三周专利更新 – 免费版本

固态正极中的硫化物固态电解质颗粒仅通过点接触导电，申请人将其归因于典型的20–30质量百分比的负载量。所主张的正极层中添加了纤维素纤维，硫化物颗粒沿这些纤维呈“串珠”状排列，且纤维也与活性材料接触。该方法权利要求规定预混料中必须含有带负电的纤维素，并将其作为这种排列的基础。

将磺化乙基纤维素（直径8 μm，长度1 mm）和Li₆PS₅Cl（LPSC，4 μm）在丁酸丁酯中均质化（40 MPa，1 h）并经喷雾干燥，随后与NCM811、VGCF和PVDF混合，并涂覆于铝箔（80 μm）上，使涂层中纤维素含量为0.5质量%，LPSC含量为14.5质量%。电池采用50 μm的LPSC隔膜和25 μm的锂箔负极，未说明工作堆叠压力。

正极的离子电导率为 4.3 × 10^-4 S/cm（EIS），相比之下，未磺化的乙基纤维素为 2.5 × 10^-4 S/cm，不含纤维素时为 3.4 × 10^-4 S/cm，未干燥的纤维素-LPSC预混料为 3.0 × 10^-4 S/cm。整电池的初始放电容量为179 mAh/g，初始库仑效率为85.3%，经200次循环（0.1 C，2.5–4.25 V，25°C）后容量保持率为88.9%；而未添加纤维素时的数据分别为170 mAh/g、82.2%和85.1%。若用 2.8 μm LPSC 替代，容量可提升至 181 mAh/g，效率为 87.3%。

A：硫化物固态电解质颗粒（Li₆PS₅Cl 或 Li₃PS₄）
B：磺化纤维素纤维（乙基、甲基或氰基纤维素）
C：正极活性材料（NCM811）

图示：阴极层中，硫化物固态电解质颗粒（A）沿磺化纤维素纤维（B）呈“串珠”状排列，且纤维同时与正极活性材料（C）接触。

通过将酚醛树脂（10 μm）在600°C下碳化1小时，并在850°C、500 kPa表压下用CO₂活化3小时，制备了多孔碳支架（BET比表面积：2,050 m²/g，孔体积：1.03 cm³/g）。该支架仅在100°C的氮气氛围下进行了部分干燥，因此保留了COOH、OH和C_xH_y基团，这些基团会释放CO和CO₂。

在370°C和25–190 kPa表压下，以等量的氢气流量连续通入单硅烷（SiH₄），在孔隙内部沉积了具有悬空键的二氧化硅，推测是通过硅烯的气相分解实现的。在≤50°C的减压条件下通入氮稀释的氧气，形成低价表面氧化物（总氧含量：1质量%）。

在600°C和8 kPa条件下将乙炔分解12小时，形成碳膜和Si–C键，部分以二甲基硅氧烷的形式存在，并集中在表面层（≤50 nm）。硅基本上为非晶态（舍勒晶粒尺寸：0.8 nm），Si–C与非晶硅的²⁹Si MAS NMR峰比A/B为0.46。

在与锂金属配对的半电池中，电极含有9.3质量%的活性物质和83.7质量%的石墨。扣除石墨的贡献后，活性物质的可逆容量为 2,160 mAh/g（1.0 V 截止电压），混合电极的首周效率为 90%。整电池在 1,000 次循环后（0.7 C 充电 / 0.5 C放电）后为85%，在4 C充放电条件下500次循环后为85%；而采用相同支架、在30 kPa压力下经乙炔预浸渍（使Si–C键形成延伸至材料内部）的电极，其数据分别为2,120 mAh/g、87%、70%和57%。

将Li₂CO₃、MnO₂、Mn₂O₃和TiO₂按化学计量比混合，使用氧化锆球进行球磨（350 rpm，12 × 1 h，氩气氛围），并在氩气氛围下进行热处理（5°C/min，600°C 3 h，随后900°C 12 h）。

所得的锂过量氧氟化物 Li_1.5(Mn²⁺)_0.284(Mn³⁺)_0.448(Ti⁴⁺)_0.264O₂F_0.468 是一种具有阳离子无序岩盐（DRX）结构的锂锰钛氧化物，仅含有Mn²⁺、Mn³⁺和Ti⁴⁺作为过渡金属离子（名义上分别占过渡金属总量的28.51%、44.98%和26.51 mol%）。

在半电池实验中（0.1 C，1.5–4.8 V vs. Li⁺/Li，25°C），该材料展现出 260 mAh/g 的首循环放电容量，而未过量添加锂的富 Mn²⁺ 对照材料（72–74 mol% Mn²⁺，Li/过渡金属比≈0.7），而Mn²⁺/Mn³⁺平衡相似但添加了Nb⁵⁺（11.11 mol%）的对比材料为247 mAh/g。在45°C（0.1 C，2.0–4.65 V vs. Li⁺/Li）下，一种锰(III)离子含量更高的变体（17.36 mol% Mn²⁺，59.67 mol% Mn³⁺）达到了257 mAh/g，而含Nb⁵⁺的材料为247 mAh/g。

开发了一种质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极催化剂，其中通过惰性气体退火，将固体（非中空）炭黑载体上部分铂（Pt）从外表面转移至浅层孔隙中。在固体碳载体上，若不进行此处理，几乎所有的铂都会与离子聚合物接触，而离子聚合物中的磺酸基团会对其造成中毒，在低湿度条件下这种中毒现象最为严重。

将市售含40质量百分比铂的Vulcan炭黑在700°C的氩气（Ar）中退火2小时（实施例1），并与未经处理的催化剂（比较例1）在0.168 mg-Pt/cm²的阴极中进行对比测试，测试条件为80°C的H₂/空气混合气环境。

扫描透射电子显微镜（STEM）断层成像显示，10–14 nm的孔隙在总孔隙体积中的占比从13%上升至17%，而位于聚集体内部2–10 nm处（而非表面）的近表面铂颗粒所占比例从38%上升至52%。据推测，碳和铂表面的氧能将孔隙稍微扩大，使其刚好容纳铂但无法容纳离子聚合物。氩气退火后的催化剂在30%相对湿度（RH）下达到0.86 V时的质量活性为175.3 A/g-Pt，而未经处理的催化剂为134.9 A/g-Pt；在80% RH条件下，其活性提升幅度较小（上图）。通过CO置换法测得的Pt表面磺酸覆盖率从17.5–17.9%降至15.8–16.1%（下图），发明人将其归因于Pt与离子聚合物接触面积的减少。未披露极化曲线、耐久性数据或其他退火温度。

实施例 1：例 1，在 700°C 氩气气氛下退火的 Pt/Vulcan
比较例 1：比较例 1，未经处理的 Pt/Vulcan
80%RH / 30%RH：80°C 电池测试的相对湿度
上图 y 轴：0.86 V 下的质量活度 [A/g-Pt]
下图 y 轴：通过 CO 置换法测得的 Pt 表面吸附磺酸基团的占比 [%]

上图：实施例 1 和比较例 1 在 80% 和 30% RH 条件下的 0.86 V 质量活性
下图：通过CO置换法测得的实施例1和对比例1中Pt表面吸附磺酸基团的占比