DE60213696T2 - Sekundär-Energiequelle - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sekundärenergiequelle mit großer Entladungskapazität und hervorragender Ladungs- und Entladungszykluszuverlässigkeit unter starkem Strom.
  • Als Elektroden für einen herkömmlichen elektrischen Doppelschichtkondensator werden polarisierbare Elektroden, die hauptsächlich aus Aktivkohle zusammengesetzt sind, sowohl für die positive Elektrode als auch für die negative Elektrode verwendet. Die obere Grenze der Spannung eines elektrischen Doppelschichtkondensators beträgt 1,2 V bei Verwendung eines wässerigen Elektrolyts oder 2,5 bis 3,0 V bei Verwendung eines organischen Elektrolyts. Die Energie des elektrischen Doppelschichtkondensators ist proportional zu dem Quadrat der oberen Grenze der Spannung. Dementsprechend stellt ein organischer Elektrolyt mit hoher oberer Grenze der Spannung eine hohe Energie im Vergleich zu einem wässerigen Elektrolyten bereit. Jedoch beträgt selbst bei einem elektrischen Doppelschichtkondensator, der einen organischen Elektrolyten verwendet, die Energiedichte höchstens 1/10 einer Sekundärzelle wie eines Bleiakkumulators, weshalb eine weitere Verbesserung der Energiedichte erforderlich ist.
  • JP-A-64-14882 schlägt jedoch eine Sekundärenergiequelle für eine obere Grenze der Spannung von 3,0 V vor, welche als positive Elektrode eine Elektrode anwendet, die. hauptsächlich aus Aktivkohle zusammengesetzt ist, und als negative Elektrode eine Elektrode, die Lithiumionen aufweist, die vorher in einem Kohlenstoffmaterial mit einem Gitterabstand der (002)-Seite von 0,338 bis 0,356 nm, wie durch Röntgenbeugung gemessen, dotiert wurden. Außerdem schlägt JP-A-8-107048 eine Batterie vor, die für eine negative Elektrode Kohlenstoffmaterial verwendet, wobei Lithiumionen vorher durch ein chemisches Verfahren oder durch ein elektrochemisches Verfahren in einem Kohlenstoffmaterial dotiert wurden, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren. Überdies schlägt JP-A-9-55342 eine Sekundärenergiequelle für eine obere Grenze der Spannung von 4,0 V vor, welche eine negative Elektrode mit einem Kohlenstoffmaterial enthält, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren, und das auf einem porösen Stromabnehmer, der keine Legierung mit Lithium bildet, getragen wird.
  • EP0973180 offenbart eine Sekundärenergiequelle, umfassend eine positive Elektrode, enthaltend Aktivkohle und gegebenenfalls ein Lithiumübergangsmetalloxid; eine negative Elektrode, enthaltend ein Kohlenstoffmaterial, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren; und einen organischen Elektrolyten, enthaltend Lithiumsalz, wobei das Kapazitätsverhältnis der positiven Elektrode (C+) zu der negativen Elektrode (C–) von 0,1 bis 1,2 ist, d. h., das Kapazitätsverhältnis der negativen Elektrode (C+) zu der positiven Elektrode (C–) ist von 0,8333 bis 10.
  • US5998063 offenbart eine negative Elektrode für eine Lithiumsekundärzelle, enthaltend Li4Ti5O12 und ein Kohlenstoffmaterial, welches Lithiumionen einfügen und freisetzen kann, d. h. welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren.
  • Eine Sekundärenergiequelle, die Aktivkohle für eine positive Elektrode and ein Kohlenstoffmaterial, welches befähigt ist, Lithiumionen für eine negative Elektrode zu dotieren und undotieren, verwendet, kann bei hoher Spannung betrieben werden und weist eine große Kapazität im Vergleich zu einem herkömmlichen elektrischen Doppelschichtkondensator, der Aktivkohle sowohl für die positive Elektrode als auch für die negative Elektrode verwendet, auf.
  • Außerdem ist eine Lithiumionensekundärzelle, welche ein Lithium-enthaltendes Übergangsoxid für eine positive Elektrode und ein Kohlenstoffmaterial für eine negative Elektrode enthält, als eine von dem elektrischen Doppelschichtkondensator und der obigen Sekundärenergiequelle verschiedene hochleistungsfähige Sekundärenergiequelle erhältlich. Die Lithiumionensekundärzelle weist solche Eigenschaften auf, daß sie bei hoher Spannung betrieben werden kann, und sie weist eine große Kapazität im Vergleich zu dem elektrischen Doppelschichtkondensator auf. Sie weist jedoch die Probleme auf, daß der Widerstand hoch ist und die Nutzungsdauer aufgrund schneller Ladungs- und Entladungszyklen im Vergleich zu dem elektrischen Doppelschichtkondensator sehr kurz ist.
  • Sowohl die von dem obigen elektrischen Doppelschichtkondensator verschiedene Sekundärenergiequelle als auch die Lithiumionensekundärzelle weisen eine obere Grenze der Spannung von mindestens 4,0 V auf, doch kann eine nützliche Kapazität innerhalb des Spannungsbereichs von der oberen Grenze der Spannung bis zu der Nähe von 2,7 V erhalten werden. Im wesentlichen kann bei einer Spannung von höchstens 2,7 V keine Kapazität erhalten werden, und folglich können die von dem obigen elektrischen Doppelschichtkondensator verschiedene Sekundärenergiequelle und die Lithiumionensekundärzelle nicht bei einer Arbeitsspannung von höchstens 2,7 V verwendet werden.
  • Unter diesen Umständen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung; eine Sekundärenergiequelle bereitzustellen, welche eine schnelle Ladungs- und Entladungsfähigkeit und eine hohe Energiedichte aufweist und welche auch eine hohe Ladungs- und Entladungszykluszuverlässigkeit aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Sekundärenergiequelle nach Anspruch 1 bereit, welche eine positive Elektrode, enthaltend Aktivkohle, eine negative Elektrode, enthaltend Li4Ti5O12 und ein Kohlenstoffmaterial, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren, und einen organischen Elektrolyten, enthaltend ein Lithiumsalz, umfaßt.
