的化合物是limncoo4的原因。

44、在另一個實例中，m'可以是鎳，m"可以是錳。在這種情況下，活性材料是鋰鎳錳氧化物(linimno4)。m'和m"這兩種金屬的摩爾比可以變化。例如，鋰鎳錳氧化物可以具有組成lini0.5mn1.5o4。

45、在根據本發明的可充電電池單元的另一有利的改進中，高壓電極包括作為活性材料的至少一種活性材料，該活性材料被設計為轉化化合物。在本發明的理解中，術語“轉化化合物”是指一種材料，在電化學活性期間，即在電池單元的充電和放電期間，在該材料中化學鍵斷裂并重新結合，從而形成其他材料。在吸收或釋放活性金屬離子的過程中，在轉化化合物的基體中發生結構變化。轉化化合物在吸收活性金屬，例如鋰或鈉的過程中發生固態氧化還原反應，其中材料的晶體結構發生變化。這是通過化學鍵斷裂和重新結合而發生的。例如，轉化化合物的完全可逆反應可以是，例如，如下所示：

46、類型a：

47、類型b：

48、轉化化合物的實例為fef2、fef3、cof2、cuf2、nif2、bif3、fecl3、fecl2、cocl2、nicl2、cucl2、agcl、licl、s、li2s、se、li2se、te、i和lii。

49、在另一個有益的改進中，該化合物具有lixm'ym"1z1m"2z2o4的組成，其中m"2為磷，z2的值為1。具有組成為lixm'ym"1m"1z1po4的化合物為所謂的鋰金屬磷酸鹽。所述鋰金屬磷酸鹽可以具有聚陰離子化合物的化學結構。特別地，所述化合物具有組成lixfeymnz1po4。鋰金屬磷酸鹽的實例是鋰鐵磷酸鹽(lifepo4)或鋰鐵錳磷酸鹽(li(feymnz)po4)。鋰鐵錳磷酸鹽的一個例子是組成為li(fe0.3mn0.7)po4的磷酸鹽。其他組成的鋰金屬磷酸鹽也可以用于根據本發明的電池單元。

50、根據本發明的可再充電電池單元的另一有利改進提供了高壓電極包括至少一種金屬化合物。該金屬化合物選自由金屬氧化物、金屬鹵化物和金屬磷酸鹽形成的組。該金屬化合物的金屬優選為元素周期表中原子序數為22至28的過渡金屬，特別是鈷、鎳、錳或鐵。

51、根據本發明的可再充電電池單元的另一有益的改進提供了，高壓電極包括至少一種金屬化合物，其化學結構為尖晶石、層狀氧化物、轉化化合物或聚陰離子化合物。

52、在本發明的范圍內，活性材料高壓電極包括至少一種所述化合物或所述化合物的組合。化合物的組合是指包括至少兩種所述材料的高壓電極。

53、在根據本發明的電池單元的另一有益的改進中，高壓電極包括放電元件。這意味著高壓電極除活性材料外還包括放電元件。所述放電元件的作用是使正極活性材料實現所需的電子導電連接。為此目的，放電元件與參與正極電極反應的活性材料接觸。

54、所述放電元件可以以平面的方式設計成薄金屬片或薄金屬箔的形式。該薄金屬箔優選具有穿孔或網狀結構。平面放電元件也可以由涂有金屬的塑料膜組成。所述金屬涂層的厚度在0.1μm至20μm的范圍內。優選將正極活性材料涂覆到薄金屬片，薄金屬箔或金屬涂覆的塑料箔的表面上。可以將活性材料涂覆到平面放電元件的前側和/或后側。這種平面放電元件的厚度在5μm至50μm的范圍內。平面放電元件的厚度優選地在10μm至30μm的范圍內。當使用平面放電元件時，高壓電極的總厚度可以為至少20μm，優選地為至少40μm，特別優選地為至少60μm。最大厚度最大為200μm，優選地最大為150μm，特別優選地最大為100μm。當使用平面放電元件時，以一側的涂層為基準，正極的面積比容量優選為至少0.5mah/cm2，其中按此順序進一步優選以下值：1mah/cm2、3mah/cm2、5mah/cm2、10mah/cm2、15mah/cm2、20mah/cm2。

