TW201214851A - Positive electrode active material of power storage device, positive electrode of power storage device, power storage device, manufacturing method of positive electrode active material of power storage device - Google Patents

Description

201214851 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明技術領域是關於電力儲存裝置和其製造方法。 【先前技術】 隨著對環境問題的日益關注，已經積極地開發出用於 混合動力車供電的電力儲存裝置，例如二次電池和電雙層 電容器。具有高能效的鋰離子二次電池和鋰離子電容器作 爲電力儲存裝置已引起關注。已將緊密但能儲存大量電能 的鋰離子二次電池安裝於攜帶型資訊終端，例如行動電話 機或筆記型個人電腦，並有助於産品的小型化。 二次電池和電雙層電容器具有其中電解質位於正極和 負極之間的基本結構。已知正極和負極各自包括集電器和 設置在所述集電器上的活性材料。例如，在鋰離子二次電 池中，使用能使鋰離子插入和脫離的材料作爲活性材料。 已使用多種方法來改進電力儲存裝置的特性。例如， 對正極活性材料的硏究是改進電力儲存裝置特性的一種方 法（例如，參見專利文獻1)。 [參考文獻] [專利文獻] [專利文獻1]國際公開WO 2006/04900 1小冊子 本發明一個實施態樣的一個目的是提供一種能改進電 201214851 力儲存裝置特性的正極活性材料。本發明一個實施態樣的 另一個目的是提供一種製造正極活性材料的方法，該正極 活性材料能改進電力儲存裝置特性。 本發明一個實施態樣的另一個目的是提供一種具有改 進特性的電力儲存裝置。本發明一個實施態樣的另一個目 的是提供一種製造具有改進特性的電力儲存裝置的方法。 【發明內容】 在本發明的一個實施態樣中，使用氧化鋰作爲電力儲 存裝置的正極活性材料》 根據本發明的一個實施態樣，使用由通式 Lip-^MlyMZzSiO^j表示並滿足以下（I)至（IV)條件的材料作 爲電力儲存裝置的正極活性材料。 (I) X是會因充放電時鋰離子的插入和脫離而變化的 値，並滿足0 Sx < 2 (X大於或等於〇並小於2)，優選0 大於或等於0並小於或等於2)。 (Π) Ml是選自鐵（Fe)、鎳（Ni)、錳（Μη)和鈷（Co)的一 種或多種過渡金屬原子。 (III) M2是鈦（Ti)、钪（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 (IV) 滿足式 J + Z = l，〇<_y<l 和 0<2<1°ζ/(γ + ζ)的値大於或等於0.01且小於或等於0.2。 在由通式— 表示的材料中，鋰原子 對其他金屬原子（金屬Ml原子和金屬M2原子）的最高比 爲2: 1(莫耳比）。因此，每一組成中最多有兩個能插入和 -6- 201214851 脫離的鋰離子（反應性材料）。使用這種材料作爲正極活性 材料，從而得到較高的電容並改進電力儲存裝置的特性。 根據本發明的一個實施態樣，電力儲存裝置的正極中 ’正極活性材料的晶粒尺寸（grain size)爲奈米級尺寸（ 具體而言，10nm以上且500 nm以下），這樣可以增加鋰 離子（反應性材料）的擴散路徑。 根據本發明的一個實施態樣，電力儲存裝置的正極中 ’每單位質量正極活性材料的表面積盡可能增加，從而增 加鋰離子（反應性材料）的擴散路徑。應注意每單位質量活 性材料的表面積會在小尺寸晶粒聚集時因活性材料表面粗 糙度的增加而增加。 根據本發明的一個實施態樣，用於正極活性材料的材 料包含金屬M2原子，這樣可以扭曲所述材料的晶體結構 。結果，在同樣的條件下（特別是在相對低溫的同樣條件 下），可以製得一種其晶體結構與不含金屬M2原子的材 料的晶體結構不同的材料。應注意，金屬M2原子的離子 半徑優選小於金屬Ml原子的離子半徑。此外，優選金屬 M2原子的離子半徑與金屬Ml原子的離子半徑相差不大 。例如’金屬M2原子的離子半徑優選爲大於或等於金屬 Ml原子的離子半徑的〇.5倍並小於或等於金屬Ml原子的 離子半徑的2倍。也可使用上述鈦（Ti)、航（Sc)和鎂（Mg) 之外的其他材料作爲金屬M2原子，只要該材料滿足上述 條件。 根據本發明的一個實施態樣，用作正極活性材料的材 201214851 料包含金屬M2原子，這樣可以增加正極活性材料的導電 性。 本發明的一個實施態樣是製造電力儲存裝置的正極活 性材料的方法’它包括以下步驟：將用於導入鋰的材料、 用於導入金屬Ml的材料、用於導入金屬m2的材料和用 於導入矽酸的材料混合；並烘烤混合的材料。所述方法滿 足條件（X)至（XII)。 (X) Ml是選自鐵（Fe)、鎳（Ni)、錳（Μη)和鈷（Co)的一 種或多種過渡金屬原子。 (XI) M2是欽（Ti)、钪（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 (ΧΠ)混合材料中金屬M2原子對金屬Ml原子和金屬 M2原子總和的莫耳比大於或等於0.01且小於或等於〇.2 〇 根據本發明的一個實施態樣，在製造正極活性材料時 添加導入金屬M2的材料可以在烘烤時促進反應。結果可 以降低烘烤時間、烘烤溫度和烘烤頻率，也可以降低烘烤 後原料的殘留或中間物的殘留。此外，製造正極活性材料 的電力消耗得以降低，使得生産力提高。此外，縮短烘烤 時間等能抑制烘烤時間增加所伴隨的晶粒尺寸增大；因而 可以實現材料的微粒化。 本發明的一個實施態樣是由通式 表示並滿足以下條件（I)至（IV)的電力儲存裝置的正極活性 材料。 (1) X是會因充放電時鋰離子的插入和脫離而變化的 -8- 201214851 値，並滿足0 < x < 2 (x大於或等於〇並小於2)，優選〇 大於或等於〇並小於或等於2)。 (II) Ml是選自鐵（Fe)、鎳（Ni)、錳（Μη)和鈷（Co)的一 種或多種過渡金屬原子。 (III) M2是鈦（Ti)、航（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 (IV) 滿足式少 + 2= 1，0 <少< 1 和 〇 < 1。z/(jy + 幻的値大於或等於0.01且小於或等於0.2。 在上述結構中，電力儲存裝置的正極活性材料可進一 步滿足條件（V)和（VI)中的至少一種。 (V) 正極活性材料具有屬於空間群p丨2丨/n丨的晶體結 構。 (VI) 正極活性材料具有屬於空間群Pmn21的晶體結 構。 本發明的另一個實施態樣是電力儲存裝置的正極活性 材料’其中此正極活性材料由通式 Lip-x^FesMn山M2zSi04 表示，並滿足條件（I)、（in)、 (IV)和（VII)。 (I)x是會因充放電時鋰離子的插入和脫離而變化的 値’並滿足〇 < 2 (X大於或等於〇並小於2)，優選0

