CN100377389C - 阳极材料及其制备方法和电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提供高容量和改进循环特性的阳极材料及其制备方法，本发明还提供一种电池。阳极材料具有包含能够与Li和C生成金属互化物的元素的反应物相。在该反应物相中，通过X-射线衍射测得的衍射峰的半值宽度优选为0.5°或更大。此外，在该阳极材料中，优选在低于284.5eV的区域，得到C的XPS峰。在包含Sn作为能够与Li生成金属互化物的元素的情况下，优选Sn之3d_5/2轨道峰与C之1s轨道峰之间的能量差大于200.1eV。因而，可以抑制能够与Li生成金属互化物的元素伴随充放电而发生的凝聚或结晶。

Description

阳极材料及其制备方法和电池

技术领域

本发明涉及具有反应物相的阳极材料及其制备，所述反应物相包含例如能够与锂(Li)和碳(C)生成金属互化物的元素，本发明还涉及一种电池。

背景技术

近年来，已经提出很多便携式电子设备，例如组合相机(磁带录像机)、移动电话和便携式个人计算机。这些设备已经实现尺寸减小和重量减轻。与这种形势相伴随的是，作为这些设备的便携式电源，正在积极地就电池特别是二次电池的关键器件进行研发，以提高能量密度。具体地，锂离子二次电池可以提供比铅电池或镍-镉电池更大的能量密度。因此，已经考虑在各自的领域中改进锂二次电池。

通常，对于锂离子二次电池的阳极材料，可以广泛地使用碳质材料如非石墨化碳以及具有较高容量和良好循环特性的石墨。然而，伴随这种高容量的趋势，要解决的问题是需要更高容量的阳极材料。

迄今为止，已经报导过，高容量是通过采用碳质材料的阳极实现的，所述碳质材料是通过选自碳化的材料和条件而得到的(参见日本未审专利申请公开第H08-315825号)。然而，由于采用碳质材料的阳极相对于锂的放电电势为0.8～1.0V，所以电池放电电压低，不能预期能量密度有大的提高。而且，还存在充放电曲线形状严重滞后和每一充放电循环能量效率低的缺点。

同时，作为能够实现比碳质材料中更高容量的阳极材料，已经广泛地研究适用这样事实的材料，其中某些种类的金属可通过电化学作用与锂形成合金，该合金能够可逆地生成和分解。例如，已经广泛地研究了Li-Al合金，且在US 4950566的说明书中报导过Si合金。然而，这些合金随着充电和放电而膨胀和收缩，并在每次充放电中变成粉末，因此，所存在的问题是这些合金的循环特性极差。

因此，为了改善循环特性，已经考虑到用具有高导电性的材料覆盖合金的表面。例如，在日本未审专利申请公开第2000-173669号、日本未审专利申请公开第2000-173670号和日本未审专利申请公开第2001-68096号中，已经考虑到，通过将合金浸渍于其中溶解了导电材料的有机溶剂中，或者利用诸如混合等机械化学反应，用导电材料覆盖合金的表面。

然而，在该情况下，循环特性的改进效果还是不充分，实际上，合金所具有容量仍然没有得到完全的利用。

发明内容

考虑到如上问题，本发明的目的是提供一种能够提供高容量和改进之循环特性的阳极材料及其制备方法，以及一种电池。

根据本发明的第一阳极材料是具有如下反应物相的阳极材料，该反应物相包含：能够与锂生成金属互化物的元素；及碳，其中通过X-射线光电子能谱在低于284.5eV的区域得到碳峰。

根据本发明的第二阳极材料是具有如下反应物相的阳极材料，该反应物相包含：锡(Sn)；及碳，其中通过X-射线光电子能谱而得到的锡原子3d_5/2轨道峰(Sn3d_5/2)与碳原子1s轨道峰(C1s)之间的能量差大于200.1eV。

根据本发明的制备阳极材料的方法是制备具有如下反应物相的阳极材料的方法，该反应物相包含能够与锂和碳生成金属互化物的元素，本发明的方法包括采用如下原料通过机械合金化法合成阳极材料的步骤：包含能够与锂生成金属互化物的元素的原料，及用于碳的原料。

根据本发明的第一电池包括：阴极；阳极；及电解液，其中所述阳极包含具有如下反应物相的阳极材料，该反应物相包含能够与锂和碳生成金属互化物的元素，且所述阳极材料通过X-射线光电子能谱在低于284.5eV的区域提供碳峰。

根据本发明的第二电池包括：阴极；阳极；及电解液，其中所述阳极包含具有如下反应物相的阳极材料，该反应物相包含锡和碳，且在所述阳极材料中，通过X-射线光电子能谱而测得的锡原子3d_5/2轨道峰(Sn3d_5/2)与碳原子1s轨道峰(C1s)之间的能量差大于200.1eV。

根据本发明的第一阳极材料，其通过X-射线光电子能谱而得到的碳峰位于低于284.5eV的区域。因此，可以抑制能够与锂生成金属互化物的元素与充放电相关的凝聚或结晶。

根据本发明的第二阳极材料，其通过X-射线光电子能谱测得的锡原子3d_5/2轨道峰(Sn3d_5/2)与碳原子1s轨道峰(C1s)之间的能量差大于200.1eV。因此，可以抑制能够与锂生成金属互化物的元素与充放电相关的凝聚或结晶。

根据本发明的制备阳极材料的方法，其阳极材料是利用如下原料通过机械合金化法合成的：包含能够与锂生成金属互化物的元素的原料，及用于碳的原料。因此，可以容易地制备本发明的第一和第二阳极材料。

根据本发明的第一和第二电池，采用本发明的第一或第二阳极材料。因此，可以获得高容量，并且可以改善充放电效率和循环特性。

附图说明

图1是制造根据本发明实施方案之阳极材料所用机械合金化装置的结构实例的透视图；

图2是采用根据本发明实施方案之阳极材料的二次电池的结构的断面图；

图3是根据本发明实施例1-22至1-42的阳极材料的X-射线光电子能谱峰；

图4是根据本发明对比例1-8至1-15的阳极材料的X-射线光电子能谱峰；及

图5是在本发明的实施例中制备的硬币式电池的结构的断面图。

具体实施方式

下面将参照附图详述本发明的具体实施方案。

根据本发明实施方案的阳极材料具有能够与锂等反应并充当阳极活性物质的反应物相。该反应物相包含，例如，能够与锂生成金属互化物的元素(下文中称之为锂活性元素)。优选锂活性元素包括，例如，至少一种选自长周期周期表中11族至15族的元素。具体地，优选锂活性元素包括硅，锡，或者二者。硅和锡具有高单位重量的与锂反应量。

此外，在这种情况下，除了硅或锡之外，还优选包括选自镍(Ni)，铜(Cu)，铁(Fe)，钴(Co)，锰(Mn)，铟(In)，锌(Zn)，及银(Ag)中的至少一种。此外，还优选包括选自锌，铟，及银中的至少一种；以及选自镍，铜，铁，钴，及锰中的至少一种。其原因是仅包括硅或锡时循环特性会降低。这些金属元素可以与硅或锡的化合物的形式存在，也可以混合物的形式存在。

反应物相还包含碳。当包含碳时，反应物相变成低结晶或无定形的，锂顺利地嵌入和脱出，并且与电解液的反应活性降低。优选反应物相还包括至少一种选自长周期周期表中4族至6族的元素。其原因是可以有效地抑制循环之后锂活性元素的凝聚和结晶。