  • Nun wird die vorliegende Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
  • In dieser Beschreibung wird eine Anordnung der negativen Elektrode durch Binden und Integrieren eines Stromabnehmers und einer negativen Elektrode, die Li4Ti5O12 enthält und befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren, erhalten. Eine Anordnung der positiven Elektrode wird ebenso durch Binden und Integrieren eines Stromabnehmers und einer positiven Elektrode, enthaltend Aktivkohle, erhalten. Eine Sekundärzelle sowie ein elektrischer Doppelschichtkondensator ist eine Art von Sekundärenergiequelle. Allerdings wird in dieser Beschreibung eine Sekundärenergiequelle mit einem bestimmten Aufbau, wobei die positive Elektrode Aktivkohle und die negative Elektrode Li4Ti5O12 und/oder ein Kohlenstoffmaterial, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren, enthält, einfach als eine Sekundärenergiequelle bezeichnet.
  • Im Hinblick auf Lithiumtitanat, dargestellt durch Li4Ti5O12, mit einer Spinellkristallstruktur liegt das Ladungs- und Entladungspotential, bezogen auf das Li+/Li-Potential, in der Nähe von 1,5 V, wobei im Hinblick auf Aktivkohle der positiven Elektrode, eine Polarisierung von bis zu 4,0 bis 4,6 V, bezogen auf das Li+/Li-Potential, möglich ist. Folglich beträgt die obere Grenze der Spannung einer neuen Sekundärenergiequelle, erhalten durch Verbinden einer positiven Elektrode, enthaltend Aktivkohle, mit einer negativen Elektrode, enthaltend Li4Ti5O12, 2,5 bis 3,1 V, und die untere Grenze beträgt 1,5 V.
  • Die Dotierungs- und Undotierungsreaktion von Lithiumionen zu dem Kohlenstoffmaterial findet hauptsächlich innerhalb des Bereichs von 1,0 bis 0 V, bezogen auf das Li+/Li-Potential, statt, und bei einem Potential von mindestens 1,0 V kann im wesentlichen keine Kapazität erhalten werden. Folglich liegt in dem Fall, wo eine positive Elektrode, enthaltend Aktivkohle, und eine negative Elektrode, enthaltend nur ein Kohlenstoffmaterial, verbunden werden, die wirksame Arbeitsspannung innerhalb des Bereichs von 4,6 V bis 2,5 V. Durch Einschluß von Li4Ti5O12 in die negative Elektrode kann nämlich die untere Grenze der Arbeitsspannung gesenkt werden. Außerdem kann mit einer Sekundärenergiequelle nach Anspruch 1, erhalten durch Verbinden einer positiven Elektrode, enthaltend Aktivkohle, mit einer negativen Elektrode, enthaltend sowohl Kohlenstoffmaterial als auch Li4Ti5O12, der Betrieb in dem breiten Spannungsbereich von 4,6 V bis 1,5 V durchgeführt werden.
  • Ferner weist Li4Ti5O12 eine Spinellkristallstruktur auf, wobei die Strukturveränderung aufgrund des Dotierens und Undotierens von Lithiumionen zur Zeit des Ladens und Entladens gering ist, und folglich ist eine Sekundärenergiequelle, welche Li4Ti5O12 als ein aktives Material der negativen Elektrode verwendet, stabil und weist eine hervorragende Haltbarkeit auf. In dem Fall hingegen, wo ein Kohlenstoffmaterial, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren, für die negative Elektrode verwendet wird, findet zur Zeit des Ladens und Entladens eine Größenveränderung in der C-Achsen-Richtung von Kohlenstoffkristallen zusammen mit einem Dotieren und Undotieren von Lithiumionen zwischen Schichten des Kohlenstoffmaterials der negativen Elektrode statt. Diese Größenveränderung verursacht Schäden, so daß eine Beschichtung auf der Kohlenstoffoberfläche gebrochen wird oder die Bindung zwischen Kohlenstoffteilchen nachläßt, was zu einer Kapazitätsminderung der Zelle oder einer Widerstandserhöhung führt.
  • Durch weitere Studien haben die betreffenden Erfinder festgestellt, daß unter Verwendung eines Mischsystems aus einem Kohlenstoffmaterial und Li4Ti5O12 als eine negative Elektrode die Schädigung durch die negative Elektrode minimiert werden kann, und die Ladungs- und Entladungszyklusleistung verbessert sich im Vergleich zu einer negativen Elektrode, enthaltend entweder nur das Kohlenstoffmaterial oder nur Li4Ti5O12. Der Mechanismus ist zwar noch nicht vollständig verstanden worden, doch wird angenommen, daß das Potential, bei dem die Dotierungs- und Undotierungsreaktion des Kohlenstoffmaterials sowie von Li4Ti5O12 stattfindet, innerhalb eines Potentialbereichs liegt, in dem eine irreversible Reaktion des anderen Materials stattfinden kann und folglich eine umkehrbare Dotierungs- und Undotierungsreaktion vorausgeht, wodurch sich der Coulomb-Wirkungsgrad der gesamten negativen Elektrode verbessert, wodurch die Ladungs- und Entladungszyklusleistung verbessert wird.
  • Nun wird nachstehend die erfindungsgemäße Sekundärenergiequelle mit einem elektrischen Doppelschichtkondensator und einer Lithiumionensekundärzelle verglichen. In dem Fall eines elektrischen Doppelschichtkondensators sind die positive und die negative Elektrode beide aus Aktivkohle hergestellt, und nach Ladung auf 2,7 V beträgt die Entladungskapazität pro Masse der Aktivkohle der positiven und der negativen Elektrode etwa 30 mAh/g. Die Entladungskapazität pro Masse von Li4Ti5O12 beträgt dagegen etwa 150 mAh/g, was annähernd dem Fünffachen der Aktivkohle entspricht. Außerdem ist bei Li4Ti5O12 die Veränderung des Potentials zur Zeit des Ladens und Entladens sehr flach, und die Kapazität der Sekundärenergiequelle kann in höchstem Maße zum Vorschein treten, und folglich kann eine höhere Energiedichte im Vergleich zu dem elektrischen Doppelschichtkondensator erhalten werden.