Sx S 2 (X大於或等於〇並小於或等於2)。 (III) M2是鈦（Ti)、銃（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 (IV) 滿足式少 + z= 1，〇〈少 < 1 和 〇 <2< 1〇 z/(；； + 的値大於或等於0.01且小於或等於〇.2。 (VII) 滿足式s + 大於或等於〇且 201214851 小於或等於1)，和〇 s 1 (ί大於或等於〇且小於或等 於1)。 本發明的另一個實施態樣是電力儲存裝置的正極活性 材料’其中此正極活性材料由通式 Li(2-x)(FeiNi„hM2zSi04 表示，並滿足條件（I)、（III)、 (IV)和（VIII)。 (I)x是會因充放電時鋰離子的插入和脫離而變化的 値，並.滿足0 Sx < 2 (:c大於或等於0並小於2)，優選0 大於或等於〇並小於或等於2)。 (III) M2是鈦（Ti)、銃（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 (IV) 滿足式 >» + z= 1，0 <少< 1 和 〇 <z< 1。z/(y + z)的値大於或等於0.01且小於或等於0.2。 (VIII)滿足式+ w = 1、〇 < 1 (5大於或等於0且 小於或等於1)’和0 S w 2 1 (M大於或等於〇且小於或等 於1)。 本發明的另一個實施態樣是電力儲存裝置的正極活性 材料’其中此正極活性材料由通式 Liy-x^FeiMniNiuhN^zSiOi 表示，並滿足條件（I)、（III)、 (IV)和（IX)。 (I)x是會因充放電時鋰離子的插入和脫離而變化的 値，並滿足〇 Sx < 2 (X大於或等於〇並小於2)，優選0 (X大於或等於0並小於或等於2)。 (III) M2是鈦（Ti)、钪（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 (IV) 滿足式少 + 2= 1，〇<_)；< 1 和 〇<z< 1。ζ/(>» + -10- 201214851 Z)的値大於或等於0.01且小於或等於0.2。 (IX)滿足式s + i + 1 (S大於或等於〇 且小於或等於1)，〇 S f ^ 1 G大於或等於0且小於或等 於1)，和OSwSl (M大於或等於0且小於或等於1)。 本發明的另一個實施態樣是—種電力儲存裝置的正極 ，該正極包括上述電力儲存裝置的正極活性材料和集電器 本發明的另一個實施態樣是一種電力儲存裝置，該電 力儲存裝置包括上述電力儲存裝置的正極。 應注意，本說明書中，活性材料中鋰離子（反應性材 料）的插入和脫離是在充電和放電時進行。因此，通式 、通式 Li(2_x)(FesMn()yM2zSi04、通式 Li(2-*)(FeJNitt)J,M2zSi〇4 、和 通式 中，x是在範圍爲大於或等於 〇且小於或等於2的給定値。某些情況下該活性材料具有 鋰濃度分佈。 本發明的另一個實施態樣是製造電力儲存裝置的正極 活性材料的方法’它包括以下步驟：將用於導入鋰的材料 、用於導入金屬Ml的材料、用於導入金屬m2的材料和 用於導入矽酸的材料混合；並烘烤混合的材料。此方法滿 足條件（X)至（XII)。 (X) Ml是選自鐵（Fe)、鎳（Ni)、錳（Mn)和鈷（c〇)的— 種或多種過渡金屬原子。 (XI) M2是欽（Ti)、钪（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 -11 - 201214851 (XII)混合材料中金屬M2原子對金屬Ml原子和金屬 M2原子總和的莫耳比大於或等於0.01且小於或等於0.2 〇 上述結構中，烘烤是在溫度高於或等於80 0 °C且低於 或等於1 100°C下進行，歷時大於或等於10小時且小於或 等於1 5小時。 上述結構中，用於導入鋰的材料和用於導入矽酸的材 料可以相同。即，可以使用用於導入鋰和矽酸的材料。 上述結構中，用於導入鋰的材料至少包含鋰原子。用 於導入金屬_M1的材料至少包括金屬Ml原子。用於導入 金屬M2的材料至少包括金屬M2原子。用於導入矽酸的 材料至少包含矽。 上述結構中，混合材料中鋰原子對金屬Ml原子和金 屬M2原子總和的莫耳比優選爲2或接近2。 本發明的另一實施態樣是一種電力儲存裝置的正極的 製造方法，該正極包括被製造爲具有上述結構的電力儲存 裝置的正極活性材料和集電器。 本發明的另一個實施態樣是一種電力儲存裝置的製造 方法，該電力儲存裝置設置有被製造爲具有上述結構的電 力儲存裝置的正極。 應注意，本說明書中，使用“第一”、“第二”和“ 第三”之類的序數是爲了避免混淆組分’並不是用來限制 組分數》 根據本發明的一個實施態樣，可以提供一種能改進電 -12- 201214851 力儲存裝置特性的正極活性材料。根據本發明的另一個實 施態樣，可以提供一種能改進電力儲存裝置特性的正極活 性材料的製造方法。根據本發明的另一個實施態樣，可以 提供一種具有改進特性的電力儲存裝置。根據本發明的另 一個實施態樣，可以提供一種具有改進特性的電力儲存裝 置的製造方法。 【實施方式】 下面將配合附圖對本發明的實施態樣和實施例進行詳 細描述。應注意，以下實施態樣和實施例可以多種不同模 式實施，本領域技術人員容易理解的是，可在不偏離本發 明的範圍和精神的情況下對這些模方式和細節進行各種改 變。