JP2015531977A - 高サイクル寿命を有したＬｉ−Ｓバッテリー及びその作動方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、導電性炭素材料、硫黄を含む又は硫黄から成る電気化学的に活性なカソード材料、及び／又は少なくとも部分的に繊維状のプラスチック材料を含むカソード、ａ）少なくとも一部の領域がケイ素及び／又は錫で覆われた導電性基材を含むアノード、及びｂ）前記カソードとアノードの間に配置されたリチウム含有液体電解質、ゲル電解質及び／又は固体電解質を含むことを特徴とするＬｉ−Ｓバッテリー、及び、それを作動させるための方法に関する。【選択図】なし

Description

改良されたサイクル寿命を有し、同時に、最新のＬｉ−Ｓバッテリーと比べてほぼ完全な充電効率を有したＬｉ−Ｓバッテリーが提供される。
Ｌｉ−Ｓバッテリーの以前の具体例では、Ｌｉ金属アノードが一般的に使用される。これらは、高い容量をもたらし、容易に製造可能であるが、それに関連していくつかの不都合な点が付随する。Ｌｉ金属は非常に反応性が高く、セルの製造及び使用において、安全性の問題（いわゆる、金属リチウムについての１８１℃の融点からの「熱暴走（thermal run-away）」をもたらすことがある。更に、Ｌｉ金属は、サイクリングの間に樹状突起の成長を起こし易く、その結果として、表面積が非常に増加し、反応性の増加が生じる。
さらに、成長した樹状突起の結果、セル内でショートが生じることがあり、これがセルの破壊をもたらし、更なる安全性の問題も生じさせる。最終的に、サイクル寿命は、金属リチウムを使用した場合には一般的に制限され、特にリチウムの樹状突起の成長のために１００〜多くて２００サイクルに制限される。
このような問題点を解決するために、現在までグラファイトアノードがＬｉバッテリーにおいて使用されてきた。これにより、安定性と安全性は大きく改善できたが、バッテリーの低い容量を犠牲にしていた。硫黄バッテリーについては、グラファイトアノードは種々の理由から可能性がないという問題が生じる。このような具体例として、硫黄電解液の溶媒の挿入を挙げることができ、これは、グラファイトアノードの破壊を生じさせる。
最初のアプローチは、リチウムアノードを、非常に高い容量を有した合金アノード（Ｓｉ，Ｓｎ）に置き換える可能性を示す。これらの合金アノードは、実際に原則としてＬｉ樹状突起に関連した問題を解決するが、現在まで特にサイクル寿命のあるものではない。リチウム化によって引き起こされるＳｉ（及びＳｎ）の高い膨張は、これによって問題がある。この膨張は、例えばＳｉについては３２０％であり、Ｓｎについては２６０％である（Zhang, W.-J., Journal of Power Sources, 196: 13-24, 2011）。
良好なＳｉ及びＳｎアノード（特にＬｉイオン電池用）の製造は、現行の研究の対象である。Ｌｉ−ＳセルにおけるＳｉ及びＳｎに関する文献は、原則としてこれら合金アノードの応用可能性を示しているが、これらのシステムのサイクル不安定性を実証している。このサイクル不安定性についての理由は、一般的にアノード‐及びカソード面における分解の影響である。
又、アノードかカソードのいずれかのリチウム化からも問題点が生じる。即ち、アノード材料（例えばシリコン薄膜）についてのキャリア基材及び電流導体として銅が使用された場合、非常に低い部分的なリチウム化でも、これによって低容量しか達成されなかった（Elazari, R. et al., Electrochemistry Communications, 14: 21-24, 2012）。シリコンナノワイヤでできたアノードについても同様に、非常に低い容量しか達成できなかった（Yang, Y. et al., Nano Letters, 10: 1486-1491, 2010）。
更に、炭素‐硫黄複合材料でできたカソードと、炭素‐ケイ素複合材料でできたリチウム化アノードを用いた場合には、約３００ｍＡｈ／ｇの高い容量を達成することができたが、低い安定性しか達成できなかった。
又、特にリチウムの複合コーティングが使用されたＬｉ金属アノードをベースとするＬｉ−Ｓセルも知られている（US 7,358,012 B2）。
US 7,358,012 B2
Zhang, W.-J., Journal of Power Sources, 196: 13-24, 2011 Elazari, R. et al., Electrochemistry Communications, 14: 21-24, 2012 Yang, Y. et al., Nano Letters, 10: 1486-1491, 2010