  • Außerdem ist in der Lithiumionensekundärzelle die positive Elektrode eine Elektrode, die hauptsächlich aus einem Lithium-enthaltenden Übergangsmetalloxid zusammengesetzt ist, und die negative Elektrode ist eine Elektrode, die hauptsächlich aus einem Kohlenstoffmaterial, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren, zusammengesetzt ist. Lithiumionen werden aus dem Lithium-enthaltenden Übergangsmetalloxid in einer positiven Elektrode durch Laden undotiert und in das Kohlenstoffmaterial, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren, von einer negativen Elektrode dotiert, und Lithiumionen werden von der negativen Elektrode durch Entladen undotiert und in die positiven Elektrode dotiert. Entsprechend sind Lithiumionen in einem Elektrolyten im wesentlichen nicht an der Ladung und Entladung der Zelle beteiligt.
  • In der erfindungsgemäßen Sekundärenergiequelle dagegen werden Anionen in dem Elektrolyten in der Aktivkohle in der positiven Elektrode durch Laden adsorbiert, und Lithiumionen in dem Elektrolyten werden in Li4Ti5O12, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren, in der negativen Elektrode dotiert. Außerdem werden durch Entladen Lithiumionen aus der negativen Elektrode undotiert, und Anionen werden aus der positiven Elektrode desorbiert. In der erfindungsgemäßen Sekundärenergiequelle ist nämlich der gelöste Stoff in dem Elektrolyten im wesentlichen an der Ladung und Entladung beteiligt, und der Ladungs- und Entladungsmechanismus unterscheidet sich von der Lithiumionensekundärzelle. Ferner sind das Dotieren und Undotieren von Lithiumionen nicht an der positiven Elektrode der erfindungsgemäßen Sekundärenergiequelle, die sich von der der Lithiumionenzelle unterscheidet, beteiligt, und die positive Elektrode wird nicht aufgrund des Dotierens und Undotierens von Lithiumionen geschädigt. In der erfindungsgemäßen Sekundärenergiequelle ist es zum Erhalt einer stabilen Zyklusleistung nötig, daß das Arbeitspotential der negativen Elektrode in der Nähe von 1,5 V, bezogen auf das Li+/Li-Potential, gehalten wird, da bei Überladung der negativen Elektrode das Potential leicht auf höchstens 1,5 V abfällt, und ferner kann bei einem Potential von weniger als 1,0 V eine Zersetzung des Elektrolyten stattfinden, was zu einer Kapazitätsminderung führt. Um eine Überladung der negativen Elektrode zu verhindern, ist eine Erhöhung der Kapazität der negativen Elektrode auf mehr als die Kapazität der positiven Elektrode nötig.
  • Insbesondere liegt das Kapazitätsverhältnis der negativen Elektrode zu der positiven Elektrode {(Kapazität der negativen Elektrode)/(Kapazität der positiven Elektrode)} innerhalb des Bereichs von 1,05 bis 1,8, besonders bevorzugt von 1,05 bis 1,3. Wenn obiges Kapazitätsverhältnis weniger als 1,05 beträgt, wenn die Diffusion von Li-Ionen in der negativen Li4Ti5O12-Elektrode nicht den Strom zur Zeit einer großen Stromentladung aufholt, fällt gewöhnlich das Potential in der Nähe der negativen Elektrode leicht ab, was zu der Zersetzung des Elektrolyts führt. Außerdem verringert sich bei einem Kapazitätsverhältnis von mehr als 1,8 gewöhnlich leicht die Energiedichte der gesamten Sekundärenergiequelle. Wie oben beschrieben, ist zwischen der Aktivkohle and Li4Ti5O12 die Entladungskapazität pro Masse von Li4Ti5O12 etwa um das Fünffache größer, und folglich können die Menge der Aktivkohle in der positiven Elektrode und die Menge an Li4Ti5O12 in der negativen Elektrode so eingestellt werden, daß das obige Kapazitätsverhältnis erhalten wird.
  • In dem Fall, wo die negative Elektrode in der vorliegenden Erfindung sowohl Li4Ti5O12 als auch Kohlenstoffmaterial enthält, beträgt der Anteil von Li4Ti5O12 in dem aktiven Material der negativen Elektrode vorzugsweise 20 bis 50 Masse-%. Die theoretische Kapazität pro Masseneinheit von Li4Ti5O12 beträgt etwa 150 mAh/g, was höchstens die Hälfte der theoretischen Kapazität pro Masseneinheit des Kohlenstoffmaterials (> 300 mAh/g) ist. Der Einschluß von Li4Ti5O12 in einer Menge von mehr als 50 Masse-% hat einen schädlichen Einfluß hinsichtlich des Erhalts einer insgesamt hohen Kapazität. Wenn die Menge weniger als 20 Masse-% beträgt, ist es unwahrscheinlich, daß eine Wirkung in Form einer Verbesserung der Zyklusleistung durch ein Mischsystem erhalten wird.
  • In dem Fall, wo ein Kohlenstoffmaterial in der negativen Elektrode enthalten ist, ist das Kohlenstoffmaterial nicht besonders eingeschränkt, und vorzugsweise wird ein Kohlenstoffmaterial mit einem Gitterabstand d002 von der (002)-Seite von 0,335 bis 0,410 nm, wie mit einem Röntgenweitwinkelstreuverfahren gemessen, verwendet. Besonders bevorzugt ist ein Kohlenstoffmaterial mit einem d002 von 0,345 bis 0,390 nm, und besonders bevorzugt ist ein harter (nichtgraphitierbarer) Kohlenstoff mit einem d002 von 0,370 bis 0,380 nm, da seine Größenveränderung zusammen mit dem Laden und Entladen gering ist, und er sogar bei einem Elektrolyten, welcher hauptsächlich aus Propylencarbonat (hierin nachstehend als PC bezeichnet) besteht, stabil ist.