因此，本發明不應被解釋爲限制於以下實施態樣和實 施例的描述。在用於解釋實施態樣和實施例的附圖中，相 同的部件或具有相似功能的部件是用相同的標號表示，而 不對這類部件重複說明。 (實施態樣1) 本實施態樣中，對可有利地用作本發明一個實施態樣 的正極活性材料的一種材料進行描述。 使用鋰氧化物作爲本發明一個實施態樣的正極活性材 料。在本實施態樣中，對使用基於矽酸的鋰作爲鋰氧化物 的實施例進行描述。其詳細描述如下。 根據本實施態樣的正極活性材料由通式 -13- 201214851 表示，並滿足以下條件（I)至（IV)。 (I) x是會因充放電時鋰離子的插入和脫離而變化的 値，並滿足〇 < X < 2 (X大於或等於0並小於2)，優選〇 <xS2(x大於或等於〇並小於或等於2)。 (II) Ml是選自鐵（Fe)、鎳（Ni)、鐘（Μη)和銘（Co)的一 種或多種過渡金屬原子。 (III) M2是駄（Ti)、銃（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 (IV) 滿足式 _y + z= 1，〇 <_y< 1 和 〇 <z < 1。z/(_y + z)的値大於或等於0.01且小於或等於〇.2。 應注意，由於缺陷等存在，可用γ + 1代替（IV)中 的條件y + 1。 在由通式Li^ — MMlylV^SiO4表示的材料（基於矽酸的 鋰）中’鋰原子對其他金屬原子（金屬Ml原子和金屬M2 原子）的最高比例爲2 : 1(莫耳比）。因此，當材料中所含 的全部鋰原子能用來反應時，每一組成中能被插入和脫離 的鋰離子（反應性材料）的最大數爲2。使用這種材料作爲 正極活性材料，從而可得到較高的電容並改進電力儲存裝 置的特性。 由通式Li^-wMblV^SiO4表示的材料可具有—晶體 結構，該晶體結構屬於鋰原子對其他金屬原子（金屬M1 原子和金屬M2原子）的最高比例爲2: 1(莫耳比）的空間 群。 例如’ Ml是猛、X = 0的LizMnyMazSiC^能具有屬於 空間群Ρ12 1/Π1的晶體結構或具有屬於空間群pmn2J的晶 -14 - 201214851 體結構。 圖1示出Ι^2Μη；)Μ2βί04的晶體結構的一個例子，該 晶體結構屬於空間群Ρ 1 2 1 /η 1。屬於空間群ρ 1 2 1 /η 1的 Li2MnyM2zSi04的晶體的最小單元包括8個鋰原子1201, 4個其他金屬原子（錳原子或金屬M2原子）1203，4個矽原 子1205和16個氧原子1207。如圖1所示，屬於空間群 P121/nl的LhMi^MZzSiO*中，鋰原子1201對其他金屬原 子1 203的比例爲2 : 1。因此，從理論上可以知道，使用 屬於空間群P121/nl的Li2MnyM22Si04與使用鋰原子對其 他金屬原子之比例爲1 : 1的材料（例如LiCo02)相較可以 得到更高的電容。 圖2示出Li2MnyM2zSi04的晶體結構的一個例子，該 晶體結構屬於空間群Pmn21。 屬於空間群Pmn21的 Li2MnyM2zSi04的晶體最小單元包括4個鋰原子1 101，2 個其他金屬原子（錳原子或金屬M2原子）1103，2個矽原 子1105和8個氧原子1107。如圖2所示，屬於空間群 Pmn21的Li2Mr^M22Si04中，鋰原子11〇1對其他金屬原 子1 103的比例爲2 : 1。因此，從理論上可以知道，使用 屬於空間群Pmn21的Li2MnyM22Si04與使用鋰原子對其 他金屬原子之比例爲1: 1的材料（例如LiCo02)相較可以 得到更高的電容。 由通式Lip-wMIyMIzSiO#表示的材料的晶體結構所 屬的空間群可以透過選擇金屬Ml原子和金屬M2原子的 種類、製造方法等來控制。提出以下所述結構（V)或結構 -15- 201214851 (VI)作爲晶體結構的例子β (V) 屬於空間群P121/nl的晶體結構。 (VI) 屬於空間群Pmn21的晶體結構。 在由通式LidyMl^MhSiO4表示的材料中，無論晶 體結構屬於上述哪種空間群，鋰原子對其他金屬原子的比 都爲2: 1。因此，理論上可以得到高電容。使用這種材 料作爲正極活性材料，從而可以得到較高的電容等，並且 因此可以改進電力儲存裝置的特性。 應注意’雖然圖1和圖2描述了導入錳原子和金屬 M2原子這兩種元素作爲金屬元素的實施例，本發明的實 施態樣不限於此。 例如，提出一種由通式表示 並滿足以下條件（I)、（III)、（IV.)和（VII)的材料作爲正極活 性材料。 (I)x是會因充放電時鋰離子的插入和脫離而變化的 値’並滿足〇 < 2 (jc大於或等於〇並小於2)，優選〇 (X大於或等於〇並小於或等於2)。 (III) M2是鈦（Ti)、钪（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 (IV) 滿足式少 + z= 1，〇< 少 < 1 和 〇 <z< 1。z/(_V + 幻的値大於或等於0.01且小於或等於0.2。 (VII) 滿足式j + / = 1、〇 < i s 1 (j大於或等於0且 小於或等於υ，和〇 ^ ί S 1 (ί大於或等於0且小於或等 於1)。 上述材料（由通式Li(2_x)(Fe,Mn山M2zSi〇4表示）是使 -16- 201214851 用鐵和錳作爲由通式LipDMlyMSzSiC^表示的材料中的 金屬Ml原子得到的。或者，可以使用鎳或鈷作爲金屬 Μ 1原子。 應注意’由於缺陷等存在，可用+ 1代替（IV)中 的條件γ + ζ=1。此外，由於缺陷等存在，可用i + 代替（VII)中的條件s + ί =。 另外，提出一種由通式表示 並滿足以下條件（I)、（III)、（IV)和（VIII)的材料作爲正極 活性材料。 (I) X是會因充放電時鋰離子的插入和脫離而變化的 値’並滿足〇 ^ X < 2 (X大於或等於〇並小於2)，優選〇 大於或等於0並小於或等於2)。 (III) M2是鈦（Ti)、銃（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 (IV) 滿足式火 + 2=1，〇<;/<1 和 〇<ζ<ι。z/(少 + z)的値大於或等於〇.