在反应物相在，例如，优选通过X-射线衍射得到的衍射峰的半值宽度为0.5°或更大，在X-射线衍射中，使用CuKα-射线作为特定的X-射线，扫描速度为1°/分钟，且衍射角为2θ。当半值宽度小于0.5°时，碳的作用可能得不到充分的证实。

具体地，更优选半值宽度为1°或更大，更优选为5°或更大。而且，反应物相的平均晶粒直径优选为10μm或更小，更优选为1μm或更小，甚至还优选为100nm或更小。其原因是反应物相可以变成更低结晶的，而且，变成无定形的，并充分地实现前述的碳的作用。

在X-射线衍射分析中，相应反应物相的衍射峰很容易识别，办法是比较锂与反应物相电化学反应前后的X-射线衍射图。这种衍射峰对应于电化学反应之后发生变化了的衍射峰。相应于反应物相的衍射峰经常示于衍射角2θ为30°至60°的范围。平均晶粒直径可以通过透射电子显微镜观测阳极材料的晶体结构来检测。

反应物相中的碳存在于锂活性元素之间，并且优选与反应物相中所包含的金属元素或准金属元素相结合。锂活性元素伴随充电和放电而凝聚或结晶，据认为这是导致循环特性恶化的原因。然而，当碳与反应物相中所包含的金属元素或准金属元素结合时，锂活性元素伴随的凝聚或结晶会受到抑制。同时，当碳不与其它元素结合并仅存在于锂活性元素之间时，则难于抑制锂活性元素伴随充电和放电的凝聚或结晶。

作为检验元素结合状态的测量方法，有X-射线光电子能谱(XPS)。更具体地，XPS是这样的方法，其可用来检验样品表面几个纳米区域中的元素组成和元素的结合状态，办法是用软X-射线(商业设备中采用Al-Kα-射线或Mg-Kα-射线)照射样品表面，并测量从样品表面脱出的光电子的动能。下文中将描述其详细的内容。

每种元素内壳层轨道电子的结合能基本上近似地随元素上的负电荷密度而变化。例如，假设给定碳元素A上的电荷密度因与其邻近的元素的相互作用而降低。这种情况下，外壳层的电子如2p电子减少。因此，碳元素A的1s电子被碳元素A的壳层结合得更牢固。如上所述，当元素上的电荷密度降低时，峰向结合能更高的一侧移动。换言之，结合能的数值反应了元素的电子状态(结合状态)。例如，石墨的峰位置在下述装置中出现于284.5eV，在该装置中，如此进行能量标定，使得金原子的4f轨道峰(Au4f)得于84.0eV。

在碳与其它元素结合的情况下，当对阳极材料进行XPS时，在低于284.5eV的区域得到碳峰。这种情况下，与石墨中的碳的电荷密度相比，电荷密度因为与邻近元素的相互作用而增加。众所周知的是，只有当其它元素存在于碳附近时，其电荷密度才增加，换言之，只有当碳于其它元素形成碳化物时，才能给出范围低于284.5eV的峰。例如，已经知道碳化钛(TiC)的峰出现在281.5eV，碳化钡(Ba₂C)的峰出现在283.5eV，(CH₂)_n的峰出现在284.8eV，碳酸钠(Na₂CO₃)的峰出现在289.4eV，及CF₂CF₂的峰出现在292.6eV。

而且，当包含锡作为锂活性元素时，锡原子之3d_5/2轨道峰(Sn3d_5/2)与碳原子之1s轨道峰(C1s)之间的能量差大于200.1eV，这是通过阳极材料的XPS而得到的。其原因如下。已经报导过，在金属状态下，Sn3d_5/2的峰位置为484.92eV和484.87eV(例如，参见D.Briggs and M.P.Seah，″Auger and X-RayPhotoelectron Spectroscopy″；and″Practical Surface Analysis″，Second edition，John Wiley & Sons，1990)。可以想到的是，在合金状态下Sn3d_5/2的峰位置将与在金属状态下的峰位置相同。同时，就碳原子的1s轨道(C1s)而言，石墨的峰位置为284.5eV，而表面污染碳的峰位置则为284.8eV。如果测量合金与石墨的简单混合物，两个峰Sn3d_5/2与C1s之间的距离为484.9eV(金属锡的峰位置)-284.8eV(石墨的峰位置)＝200.1eV。因此，当碳与其它元素相互作用时，所述峰间距的结果是大于200.1eV。

换言之，通过XPS而得到的阳极材料中的碳的峰位置低于284.5eV。而且，包含锡作为锂活性元素时，优选通过XPS测得的Sn3d_5/2峰与C1s峰之间的能量差大于200.1eV，更优选大于200.4eV，以及从200.5eV至202.4eV。在该范围，可以显著地抑制锂活性元素的凝聚或结晶。

在对阳极材料进行XPS测量之前，将阳极材料通过双面涂布于胶带或铟金属上的压敏胶固定。其后，当其表面覆盖有表面污染碳时，优选用装有XPS设备的氩离子枪对该表面进行轻微的溅射。而且，当测量目标的阳极材料存在于电极的阳极中(见下文)时，将电池拆卸，取出阳极，然后用挥发性溶剂如碳酸二甲酯清洁阳极。由此可以除去存在于阳极表面的低挥发性溶剂和电解质盐。优选该取样过程在惰性气氛下进行。

而且，在XPS测量中，使用C1s峰修正光谱的能量轴。一般地，表面污染碳存在于用作能量基准(energy reference)物质的表面。在该实施方案中，例如，将表面污染碳的峰位置设定为284.8eV。借助于这种XPS测量，可以由表面污染碳的峰与组成碳的峰的和，得到C1s峰的波形。因此，通过分析该波形，可以得到组成碳的峰。在波形分析中，将存在于最低结合能一侧的主峰的位置设定为284.8eV。而且，可以使用商用软件分析波形。当包含锡时，可以使用Sn3d_5/2峰作为能量基准。这种情况下，通过设定峰位置为484.9eV来进行能量修正。

再者，在该阳极材料中，优选碳的比例为2％重量或更大，更优选为5％重量或更大。如果碳的比例太小，则可能得不到足够精细的晶体结构。而且，优选碳的比例为50％重量或更小，更优选为40％重量或更小，甚至还优选25％重量或更小。如果碳的比例太大，则难于获得足够的容量。

此外，优选阳极材料的比表面积为0.05m²/g至70m²/g。如果比表面积太小，则阳极材料不能与电解液充分地接触。同时，如果比表面积太大，则其与电解液的反应活性变大，电解液可能会被分解。比表面积可以通过BET(Brunauer Emmett Teller)方法得到。

另外，优选阳极材料升温中值粒径为50μm或更小，更优选为30μm或更小，甚至更优选为20μm或更小，最优选为5μm或更小。而且，优选阳极材料的中值粒径为100nm或更大。在这样的范围，可以有效地抑制电极的局部膨胀。可以通过例如激光衍射型粒径分布测量仪测量中值粒径。

举例来说，前述阳极材料可以制备如下。

首先，制备阳极材料组成元素的原料。作为碳的原料，可以使用抑制或多种碳质材料，如非石墨化碳、石墨化碳、石墨、热解碳、焦碳、玻璃碳、有机高分子化合物烧结体、活性碳和碳黑。这些碳质材料的形状可以是纤维形、球形、颗粒形和磷片形中的任意形状。