ここから出発して、本発明の目的は、高容量と高いサイクル寿命の両方を有したＬｉ−Ｓバッテリーを提供すること、本発明によるＬｉ−Ｓバッテリーの作動方法を提供すること、及び、本発明によるＬｉ−Ｓバッテリーの使用を提供することであった。
上記の目的は、請求項１に記載されるＬｉ−Ｓバッテリー及び、請求項１８に記載される本発明のＬｉ−Ｓバッテリーの作動方法によって達成される。従属項は、有利な発展形態を示している。
それゆえ、
ａ）導電性炭素材料、硫黄を含む又は硫黄から成る電気化学的に活性なカソード材料、及び／又は少なくとも部分的に繊維状のプラスチック材料を含むカソード、
ｂ）少なくとも一部の領域がケイ素及び／又は錫で覆われた導電性基材を含むアノード、及び
ｃ）前記カソードとアノードの間に配置されたリチウム含有液体電解質、ゲル電解質及び／又は固体電解質
を含むことを特徴とするＬｉ−Ｓバッテリーが提供される。
驚くべきことに、本発明による上記のバッテリーはほぼ完全な充電効率を有し、１，０００回を超える充電‐放電サイクルであっても最大可能な値にて、ほとんど変わらない状態を維持することが確認された。
上記Ｌｉ−Ｓバッテリーの更に別の本質的な利点は、簡単な構造を有し、比較的軽量であるということである。更に、このバッテリーは、これまでのＬｉ−Ｓバッテリーと比べて、高い表面容量と高い重量容量を有している。１，０５０ｍＡｈ／ｇ以上、更に１，５００ｍＡｈ／ｇ以上の容量値と、４ｍＡｈ／ｃｍ２を超える表面容量が達成できる。
更に、上記のバッテリーは、高い長期間安定性を有している。なぜなら、上記Ｌｉ−Ｓバッテリーのカソードが繊維状のプラスチック材料及び／又は高多孔性の炭素を含み、それによって高い機械的力作用に抵抗するからである。硫黄及び硫黄含有種についてのこのようなマトリックス構造は、ポリスルフィド類の吸着について、又、Ｓ及び／又はＬｉ２Ｓの薄層の析出／接触についての高い内部表面と大きな細孔容積を有している。その結果、前記活性材料の体積膨張は、自由な細孔体積によって相殺される。
要するに、本発明のＬｉ−Ｓバッテリーは、現状品に比べて改良された速度挙動と改良された安定性を有している。
図１には、現状のバッテリーと比較した、実施例として示された本発明のＬｉ−Ｓバッテリーの、硫黄１グラム当たり及びカソード１グラム当たりの放電容量が示されている。 図２には、実施例として示された本発明のＬｉ−Ｓバッテリーの一つの充電効率に関する、電解質内の硝酸リチウムの影響が示されている。
本発明によるＬｉ−Ｓバッテリー内に含有され得るカソードは、例えばDE 10 2012 203 019.0から知られている。カソードの可能性のある具体例及び可能性のある製造方法に関しては、この特許出願が参照文献として引用され、この開示内容もまた、この点において本願の対象となる。
本発明の好ましい具体例においては、前記バッテリーは、前記カソードの総重量に対して、前記カソードが、
ａ）４０−９０重量％、好ましくは５０−８０重量％、特に好ましくは６０−７５重量％の電気化学的に活性なカソード材料、
ｂ）１−５５重量％、好ましくは５−３５重量％、特に好ましくは１０−２５重量％の導電性炭素材料、及び／又は
ｃ）２−５０重量％、好ましくは３−２０重量％、特に好ましくは５−１０重量％のプラスチック材料
を含むことを特徴とする。
本発明による前記バッテリーのカソードは更に、
ａ）硫黄又はリチウム‐硫黄化合物、好ましくはＬｉ２Ｓを含む電気化学的に活性なカソード材料、
ｂ）導電性炭素材料として、多孔性炭素、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、グラファイト状炭素（ＧＬＣ）、炭素繊維、カーボンナノチューブ及び／又はカーボン中空球、及び／又は
ｃ）部分的に繊維状のプラスチック材料として、部分的に繊維状のポリテトラフルオロエチレン
を含むことができる。
好ましい具体例においては、
ａ）前記カーボンナノチューブが、０．１〜１００ｎｍ、好ましくは１〜５０ｎｍ、特に好ましくは５〜２５ｎｍの直径を有する、及び／又は
ｂ）前記炭素繊維が、１〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍ、特に好ましくは１０〜２０μｍの直径を有する。
前記カソードは、好ましくは２０〜１０００μｍの厚み、特に好ましくは５０〜５００μｍの厚み、特に８０〜３００μｍの厚みを有したフィルムとして形成することができる。任意に、前記カソードは、導電性基材の上、好ましくは金属及び／又は炭素材料上に設けられるが、本発明のＬｉ−Ｓバッテリー内にて別々に、即ち、基材上に設けられることなく使用されても良い。