〇1且小於或等於0.2。 (VIII)滿足式j + w = 1、〇 s 5幺1 (_y大於或等於〇且 小於或等於1)’和〇 ^ μ ^ 1 (μ大於或等於0且小於或等 於1) ° 上述材料（由通式Lid^FeiNi^lVnzSiO*表示）是使 用鐵和錬作爲由通式Li^-dMlyMZzSiCU表示的材料中的 金屬Ml原子得到的。或者，可使用錳或鈷作爲金屬M1 原子。 應注意’由於缺陷等存在，可用γ + 代替（IV)中 的條件γ + 1。此外，由於缺陷等存在，可用·ϊ + ι/«1 -17- 201214851 代替（VIII)中的條件i + M = 1。 此外，提出一種由通式Liw-dFhMniNLhMSzSiC^表 示並滿足以下條件（I)、（III)、（IV)和（IX)的材料作爲正極 活性材料。 (I)x是會因充放電時鋰離子的插入和脫離而變化的 値’並滿足0 < 2 (X大於或等於〇並小於2)，優選0 大於或等於〇並小於或等於2)。 (III) M2是鈦（Ti)、銃（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子。 (IV) 滿足式 _y + z = l，〇<_y<l 和 〇<z<l。Z/(少 + 幻的値大於或等於0.01且小於或等於0.2。 (IX)滿足式<s + i + M= l、〇S5sl (s大於或等於0 且小於或等於1)，0 < i S 1 (ί大於或等於〇且小於或等 於1)，和1 (W大於或等於〇且小於或等於1)。 上述材料（由通式Lip-dFesMn/Ni^hN^zSiC^表示）是 使用鐵、錳和鎳作爲由通式Lio^MlyN^zSiCU表示的材 料中的金屬Ml原子得到的。或者，可用銘作爲金屬Ml 原子。 應注意，由於缺陷等存在，可用γ + ζ*1代替（IV)中 的條件/ + 2= 1。此外，由於缺陷等存在，可用i + / + w » 1代替（IX)中的條件J + i + w= 1。 如上所述，即使使用兩種或多種元素作爲金屬Ml原 子’鋰原子對其他金屬原子（金屬Ml原子和金屬M2原子 )的最高比例爲2 : 1。使用這種材料作爲正極活性材料， 從而可以得到較高的電容並因此改進電力儲存裝置的特性 -18- 201214851 本實施態樣在適當情況下可以與任何其他實施態樣或 實施例中的結構結合。 (實施態樣2) 本實施態樣中，對基於矽酸的鋰的製造方法的一個例 子進行描述。 <Li2Mn>；Ti2Si04 的製造方法 > 對金屬Ml原子爲錳而金屬M2原子爲鈦時的製造方 法的一個例子進行描述。應注意，鋰離子的插入和脫離在 充電和放電期間進行；因此製造後 Li2MrvTizSi04用

Lip-joMnyTizSiO* 表示。滿足式：)；+ 7=1，〇<；;<1和〇 < z < h z/(>; + z)的値大於或等於〇.〇1且小於或等於0.2 〇 可以使用用於導入鋰的材料（原料）、用於導入錳的材 料（原料）' 用於導入鈦的材料（原料）和用於導入矽酸的材 料（原料）製造Li2Mnj；TizSi04。例如，可以分別使用偏矽 酸鋰（Li2Si〇3)、草酸錳（ll)(MnC204)和三氧化二鈦（Ti203) ί乍爲用於導入鋰和矽酸的原料、用於導入錳的原料和用於 導入駄的原料。應注意，本發明不限於這些原料，只要能 導入鋰 '鍤、鈦和矽酸，可以使用其他材料。 將材料（原料）混合，然後進行烘烤，從而製得 Li2Mn^Ti3Si〇4 〇 -19- 201214851 材料（原料）的混合比例可以考量製造後 LhMi^TizSiO*的莫耳比來確定。例如，將材料混合，使 得鈦原子對錳原子和鈦原子總和的莫耳比大於或等於〇.〇1 且小於或等於0.2。進一步地，將材料混合，使得鋰原子 對錳原子和鈦原子總和的莫耳比爲2。 原料可以透過例如球磨處理混合。透過進行球磨處理 ’可以將原料微粒化並混合，這樣在製造後 LizMnyTizSiC^可被微粒化。此外，透過進行球磨處理， 原料可以得以均一地混合，在製造後LizMnyTizSiC^的結 晶度得以增加。 若用球磨處理混合原料，將原料、溶劑和球放置於設 備（球磨罐）中並進行混合。可以使用丙酮、乙醇或類似物 作爲溶劑。可以使用金屬球、陶瓷球等。球磨處理可以這 樣的方式進行：將球直徑大於或等於φ 1 mm且小於或等於 <M〇mm的球磨機，以大於或等於50 rpm且小於或等於 5 00 rpm轉速轉動大於或等於30分鐘且小於或等於5小 時。 例如’將偏矽酸鋰、草酸錳（II)、及三氧化二鈦作爲 原料、丙酮作爲溶劑和球直徑爲φ3 mm含氧化鉻（Zr)的球 放入球磨罐’並以400 rpm轉動2小時，以形成原料混合 物。 原料混合物的烘烤可以例如在高於或等於80且低 於或等於1 1 00 °C之洪烤溫度下，進行大於或等於1小時 且小於或等於24小時’優選大於或等於1 〇小時且小於或 -20- 201214851 等於1 5小時。當金屬Μ1原子爲錳時’該烘烤溫度相對 低。烘烤溫度可以高於或等於11 00 °c。烘烤頻率可爲一 次。因此，與烘烤頻率爲兩次或多次的情況相較’可縮短 總烘烤時間。 應注意，原料的混合物在進行烘烤之前可以進行壓力 處理。例如，原料混合物可以在烘烤之前成形爲九粒 (pellet)。 例如，將透過球磨處理混合所形成的原料（偏矽酸鋰 、草酸錳（II)(MnC204)和三氧化二鈦）混合物加熱至50°C ，使得溶劑（丙酮）蒸發；然後，使用九粒壓機向混合物施 加150 kgf壓力，施壓5分鐘，使混合物成形爲九粒。成 形爲九粒的混合物在氮氣氣氛中，於900°C烘烤溫度下烘 烤1 0小時。將材料混合，使得鈦原子對錳原子和鈦原子 總和的莫耳比爲0.0 5。 本實施例中，透過設定烘烤溫度爲900t並使用三氧 化二鈦作爲原料，可以形成具有晶體結構屬於空間群 P121/nl 的 Li2MnyTi2Si04。 應注意，對原料混合物的烘烤可以分爲第一烘烤（預 烘烤）和第二烘烤（主烘烤）。在這種情況下，優選進行第 二烘烤的溫度高於第一烘烤。烘烤進行兩次， Li2Mi^TizSi04製造後可進行微粒化’或者可增加其結晶 度。 在以上述方式得到的Li2Mi^TizSi04中，每一個組成 (composition)中插入和脫離的鋰離子最大數目可爲2。