作为碳之外的其它组成元素的原料，即包含锂活性元素的原料，可以使用各组成元素的单质的粉末或聚集物。也可以在粉末或聚集物混合之后，将混合物熔化于电炉、高频热导炉或电弧熔化炉中，并使生成物固化。另外，也可以使用合金，其中两种或多种前述组成元素，通过诸如气体雾化和水雾化等雾化方法或者各种辊压方法形成合金。然而，优选采用合金，因为这样容易实现低结晶度，并且可以缩短反应时间。合金可以是粉末或聚集物。

其次，对这些材料进行机械合金化。例如，将至少一种锂活性元素与碳合金化，以合成阳极材料。对于这种机械合金化，例如，可以使用行星式球磨机装置及图1所示的装置。

利用图1所示的介质搅拌型机械合金化装置，制造合金粉末：一边进行粉碎一边使原料合金化，同时通过将原料与研磨球20和惰性气体(未示出)一起提供给研磨槽11而对原料进行混合，且通过装有搅拌桨12A的旋转搅拌轴12进行搅拌。研磨槽11具有用于盛装所述材料等的外壳部分11A和安装于外壳部分11A顶部的盖子11B。如此安装搅拌轴12，使得搅拌轴12穿过盖子11B和气封13。盖子11B上安装有进料孔14和15。原料和研磨球20自进料孔14，惰性气体自进料孔15分别提供到研磨槽11中。在外壳部分11A的侧壁，装有夹套16，夹套中循环着用于将研磨槽11的内部加热或冷却至所需温度的介质。循环于夹套16中的介质自供料管17提供给夹套16，并由出料管18从夹套16中排出。在外壳部分11A的底部，装有出料筛19。通过该出料筛19，分离所制备合金粉末和研磨球20，使研磨球20留在研磨槽11中，只从研磨槽11中排出合金粉末。

通过前述步骤，得到该实施方案的阳极材料。

将该阳极材料用于电池的实例如下。

图2示出了采用本发明之阳极材料的二次电池的结构的断面图。

该二次电池即所谓的圆筒形电池，且具有盘绕电极40，其中条形的阴极41和条形的阳极42与其间的隔板43一起盘绕，且处于近似中空圆筒形的电池壳31中。电池壳31是由例如镀镍的铁制成的。电池壳31的一端是密闭的，电池壳31的另一端是敞开的。在电池壳31内，注有电解质溶液(液体电解液)，其浸渍在隔板43中。一对绝缘板32和33各自如此排列，使得盘绕电极40夹在绝缘板32与33之间，且绝缘板32和33垂直于盘绕电极四周的表面。

在电池壳31的敞开端，利用垫圈37通过敛缝法安装电池盖34，以及布置在该电池盖34里面的安全阀机构35和PTC(正温度系数)装置36。将电池壳31的内部密封。电池盖34由例如与电池壳31相类似的材料制成。安全阀机构35通过PTC装置36与电池盖34电连接。当电池内压因内部短路或外部受热而达到一定水平或更大时，圆盘15A弹出，切断电池盖34与盘绕电极40之间的电连接。当温度升高时，PTC装置36通过增加其自身的阻值来限流，以防止大电流所导致的异常放热。垫圈37是由例如绝缘材料制成的，其表面涂有沥青。

例如，以中央销44为中心，盘绕所述的盘绕电极40。将铝(Al)等制成的阴极引线45连接到盘绕电极40的阴极41上。将镍等制成的阳极引线46连接到阳极42上。通过焊接到安全阀机构35上，使阴极引线45与电池盖34电连接。焊接阳极引线46，并使之电连接到电池壳31上。

阴极41具有例如这样的结构(尽管未示出)，在该结构中，阴极混合物层提供于具有一对相对表面的阴极集电体的两面或一面。阴极集电体由例如金属箔(如铝箔)制成。阴极混合物层包含例如一种或多种能够嵌入和脱出锂的阴极材料，作为阴极活性物质。阴极混合物层还可以根据需要包含导电剂(如碳材料)和粘结剂(如聚偏二氟乙烯)。

作为能够嵌入和脱出锂的阴极材料的实例，可以提及不含锂的金属硫化物或金属氧化物，如硫化钛(TiS₂)、硫化钼(MoS₂)、硫化铌(NbSe₂)和氧化钒(V₂O₅)。而且，还可以提及锂复合氧化物，其主体为Li_xMO₂(式中，M代表一种或多种过渡金属，x根据电池的充放电状态而变化，且一般为0.05≤x≤1.10)。作为该锂复合氧化物的组成成分的过渡金属M，优选其为钴、镍和锰等。这种锂复合氧化物的具体实例包括LiCoO₂；LiNiO₂；Li_xNi_yCo_1-yO₂(式中，x和y根据电池的充放电状态而变化，且一般为0＜x＜1和0.7＜y＜1.02)；及具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物。

如阴极41一样，阳极42具有例如这样的结构(尽管未示出)，在该结构中，阳极混合物层提供于具有一对相对表面的阳极集电体的两面或一面。阳极集电体是由例如金属箔(如铜箔)制成的。

举例来说，阳极混合物层包含根据该实施方案的阳极材料，并且根据需要采用粘结剂(如聚偏二氟乙烯)来制备。通过包含根据上述实施方案的阳极材料，在所述二次电池中可以获得高容量，并且可以提高充放电效率和循环特性。除了根据该实施方案的阳极材料之外，阳极混合物层还可以包含其它阳极活性物质或其它材料如导电剂。作为其它阳极活性物质的实例，可以提及能够嵌入和脱出锂的碳质材料。优选该碳质材料的原因是，其可以提高充放电循环特性，并充当导电剂。碳质材料的实例包括热解碳、焦碳、玻璃碳、有机高分子化合物烧结体、活性碳和碳黑。其中，焦碳的实例包括沥青焦碳、针状焦碳和石油焦碳。有机高分子化合物烧结体是通过在适宜温度下烧结和碳化高分子化合物如酚醛树脂和呋喃树脂而得到的。这些碳质材料的形状可以是纤维形、球形、颗粒形和磷片形中的任意形状。

相对于根据该实施方案的阳极材料而言，优选该碳质材料的比例为1～95％重量。如果碳质材料太少，则阳极34的导电性降低。同时，如果碳质材料太多，则电池容量下降。

隔板43用于隔离阴极41与阳极42，防止因这两个电极的接触而导致的电流短路，并允许锂离子通过。隔板43是由例如合成树脂制成的多孔膜构成的，所述合成树脂的实例有聚四氟乙烯、聚丙烯和聚乙烯，隔板43也可以是由陶瓷制成的多孔膜构成的。隔板43可以具有两种或多种前述多孔膜层合的结构。

浸渍在隔板43中的电解质溶液包含溶剂和溶解于该溶剂中的电解质盐。作为溶剂，可以提及碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3-二氧戊环、4-甲基-1，3-二氧戊环、二乙醚、环丁砜、甲基环丁砜、乙腈、丙腈、茴香醚、乙酸酯、丁酸酯及丙酸酯。作为溶剂，可以单独使用前述溶剂中的任一种，也可以使用前述溶剂中的两种或多种的混合物。

作为电解质盐的实例，可以提及锂盐。作为电解质盐，可以单独使用一种锂盐，也可以使用两种或多种锂盐的混合物。锂盐的实例包括LiClO₄、LiAsF₆、LiPF₆、LiBF₄、LiB(C₆H₅)₄、CH₃SO₃Li、CF₃SO₃Li、LiCl和LiBr。