  • Außerdem kann das Lösungsmittel in dem erfindungsgemäßen Elektrolyten beispielsweise PC, Ethylencarbonat (hierin nachstehend als EC bezeichnet), Butylencarbonat, Dimethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Diethylcarbonat, Sulfolan oder Dimethoxyethan sein, und sie können allein oder als ein Lösungsmittelgemisch von mindestens zwei verwendet werden. Von diesen ist PC im Hinblick auf die Verträglichkeit mit der Aktivkohle der positiven Elektrode, der Stabilität der oberen Grenze der Spannung, der Niedrigtemperatureigenschaften und dergleichen als Hauptlösungsmittel bevorzugt. In dem Fall, wo die negative Li4Ti5O12-Elektrode oder eine negative Mischsystem-Elektrode aus einem harten (nichtgraphitierbaren) Kohlenstoff und Li4Ti5O12 verwendet wird, findet keine Elektrolyse von PC, die auf der negativen Elektrode von hartem (nichtgraphitierbarem) Kohlenstoff typisch ist, in dem PC-Lösungsmittel statt, und folglich kann eine stabile Ladungs- und Entladungszyklusleistung sogar in einem Elektrolyten, umfassend PC als Hauptkomponente, erhalten werden.
  • Das Lithiumsalz, enthalten in dem erfindungsgemäßen organischen Elektrolyten, ist vorzugsweise mindestens ein Vertreter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiCF3SO3, LiC(SO2CF3)3, LiAsF6 und LiSbF6. Die Konzentration des Lithiumsalzes in dem Elektrolyten beträgt vorzugsweise 0,1 bis 2,5 mol/l, stärker bevorzugt 0,5 bis 2 mol/l.
  • In der vorliegenden Erfindung kann der gelöste Stoff des Elektrolyts nur aus dem Lithiumsalz bestehen, aber stärker bevorzugt wird ein Gemisch aus dem Lithiumsalz und einem quartären Oniumsalz verwendet. Der Elektrolyt, enthaltend nur das Lithiumsalz als gelösten Stoff, weist eine geringe elektrische Leitfähigkeit auf, und folglich läßt sich beim Entladen bei hoher Stromdichte die Entladungskapazität gewöhnlich nicht vergrößern. Dagegen kann in dem Fall eines Elektrolyts, enthaltend nur ein quartäres Oniumsalz, keine Ladung und Entladung durchgeführt werden, da kein Lithiumsalz, das an der Ladung und Entladung beteiligt ist, vorliegt, und folglich kann ein solcher Elektrolyt nicht als eine Sekundärenergiequelle verwendet werden. Durch Einschluß von sowohl Lithiumsalz als auch quartärem Oniumsalz kann die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyts erhöht werden, und die Kapazitätsdichte der Sekundärenergiequelle kann bei der Entladung bei hoher Stromdichte erhöht werden.
  • Hier ist das Kation des quartären Oniumsalzes vorzugsweise mindestens ein Vertreter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (C2H5)3(CH3)N+, (C2H5)4N+ und (C2H5)4P+. Außerdem ist das Gegenanion des quartären Oniumions vorzugsweise ein Vertreter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus PF6 –, BF4 –, ClO4 –, N(SO2CF3)2 –, N(SO2C2F5)2 –, CF3SO3 –, C(SO2CF3)3 – und PF3(C2F5)3 –.
  • In dem Fall, wo ein Gemisch aus dem Lithiumsalz und dem quartären Oniumsalz als der gelöste Stoff des Elektrolyts verwendet wird, sind die Menge des Lithiumsalzes und die Menge des quartären Oniumsalzes in dem Elektrolyten nicht besonders eingeschränkt, aber das Molverhältnis von (Oniumionen/Lithiumionen) beträgt vorzugsweise 0,3 bis 2, wodurch die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyts erhöht und der innere Widerstand verringert werden kann. Wenn das Molverhältnis mehr als 2 beträgt, ist die Menge an Lithiumionen in dem Elektrolyten gewöhnlich eher klein, wodurch die Ladungs- und Entladungskapazität kaum groß wird. Wenn dagegen das Molverhältnis weniger als 0,3 beträgt, ist die Wirkung hinsichtlich einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Elektrolyts durch Zugabe des quartären Oniumsalzes gewöhnlich eher klein. Im Hinblick darauf beträgt das Molverhältnis stärker bevorzugt 0,5 bis 1,5.
  • Die Konzentration des gelösten Stoffs des erfindungsgemäßen organischen Elektrolyts ist vorzugsweise so, daß die Kationenkonzentration 0,5 bis 2,5 mol/l beträgt. Wenn die Konzentration des gelösten Stoffs weniger als 0,5 mol/l beträgt, ist die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyts gewöhnlich eher gering und der innere Widerstand ist gewöhnlich hoch. Wenn sie allerdings mehr als 2,5 mol/l beträgt, kann die Viskosität des Elektrolyts zu hoch sein. Die Konzentration des gelösten Stoffs beträgt stärker bevorzugt 0,75 bis 2,0 mol/l. Hier, in dem Fall, wo der gelöste Stoff beispielsweise ein Gemisch aus dem Lithiumsalz und dem quartären Oniumsalz ist, ist die Konzentration des gelösten Stoffs die Summe der Konzentration des Lithiumsalzes und der Konzentration des quartären Oniumsalzes.
  • Die Aktivkohle, enthalten in der erfindungsgemäßen positiven Elektrode, weist vorzugsweise eine spezifische Oberfläche von 800 bis 3.000 m2/g auf. Das Ausgangsmaterial und die Aktivierungsbedingungen für die Aktivkohle sind nicht besonders eingeschränkt. Das Ausgangsmaterial kann beispielsweise eine Kokosnußschale, ein Phenolharz oder Erdölkoks sein, und das Aktivierungsverfahren kann beispielsweise ein Dampf-Aktivierungsverfahren oder ein Alkalischmelze-Aktivierungsverfahren sein. Zum Verringern des Widerstands der positiven Elektrode wird vorzugsweise leitfähiger Ruß oder Graphit als ein leitfähiges Material in die positive Elektrode eingeschlossen. In einem solchen Fall ist das leitfähige Material in einer Menge von vorzugsweise 0,1 bis 20 Masse-% in der positiven Elektrode enthalten.