55、此外，正極的放電元件也可能被設計為三維多孔金屬結構的形式，特別是金屬泡沫的形式。三維多孔金屬結構具有足夠的多孔性，因此可以將正極的活性材料摻入金屬結構的孔中。摻入或涂覆的活性材料的量是正極上的負載。當放電元件被設計為以三維多孔金屬結構的形式，特別是金屬泡沫的形式時，那么高壓電極的厚度優選地為至少0.2mm、更優選地為至少0.3mm、更優選地為至少0.4mm、更優選地為至少0.5mm、最優選地為至少0.6mm。另一有益的實施方式規定，在使用三維放電元件，特別是金屬泡沫形式的正極時，正極的面積比容量優選地至少為2.5mah/cm2，其中按此順序進一步優選為以下值：5mah/cm2、15mah/cm2、25mah/cm2、35mah/cm2、45mah/cm2、55mah/cm2、65mah/cm2、75mah/cm2。當放電元件以多孔金屬結構的形式，特別是以金屬泡沫的形式進行三維設計時，基于電極的面積，正極的活性材料的量，即電極的負載量至少為10mg/cm2，優選地至少為20mg/cm2，更優選地至少為40mg/cm2，更優選地至少為60mg/cm2，更優選地至少為80mg/cm2，最優選地至少為100mg/cm2。正極的這種負載對可充電電池單元的充電過程和放電過程具有積極影響。

56、在根據本發明的電池單元的另一種有益的改進中，高壓電極包括至少一種粘結劑。所述粘結劑優選為氟化粘結劑，特別是聚偏二氟乙烯和/或由四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯組成的三元共聚物。然而，它也可以是一種由聚合物組成的粘結劑，該聚合物是由共軛羧酸的單體結構單元組成，或者由共軛羧酸的堿金屬、堿土金屬或銨鹽組成，或者由其組合的組成。此外，粘結劑也可以由基于單體苯乙烯和丁二烯結構單元的聚合物組成。另外，粘結劑也可以是羧甲基纖維素類的粘結劑。粘結劑被預置在正極中，以正極的總重量為基準，其濃度優選地最多為20重量％，更優選地最多為15重量％，更優選地最多為10重量％，更優選地最多為7重量％，更優選地最多為5重量％，最優選地最多為2重量％。

57、電解質

58、下面描述可充電電池單元關于so2基電解質的有益改進。

59、在可充電電池單元的另一種有益的實施方式中，第一導電鹽的取代基r1，r2、r3和r4彼此獨立地選自由以下基團組成的組：

60、-c1-c6烷基；優選選自c2-c4烷基；特別優選地，選自2-丙基、甲基和乙基的烷基；

61、-c2-c6烯基；優選選自c2-c4烯基；特別優選地，選自乙烯基和丙烯基的烯基；

62、-c2-c6炔基，優選選自c2-c4炔基；

63、-c3-c6環烷基；

64、-苯基；以及

65、-c5-c7雜芳基。

66、在該so2基電解質的這種有利實施方式的情況下，術語“c1-c6烷基”包括具有1至6個烴基的飽和直鏈或支鏈烴基，特別是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、丁基、正戊基、異戊基、2,2-二甲基丙基、正己基和異己基。其中c2-c4烷基是優選的。c2-c4烷基特別優選2-丙基、甲基和乙基。

67、在該so2基電解質的這種有利實施方式的情況下，術語“c2-c6烯基”包括具有2至6個碳原子的不飽和直鏈或支鏈烴基，其中所述烴基具有至少一個c-c雙鍵。這些特別包括乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-正丁烯基、2-正丁烯基、異丁烯基、1-戊烯基和1-己烯基，其中c2-c4烯基是優選的。乙烯基和1-丙烯基是特別優選的。

68、在該so2基電解質的這種有利實施方式的情況下，術語“c2-c6炔基”包括具有2至6個碳原子的不飽和直鏈或支鏈烴基，其中所述烴基具有至少一個c-c三鍵。這些特別包括乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-正丁炔基、2-正丁炔基、異丁炔基、1-戊炔基和1-己炔基。其中優選的是c2-c4炔基。

69、在該so2基電解質的這種有利實施方式的情況下，術語“c3-c6環烷基”包括具有3至6個碳原子的環狀飽和烴基。這些特別包括環丙基、環丁基、環戊基和環己基。

70、在該so2基電解質的這種有利實施方式的情況下，術語“c5-c7雜芳基”包括苯基和萘基。

71、在可充電電池單元的另一個有利的實施方式中，為了提高第一導電鹽在so2基電解質中的溶解度，取代基r1、r2、r3和r4被至少一個氟原子和/或被至少一個化學基團取代，其中，化學基團選自由c1-c4烷基，c1-c4烯基，c2-c4炔基、苯基和芐基組成的組。化學基團c1-c4烷基、c2-c4烯基、c2-c4炔基、苯基和芐基具有與上述烴基相同的性質或化學結構。在本文中，取代是指取代基r1、r2、r3和r4的各個原子或原子團被氟原子和/或化學基團取代。