可以使用凝胶电解液或固体电解液代替所述电解质溶液。举例来说，凝胶电解液是电解质溶液固定在高分子化合物中的电解液。该电解质溶液(即溶剂、电解质盐等)如上所述。可以使用任何高分子化合物，只要该高分子化合物可以吸附并胶凝电解质溶液。这种高分子化合物的实例包括含氟高分子化合物如聚偏二氟乙烯及偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物；醚类高分子化合物如聚环氧乙烷及包含聚环氧乙烷的交联体；以及聚丙烯腈。更具体地，出于氧化还原稳定性考虑，含氟高分子化合物更可取。

作为固体电解液的实例，可以使用任何的无机固体电解液及高分子固体电解液，只要其是具有锂离子导电性的材料。无机固体电解液的实例包括含氮化锂或碘化锂的无机固体电解液。高分子固体电解液主要是由电解质盐和溶解电解质盐的高分子化合物构成的。作为高分子固体电解液的高分子化合物，例如，可以单独使用醚类高分子化合物如聚环氧乙烷和包含聚环氧乙烷的交联体，酯类高分子化合物如聚甲基丙烯酸酯，及丙烯酸酯类高分子化合物，也可以使用它们的混合物或共聚物。当使用这种固体电解液时，可以免除隔板35。

在该二次电池中，例如充电时，锂离子从阴极41中脱出，并通过电解液嵌入到阳极42中。例如放电时，锂离子从阳极42中脱出，并通过电解液嵌入到阴极41中。在本发明中，阳极42包含阳极材料，其中包含锂活性元素和碳中的至少一种，且碳与金属元素或准金属元素成键。因此，锂顺利地嵌入和脱出，且与电解液的反应受到抑制。而且，确保了与电解液的接触特性及反应性良好。此外，还可以抑制与充放电有关的锂活性元素的凝聚或结晶。

这种二次电池的制备实例如下。

首先，将阴极材料及需要时的导电剂和粘结剂混合，制成阴极混合物。将该阴极混合物分散于诸如N-甲基吡咯烷酮等混合溶剂中，形成阴极混合物浆料。其次，用该阴极混合物浆料涂布阴极集电体，干燥并压制，形成阴极混合物层。结果制得阴极41。接着，将阴极引线45焊接到阴极41上。

而且，将根据该实施方案的阳极材料及需要时的粘结剂混合，制成阳极混合物。将该阳极混合物分散于诸如N-甲基吡咯烷酮等混合溶剂中，形成阳极混合物浆料。接着，用该阳极混合物浆料涂布阳极集电体，干燥并压制，形成阳极混合物层。结果制得阳极42。其后，将阳极引线46焊接到阳极42上。

随后，将阴极41和阳极42与其间的隔板43一起盘绕。将阴极引线45的一端焊接到安全阀机构35，将阳极引线46的一端焊接到电池壳31。将盘绕的阴极41和阳极42夹在一对绝缘板32与33之间，由此将阴极41和阳极42固定在电池壳31的内部。接着，向电池壳31的内部注入电解质溶液。其后，在电池壳31的敞开端，利用垫圈37，通过敛缝法固定电池盖34、安全阀机构35和PTC装置36。由此完成图2所示的二次电池。

如上所述，根据该实施方案的阳极材料，通过XPS可以在低于284.5eV的区域得到碳峰。因此，与充放电有关的锂活性元素的凝聚或结晶能够得到抑制。

而且，当包含锡时，通过XPS而得到的Sn3d_5/2峰与C1s峰之间的能量差大于200.1eV。因此，与充放电有关的锡的凝聚或结晶能够得到抑制。

因此，根据该实施方案的电池，由于使用了本发明的阳极材料，所以可以获得高容量，并且能够提高充放电效率和循环特性。

此外，在根据该实施方案的阳极材料的制备方法中，锂活性元素和碳中的至少一种是通过机械合金化法合金化的。因此，根据该实施方案的阳极材料容易制备。

根据该实施方案的阳极材料可以用机械合金化法之外的其它方法制备，例如熔化法(如雾化法)和轧制法。

下文中将给出本发明的具体实施例的说明。

(确认添加碳的效果的实验：实施例1-1至1-42)

作为实施例1-1至1-21，制备实施方案中所述的阳极材料，其比表面积和中值粒径的值示于表1-1至表1-4中。然后，如表1-1至表1-4所示，改变实施例1-1至1-21的阳极材料中除碳之外的其它组成元素的种类和比例以及碳的比例。表1-6和1-7的晶体粒径栏中的条形符号(-)表示确认未被承认，因为晶体粒径太小。而且，作为实施例1-1至1-21的对比例1-1至1-7，如实施例1-1至1-21那样制备阳极材料，所不同的是按表1-5所示改变组成、比表面积和中值粒径。而且，作为实施例1-22至1-42，制备该实施方案中所述的阳极材料，其比表面积、反应物相的晶体粒径及中值粒径的值如表1-6或表1-7中所示。然后，按表1-6或表1-7中所示，改变阳极材料中除碳之外的其它组成元素的比例和碳的比例。另外，作为实施例1-22至1-42的对比例1-8至1-15，如实施例1-22至1-42那样制备阳极材料，所不同的是按表1-8所示改变组成、比表面积，反应物相的晶体粒径及中值粒径。更具体地，首先将合金粉末注入图1所示的介质搅拌型机械合金化装置(MitsuiMining有限公司制造)中，使其总量为1kg，在该合金粉末中，其它组成元素作为除碳之外的其它组成元素的原料与作为碳原料的石墨粉末合金化。其次，在进一步加入约18kg作为研磨球20的硬铬球(直径约9mm)之后，用氩气惰性气体置换研磨槽11的内部。接着，以250rpm的转速使搅拌轴12运行10小时，然后停止10分钟。重复该操作，直至总的运行时间达到20小时。接下来，在研磨槽11冷却至室温之后，从研磨槽11中取出所合成的粉末，并通过200目的筛子除去粗粉末。由此得到实施例1-1至1-42和对比例1-1至1-15的阳极材料。就实施例1-1至1-42和对比例1-1至1-8的阳极材料，通过X-射线衍射分析测量其X-射线衍射图，并检验相应反应物相的峰的半值宽度。作为X-射线衍射装置，使用Rigaku制造的RAD-IIC。测量中，使用CuKα-射线作为具体的X-射线，扫描速度为1°/分钟。所得结果示于表1-1至表1-8。

此外，就实施例1-22至1-42和对比例1-8至1-15的阳极材料，对其进行XPS。结果，在实施例1-22至1-42中，得到如图3所示的峰P1，在对比例1-8至1-15中，得到如图4所示的峰P2。而且，当分析所得的峰P1和P2时，在实施例1-22至1-42中，得到如图3所示的表面污染碳的峰P3，以及阳极材料组分中的C1s峰P4，其位于能量低于峰P3的一侧。同时，在对比例1-8至1-15中，如图4所示，仅得到表面污染碳的峰P3。在表1-6至表1-8中，给出了通过XPS得到的阳极材料组分的C1s峰的能量值，以及Sn3d_5/2峰与C1s峰之间的能量差。

此外，利用实施例1-1至1-42和对比例1-1至1-15的阳极材料，制备图5所示的硬币式电池，评价其充放电特性，并检验阳极材料的循环特性。在该硬币式电池中，将采用这些实施例之阳极材料的试验电极51装入外部构件52中，将由金属锂制成的反电极53附着在外部构件54上，将这些电极与其间的浸渍有电解质溶液的隔板55层合，从而得到通过垫圈56敛缝的层合体。