好ましくは、前記の電気化学的に活性なカソード材料は、前記の導電性炭素材料の表面の少なくとも一部の領域に設けられるか、あるいは、前記の導電性炭素材料が、前記の活性なカソード材料の表面上に設けられる。
本発明のＬｉ−Ｓバッテリーの更に好ましい具体例では、前記アノードのコーティングは、表面に沿ったコーティング、特にＰＶＤ−及び／又はＣＶＤコーティング、特に好ましくはＰＥ−ＣＶＤコーティングである。ＰＥ−ＣＶＤによるコーティングは、マグネトロンコーティングに比べて、より均一なコーティングが起こるという利点を有する。
前記アノードの導電性基材は、繊維状の形態、好ましくは三次元繊維状ネットワークの形態、特に好ましくは繊維、ナノファイバー又はナノチューブ、又はランダムに配向した織物及び／又は先に記載された種類の繊維のフリースの形態にて存在しても良い。
前記アノードが繊維状の形態で存在する場合には、マグネトロンコーティングに比べて改良された浸透が、コーティングを製造する際に観察された。このことは特に、ＰＥ−ＣＶＤを経たコーティングについて当てはまり、この際、繊維状のアノード又は繊維状の三次元ネットワークの全体の深さを覆う均一なコーティングを達成することができる。
この点に関して、前記繊維、及び／又は、前記のランダムに配向した織物又はフリースのベースを形成している前記アノードの前記繊維又はナノファイバー又はナノチューブは、１ｎｍ〜５００μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００μｍ、更に好ましくは１００ｎｍ〜１００μｍ、更に好ましくは１〜１００μｍ、更に好ましくは５〜５０μｍ、特に好ましくは１０〜２０μｍの直径を有することができる。
前記アノードのコーティングの厚みは、０．１〜５０μｍ、好ましくは０．５〜２０μｍ、特に好ましくは０．５〜２μｍの範囲内とすることができる。前記アノードの、前記の繊維状の導電性基材は、炭素、グラファイト、グラフェン、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、カーボンブラック及びカーボンナノチューブから成るグループより選ばれた材料を含んでも、あるいは、これらから成るものでも良い。
好ましくは、前記アノードは、当該アノードの全質量に対して、０．１〜９０重量％、好ましくは２０〜８０重量％、特に好ましくは４０〜７０重量％の総量にてケイ素及び／又は錫を含む。
更に好ましい具体例においては、前記アノードはリチウム化される。これは、前記アノード（例えばＳｉアノード）上にプレスされたリチウム金属箔によって、及び、約４〜１２時間の活性時間後に起こるリチウム化によって実施され得る。
前記アノードは、１０〜１，０００μｍ、好ましくは２０〜５００μｍ、特に好ましくは５０〜１２０μｍの総厚を有することができる。
好ましくは、本発明によるバッテリーの前記電解質は、少なくとも１種の環状又は非環状エーテル中の、少なくとも１種のリチウム塩の溶液又は懸濁液から成るグループより選ばれたもの、特に好ましくは、
ｉ）ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、
ｉｉ）テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ、ＩＵＰＡＣ：２，５，８，１１，１４‐ペンタオキサペンタデカン）、及び／又は
ｉｉｉ）１，３‐ジオキソラン（ＤＯＬ）中の、
ａ）リチウム‐ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）、
ｂ）リチウムトリフルオロメタンスルホネート、及び／又は
ｃ）硝酸リチウム
の溶液又は懸濁液である。
硝酸リチウムを含む電解質を含む本発明のバッテリーは、電解質中に硝酸リチウムを含まないバッテリーに比べて、より一定な充電効率を有していることがわかった。
更に、少なくとも１つのセパレーターが、前記カソードとアノードの間に配置されており、当該セパレーターが特に好ましくは、熱可塑性材料でできた、特にＰＥ、ＰＰ、及び／又はＰＥＴ、又はこれらから成る浸透性フィルムから成ることが好ましい。
本発明のバッテリーの更に好ましい具体例においては、アノードとカソードは、これらの容量及び／又は可能な充電‐／放電速度に関して、互いに同等である。