72、可以使取代基r1、r2、r3和r4中的至少一個為cf3基或oso2cf3基，來使第一導電鹽在so2基電解質中的特別高的溶解度。

73、在可充電電池單元的另一種有益的改進中，第一導電鹽選自由以下物質組成的組：

74、

75、為了將電解質的電導率和/或其他特性調節到期望值，在根據本發明的可充電電池單元的另一種有益的實施方式中，電解質具有至少一種不同于根據式(i)的第一導電鹽的第二導電鹽。這意味著，除了第一導電鹽之外，電解質還可以包括一種或甚至更多的第二導電鹽，所述第二導電鹽的化學組成和化學結構與第一導電鹽不同。

76、在根據本發明的可充電電池單元的另一種有益的實施方式中，第二導電鹽是一種堿金屬化合物，特別是一種鋰化合物。堿金屬化合物或鋰化合物選自由鋁酸鹽、鹵化物、草酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、砷酸鹽和沒食子酸鹽組成的組。第二導電鹽優選為四鹵代鋁酸鋰，特別是lialcl4。

77、此外，在根據本發明的可充電電池單元的另一種有益的實施方式中，電解質包括至少一種添加劑。該添加劑優選地選自由碳酸亞乙烯酯及其衍生物(vinylene?carbonateand?its?derivatives)、碳酸乙烯亞乙酯及其衍生物(vinylethylene?carbonate?and?itsderivatives)、碳酸甲基亞乙酯及其衍生物(methylethylene?carbonate?and?itsderivatives)、(雙草酸)硼酸鋰(lithium(bisoxalato)borate)、二氟(草酸)硼酸鋰(lithium?difluoro(oxalato)borate)、四氟(草酸)磷酸鋰(lithium?tetrafluoro(oxalato)phosphate)、草酸鋰(lithium?oxalate)、2-乙烯基吡啶(2-vinylpyridine)、4-乙烯基吡啶(4-vinylpyridine)、環狀外亞甲基碳酸酯(cyclic?exomethylenecarbonates)、磺酸內酯(sultones)、環狀和非環狀磺酸酯(cyclic?and?acyclicsulfonates)、非環狀亞硫酸酯(acyclic?sulfites)、環狀和非環狀亞磺酸酯(cyclic?andacyclic?sulfinates)、無機酸的有機酯(organic?esters?of?inorganic?acids)、非環狀和環狀烷烴(acyclic?and?cyclic?alkanes)，其中非環狀和環狀烷烴在1bar下的沸點至少為36℃、芳香族化合物(aromatic?compounds)、鹵代環狀和非環狀磺酰亞胺(halogenatedcyclic?and?acyclic?sulfonylimides)、鹵代環狀和非環狀磷酸酯(halogenated?cyclicand?acyclic?phosphate?esters)、鹵代環狀和非環狀膦(halogenated?cyclic?andacyclic?phosphines)、鹵代環狀和非環狀亞磷酸酯(halogenated?cyclic?and?acyclicphosphites)、鹵代環狀和非環狀磷腈(halogenated?cyclic?and?acyclicphosphazenes)、鹵代環狀和非環狀硅胺(halogenated?cyclic?and?acyclicsilylamines)、鹵代環狀和非環狀鹵代酯(halogenated?cyclic?and?acyclichalogenated?esters)、鹵代環狀和非環狀酰胺(halogenated?cyclic?and?acyclicamides)、鹵代環狀和非環狀酸酐(halogenated?cyclic?and?acyclic?anhydrides)以及鹵代有機雜環(halogenated?organic?heterocycles)組成的組。

78、在可充電電池單元的進一步有益的改進中，相對于電解質組合物的總重量，電解質具有以下組成：

79、(i)5至99.4重量％的二氧化硫，

80、(ii)0.6至95重量％的第一導電鹽，

81、(iii)0至25重量％的第二導電鹽，以及

82、(iv)0至10重量％的添加劑。

83、如上所述，電解質不僅可以包括根據式(i)的第一導電鹽和第二導電鹽，還可以包括根據式(i)的多種第一導電鹽和多種第二導電鹽。在最后一種情況下，上述的百分比還包括多種第一導電鹽和多種第二導電鹽。以電解質的總體積為基準，第一導電鹽的摩爾濃度在0.01mol/l至10mol/l的范圍內，優選地0.05mol/l至10mol/l，更優選地0.1mol/l至6mol/l和最優選地0.2mol/l至3.5mol/l。