使 201214851 用這種材料作爲正極活性材料，可以得到較高的電容，有 助於改進電力儲存裝置的特性。 由於可以實現縮短烘烤時間等，能抑制晶粒尺寸隨著 烘烤時間等的增加而增大》因此，可以將用作正極活性材 料的材料微粒化。例如，可將用作正極活性材料的材料的 晶粒尺寸奈米尺寸化（具體爲大於或等於10 nm且小於或 等於500nm)。在如此小尺寸晶粒下，每單位質量的活性 材料表面積得以增加》因此，可以增加電力儲存裝置的正 極中鋰離子（反應性材料）的擴散路徑。 在製造正極活性材料時添加用於導入鈦的材料能促進 烘烤時的反應，從而可以降低烘烤溫度。此外，可以降低 烘烤後原料的殘留或中間産物的殘留。因此，製造正極活 性材料的電力消耗得以降低，使得生産力提高。 作爲活性材料的材料包括鈦原子，這樣可以增加正極 活性材料的導電率。 雖然本實施態樣描述了金屬Ml原子是錳而金屬M2 原子是鈦的一個例子’但可以透過適當地選擇用於導入金 屬Ml原子的原料和用於導入金屬M2原子的原料來製造 由通式表示的所要材料。 本實施態樣在適當情況下可以與其他實施態樣或實施 例之任一者的結構結合。 (實施態樣3) 本實施態樣中’描述包括上述實施態樣中所述正極活 -22- 201214851 性材料的電力儲存裝置的一個例子。 圖3 7pc出電力儲存裝置2200的結構的一部分。該電 力儲存裝置2200包括正極2201和面向正極2201的負極 2211，二者之間設置有電解質2207。 正極220 1包括集電器2203和設置在集電器2203上 的正極活性材料層2205。 使用上述實施態樣中所述的材料形成正極2201的活 性材料（正極活性材料層2205)。對於正極活性材料層 22 0 5的材料和製造方法，可參考上述實施態樣。可以使 用導電材料如鋁、鉑、銅或鈦作爲集電器2203的材料。 負極2211包括集電器2213和設置在集電器2213上 的負極活性材料層2215。例如，可以使用導電材料如銷 、銅或鈦作爲集電器2213的材料。可以使用碳材料（如石 墨）、錐金屬、砂等作爲負極活性材料層22 1 5的材料。 電解質2207具有傳輸反應性材料（例如鋰離子）的功 能。電解質2207的材料可以是固態或液態。 .當電解質2207的材料爲固態時，可以使用透過 Li3P〇4 與氮、Li2S-SiS2、 Li2S-P2S5、Li2S-B2S3、或類似 物混合形成的Li3P〇4，LixPOyN〆；^，少和z是正實數）。或 者，可以使用任一種經Lil或類似物摻雜的上述材料。 當電解質2207的材料爲液態時，電解質包括溶劑和 溶解在溶劑中的溶質（鹽）。可以使用環狀碳酸酯（例如碳 酸丙二酯（propylene carbonate)和碳酸乙二酯）或鏈狀碳酸 酯（例如碳酸二甲酯和碳酸二乙酯）中的任一種作爲溶劑。 -23- 201214851 可以使用例如含有一種或多種輕金屬鹽（例如鋰鹽），如 LiPF6、LiBF4或LiTFSA的溶質（鹽）作爲溶質（鹽）。 應注意，當電解質2207是液態時設置分離器2209。 分離器2209防止正極2201和負極2211之間的接觸，並 具有能讓反應性材料（例如鋰離子）通過的功能。作爲分離 器2 209的材料者，可以使用例如紙、非織物、玻璃纖維 、合成纖維如尼龍（聚酰胺）、維尼綸（一種基於聚乙烯醇 的纖維，也稱爲維尼龍）、聚丙烯、聚酯、丙烯酸系類、 聚烯烴或聚胺基甲酸酯等》但是，應選擇不溶於電解質 2207的材料。此外，即使以固態電解質作爲電解質22 〇 7 時，也可以設置分離器2209。 藉由對電力儲存裝置2200的正極2201中的正極活性 材料層2205施用以上實施態樣中所述的材料，可以得到 更高的充電和放電速率，更高的電容等，從而改進電力儲 存裝置的特性。 本實施態樣在適當時可以與其他實施態樣或實施例之 任一者的結構結合。 (實施態樣4) 本實施態樣中，描述根據本發明一個實施態樣的電力 儲存裝置的應用。 此電力儲存裝置可以在多種電子裝置中設置。例如， 可以在攝像機如數位照相機或攝影機、行動電話、攜帶型 資訊終端、電子書終端、攜帶型遊戲機、數位相框、音頻 -24- 201214851 重製裝置等中設置電力儲存裝置。此外，電力儲存裝置可 以設置在電動推進車輛，例如電動車、混合動力車、電力 軌道車輛、養護車、搬運車、輪椅和自行車。 根據本發明一個實施態樣的電力儲存裝置的特性得以 改進；例如，得到更高的電容和更高的充電和放電速率。 電力儲存裝置特性的改進使得電力儲存裝置的尺寸和重量 降低。設置有這種電力儲存裝置時，電子裝置或電動推進 車輛的充電時間更短、操作時間更長，並且能降低尺寸和 重量，從而改進其便利性和設計。 圖4A顯示行動電話的一個例子。行動電話3010包 括根據本發明一個實施態樣的電力儲存裝置302 1。 在行 動電話3010中，顯示器部分3012結合在外殼3011之內 。外殻3011設置有操作按鈕3013、操作按鈕3017'外部 連接埠3014、揚聲器3015和麥克風3016等。根據本發 明一個實施態樣的電力儲存裝置3 02 1設置在這種行動電 話中’從而提高所述行動電話的便利性和設計。 圖4B顯示電子書終端的一個例子。電子書終端3030 包括根據本發明一個實施態樣的電力儲存裝置3022。電 子書終端3030包括兩個外殼，第一外殼3031和第二外殻 3033，二者以鉸鏈3032彼此連接。第一和第二外殼3031 和3 03 3能以鉸鏈3 03 2爲軸打開和關閉。第一顯示器部分 3 03 5和第二顯示器部分3 037分別結合在第一外殼3 03 1 和第二外殼3 03 3中。此外，第二外殻3 03 3設置有操作按 鈕3 03 9、電源開關3 043和揚聲器3 04 1等。根據本發明 -25- 201214851 —個實施態樣的電力儲存裝置3 022設置在這種電子書終 端中，從而提高電子書終端的便利性和設計。 圖5A顯不電動車的一個例子。電力儲存裝置3051 設置在電動車3 05 0中。透過控制電路3 05 3控制電力儲存 裝置3 05 1的電力輸出，並供電至驅動裝置3 05 7。控制電 路3053由電腦305 5控制》 驅動裝置3 05 7包括單獨使用或與內燃機結合使用的 DC電動機或AC電動機。