特に好ましくは、前記アノードは、カソードに比べて電極表面当たりの容量に関し、かなり大きく、即ち、アノードは、カソードに比べてその容量に関して、より大きくなるように設計される。長いサイクル時間の場合、このことは特に有利である。なぜなら、アノードの作動の穏やかなモードが結果的に可能となるからである。それゆえ、これにより、全体的にみてセル全体の性能が改良される。応用例においては、（半分のセルにて測定された）アノードの容量は、（同様に半分のセルにて測定された）カソードの容量よりも７５％大きい。結果として、このアノードには、充電／放電の間に完全に負荷がかからずに、容積変化及びストレスが減らされる。
更に、前記請求項のいずれか１項に記載のバッテリーを作動させるための方法が提供され、この方法は、前記バッテリーが、
ａ）最大で１．３〜１．７Ｖ、好ましくは１．４〜１．６Ｖ、特に１．４５〜１．５５Ｖの残留端子電圧にまで放電されること、及び／又は
ｂ）２．４〜２．８Ｖ、好ましくは２．５〜２．７Ｖ、特に２．５５〜２．６５Ｖの最大端子電圧にまで充電されること
を特徴とする。
本発明のバッテリーは、少なくとも１５０−１７０ｍＡ／硫黄１ｇという高い放電速度及び／又は充電速度で使用する間、作動させることができる。例えば、８３６ｍＡ／硫黄１ｇまでの放電速度に達した。
本発明の対象は、後に続く図面及び実施例を参照して更に詳しく説明され、ここに示された特定の具体例に当該対象が限定されるものではない。
図１には、現状のバッテリーと比較した、実施例として示された本発明のＬｉ−Ｓバッテリーの、硫黄１グラム当たり及びカソード１グラム当たりの放電容量が示されており、又、図２には、実施例として示された本発明のＬｉ−Ｓバッテリーの一つの充電効率に関する、電解質内の硝酸リチウムの影響が示されている。
図１には、実施例１からの本発明のＬｉ−Ｓバッテリーの充電効率及び放電容量が示されている。測定された充電効率及び放電容量は、放電サイクルの回数の関数として示されている。１，４００サイクルを超える充電効率が、１，０００ｍＡｈ／ｇ（及び、それゆえ、ほぼ１００％ＣＥ）にてほぼ一定の値に維持されることが明らかとなっているが、現状のバッテリーの場合には、サイクルの間に充電効率の明らかな減少が観察できる。本発明のバッテリーの容量は１，４００回の充電サイクルの間、実際に連続的に減少するが、現状のものに比べて小さな程度である。１，４００サイクル後、硫黄の質量に対して、容量はまだ３８０ｍＡｈ／ｇである。現状品によれば、Ｌｉ−Ｓセルは一般に、（特にアノード面の分解／樹状突起のために）約２００サイクル後に容量が激減する。
図２には、電解質中に硝酸リチウムを含む、又は、電解質中に硝酸リチウムを含まない、本発明のＬｉ−Ｓバッテリーのクーロン効率が示されている。電解質中の硝酸リチウムが、バッテリーの充電効率に対して安定化効果をもたらし、その結果、複数回の充電及び放電サイクルの間に充電効率が一定に維持され得ることが明らかとなっている。
実施例１
アノード：
ＳＧＬカーボンＳＥ社のマグネトロン‐スパッターコーティング（コーティング厚み：４μｍ）としてＳｉを含む繊維状カーボンアノード０．７４ｍｇ（商品名ＧＤＬ１０ＡＡ）
アノード直径：１０ｍｍ
導電体を含む全質量：７．５ｍｇ
カソード：
‐５３．３重量％の硫黄（＝１．３ｍｇ）
‐２６．７重量％のカーボン中空球
‐１０重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
‐１０重量％のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）
から成るカソード
カソード直径：１０ｍｍ
電解質：
ＤＭＥ：ＤＯＬ（１：１ｖｏｌ）中の、１ＭのＬｉＴＦＳＩ、０．２５ＭのＬｉＮＯ３ ３６μｌ
この他の構成部品：
ＣＲ２０１６コイン電池（寸法（型ファクター）２０１６（直径２０ｍｍ、高さ１．６ｍｍ）の丸型電池）
セルガード（登録商標）２５００（厚みが２５μｍで、平均細孔径が６４ｎｍで、平均細孔率が５５％である多孔性ＰＰフィルム）
バッテリーの放電／充電
最初に、１６７ｍＡ／硫黄１ｇの放電‐／充電電流にて３サイクル、その後、８３６ｍＡ／硫黄１ｇの放電‐／充電電流。
実施例２
アノード：
マグネトロン‐スパッターコーティング（コーティング厚み：４μｍ）としてＳｉを含む、ＳＧＬ ＧＤＬ １０ＡＡ繊維状カーボンアノード０．７４ｍｇ
アノード直径：１０ｍｍ
導電体を含む全質量：７．５ｍｇ
カソード：
‐５３．３重量％の硫黄（＝１．１ｍｇ）
‐２６．７重量％のカーボン中空球
‐１０重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
‐１０重量％のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）
から成るカソード
カソード直径：１０ｍｍ