84、根據本發明的可充電電池單元的另一種更加有益的改進，提供了相對于每摩爾導電鹽，電解質含有至少0.1mol的so2，優選地含有至少1mol的so2，更優選地含有至少5mol的so2，更優選地含有至少10mol的so2，最優選地含有至少20mol的so2。電解質也可以含有非常高的so2摩爾比例，其中優選的上限值為相對于每摩爾導電鹽，電解質含有2600mol的so2，并且按此順序進一步優選的上限為相對于每摩爾導電鹽，電解質含有1500、1000、500和100mol的so2。術語“每摩爾導電鹽”是指電解質中含有的所有導電鹽。基于so2的電解質在so2和導電鹽之間具有這樣的濃度比，與現有技術已知的例如基于有機溶劑的電解質相比，其優點在于，可以溶解更多的導電鹽。在本發明的背景下，令人驚訝的是，盡管相關的蒸汽壓力較高，但具有相對較低濃度的導電鹽的電解質是有利的，特別是在可充電電池單元的許多充電循環和放電循環中的穩定性方面。電解液中so2的濃度會影響其電導率。因此，通過選擇so2的濃度，電解質的電導率可以根據使用該電解質運行的可再充電電池的計劃用途進行調整。

85、so2和第一導電鹽的總含量可以大于電解質重量的50％(重量％)，優選地大于60重量％，更優選地大于70重量％，更優選地大于80重量％，更優選地大于85重量％，更優選地大于90重量％，更優選地大于95重量％，或最優選地大于99重量％。

86、基于可充電電池單元中含有的電解質的總量，電解質可以含有至少5重量％的so2，其中更優選地可以含有20重量％的so2、40重量％的so2和60重量％的so2的值。電解質還可以含有高達95重量％的so2，其中按該順序優選地最大值為80重量％的so2和90重量％的so2。

87、在本發明的范圍內，電解質優選至少一種有機溶劑的含量僅具有很小百分比或甚至沒有百分比。例如，以一種溶劑或多種溶劑的混合物形式存在的有機溶劑在電解質中的比例可以優選為電解質重量的至多50重量％。電解質重量的最高40重量％、最高30重量％、最高20重量％、最高15重量％、最高10重量％、最高5重量％或最高1重量％的較低比例是特別優選的。更優選地，電解質不含有機溶劑。由于有機溶劑的比例低或甚至完全不存在，因此電解質幾乎不可燃或根本不可燃。這增加了使用這種so2基電解質運行的可充電電池單元的運行安全性。so2基電解質特別優選基本上不含有機溶劑。

88、在可充電電池單元的進一步有益的改進中，相對于電解質組合物的總重量，電解質具有以下組成：

89、(i)5至99.4重量％的二氧化硫，

90、(ii)0.6至95重量％的第一導電鹽，

91、(iii)0至25重量％的第二導電鹽，

92、(iv)0至10重量％的添加劑，以及

93、(v)0至50重量％的有機溶劑。

94、活性金屬

95、下面描述根據本發明的可充電電池單元關于活性金屬的有益改進：

96、在可充電電池單元的第一個有益的改進中，活性金屬是

97、-堿金屬，特別是鋰或鈉；

98、-堿土金屬，特別是鈣；

99、-元素周期表第12族的金屬，特別是鋅；或者

100、-鋁。

101、負極

102、下面描述根據本發明的可充電電池單元關于負極的有益改進：

103、根據本發明的電池單元的另一種有益的改進提供了，負極為插入元件。所述插入電極包括作為活性材料的插入材料，活性金屬的離子可以在可充電電池單元的充電期間被存儲在插入材料中，并且活性金屬的離子可以在可充電電池單元的放電期間從插入材料中移除。這意味著電極過程不僅可以在電極表面發生，而且可以在負極內部發生。例如，如果使用基于鋰的導電鹽，則當可充電電池單元充電時鋰離子能夠存儲在插入材料中，并且當可充電電池單元放電時能夠從插入材料中移除。負極優選含有作為活性材料或插入材料的碳，特別是同素異形體石墨中的碳。然而，以天然石墨(片狀傳送帶或圓形)、合成石墨(中間相石墨)、石墨化的中間碳微珠(mcmb)、具有碳涂層的石墨或無定形碳的形式存在的碳也在本發明的范圍內。