  • Als ein Verfahren zum Herstellen der Anordnung der positiven Elektrode kann beispielsweise ein Verfahren erwähnt werden, wobei Polytetrafluorethylen als Bindemittel mit einem Gemisch, umfassend Aktivkohlepulver und ein leitfähiges Material, gemischt und geknetet wird, gefolgt von dem Formen zu einer Folienform zum Erhalt einer positiven Elektrode, welche dann mittels eines leitfähigen Haftmittels mit einem Stromabnehmer verbunden wird. Ansonsten können ein Aktivkohlepulver und ein Pulver eines leitfähigen Materials in einem Lack, in dem Polyvinylidenfluorid, Polyamidimid, Polyimid oder dergleichen als Bindemittel gelöst sind, sein, und die Dispersion kann auf einem Stromabnehmer beispielsweise durch ein Streichmesserverfahren beschichtet werden, gefolgt von Trocknen. Die Menge des Bindemittels, das in der positiven Elektrode enthalten ist, beträgt im Hinblick auf das Gleichgewicht zwischen der Festigkeit der Anordnung der positiven Elektrode und Eigenschaften wie Kapazität vorzugsweise 1 bis 20 Masse-%.
  • In der vorliegenden Erfindung kann Li4Ti5O12, das für die negative Elektrode verwendet werden soll, beispielsweise durch Mischen von LiOH und TiO2 in einem Molverhältnis von 4 : 5. und Backen des erhaltenen Gemischs bei einer Temperatur von 700 bis 900°C in Sauerstoffatmosphäre für etwa 10 Stunden erhalten werden. Die spezifische Oberfläche von Li4Ti5O12 beträgt vorzugsweise 1,0 bis 3,0 m2/g. Wenn sie kleiner als 1,0 m2/g ist, ist die wirksame Fläche, die zu einer Elektrodenreaktion beiträgt, gewöhnlich klein, und folglich kann die negative Elektrode nicht zum Laden und Entladen unter starkem Strom verwendet werden. Andererseits ist die aktive Oberfläche, wenn sie größer ist als 3,0 m2/g, gewöhnlich groß, wodurch sich der Coulomb-Wirkungsgrad aufgrund der Zersetzung des organischen Elektrolyts auf der Oberfläche verringern könnte.
  • Die Anordnung der negativen Elektrode der vorliegenden Erfindung kann auf gleiche Weise wie die positive Elektrode erhalten werden, derart, daß Li4Ti5O12 mit einem leitfähigen Material wie Ruß oder aus der Dampfphase gezüchteten Kohlenstoffasern vermischt wird und Polytetrafluorethylen als Bindemittel damit verknetet wird, gefolgt von dem Formen zu einer Folienform zum Erhalt einer negativen Elektrode, welche dann mit einem Stromabnehmer mittels eines leitfähigen Haftmittels verbunden wird.
  • In dem Fall, wo ein Kohlenstoffmaterial in der negativen Elektrode eingeschlossen ist, kann die Anordnung der negativen Elektrode auf solche Art und Weise erhalten werden, daß ein Kohlenstoffmaterial und Li4Ti5O12 und gegebenenfalls ein zu verwendendes leitfähiges Material unter Verwendung von Polytetrafluorethylen als Bindemittel geknetet werden, gefolgt von dem Formen zu einer Folienform zum Bilden einer negativen Elektrode, welche dann mit einem Stromabnehmer mittels eines leitfähigen Haftmittels verbunden wird. Sonst wäre ein Verfahren zu erwähnen, bei dem Polyvinylidenfluorid, Polyamidimid oder Polyimid als Bindemittel verwendet wird, wobei das Kohlenstoffmaterial und Li4Ti5O12 und gegebenenfalls ein zu verwendendes leitfähiges Material in einer Lösung dispergiert werden, die das Harz als Bindemittel oder ein Vorprodukt des Harzes, gelöst in einem organischen Lösungsmittel, aufweist, und die so erhaltene Dispersion wird auf einem Stromabnehmer beschichtet und getrocknet. Von diesen Verfahren ist am stärksten ein Verfahren des Beschichtens der Dispersion auf einem Stromabnehmer bevorzugt.
  • In dem Verfahren zum Beschichten einer Flüssigkeit, enthaltend ein aktives Material, auf einen Stromabnehmer zum Erhalt einer Anordnung der negativen Elektrode ist das Lösungsmittel zum Lösen des Harzes als Bindemittel oder des Vorprodukts davon nicht besonders eingeschränkt. Jedoch ist N-Methyl-2-pyrrolidon (hierin nachstehend als NMP bezeichnet) bevorzugt, da es leicht erhältlich ist und befähigt ist, das Harz, welches das Bindemittel oder das Vorprodukt davon darstellt, leicht zu lösen. Hier bedeutet das Vorprodukt für Polyamidimid oder das Vorprodukt für Polyimid eines, das zu Polyamidimid bzw. Polyimid durch Polymerisation unter Erwärmung umgewandelt wird.
  • In der vorliegenden Erfindung beträgt das Massenverhältnis des aktiven Materials (Li4Ti5O12 oder ein aktives Mischsystemmaterial aus dem Kohlenstoffmaterial und Li4Ti5O12) zu dem Bindemittel in der negativen Elektrode vorzugsweise 70 : 30 bis 96 : 4. Wenn die Menge des Bindemittels mehr als 30 Masse-% beträgt, ist die Kapazität der negativen Elektrode gewöhnlich klein. Wenn die Menge des Bindemittels weniger als 4 Masse-% beträgt, ist die Wirkung als Bindemittel gewöhnlich schwach, wodurch sich die Trennung der negativen Elektrode und des Stromabnehmers gewöhnlich verstärkt.
  • Nun wird die vorliegende Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf die Beispiele erläutert. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich allerdings keinesfalls auf diese speziellen Beispiele. Sie ist nur durch den Umfang der anhängenden Ansprüche beschränkt.