根據輸入的資料如駕駛人的操 作資料（例如加速、減速或停止）或電動車3050行駛期間 的資料（例如上坡或下坡的資料，或驅動輪的負載資料）， 電腦3 055向控制電路305 3輸出控制信號。控制電路 305 3根據電腦3 05 5的控制信號調節電力儲存裝置305 1 供應的電能，以控制對驅動裝置3057的輸出。設置AC 電動機時，結合使用將直流電轉化爲交流電的變流器。 電力儲存裝置305 1可以通過外接插頭系統供電進行 充電。當提供根據本發明一個實施態樣的電力儲存裝置作 爲電力儲存裝置3 05 1時，可以達到更短的充電時間，並 實現改善的便利性。此外’電力儲存裝置更高的充電和放 電速率可以有助於電動車更快的加速和良好的特性。另外 ，當電力儲存裝置3 05 1可以因其特性的改進而降低尺寸 和重量時，電動車可以減少重量，燃料消耗也可降低。 圖5B顯示電動輪椅的一個例子。輪椅3070包括設置 有電力儲存裝置3 07 1的控制部分3073、電力控制器和控 制構件等。透過控制部分3073控制電力儲存裝置307 i的 -26- 201214851 電力輸出，並供電至驅動部分3075。另外，控制部分 3 073與控制器3077連接。透過操作控制器3 077，可以由 控制部分3073驅動驅動部分3075，並可以控制輪椅3070 的移動，例如向前/向後移動、轉彎以及速度。 輪椅3070中的電力儲存裝置3071可以透過插頭系統 從外部供應電力進行充電。根據本發明一個實施態樣的電 力儲存裝置設置爲控制部分3073的電力儲存裝置307 1時 ，可以達到更短的充電時間，並實現改進的便利性。此外 ，電力儲存裝置3 071可因其特性的改進而降低尺寸和重 量，藉此，使用者和輪椅幫手可以更容易地使用輪椅 3 070 〇 應注意，在作爲電動推進車輛的電動軌道.車輛中設置 電力儲存裝置時，此電力儲存裝置可以透過頂掛式電纜或 導軌供應電力進行充電。 本實施態樣在適當時可以與其他實施態樣或實施例之 任一者的結構結合。 (實施態樣5) 本實施態樣中，將配合圖6和圖7中的方塊圖描述一 個例子，該例子中，在無線電力供應系統（下文表示爲RF 電力供應系統）中使用二次電池，該二次電池是根據本發 明一個實施態樣的電力儲存裝置的一個例子。各方塊圖中 ，各獨立的方塊表示電力接收裝置和電力供應裝置中的元 件，這是根據其功能分類。但是，實際上很難根據其功能 -27- 201214851 完全區分’某些情況下一個元件可能涉及多種功能。 首先，配合圖6描述RF電力供應系統。 電力接收裝置600是由電力供應裝置700供應的電力 驅動的電子裝置或電動推進車輛，適當時電力接收裝置 600可以應用於由電力驅動的其他裝置。電子裝置的典型 例子包括攝像機如數位相機或攝影機、數位相框、行動電 話機（也稱爲攜帶型電話或攜帶型電話機）、攜帶型遊戲機 、攜帶型資訊終端、音頻重製裝置、顯示裝置和電腦。電 動推進車輛的典型例子包括電動車、混合電動車、電動軌 道車輛、養護車、搬運車和電動輪椅。此外，電力供應裝 置700具有對電力接收裝置600提供電力的功能。 圖6中，電力接收裝置600包括電力接收裝置部分 601和電力負載部分610。電力接收裝置部分601至少包 括電力接收裝置天線電路602、信號處理電路603和二次 電池604。電力供應裝置700至少包括電力供應裝置天線 電路701和信號處理電路702。 電力接收裝置天線電路6 02具有接收由電力供應裝置 天線電路701傳輸的信號的功能或將信號傳輸至電力供應 裝置天線電路701的功能。信號處理電路603處理電力接 收裝置天線電路602接收到的信號’並控制二次電池604 的充電和從二次電池604對電力負載部分610的電力供應 。此外，信號處理電路603控制電力接收裝置天線電路 602的運行。即，信號處理電路603可以控制電力接收裝 置天線電路602傳輸的信號強度、頻率等。電力負載部分 -28- 201214851 610是驅動部分’它接收二次電池604的電力並驅動電力 接收裝置600。電力負載部分610的典型例子包括馬達和 驅動電路。透過接收電力驅動所述電力接收裝置的其他裝 置適當時可以用作電力負載部分610。電力供應裝置天線 電路701具有傳輸信號至電力接收裝置天線電路602或者 接收來自電力接收裝置天線電路602的信號的功能。信號 處理電路7 02處理電力供應裝置天線電路701接收到的信 號。此外，信號處理電路7 02控制電力供應裝置天線電路 70 1的運行。即，信號處理電路702可以控制電力供應裝 置天線電路701所傳輸信號的強度、頻率等》 使用根據本發明一個實施態樣的二次電池作爲圖6中 RF電力供應系統中電力接收裝置600中所包括的二次電 池 6 04。 在RF電力供應系統中使用根據本發明實施態樣的二 次電池之下，其放電電容量或充電電容量（也稱爲電力儲 存量）比習知二次電池者大。因此，無線電力供應的時間 間隔得以延長（可以省去頻繁的電力供應）。 此外，在RF電力供應系統中使用根據本發明實施態 樣的二次電池之下，當電力負載部分610可被驅動的放電 電容量或充電電容量與習知電力儲存裝置相同時，可以形 成緊密且重量輕的電力接收裝置600。因此，可以降低總 成本。 接下來，配合圖7描述RF電力供應系統的另一個實 施例。 -29- 201214851 圖7中，電力接收裝置600包括電力接收裝置 60 1和電力負載部分610。電力接收裝置部分601至 括電力接收裝置天線電路602、信號處理電路603、 電池604、整流器電路605、調變電路606和電源 607 »電力供應裝置700至少包括電力供應裝置天線 701、信號處理電路7〇2、整流器電路703、調變電路 、解調電路705和振盪器電路706。 電力接收裝置天線電路602真有接收電力供應裝 線電路701傳輸的信號或傳輸信號至電力供應裝置天 路701的功能。當電力接收裝置天線電路602接收電 應裝置天線電路7〇1傳輸的信號時，整流器電路605 從電力接收裝置天線電路602接收的信號産生DC電 功能。信號處理電路6 0 3具有處理電力接收裝置天線 602所接收到的信號及控制二次電池604的充電和從 電池604對電源電路607供電的功能。電源電路607 將二次電池604儲存的電壓轉換爲電力負載部分610 電壓的功能。