電解質：
ＤＭＥ：ＤＯＬ（１：１ｖｏｌ）中の、１ＭのＬｉＴＦＳＩ、０．２５ＭのＬｉＮＯ３ ４０μｌ
この他の構成部品：
ＣＲ２０１６コイン電池
セルガード（登録商標）２５００
バッテリーの放電／充電
充電／放電電流 １６７ｍＡ／硫黄１ｇ
実施例３（ＬｉＮＯ３なし）
アノード：
マグネトロン‐スパッターコーティング（コーティング厚み：４μｍ）としてＳｉを含む、ＳＧＬ ＧＤＬ １０ＡＡ繊維状カーボンアノード０．７４ｍｇ
アノード直径：１０ｍｍ
導電体を含む全質量：７．５ｍｇ
カソード：
‐５３．３重量％の硫黄（＝１．９ｍｇ）
‐２６．７重量％のカーボン中空球
‐１０重量％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
‐１０重量％のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）
から成るカソード
カソード直径：１０ｍｍ
電解質：
ＤＭＥ：ＤＯＬ（１：１ｖｏｌ）中の、１ＭのＬｉＴＦＳＩ ４５μｌ
この他の構成部品：
ＣＲ２０１６コイン電池
セルガード（登録商標）２５００
バッテリーの放電／充電
８４ｍＡ／硫黄１ｇの放電‐／充電電流にて３サイクル、その後、４１８ｍＡ／硫黄１ｇの放電‐／充電電流。

Claims (18)

  1. ａ）導電性炭素材料、硫黄を含む又は硫黄から成る電気化学的に活性なカソード材料、及び／又は少なくとも部分的に繊維状のプラスチック材料を含むカソード、
    ｂ）少なくとも一部の領域がケイ素及び／又は錫で覆われた導電性基材を含むアノード、及び
    ｃ）前記カソードとアノードの間に配置されたリチウム含有液体電解質、ゲル電解質及び／又は固体電解質
    を含むことを特徴とするＬｉ−Ｓバッテリー。
  2. 前記カソードの総重量に対して、前記カソードが、
    ａ）４０−９０重量％、好ましくは５０−８０重量％、特に好ましくは６０−７５重量％の電気化学的に活性なカソード材料、
    ｂ）１−５５重量％、好ましくは５−３５重量％、特に好ましくは１０−２５重量％の導電性炭素材料、及び／又は
    ｃ）０．５−３０重量％、好ましくは１−１０重量％、特に好ましくは２−５重量％のプラスチック材料
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー。
  3. 前記カソードが、
    ａ）硫黄又はリチウム‐硫黄化合物、好ましくはＬｉ２Ｓを含む電気化学的に活性なカソード材料、
    ｂ）導電性炭素材料として、多孔性炭素、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、グラファイト状炭素（ＧＬＣ）、炭素繊維、カーボンナノチューブ及び／又はカーボン中空球、及び／又は
    ｃ）繊維状のプラスチック材料として、繊維状ポリテトラフルオロエチレン
    を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリー。
  4. ａ）前記カーボンナノチューブが、０．１〜１００ｎｍ、好ましくは１〜５０ｎｍ、特に好ましくは５〜２５ｎｍの直径を有すること、及び／又は
    ｂ）前記炭素繊維が、１〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍ、特に好ましくは１０〜２０μｍの直径を有すること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリー。
  5. 前記カソードが、好ましくは２０〜１０００μｍの厚み、特に好ましくは５０〜５００μｍの厚み、特に８０〜３００μｍの厚みを有したフィルムとして形成されており、しかも、任意に導電性基材の上、好ましくは金属及び／又は炭素材料上に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリー。
  6. 前記の電気化学的に活性なカソード材料が、前記の導電性炭素材料の表面の少なくとも一部の領域に設けられているか、あるいは、前記の導電性炭素材料が、前記の活性なカソード材料の表面上に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリー。
  7. 前記アノードのコーティングが、表面に沿ったコーティング、特にＰＶＤ−及び／又はＣＶＤコーティング、特に好ましくはＰＥ−ＣＶＤコーティングであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリー。