试验电极51制备如下。首先，将46％重量的所得阳极材料，46％重量的作为导电剂和阳极材料的石墨，2％重量的作为导电剂的乙炔黑，及6％重量的作为粘结剂的聚偏二氟乙烯混合，将该混合物分散于作为混合溶剂的N-甲基吡咯烷酮中，得到浆料。其次，用该浆料涂布铜箔，干燥，并在恒压下压模。将所得物冲压成直径为15.2mm的片状器件。采用冲压成直径为15.5mm的金属锂板作为反电极53。作为电解质溶液，使用电解质盐LiPF₆溶解于碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二甲酯之混合溶剂中的溶液。硬币式电池的尺寸为：直径约20mm，厚度约1.6mm。

充放电进行如下。在本发明中，充电是锂嵌入到合金材料中的反应，放电是指脱出锂的反应。首先，在以1mA的恒定电流进行恒流充电至电压达到5mV之后，进行恒压充电，直至电流达到50μA。其次，以1mA的恒定电流进行恒流充电，直至电压达到1.2V。以第40次循环相对于第1次循环的容量保持率来评价循环特性。结果示于表1-1至表1-8中。

如表1-1至表1-8所示，根据实施例1-1至1-42，可以得到比对比例1-1至1-15高的容量保持率。亦即发现，当反应物相中除锂活性元素之外还包含碳时，可以提高循环特性。

(关于半值宽度的讨论：实施例2-1至2-3)

作为实施例2-1至2-3及其对比例2-1，如实施例1-1那样制备阳极材料，所不同的是按表2所示改变组成、比表面积和中值粒径。关于实施例2-1至2-3和对比例2-1的阳极材料，按实施例1-1那样得到相应反应物相的峰的半值宽度。而且，按实施例1-1那样，利用实施例2-1至2-3和对比例2-1的阳极材料制备硬币式电池，且得到各自在第40循环的容量保持率。结果与实施例1-1的结果一起示于表2中。如表2所示，当相应反应物相的峰的半值宽度为0.5°或更大时，得到较高的容量保持率。亦即发现，优选相应反应物相的峰的半值宽度为0.5°或更大。

(关于比表面积的讨论：实施例3-1)

作为实施例3-1及其对比例3-1和3-2，按实施例1-1那样制备阳极材料，所不同的是按表3所示改变组成、比表面积和中值粒径。关于实施例3-1以及对比例3-1和3-2的阳极材料，按实施例1-1那样得到相应反应物相的峰的半值宽度。而且，按实施例1-1那样，利用实施例3-1以及对比例3-1和3-2的阳极材料制备硬币式电池，并得到各自在第40循环的容量保持率。所得结果与实施例1-1的结果一起示于表3中。如表3所示，其中给出了如下趋势：当阳极材料的比表面积变大时，容量保持率升高，但是在达到最大值之后，容量保持率降低。亦即发现，当阳极材料的比表面积为0.05～70m²/g时，可以进一步提高循环特性。

(关于C1s峰以及Sn3d_5/2峰-C1s峰的讨论：实施例4-1至4-4)

作为实施例4-1至4-4及其对比例4-1，按实施例1-22那样制备阳极材料，所不同的是按表4所示改变组成、比表面积、反应物相的晶体粒径及中值粒径。反应物相栏的晶体粒径中的条形符号(-)表示确认未得到允许，因为晶体粒径太小。关于实施例4-1至4-4和对比例4-1的阳极材料，按与实施例1-22一样，得到相应反应物相的峰的半值宽度。而且，如实施例1-22那样进行XPS，并分析由此得到的峰。此外，按实施例1-1那样，实施例4-1至4-4和对比例4-1的阳极材料制备硬币式电池，并得到各自在第40循环的容量保持率。结果与对比例1-9和1-10的结果一起示于表4-1或表4-2中。如表4-2所示，尽管含碳，但对比例4-1仍显示较低的容量保持率。而且，如表4-1所示，当C1s峰的能量值低于284.5eV，或者Sn3d_5/2峰与C1s峰间的能量差大于200.1eV时，可以获得较高的容量保持率。亦即发现，通过设定C1s峰的能量值低于284.5eV，或者通过设定Sn3d_5/2峰与C1s峰间的能量差大于200.1eV，则可显著地提高循环特性。

(关于反应物相的晶体粒径的讨论：实施例5-1至5-10)

作为实施例5-1至5-10，按实施例1-22那样制备阳极材料，所不同的是按表5-1或表5-2所示改变组成、比表面积、反应物相的晶体粒径和中值粒径。关于实施例5-1至5-10的阳极材料，按实施例1-1那样得到相应反应物相的峰的半值宽度。而且，按实施例1-22那样进行XPS。此外，按实施例1-22那样，利用实施例5-1至5-10的阳极材料制备硬币式电池，且得到各自在第40循环的容量保持率。结果与实施例1-23的结果一起示于表5-1或表5-2中。如表5-1或表5-2中所示，其中给出了如下趋势：当反应物相的平均晶粒直径变小时，容量保持率得到提高。亦即发现，优选反应物相的平均晶粒直径为10μm或更小，更优选为1μm或更小，甚至更优选为100nm或更小。

(关于碳的比例的讨论：实施例6-1至6-17)

作为实施例6-1至6-6，按实施例1-1那样制备阳极材料，所不同的是按表6-1所示改变组成、比表面积和中值粒径。而且，作为实施例6-7至6-17，按实施例1-22那样制备阳极材料，所不同的是按表6-2或表6-3所示改变组成、比表面积、反应物相的晶体粒径和中值粒径。表6-2和6-3之晶体粒径栏中的条形符号(-)表示确认未得到承认，因为晶体粒径太小。关于实施例6-1至6-17的阳极材料，如实施例1-1和1-22那样，得到相应反应物相的峰的半值宽度。而且，关于实施例6-7至6-17的阳极材料，按实施例1-22那样进行XPS，并分析由此得到的峰。此外，按实施例1-1和实施例1-22那样，利用实施例6-1至6-17的阳极材料制备硬币式电池，且得到各自在第40循环的容量保持率。所得结果与实施例1-1、1-23和1-32以及对比例1-1和1-9的结果一起示于表6-1至6-3中。如表6-1至6-3所示，其中给出了如下趋势：当碳的比例变大时，容量保持率升高，但是在出现最大值之后，容量保持率降低。亦即发现，阳极材料中碳的比例优选为2％重量或更大，更优选为5％重量或更大。还发现，阳极材料中碳的比例优选为50％重量或更小，更优选为40％重量或更小，甚至更优选为25％重量或更小。

(关于中值粒径的讨论：实施例7-1至7-11)

作为实施例7-1至7-5，按实施例1-1那样制备阳极材料，所不同的是按表7-1所示改变组成、比表面积和中值粒径。而且，作为实施例7-6至7-11，按实施例1-22那样制备阳极材料，所不同的是按表7-2或表7-3所示改变组成、比表面积、反应物相的晶体粒径和中值粒径。表7-2和7-3的晶体粒径栏中的条形符号(-)表示确认未得到承认，因为晶体粒径太小。关于实施例7-1至7-11的阳极材料，按实施例1-1和1-22那样得到相应反应物相的峰的半值宽度。而且，关于实施例7-6至7-11的阳极材料，按实施例1-22那样进行XPS。此外，按实施例1-1那样，利用实施例7-1至7-11的阳极材料制备硬币式电池，且得到各自在第40循环的容量保持率。所得结果与实施例1-23和1-32的结果一起示于表7-1至7-3中。如表7-1至7-3所示，其中给出如下趋势：当中值粒径变大时，容量保持率升高，但是在达到最大值之后，容量保持率降低。亦即发现，阳极材料的中值粒径优选为50μm或更小，更优选为30μm或更小，甚至还优选为20μm或更小，最优选为5μm或更小。