  • Die Herstellung von Zellen und die Messungen in den Beispielen 1 bis 8 wurden in jedem Fall in einer Argon-Glovebox mit einem Taupunkt von höchstens –60°C durchgeführt.
  • Beispiel 1
  • Ein Gemisch, umfassend 80 Masse-% Li4Ti5O12-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von 2,0 m2/g, erhalten durch Mischen von LiOH und TiO2 in einem Molverhältnis von 4 : 5 und Backen des so erhaltenen Gemischs bei 800°C in Sauerstoffatmosphäre für 10 Stunden, 10 Masse-% von aus der Dampfphase gezüchteten Kohlenstoffasern und 10 Masse-% Polytetrafluorethylen als Bindemittel, wurde zu Ethanol zugegeben, gefolgt von Kneten, Walzen und Trocknen im Vakuum bei 150°C für 2 Stunden, wodurch eine Elektrodenfolie mit einer Dicke von 150 μm erhalten wurde. Diese Folie wurde weiter durch eine Walzenpresse gepreßt, so daß die Fläche der negativen Elektrode 1 cm × 1 cm und die Dicke 50 μm betrug, und mit einer Kupferfolie mittels eines leitfähigen Haftmittels unter Verwendung von Polyamidimid als Bindemittel verbunden, gefolgt von einer Wärmebehandlung unter reduziertem Druck bei 150°C für 10 Stunden zum Erhalt einer Anordnung der negativen Elektrode.
  • Dann wurde ein Gemisch, umfassend 80 Masse-% Aktivkohle mit einer spezifischen Oberfläche von 2.000 m2/g, erhalten durch Dampfaktivierung unter Verwendung eines Phenolharzes als Ausgangsmaterial, 10 Masse-% an leitfähigem Ruß und 10 Masse-% Polytetrafluorethylen als Bindemittel, zu Ethanol zugegeben, gefolgt von Kneten, Walzen und Trocknen im Vakuum bei 200°C für 2 Stunden zum Erhalt einer Elektrodenfolie mit einer Dicke von 200 μm. Aus dieser Elektrodenfolie wurde eine Elektrode von 1 cm × 1 cm × 200 μm erhalten, die mit einer Aluminiumfolie mittels eines leitfähigen Haftmittels unter Verwendung von Polyamidimid als Bindemittel verbunden wurde, gefolgt von einer Wärmebehandlung unter reduziertem Druck bei 260°C für 10 Stunden zum Erhalt einer Anordnung der positiven Elektrode.
  • Die obige Anordnung der positiven Elektrode und die Anordnung der negativen Elektrode, wie oben erhalten, wurden so angeordnet, daß sie sich gegenüberlagen, wobei ein Polypropylen-Trennmittel dazwischengelegt wurde, wodurch eine Sekundärenergiequelle erhalten wurde. Eine Lösung aus LiBF4 in einer Konzentration von 1 mol/l, gelöst in einem Lösungsmittelgemisch aus PC und Ethylmethylcarbonat (Massenverhältnis 1 : 1), wurde als ein Elektrolyt verwendet, und die obige Sekundärenergiequelle wurde gründlich mit dem Elektrolyten imprägniert, woraufhin die Anfangskapazität innerhalb des Bereichs von 2,8 V bis 1,0 V gemessen wurde. Danach wurde ein Ladungs- und Entladungszyklustest unter einem Ladung- und Entladungsstrom von 10 mA/cm2 innerhalb des Bereichs von 2,7 V bis 1,5 V durchgeführt, und die Kapazität wurde nach 2.000 Zyklen gemessen, woraufhin die Veränderung der Kapazität berechnet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 2
  • Eine Anordnung der negativen Elektrode und eine Anordnung der positiven Elektrode wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß LiOH und TiO2 in einem Molverhältnis von 4 : 5 gemischt wurden und das so erhaltene Gemisch in Sauerstoffatmosphäre bei 850°C für 10 Stunden zum Synthetisieren von Li4Ti5O12-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von 1,5 m2/g gebacken wurde, und die Bewertung wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 3
  • Eine Anordnung der negativen Elektrode und eine Anordnung der positiven Elektrode wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß LiOH und TiO2 in einem Molverhältnis von 4 : 5 gemischt wurden und das so erhaltene Gemisch in Sauerstoffatmosphäre bei 650°C für 10 Stunden zum Synthetisieren von Li4Ti5O12-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von 6,0 m2/g gebacken wurde, und die Bewertung wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 4
  • Eine Anordnung der negativen Elektrode und eine Anordnung der positiven Elektrode wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß LiOH und TiO2 in einem Molverhältnis von 4 : 5 gemischt wurden und das so erhaltene Gemisch in Sauerstoffatmosphäre bei 650°C für 10 Stunden zum Synthetisieren von Li4Ti5O12-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von 0,6 m2/g gebacken wurde, und die Bewertung wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)
  • Unter Verwendung von Aktivkohle sowohl für die positive als auch für die negative Elektrode wurden die gleiche Anordnung der negativen Elektrode und die gleiche Anordnung der positiven Elektrode in der gleichen Zusammensetzung und dem gleichen Herstellungsverfahren für die positive Elektrode von Beispiel 1 hergestellt, und die Bewertung wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 6
  • Ein Gemisch, umfassend 30 Masseteile Li4Ti5O12-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von 2,0 m2/g, erhalten durch Mischen von LiOH und TiO2 in einem Molverhältnis von 4 : 5, und Backen des so erhaltenen Gemischs in Sauerstoffatmosphäre bei 800°C für 10 Stunden, 40 Masseteile eines harten (nichtgraphitierbaren) Kohlenstoffmaterials mit einem Gitterabstand d002 von 0,380 nm und 10 Masseteile von aus der Dampfphase gezüchteten Kohlenstoffasern als ein leitfähiges Material, wurde in einer Lösung aus 20 Masseteilen Polyvinylidenfluorid, gelöst in NMP, dispergiert, und die Dispersion wurde auf einem Stromabnehmer, hergestellt aus Kupfer, beschichtet and getrocknet, wodurch eine negative Elektrode auf dem Stromabnehmer gebildet wurde. Diese Anordnung wurde weiter durch eine Walzenpresse gepreßt, so daß die Fläche der negative Elektrode 1 cm × 1 cm und die Dicke 30 μm betrug, gefolgt von einer Wärmebehandlung unter reduziertem Druck bei 150°C für 10 Stunden zum Erhalt einer Anordnung der negativen Elektrode.