  8. 前記アノードの導電性基材が、繊維状の形態、好ましくは三次元繊維状ネットワークの形態、特に好ましくは繊維、ナノファイバー、ランダムに配向した織物及び／又はフリースの形態にて存在していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリー。
  9. 前記繊維、及び／又は、前記のランダムに配向した織物又はフリースのベースを形成している前記アノードの前記繊維が、１ｎｍ〜５００μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００μｍ、更に好ましくは１００ｎｍ〜１００μｍ、更に好ましくは１〜１００μｍ、更に好ましくは５〜５０μｍ、特に好ましくは１０〜２０μｍの直径を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のバッテリー。
  10. 前記アノードのコーティングが、０．１〜５０μｍ、好ましくは０．５〜２０μｍ、特に好ましくは０．５〜２μｍの範囲にある厚みを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のバッテリー。
  11. 前記アノードの、前記の繊維状の導電性基材が、炭素、グラファイト、グラフェン、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）、カーボンブラック及びカーボンナノチューブから成るグループより選ばれた材料を含むか、あるいは、これらから成ることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバッテリー。
  12. 前記アノードが、当該アノードの全質量に対して、０．１〜９０重量％、好ましくは２０〜８０重量％、特に好ましくは４０〜７０重量％の総量にてケイ素及び／又は錫を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバッテリー。
  13. 前記アノードがリチウム化されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバッテリー。
  14. 前記アノードが、１０〜１，０００μｍ、好ましくは２０〜５００μｍ、特に好ましくは５０〜１２０μｍの総厚を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバッテリー。
  15. 前記電解質が、少なくとも１種の環状又は非環状エーテル中の、少なくとも１種のリチウム塩の溶液又は懸濁液から成るグループより選ばれたもの、好ましくは、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）及び／又は１，３‐ジオキソラン（ＤＯＬ）中の、
    ａ）リチウム‐ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）、
    ｂ）リチウムトリフルオロメタンスルホネート、及び／又は
    ｃ）硝酸リチウム
    の溶液又は懸濁液であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のバッテリー。
  16. 少なくとも１つのセパレーターが、前記カソードとアノードの間に配置されており、当該セパレーターが好ましくは、熱可塑性材料でできた、特にＰＥ、ＰＰ、及び／又はＰＥＴ、又はこれらから成る浸透性フィルムから成ることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載のバッテリー。
  17. 前記アノードの容量が、前記カソードの容量に比べて大きく、好ましくは少なくとも１０％、更に好ましくは少なくとも５０％、特に好ましくは少なくとも７０％大きいことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載のバッテリー。
  18. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載のバッテリーを作動させるための方法であって、前記バッテリーが、
    ａ）最大で１．３〜１．７Ｖ、好ましくは１．４〜１．６Ｖ、特に１．４５〜１．５５Ｖの残留端子電圧にまで放電されること、及び／又は
    ｂ）２．４〜２．８Ｖ、好ましくは２．５〜２．７Ｖ、特に２．５５〜２．６５Ｖの最大端子電圧にまで充電されること
    を特徴とするバッテリーの作動方法。
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