(关于制备方法的讨论：实施例8-1至8-6)

作为实施例8-1和8-2，通过雾化法制备实施方案中所述的阳极材料，其比表面积和中值粒径的值示于表8-1中，该方法采用其它各组成元素的粉末作为除碳之外的其它组成元素的原料，采用石墨粉末作为碳的原料。然后，按表8-1所示改变实施例8-1和8-2的阳极材料中除碳之外的其它组成元素的种类和比例以及碳的比例。而且，作为实施例8-1和8-2的对比例8-1和8-2，按实施例8-1和8-2那样制备阳极材料，所不同的是按表8-1所示改变组成、比表面积和中值粒径。而且，作为实施例8-3和8-4，按实施例1-22那样制备阳极材料，所不同的是采用其它各组成元素的粉末作为除碳之外的其它组成元素的原料，采用石墨粉末作为碳的原料，且按表8-2所示改变组成、比表面积和中值粒径。表8-2的晶体粒径栏中的条形符号(-)表示确认未得到承认，因为晶体粒径太小。另外，作为实施例8-3和8-4的对比例8-3和8-4，按实施例8-3和8-4那样阳极材料，所不同的是按表8-2所示改变组成、比表面积和中值粒径。此外，作为实施例8-5和8-6，通过雾化法利用合金粉末制备实施方案中所述的阳极材料，其比表面积、反应物相的晶体粒径和中值粒径如表8-3所示，在所述合金粉末中，作为除碳之外的其它组成元素的原料，其它组成元素与作为碳的原料的石墨粉末合金化。然后，按表8-3所示，改变实施例8-5和8-6的阳极材料中除碳之外的其它组成元素的种类和比例以及碳的比例。

关于实施例8-1至8-6的阳极材料，按实施例1-1那样得到相应反应物相的峰的半值宽度。而且，关于实施例8-3至8-6的阳极材料，按实施例1-22那样进行XPS，并分析由此得到的峰。此外，按实施例1-1和1-22那样，利用实施例8-1至8-6的阳极材料制备硬币式电池，并得到第40次循环时的容量保持率。其结果示于表8-1至表8-3中。如表8-1至表8-3所示，根据实施例8-1至8-6，可以获得比相应对比例8-1至8-4高的容量保持率。亦即发现，即使使用其它各组成元素的粉末作为除碳之外的其它组成元素的原料，甚至使该原料通过雾化法进行合金化，也能够提高循环特性，只要其中除锂活性元素之外还包含碳。

尽管已参照实施方案和实施例描述了本发明，但是本发明并不限于前述的实施方案和实施例，而是可以对其作出各种修改。例如，在前述实施方案中，本发明是以圆筒形二次电池为具体实例进行描述的。然而，对本发明的电池的形状并没有特殊的限制。例如，电池壳的形状可以是方形的、硬币形的、纽扣形的，等等。此外，电池的尺寸也是任选的，而且本发明还可以应用于电动汽车的大型电池。而且，在前述的实施方案和实施例中，对二次电池进行了说明，但是本发明同样可以应用于其它电池如原电池。

(表1-1)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	容量保持率(％)
								除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-1					CoSn	39.859.7		0.5	2.0	2	5	72
实施例1-2	ZnSn	33.646.4		20	2.0	2	5			88
			实施例1-3					FeSn	25.654.4		20	2.0	2	5	87
实施例1-4	CuSn	3644		20	2.0	2	5			89
			实施例1-5					NiSn	25.654.4		20	2.0	2	5	91
实施例1-6	MnSn	2456		20	2.0	2	5			88
			实施例1-7					AgSn	33.646.4		20	2.0	2	5	89

(表1-2)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	容量保持率(％)
								除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-8					CoSnGe	3246.41.6		20	2.0	2	5	91
实施例1-9	CoSnBi	3246.41.6		20	2.0	2	5			91
			实施例1-10					CoSnSb	3246.41.6		20	2.0	2	5	92
实施例1-11	CoSnZn	3246.41.6		20	2.0	2	5			91
			实施例1-12					CoSnFe	3246.41.6		20	2.0	2	5	91
实施例1-13	CoSnCu	3246.41.6		20	2.0	2	5			89
			实施例1-14					CoSnNi	3246.41.6		20	2.0	2	5	89
实施例1-15	CoSnCr	3246.41.6		20	2.0	2	5			89

(表1-3)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	容量保持率(％)
								除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-16					CoSnIn	30.2653.45.34		11	2.0	2	5	92
实施例1-17	CoSnAg	30.2653.45.34		11	2.0	2	5			93
			实施例1-18					CoSnZn	30.2653.45.34		11	2.0	2	5	91
实施例1-19	CoSnIn	30.2653.45.34		11	2.0	2	5			91

(表1-4)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	中值粒径(μm	半值宽度(°)	容量保持率(％)
								除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-20					CoSnInZn	28.4851.624.454.45		11	2.0	2	5	93
实施例1-21	CoSnAgZn	28.4851.624.454.45		11	2.0	2	5			94

(表1-5)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	容量保持率(％)
								除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			对比例1-1					CoSn	4060		0	2.0	2	5	15
对比例1-2	ZnSn	4258		0	2.0	2	5			20
			对比例1-3					FeSn	3268		0	2.0	2	5	23
对比例1-4	CuSn	4555		0	2.0	2	5			25
			对比例1-5					NiSn	3268		0	2.0	2	5	18
对比例1-6	MnSn	3070		0	2.0	2	5			20
			对比例1-7					AgSn	5842		0	2.0	2	5	25

(表1-6)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-22								CuSn	3654		10	1.5	-	1	5.2	283.8	201.1	90
实施例1-23	FeSn	3654		10	1.4	-	1	6.2	283.8	201.1			89
			实施例1-24								CoSn	3554		11	2.1	-	1	6.2	283.8	201.1	92
实施例1-25	ZnSn	3654		10	1.6	-	1	5.3	283.8	201.1			88
			实施例1-26								NiSn	3654		10	1.5	-	1	4.2	283.8	201.1	85

实施例1-27	MnSn	3654	10	1.8	-	1	4.9	283.8	201.1	87
											实施例1-28	InSn	3654	10	1.8	-	1	5.6	283.8	201.1	86
实施例1-29	AgSn	3654	10	1.6	-	1	5.5	283.8	201.1	88