104、在根據本發明的可充電電池單元的另一種有益的改進中，負極包括不含有碳的嵌鋰陽極活性材料，例如鈦酸鋰(例如，li4ti5o12)。

105、根據本發明的可充電電池單元的另一種有益改進提供了，負極包括與鋰形成合金的陽極活性材料。例如，這些材料是儲存鋰的金屬和金屬合金(例如，si、ge、sn、sncoxcy、snsix等)以及儲存鋰的金屬和金屬合金的氧化物(例如，snox、siox、sn的氧化玻璃、si的氧化玻璃等)。

106、在根據本發明的可充電電池單元的另一種有益的改進中，負極包括轉化陽極活性材料。所述轉化陽極活性材料可以是例如錳氧化物(mnox)、鐵氧化物(feox)、鈷氧化物(coox)、鎳氧化物(niox)、銅氧化物(cuox)形式的過渡金屬氧化物，或者氫化鎂(mgh2)、氫化鈦(tih2)、氫化鋁(alh3)以及硼、鋁和鎂基三元氫化物等形式的金屬氫化物。

107、在根據本發明的可充電電池單元的另一種有益改進中，負極包括一種金屬，特別是金屬鋰。

108、根據本發明的可充電電池單元的另一種有益改進提供了負極是多孔的，其中孔隙率優選為至多50％，更優選為至多45％，更優選為至多40％，更優選為至多35％，更優選為至多30％，更優選為至多20％，最優選為至多10％。孔隙率表示相對于負極總體積的空腔體積，其中空腔體積是由所謂的孔或空腔形成。該孔隙率導致負極的內表面積增加。此外，孔隙率降低了負極的密度并因此降低了其重量。在工作過程中，負極的各個孔優選為可以被電解質完全填充。

109、根據本發明的電池單元的另一種有益改進提供了負極具有一個放電元件。這意味著，除了活性材料或插入材料之外，負極還包括一個放電元件。該放電元件用于實現負極活性材料的所需的電子傳導連接。為此目的，放電元件與參與負極電極反應的活性材料接觸。為此目的，放電元件與參與負極的電極反應的活性材料接觸。所述放電元件可以被設計成薄金屬片或薄金屬箔的平面形式。該薄金屬箔優選具有穿孔或網狀結構。平面放電元件也可以由涂有金屬的塑料膜組成。所述金屬涂層的厚度在0.1μm至20μm的范圍內。優選將負極的活性材料涂覆于薄金屬片、薄金屬箔或金屬涂層的塑料箔的表面。可以將活性材料涂覆到平面放電元件的前側和/或后側。這種平面放電元件的厚度在5μm至50μm的范圍內。平面放電元件的厚度優選在10μm至30μm的范圍內。當使用平面放電元件時，負極的總厚度可以至少為20μm，優選地至少為40μm，特別優選地至少為60μm。最大厚度最大為200μm，優選地最大為150μm，特別優選地最大為100μm。當使用平面放電元件時，以一側的涂層為基準，負極的面積比容量優選地至少為0.5mah/cm2，其中，按以下順序進一步優選以下值：1mah/cm2、3mah/cm2、5mah/cm2、10mah/cm2、15mah/cm2、20mah/cm2。

110、此外，還有可能將放電元件設計成多孔金屬結構的三維形式，特別是以金屬泡沫的形式。術語“三維多孔金屬結構”是指由金屬構成的任何結構，其不僅在像薄金屬片或金屬箔的平面電極的長度和寬度上延伸，而且在其厚度尺寸上延伸。三維多孔金屬結構具有足夠的多孔性，因此負極的活性材料可以摻入金屬結構的孔中。摻入或施加的活性材料的量是負極上的負載。當放電元件被三維設計成多孔金屬結構的形式，特別是金屬泡沫的形式時，則負極的厚度優選為至少0.2mm，更優選地至少為0.3mm，更優選地至少為0.4mm，更優選地至少為0.5mm，最優選地至少為0.6mm。在這種情況下，與負極相比電極的厚度明顯增大，這就是有機鋰離子電池的情況。另一種有益的實施方式提供了，當使用三維放電元件，特別是金屬泡沫的形式的三維放電元件時，負極的面積比容量優選地至少為2.5mah/cm2，其中按此順序進一步優選以下值：5mah/cm2、15mah/cm2、25mah/cm2、35mah/cm2、45mah/cm2、55mah/cm2、65mah/cm2、75mah/cm2。當放電元件以多孔金屬結構的形式，特別是以金屬泡沫的形式進行三維設計時，負極活性材料的量，即基于電極面積的電極負載至少為10mg/cm2，優選地至少為20mg/cm2，更優選地至少為40mg/cm2，更優選地至少為60mg/cm2，更優選地至少為80mg/cm2，最優選地至少為100mg/cm2。負極的這種負載對可充電電池單元的充電過程和放電過程具有積極影響。