調變電路606用於將某種回應信號從電 收裝置600傳輸到電力供應裝置700。 使用電源電路607可以控制對電力負載部分610 電。這樣，可以抑制對電力負載部分6 1 0施加過電壓 少電力接收裝置600的劣化和故障。 此外，使用調變電路606可以使信號從電力接收 600傳輸至電力供應裝置700。因此，當判斷電力接 置600的充電量達到一定量時，信號從電力接收裝置 部分 少包 二次 電路 電路 704 置天 線電 力供 具有 壓的 電路 二次 具有 所需 力接 的供 ，減 裝置 收裝 -30- 600 201214851 傳輸至電力供應裝置70 0，從而可停止由電力 700向電力接收裝置600供電。結果，二次電池 被充電完全，這樣能增加二次電池604的充電次 電力供應裝置天線電路701具有傳輸信號至 裝置天線電路602或者接收來自電力接收裝置 602的信號的功能。當信號傳輸至電力接收裝置 6 02時，信號處理電路7 02産生信號，該信號被 力接收裝置。振盪器電路706是能産生恒定頻率 電路。調變電路7 04具有根據信號處理電路702 號和振盪器電路706産生的恒定頻率的信號向電 置天線電路70 1施予電壓的功能。因此，信號從 裝置天線電路701輸出。另一方面，當接收到來 收裝置天線電路602的信號時，整流器電路703 接收的信號進行整流的功能。解調電路705從整 703所整流的信號中擷取電力接收裝置6〇〇傳輸 應裝置700的信號。信號處理電路702具有分析 705所擷取信號的功能。 應注意，只要RF電力供應可以進行，電路 提供任意電路。例如，在電力接收裝置600接收 流器電路6 0 5産生D C電壓之後，在後續階段中 路（例如D C - D C轉化器或調節器）可以産生恒定 這樣可以抑制對電力接收裝置600內部施加過電 使用根據本發明一個實施態樣的二次電池作 RF電力供應系統中電力接收裝置6〇〇中所包括 供應裝置 604不會 數。 電力接收 天線電路 天線電路 傳輸至電 的信號的 産生的信 力供應裝 電力供應 自電力接 具有對所 流器電路 至電力供 解調電路 之間可以 信號和整 提供的電 的電壓。 壓。 爲圖7中 的二次電 -31 - 201214851 池 604。 在RF電力供應系統中使用根據本發明實施態樣的二 次電池之下，放電電容量和充電電容量比習知二次電池更 大。因此，無線電力供應的時間間隔得以延長（可以省去 頻繁的電力供應）。 此外，在RF電力供應系統中使用根據本發明實施態 樣的二次電池之下，如果電力負載部分610可被驅動的放 電電容量或充電電容量與習知二次電池相同時，可以形成 緊密且重量輕的電力接收裝置600。因此.，可以降低總成 本。 應注意，當根據本發明一個實施態樣的二次電池在 RF電力供應系統中使用，且電力接收裝置天線電路6 02 和二次電池6 04彼此重疊時，優選的是，不會因爲由於二 次電池604的充電放電導致二次電池60 4的變形以及由於 上述變形導致的天線變形而改變電力接收裝置天線電路 602的阻抗（impedance )。某些情況下，天線的阻抗改 變時，無法充分地供電。例如，二次電池604可以置於使 用金屬或陶瓷形成的電池組中。應注意，這種情況下電力 接收裝置天線電路602和電池組優選彼此之間相隔幾十微 米或更多。 在本實施態樣中，對充電信號的頻率沒有限制，可以 是任意頻帶，只要能傳輸電力即可》例如，充電信號可以 是135 kHz的LF頻帶（長波）、13.56 MHz的HF頻帶（短 波）、900 MHz至1 GHz的UHF頻帶（超高頻波）和2.45 •32- 201214851 GHz的微波頻帶之任一者。 ί§號傳輸方法可以從多種方法中適當選擇，例如電磁 稱合法、電磁感應法、共振法和微波法。爲防止由於包含 濕氣的外來物質（例如雨或泥）引起的能量損失，優選採用 使用低頻帶（具體而言，極低頻3 kHz至30 kHz、低頻30 kHz至300 kHz、中頻300 kHz至3 MHz或高頻3 MHz至 3 0 MHz)的電磁感應法或共振法。 於適當時，本實施態樣可以與其他實施態樣或實施例 中的結構結合。 [實施例1] 本實施例中，描述製造基於矽酸的鋰作爲鋰氧化物和 其X-射線繞射測量結果。 首先，描述受測的基於矽酸的鋰的製造方法。 使用偏矽酸鋰（Li2Si〇3) '草酸錳（II)(MnC204)和三氧 化二鈦（Ti203)作爲基於矽酸的鋰的材料，並藉球磨處理混 合。 球磨處理以這樣的方式進行，加入丙酮作爲溶劑，將 球直徑爲3 mm的球磨機以400 rpm轉動2小時》 球磨處理之後，從罐中取出原料混合物，加熱至50 °C ’使丙酮蒸發掉。接著，使用九粒壓製機向原料混合物 施加1.47 X ΙΟ2 N (150 kgf)壓力，施壓5分鐘，從而將原 料混合物成形爲九粒。 然後，將成形爲九粒的混合物進行烘烤。烘烤是在氮 -33- 201214851 氣氣氛下於9 0 0 °C進行1 0小時。 接著對製得的基於矽酸的鋰進行X-射線繞射（XRD)測 量。XRD測量結果示於圖8A中。從圖8A的結果可以確 認製得的基於矽酸的鋰具有屬於空間群P121/nl的晶體結 構。此外’圖8A所示的結果中，在2Θ = 40的點附近有 一個未經確認的峰，認爲是氧化錳（中間産物的殘留）的峰 〇 如上所述，確認可製得晶體結構屬於空間群P 1 2 1 /η 1 的基於矽酸的鋰。之後，進一步進行熱處理，並確認可製 得晶體結構屬於空間群pmn2 1的基於矽酸的鋰。因此， 確認可分別製得晶體結構屬於空間群P 1 2 1 /η 1的基於矽酸 的鋰和晶體結構屬於空間群Pmn21的基於矽酸的鋰》 <比較例> 圖8B顯示對不添加三氧化二鈦（Ti203 )製得的基於 矽酸的鋰進行X-射線繞射測量的結果。圖8B中的結果顯 示在2Θ = 40的點附近的峰401，認爲是氧化錳（中間産物 的殘留）的峰。 本申請案基於2010年7月1日向日本專利局提交的 曰本專利申請第2010-151440號，其整個內容以引用方 式併入。 