(表1-7)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-30								NiSnZn	36504		10	1.7	-	1	5.8	283.8	201.1	92
实施例1-31	CuSnAg	36504		10	1.9	-	1	6.5	283.8	201.1			93
			实施例1-32								CoSnIn	36504		10	2.1	-	1	7.8	283.8	201.1	94
实施例1-33	FeSnAg	36504		10	2.3	-	1	6.6	283.8	201.1			93
			实施例1-34								MnSnZn	36504		10	2.4	-	1	7.0	283.8	201.1	90
实施例1-35	FeSnIn	36504		10	2.8	-	1	6.8	283.8	201.1			91
			实施例1-36								CoGeIn	404010		10	2.1	-	1	5.8	283.7	-	81
实施例1-37	CuGeIn	503010		10	2.4	-	1	6.1	283.7	-			84
			实施例1-38								CuSiIn	402020		20	3.1	-	1	6.6	283.7	-	82
实施例1-39	CuSiIn	502010		20	2.8	-	1	7.2	283.7	-			81
			实施例1-40								CoSnInTi	244754		20	2.2	-	1	9.5	283.8	201.1	91
实施例1-41	CoSnInHf	244754		20	2.2	-	1	9.2	283.8	201.1			93
			实施例1-42								CoSnInHf	244754		20	2.2	-	1	9.1	283.8	201.1	92

(表1-8)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％t)
	种类	比例(wt％)
			对比例1-8								CuSn	4060		0	1.2	20	1	2.1	-	-	51
对比例1-9	FeSn	4060		0	1.3	25	1	1.9	-	-			53
			对比例1-10								CoSn	4060		0	1.5	20	1	2.1	-	-	61
对比例1-11	ZnSn	4060		0	1.1	20	1	2.4	-	-			50
			对比例1-12								NiSn	4060		0	1.2	30	1	2.2	-	-	51
对比例1-13	MnSn	4060		0	0.9	19	1	2.3	-	-			52
			对比例1-14								InSn	4060		0	0.5	21	1	2.3	-	-	53
对比例1-15	AgSn	4060		0	0.7	0.1	1	2.2	-	-			55

(表2)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	容量保持率(％)
								除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-1					CoSn	39.859.7		0.5	2.0	2	5	72
实施例2-1	CoSn	39.859.7		0.5	2.0	2	10			75
			实施例2-2					CoSn	3451		15	10	0.1	25	95
实施例2-3	CoSn	3451		15	60	0.1	不可测量			98
			对比例2-1					CoSn	39.859.7		0.5	2.0	2	0.3	40

(表3)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	容量保持率(％)
								除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-1					CoSn	39.859.7		0.5	2.0	2	5	72
实施例3-1	CoSn	3248		20	70	0.1	10			71
			对比例3-1					CoSn	39.759.7		0.6	0.01	0.1	10	44
对比例3-2	CoSn	3248		20	80	0.1	10			51

(表4-1)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例4-1								CoSn	3654		10	2.3	-	1	5.6	284.4	200.5	82
实施例4-2	CoSn	3654		10	2.4	-	1	5.7	284.0	200.9			91
			实施例4-3								CoSn	3654		10	2.4	-	1	6.4	283.0	201.9	90
实施例4-4	CoSn	3654		10	2.4	-	1	7.0	282.5	202.4			85
			对比例1-10								CoSn	4060		0	1.5	20	1	2.1	-	-	61

(表4-2)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			对比例1-9								FeSn	4060		0	1.3	25	1	1.9	-	-	53
对比例4-1	FeSn	3958		3	0.8	500	20	0.02	284.8	200.1			54

(表5-1)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例5-1								FeSn	3454		12	1.1	15000	20	0.05	283.8	201.1	51
实施例5-2	FeSn	3454		12	1.3	7000	10	0.02	283.8	201.1			68
			实施例5-3								FeSn	3454		12	1.4	500	10	0.5	283.8	201.1	74
实施例1-23	FeSn	3654		10	1.4	-	1	6.2	283.8	201.1			89
			实施例5-4								FeSn	3454		12	1.5	50	1	1.4	283.8	201.1	80
实施例5-5	FeSn	3454		12	2.1	5	1	0.4	283.8	201.1			83

(表5-2)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例5-6								CoSnIn	29536		12	1.1	15000	20	0.04	284.3	201.1	53
实施例5-7	CoSnIn	29536		12	1.4	7000	10	0.02	284.0	201.1			71
			实施例5-8								CoSnIn	29536		12	1.6	500	1	0.4	284.0	201.1	75
实施例5-9	CoSnIn	29536		12	1.7	50	1	1.4	284.1	201.1			80
			实施例5-10								CoSnIn	29536		12	2.0	5	1	4.1	284.0	201.1	85

(表6-1)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	容量保持率(％)
								除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-1					CoSn	39.859.7		0.5	2.0	2	5	72
实施例6-1	CoSn	39.258.8		2	2.0	2	5			81
			实施例6-2					CoSn	3857		5	2.0	2	5	92
实施例6-3	CoSn	3045		25	2.0	2	5			91
			实施例6-4					CoSn	2436		40	2.0	2	5	85
实施例6-5	CoSn	39.859.7		0.5	3.0	2	5			78
			实施例6-6					CoSn	2030		50	2.0	2	5	75
对比例1-1	CoSn	4060		0	2.0	2	5			15

(表6-2)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例6-7								FeSn	38.560		1.5	1.1	25	1	1.9	283.8	201.1	65
实施例6-8	FeSn	37.060		3	1.3	6	1	4.6	283.8	201.1			78
			实施例6-9								FeSn	31.061		8	1.5	-	1	5.4	283.8	201.1	85
实施例1-23	FeSn	3654		10	1.4	-	1	6.2	283.8	201.1			89
			实施例6-10								FeSn	3045		25	3.1	-	1	8.7	283.8	201.1	88
实施例6-11	FeSn	2233		45	4.5	-	1	9.5	283.8	201.1			84
			实施例6-12								FeSn	1827		55	5.6	-	1	9.9	283.8	201.1	75
对比例1-9	FeSn	4060		0	1.3	25	1	1.9	-	-			53

(表6-3)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	半值宽度(°)	中值粒径(μm)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例6-13								CoSnIn	33566		5	1.6	-	5.1	1	283.8	201.1	85
实施例1-32	CoSnIn	36504		10	2.1	-	1	7.8	283.8	201.1			94
			实施例6-14								CoSnIn	30536		11	2.4	-	8.0	1	283.8	201.1	94
实施例6-15	CoSnIn	28475		20	3.0	-	9.5	1	283.8	201.1			94
			实施例6-16								CoSnIn	20364		40	4.2	-	10.3	1	283.8	201.1	92
实施例6-17	CoSnIn	14283		55	5.4	-	11.4	1	283.8	201.1			73

(表7-1)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	容量保持率(％)
								除C之外的组成元素		比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例7-1					CoSn	3654		10	4.2	0.05	10	71
实施例7-2	CoSn	3654		10	4.2	0.1	8			86
			实施例7-3					CoSn	3654		10	3.6	5	5	87
实施例7-4	CoSn	3654		10	2.5	20	5			82
			实施例7-5					CoSn	3654		10	2.0	30	5	73

(表7-2)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-23								FeSn	3654		10	1.4	-	1	6.2	283.8	201.1	89
实施例7-6	FeSn	3654		10	1.1	-	20	6.2	283.8	201.1			82
			实施例7-7								FeSn	3654		10	1.3	-	45	6.2	283.8	201.1	79
实施例7-8	FeSn	3654		10	1.3	-	60	6.2	283.8	201.1			70

(表7-3)

	组成			比表面积(m2/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例1-32								CoSnIn	36504		10	2.1		1	7.8	283.8	201.1	94
实施例7-9	CoSnIn	30536		11	1.1		20	6.2	283.8	201.1			81
			实施例7-10								CoSnIn	30536		11	1.3		45	6.2	283.8	201.1	79
实施例7-11	CoSnIn	30536		11	1.3		60	6.2	283.8	201.1			69