111、在根據本發明的電池單元的另一種有益改進中，負極具有至少一種粘結劑。所述粘結劑優選為氟化粘結劑，特別是聚偏二氟乙烯和/或由四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯組成的三元共聚物。然而粘結劑也可以是由聚合物組成的粘結劑，聚合物由共軛羧酸，或者由該共軛羧酸的堿金屬(alkali)、堿土金屬(alkaline?earth)或銨鹽，或者由它們的組合的單體結構單元構建而成。進一步地，粘結劑也可以由基于單體苯乙烯和丁二烯結構單元的聚合物組成。另外，粘結劑也可以是羧甲基纖維素類的粘結劑。以負極的總重量為基準，粘結劑在負極中的濃度優選地最多為20重量％，更優選地最多為15重量％，更優選地最多為10重量％，更優選地最多為7重量％，更優選地最多為5重量％，最優選地最多為2重量％。

112、在根據本發明的電池單元的另一種有益改進中，負極具有至少一種導電添加劑。導電添加劑應優選表現出低重量、高化學耐受性和高比表面積。導電添加劑的例子是顆粒碳(炭黑、super?p、乙炔黑)、碳纖維(碳納米管cnt、碳(納米)纖維)、細碎的石墨和石墨烯(納米片)。

113、可充電電池單元的結構

114、下面描述根據本發明的可再充電電池單元的結構的有益改進：

115、為了進一步改善可充電電池單元的功能，根據本發明的可充電電池單元的另一種有益改進提供了可充電電池單元包括多個負極和多個高壓電極，所述多個負極和多個高壓電極交替地堆疊在殼中。在此，正極和負極優選通過隔膜彼此電隔離。

116、隔膜可以由無紡布材料、膜、編織材料、針織材料、有機材料、無機材料或其組合構成。有機隔膜可以由未取代的聚烯烴(例如聚丙烯或聚乙烯)、部分至完全被鹵素取代的聚烯烴(例如部分至完全被氟取代，特別是pvdf、etfe、ptfe)、聚酯、聚酰胺或聚砜組成。含有有機材料和無機材料的隔膜是，例如玻璃纖維紡織材料，其中玻璃纖維具有合適的聚合物涂層。該涂層優選包括一種含氟聚合物，例如聚四氟乙烯(ptfe)、乙烯-四氟乙烯(etfe)、全氟乙烯丙烯(fep)、thv(四氟乙烯、六氟乙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物)、全氟烷氧基聚合物(pfa)、氨基硅烷、聚丙烯或聚乙烯(pe)。隔膜也可以折疊在蓄電池單元的殼中，例如以所謂的“z形折疊”的形式。在這種z形折疊中，條狀的隔膜以z形方式穿過電極或圍繞電極折疊。此外，隔膜也可以形成為隔膜紙。

117、在本發明的范圍內，可以將隔膜設計成護套，其中每個高壓電極或每個負極被護套所包覆。護套可以由無紡布材料、膜、編織材料、針織材料，有機材料、無機材料或其組合構成。

118、正極上的護套使得可充電電池單元中的離子遷移和離子分布更加均勻。尤其是在負極中，離子分布越均勻，負極可能負載的活性材料越多，因此可充電電池單元的可用容量越高。同時，避免了可能與負載不均勻以及由此產生的活性金屬沉積有關的風險。當可充電電池單元的正極被包覆在護套中時，這些優點特別有效。

119、優選地，電極和護套的表面尺寸可以彼此匹配，這樣，電極護套的外部尺寸和無護套的電極的外部尺寸至少在一個尺寸上匹配。

120、護套的表面積優選地可以大于電極的表面積。在這種情況下，護套延伸到電極的邊界之外。覆蓋在電極兩側的兩層護套因此可以通過邊緣連接在正極邊緣處彼此連接。

121、在根據本發明的可充電電池單元的另一種有益的實施方式中，負極有護套，而正極沒有護套。

122、下文將根據附圖、實施例和實驗對本發明的進一步有利特性進行更詳細的描述和解釋。