  • Dann wurde ein Gemisch, umfassend 80 Masse-% Aktivkohle mit einer spezifischen Oberfläche von 2.000 m2/g, erhalten durch Dampfaktivierung unter Verwendung eines Phenolharzes als Ausgangsmaterial, 10 Masse-% von leitfähigem Ruß und 10 Masse-% Polytetrafluorethylen als Bindemittel, zu Ethanol zugegeben, gefolgt von Mischen, Walzen und Trocknen im Vakuum bei 200°C für 2 Stunden zum Erhalt einer Elektrodenfolie mit einer Dicke von 200 μm. Aus dieser Elektrodenfolie wurde eine Elektrode von 1 cm × 1 cm × 200 μm erhalten, die mit einer Aluminiumfolie mittels eines leitfähigen Haftmittels unter Verwendung von Polyamidimid als Bindemittel verbunden wurde, gefolgt von einer Wärmebehandlung unter reduziertem Druck bei 260°C für 10 Stunden zum Erhalt einer Anordnung der positiven Elektrode.
  • Die so erhaltene Anordnung der positiven Elektrode und die Anordnung der negativen Elektrode wurden so angeordnet, daß sie sich gegenüberlagen, wobei ein Polypropylen-Trennelement mit einer Dicke von 80 μm dazwischengelegt wurde, wodurch eine Sekundärenergiequelle erhalten wurde. Eine Lösung aus LiBF4 in einer Konzentration von 1 mol/l, gelöst in einem Lösungsmittelgemisch aus PC und Ethylmethylcarbonat (Massenverhältnis 1 : 1), wurde als ein Elektrolyt verwendet, und die obige Sekundärenergiequelle wurde gründlich mit dem Elektrolyten imprägniert, woraufhin die Anfangskapazität innerhalb des Bereichs von 4,2 V bis 1,0 V gemessen wurde. Danach wurde ein Ladungs- und Entladungszyklustest bei einer Ladungs- und Entladungsstromdichte von 10 mA/cm2 innerhalb eines Bereichs von 4,0 V bis 1,5 V durchgeführt, und die Kapazität wurde nach 2.000 Zyklen gemessen, woraufhin die Veränderung der Kapazität berechnet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel)
  • Eine Sekundärenergiequelle wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 6 hergestellt und bewertet, außer daß ein Gemisch, umfassend 70 Masseteile Graphit (Kohlenstoffmaterial) mit einem Gitterabstand von 0,337 nm und 10 Masseteile von aus der Dampfphase gezüchteten Kohlenstoffasern als ein leitfähiges Material, in einer Lösung aus 20 Masseteilen Polyvinylidenfluorid, gelöst in NMP, dispergiert wurde und die Dispersion auf einem Stromabnehmer, hergestellt aus Kupfer, beschichtet wurde und getrocknet wurde, wodurch eine negative Elektrode auf dem Stromabnehmer gebildet wurde, und außer daß die Anfangskapazität innerhalb eines Spannungsbereichs von 4,2 V bis 2,75 V gemessen wurde und der Ladungs- und Entladungszyklustest unter einem Ladungs- und Entladungsstrom von 10 mA/cm2 innerhalb des Bereichs von 4,0 V bis 2,75 V durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Beispiel 8
  • Eine Sekundärenergiequelle wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 6 hergestellt und bewertet, außer daß ein Gemisch, umfassend 40 Masseteile Li4Ti5O12-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von 2,0 m2/g, 30 Masseteile von hartem (nichtgraphitierbarem) Kohlenstoffmaterial mit einem Gitterabstand von 0,380 nm und 10 Masseteile von aus der Dampfphase gezüchteten Kohlenstoffasern als ein leitfähiges Material, in einer Lösung aus 20 Masseteilen Polyvinylidenfluorid, gelöst in NMP, dispergiert wurden und die Dispersion auf einem Stromabnehmer, hergestellt aus Kupfer, beschichtet wurde und getrocknet wurde, wodurch eine negative Elektrode auf dem Stromabnehmer gebildet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Tabelle 1
    Figure 00170001
  • Beispiel 9
  • Das in Beispiel 1 erhaltene Li4Ti5O12-Pulver und graphitierte, aus der Dampfphase gezüchtete Kohlenstoffasern wurden in einer 2-Methyl-N-pyrrolidon-Lösung aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) dispergiert, und die Dispersion wurde auf einen Stromabnehmer mit einer Dicke von 15 μm beschichtet und getrocknet, wodurch eine Anordnung der negativen Elektrode von Lithiumtitanat : aus der Dampfphase gezüchteten Kohlenstoffasern : PVDF = 70 : 10 : 20 (Massenverhältnis) erhalten wurde. Diese wurde weiter durch eine Walzenpresse gepreßt, so daß die Größe der Elektrode 2,5 cm × 4 cm und die Dicke der Elektrodeschicht 32 μm betrug, und diese wurde als eine Anordnung der negativen Elektrode verwendet.
  • Dann wurde ein Gemisch, umfassend 70 Masse-% Aktivkohle mit einer spezifischen Oberfläche von 800 m2/g, erhalten durch ein a KOH-Schmelze-Aktivierungsverfahren unter Verwendung von Koks als Ausgangsmaterial, 20 Masse-% von leitfähigem Ruß und 10 Masse-% Polytetrafluorethylen als Bindemittel, zu Ethanol zugegeben, gefolgt von Kneten, Walzen und Trocknen im Vakuum bei 200°C für 2 Stunden zum Erhalt einer Elektrodenfolie. Aus dieser Elektrodenfolie wurde eine Elektrode von 2,5 cm × 4 cm × 150 μm erhalten, die mit einer Aluminiumfolie mittels eines leitfähigen Haftmittels unter Verwendung von Polyamidimid als Bindemittel verbunden wurde, gefolgt von einer Wärmebehandlung unter reduziertem Druck bei 260°C für 10 Stunden, wodurch eine Anordnung der positiven Elektrode erhalten wurde.