(表8-1)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	中值粒径(μm)	半值宽度(°)	容量保持率(％)
								除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例8-1					FeSn	28.861.2		10	2.0	2	5	81
实施例8-2	CoSn	3654		10	2.0	2	5			81
			对比例8-1					FeSn	3268		0	2.0	2	5	21
对比例8-2	CoSn	4060		0	2.0	2	5			18

(表8-2)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	半值宽度(°)	中值粒径(μm)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例8-3								CuSn	3654		10	1.8	-	4.8	1	283.8	201.1	83
实施例8-4	FeSn	3654		10	1.7	-	4.7	1	283.8	201.1			82
			对比例8-3								CuSn	4060		0	0.8	50	1.5	1	-	-	40
对比例8-4	FeSn	4060		0	0.7	56	1.3	1	-	-			40

(表8-3)

	组成			比表面积(m<sup>2</sup>/g)	反应物相的晶体粒径(nm)	半值宽度(°)	中值粒径(μm)	XPSC1s峰(eV)	XPSSn-C峰差(eV)	容量保持率(％)
											除C之外的组成元素		C的比例(wt％)
	种类	比例(wt％)
			实施例8-5								CoSnIn	33566		5	1.1	1500	0.06	20	283.8	201.1	72
实施例8-6	CoSnIn	30536		11	1.1	1500	0.07	20	283.8	201.1			77

Claims (33)

1.一种具有反应物相的阳极材料，该反应物相包含：

能够与锂(Li)生成金属互化物的元素；及

碳(C)，

其中通过X-射线光电子能谱得到的碳峰在低于284.5eV的区域，而且碳的比例为5％重量至40％重量。

2.根据权利要求1的阳极材料，其中所述反应物相的X-射线衍射峰的半值宽度为0.5°或更大。

3.根据权利要求1的阳极材料，其中所述反应物相包含锡(Sn)和选自下列中的至少一种：镍(Ni)，铜(Cu)，铁(Fe)，钴(Co)，锰(Mn)，锌(Zn)，铟(In)，及银(Ag)。

4.根据权利要求3的阳极材料，其中所述反应物相包含锡；选自锌，铟，及银中的至少一种；以及选自镍，铜，铁，钴，及锰中的至少一种。

5.根据权利要求1的阳极材料，其中所述反应物相还包含至少一种选自长周期周期表中4族至6族的元素。

6.根据权利要求1的阳极材料，其中比表面积为0.05m²/g至70m²/g。

7.根据权利要求1的阳极材料，其中中值粒径为50μm或更小。

8.根据权利要求1的阳极材料，其中所述反应物相的平均晶粒直径为10μm或更小。

9.一种具有反应物相的阳极材料，该反应物相包含：

锡(Sn)；及

碳(C)，

其中通过X-射线光电子能谱得到的锡原子3d_5/2轨道峰(Sn3d_5/2)与碳原子1s轨道峰(C1s)之间的能量差大于200.1eV，而且碳的比例为5％重量至40％重量。

10.根据权利要求9的阳极材料，其中所述反应物相通过X-射线衍射得到的衍射峰的半值宽度为0.5°或更大。

11.根据权利要求9的阳极材料，其中所述反应物相还包含选自下列中的至少一种：镍(Ni)，铜(Cu)，铁(Fe)，钴(Co)，锰(Mn)，锌(Zn)，铟(In)，及银(Ag)。

12.根据权利要求11的阳极材料，其中所述反应物相包含选自锌，铟，及银中的至少一种；以及选自镍，铜，铁，钴，及锰中的至少一种。

13.根据权利要求9的阳极材料，其中所述反应物相还包含至少一种选自长周期周期表中4族至6族的元素。

14.根据权利要求9的阳极材料，其中比表面积为0.05m²/g至70m²/g。

15.根据权利要求9的阳极材料，其中中值粒径为50μm或更小。

16.根据权利要求9的阳极材料，其中所述反应物相的平均晶粒直径为10μm或更小。

17.一种制备具有反应物相的阳极材料的方法，该反应物相包含能够与锂(Li)和碳(C)生成金属互化物的元素，该方法包括通过机械合金化法，利用下列原料合成阳极材料的步骤：包含能够与锂生成金属互化物的元素的原料，及用于碳的原料，

其中作为包含能够与锂生成金属互化物的元素的原料，使用包含两种或多种碳以外的其它元素的合金；

其中作为用于碳的原料，使用选自下列中的至少一种：非石墨化碳，石墨化碳，石墨，热解碳，焦碳，玻璃碳，有机高分子化合物烧结体，活性碳，及碳黑；及

其中作为用于碳的原料，使用至少一种选自纤维形，球形，颗粒形，及磷片形的碳质材料。

18.一种电池，包括：

阴极；

阳极；及

电解液，

其中所述阳极包含具有反应物相的阳极材料，该反应物相包含能够与锂(Li)和碳(C)生成金属互化物的元素，且其中该阳极材料通过X-射线光电子能谱在低于284.5eV的区域提供碳峰，及所述碳的比例为5％重量至40％重量。

19.根据权利要求18的电池，其中所述反应物相通过X-射线衍射而得到的衍射峰的半值宽度为0.5°或更大。

20.根据权利要求18的电池，其中所述反应物相包含锡(Sn)和选自下列中的至少一种：镍(Ni)，铜(Cu)，铁(Fe)，钴(Co)，锰(Mn)，锌(Zn)，铟(In)，及银(Ag)。

21.根据权利要求20的电池，其中所述反应物相包含锡；选自锌，铟，及银中的至少一种；以及选自镍，铜，铁，钴，及锰中的至少一种。

22.根据权利要求18的电池，其中所述反应物相还包含至少一种选自长周期周期表中4族至6族的元素。

23.根据权利要求18的电池，其中所述阳极材料的比表面积为0.05m²/g至70m²/g。

24.根据权利要求18的电池，其中所述阳极材料的中值粒径为50μm或更小。

25.根据权利要求18的电池，其中所述反应物相的平均晶粒直径为10μm或更小。

26.一种电池，包括：

阴极；

阳极；及

电解液，

其中所述阳极包含具有反应物相的阳极材料，该反应物相包含锡(Sn)和碳(C)，而且在所述阳极材料中，通过X-射线光电子能谱测得的锡原子3d_5/2轨道峰(Sn3d_5/2)与碳原子1s轨道峰(C1s)之间的能量差大于200.1eV，及所述碳的比例为5％重量至40％重量。

27.根据权利要求26的电池，其中所述反应物相通过X-射线衍射得到的衍射峰的半值宽度为0.5°或更大。

28.根据权利要求26的电池，其中所述反应物相还包含选自下列中的至少一种：镍(Ni)，铜(Cu)，铁(Fe)，钴(Co)，锰(Mn)，锌(Zn)，铟(In)，及银(Ag)。

29.根据权利要求28的电池，其中所述反应物相包含选自锌，铟，及银中的至少一种；以及选自镍，铜，铁，钴，及锰中的至少一种。

30.根据权利要求26的电池，其中所述反应物相还包含至少一种选自长周期周期表中4族至6族的元素。

31.根据权利要求26的电池，其中所述阳极材料的比表面积为0.05m²/g至70m²/g。

32.根据权利要求26的电池，其中所述阳极材料的中值粒径为50μm或更小。

33.根据权利要求26的电池，其中所述反应物相的平均晶粒直径为10μm或更小。

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