  • Die so erhaltene Anordnung der positiven Elektrode und die Anordnung der negativen Elektrode wurden so angeordnet, daß sie sich gegenüberlagen, wobei ein Polypropylen-Trennelement mit einer Dicke von 80 μm dazwischengelegt wurde, und wurden gründlich mit einer PC-Lösung, enthaltend 0,75 mol/l an LiBF4 und 0,75 mol/l an (C2H5)3(CH3)NBF4, für eine angemessene Zeit imprägniert, wodurch eine gepackte Laminatzelle als eine Sekundärenergiequelle erhalten wurde. Die Anfangskapazitätsdichte (mAh/cm3) dieser Sekundärenergiequelle wurde unter einem Strom von 10 mA (1,0 mA/cm2) und 200 mA (20 mA/cm2) innerhalb des Bereichs von 2,7 V bis 1,5 V gemessen. Danach wurde ein Ladungs- und Entladungszyklustest unter einem Ladungs- und Entladungsstrom von 200 mA innerhalb eines Spannungsbereichs von 2,7 V bis 1,5 V bei 45°C durchgeführt, und die Kapazität wurde nach 500 Zyklen gemessen. Die Geschwindigkeit der Kapazitätsminderung wurde durch {(Anfangskapazitätsdichte) – (Kapazitätsdichte nach 500 Zyklen)}/(Anfangskapazitätsdichte) errechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
  • Beispiel 10
  • Eine Sekundärenergiequelle wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 9 hergestellt, außer daß nur PC, enthaltend 1,5 mol/l von LiBF4, als der Elektrolyt verwendet wurde, und wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 9 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
  • Beispiel 11 (Vergleichsbeispiel)
  • Ein elektrischer Doppelschichtkondensator wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 9 hergestellt und bewertet, außer daß es sich bei der negativen Elektrode um eine Elektrode handelte, die aus der gleichen Aktivkohle wie die positive Elektrode hergestellt war, und es sich bei dem Elektrolyten um PC, enthaltend 1,5 mol/l an (C2H5)3(CH3)NBF4, handelte. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
  • Beispiel 12 (Vergleichsbeispiel)
  • Eine Sekundärenergiequelle wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 9 hergestellt, außer daß ein Kohlenstoffmaterial, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren (Handelsname: MCMB6-28, hergestellt von Osaka Gas Co., Ltd.) anstelle des Li4Ti5O12-Pulvers zum Herstellen einer negativen Elektrode verwendet wurde und ein Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat und Ethylmethylcarbonat (Volumenverhältnis 1 : 1), enthaltend nur 1,0 mol/l an LiBF4, als der Elektrolyt verwendet wurde, und die Bewertung wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 9 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
  • Tabelle 2
    Figure 00190001
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Sekundärenergiequelle bei einem Niveau von 2,7 V mit großer Kapazität und hoher Zuverlässigkeit schneller Ladungs- und Entladungszyklen bereitgestellt werden. Außerdem kann durch Einschluß eines Kohlenstoffmaterials, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren, sowie von Li4Ti5O12 zu einer negativen Elektrode der Arbeitsspannungsbereich der Sekundärenergiequelle ausgedehnt und die Kapazität erhöht werden.
  • Ferner kann durch Einschluß sowohl von Lithiumsalz als auch von quartärem Oniumsalz als gelöste Stoffe in einen Elektrolyten die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten erhöht werden, und die Entladungskapazität kann sogar beim Entladen bei großer Stromdichte erhöht werden.

Claims (7)

  1. Sekundärenergiequelle, welche eine positive Elektrode, enthaltend Aktivkohle, eine negative Elektrode, enthaltend Li4Ti5O12 und ein Kohlenstoffmaterial, welches befähigt ist, Lithiumionen zu dotieren und undotieren, und einen organischen Elektrolyten, enthaltend ein Lithiumsalz, umfasst, wobei das elektrische Kapazitätsverhältnis der negativen Elektrode zu der positiven Elektrode von 1,05 bis 1,8 ist und die untere Grenze des Arbeitsspannungsbereichs 1,5 V beträgt.
  2. Sekundärenergiequelle nach Anspruch 1, wobei das in der negativen Elektrode enthaltene Kohlenstoffmaterial einen Gitterabstand d002 der (002)-Seite von 0,335 bis 0,410 nm, wie mit einem Röntgenweitwinkelstreuverfahren gemessen, aufweist.
  3. Sekundärenergiequelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der negativen Elektrode der Anteil von Li4Ti5O12 von 20 bis 50 Masse-% ist und der Anteil des Kohlenstoffmaterials von 80 bis 50 Masse-% ist.
  4. Sekundärenergiequelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Lithiumsalz mindestens ein Vertreter, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiCF3SO3, LiC(SO2CF3)3 und LiPF3(C2F5)3, ist.
  5. Sekundärenergiequelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der organische Elektrolyt zusätzlich zu dem Lithiumsalz ein quartäres Oniumsalz enthält.
  6. Sekundärenergiequelle nach Anspruch 5, wobei das quartäre Oniumsalz mindestens ein quartäres Oniumion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus (C2H5)3(CH3)N+, (C2H5)4N+ und (C2H5)4P+, und mindestens ein Gegenanion, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus PF6 –, BF4 –, ClO4 –, N(SO2CF3)2 –, N(SO2C2F5)2 –, CF3SO3 –, C(SO2CF3)3 – und PF3(C2F5)3 –, enthält.
  7. Sekundärenergiequelle nach Anspruch 5 oder 6, wobei das molare Verhältnis der quartären Oniumionen zu den Lithiumionen in dem organischen Elektrolyten von 0,3 bis 2 beträgt.
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