【圖式簡單說明】 圖1是Li2MnyM2zSi04所屬空間群（pl21/nl)的晶體結 -34- 201214851 構的一個例子的示意圖： 圖2是LizMi^MSzSiCU所屬空間群（Pmn21)的晶體結 構的一個例子的示意圖； 圖3是電力儲存裝置結構的一個例子的示意圖； 圖4A和4B是分別顯示電子裝置的一個例子的示意 圖； 圖5A和5B是分別顯示電力推進車輛的一個例子的 * 2SC t erl · 不思圖， 圖6是顯示無線電力供應系統構造的圖。 圖7是顯示無線電力供應系統構造的圖；和 圖8A和8B是分別顯示X·射線繞射測量結果的圖。 主 ο 1 ί 0.0 明 說 ¥ 符 件 元 要 置 裝 收收 接接 力力 電電 分 部 置 裝 234570012 ooooolooo 路 電 線 天 置路 裝電 路 收理池電 接處電器 力號次流 電信二整 路 1|>1& ιρτ 源 S1B ιρτ 路 電 線 天 分置置路 部裝裝電 m-1 載應應理 負供供處 力力力號 電電電信 -35- 201214851 7 〇 3 :整流器電路 704 :調變電路 705 :解調電路 706 :振盪器電路 1 1 01 :鋰原子 1 103 :其他金屬原子 1 1 0 5 :砂原子 1 1 0 7 :氧原子 1201 :鋰原子 1203:其他金屬原子 1 2 0 5 :砂原子 1 207 :氧原子 2200 :'電力儲存裝置 220 1 :正極 .2203 :集電器 2205 :正極活性材料層 2207 :電解質 2209 :分離器 2211：負極 22 1 3 :集電器 2215 :負極活性材料層 3 0 1 0 :彳了動電話 301 1 :外殼 3012 :顯示器部分 -36 201214851 3013 ： 3014 ： 3015 ： 3016 ： 3017 ： 3 02 1 ： 3 022 ： 3 03 0 ： 3 03 1： 3 03 2 ： 3 03 3 ： 3 03 5 ： 3 03 7 ： 3 03 9 ： 3 04 1 ： 3 043 ： 3 050 ： 3 05 1 ： 3 05 3 ： 3 05 5 ： 3 05 7 ： 3 070 ： 3 07 1 ： 操作按鈕 外部連接埠 揚聲器 麥克風 操作按鈕 電力儲存裝置 電力儲存裝置 電子書終端 第一外殼 鉸鏈 第二外殼 第一顯不器部分 第二顯示器部分 操作按鈕 揚聲器 電源開關 電動車 電力儲存裝置 控制電路 電腦 驅動裝置 輪椅 電力儲存裝置 3 073 :控制部分 201214851 3 075 :驅動部分 3 0 7 7 :控制器

Claims (1)

1. 201214851 七、申請專利範園： 1. 一種電力儲存裝置的正極活性材料，其中此正極 活性材料由通式Lid^MlylV^SiCU表示，並滿足以下條 件（I)至（IV): (I) x滿足大於或等於〇且小於2); (II) Ml是選自鐵（Fe)、鎳（Ni)、錳（Μη)和鈷（Co)的一 種或多種金屬原子； (III) M2是鈦（Ti)、钪（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子；和 (IV) 滿足式少+ ζ*ι，〇<少<1和〇<ζ<ι，同時 z/(;; + z)的値大於或等於0.01且小於或等於0.2。 2. 如申請專利範圍第1項之電力儲存裝置的正極活 性材料’其中此正極活性材料滿足以下條件（V)和（VI)中的 至少一種： (V) 正極活性材料具有屬於空間群Ρ121/Π1的晶體結 構；和 (VI) 正極活性材料具有屬於空間群Pmn21的晶體結 構。 3 .如申請專利範圍第1項之電力儲存裝置的正極活 性材料，其中X滿足02x^2 (X大於或等於0且小於 或等於2)。 4. 如申請專利範圍第1項之電力儲存裝置的正極活 性材料，其中滿足式+ z= 1。 5. —種電力儲存裝置，包括電力儲存裝置的正極， 此正極包括： -39- 201214851 如申請專利範圍第1項之電力儲存裝置的正極活性材 料；和 集電器。 6. —種電力儲存裝置的正極活性材料，其中此正極 活性材料由通式Uy^AFesMn山M22Si04表示，並滿足以 下條件⑴、（III)、（IV)和（VII): ⑴X滿足〇 S X < 2 (X大於或等於〇且小於2); (III) M2是鈦（Ti)、钪（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子； (IV) 滿足式少+ :*1，〇<少<1和〇<2<1，同時 z/紗+ z)的値大於或等於0.01且小於或等於0.2;和 (VII)滿足式i + 大於或等於0且 小於或等於1)，和〇 ^ ^ 1 (ί大於或等於〇且小於或等 於1)。 7. 如申請專利範圍第6項之電力儲存裝置的正極活 性材料，其中jc滿足〇S；c<2(x大於或等於0且小於 或等於2)。 8 .如申請專利範圍第6項之電力儲存裝置的正極活 性材料，其中滿足式：v + 2= l和式·ί + ί=1。 9. 一種電力儲存裝置，包括電力儲存裝置的正極， 此正極包括： 如申請專利範圍第6項之電力儲存裝置的正極活性材 料；和 集電器。 10. —種電力儲存裝置的正極活性材料，其中此正極 -40- 201214851 活性材料由通式Liy-^F^Ni^MSzSiC^表示，並滿足以 下條件⑴、（III)、（IV)和（VIII): (I) X滿足〇 S X < 2 (X大於或等於〇且小於2); (III) M2是鈦（Ti)、钪（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子； (IV) 滿足式少 + z* 1，〇<少< 1和〇<2< 1，同時 z/(y + z)的値大於或等於〇·〇 1且小於或等於0.2 ;和 (VIII)滿足式1、1 (ί大於或等於〇且 小於或等於1)，和0 S w S 1 (Μ大於或等於〇且小於或等 於1) 0 π·如申請專利範圍第1 〇項之電力儲存裝置的正極 活性材料，其中X滿足0^x52 (X大於或等於0且小 於或等於2)。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項之電力儲存裝置的正極 活性材料，其中滿足式_y + z=l和式ί + Μ=1。 13. —種電力儲存裝置，包括電力儲存裝置的正極， 此正極包括： 如申請專利範圍第10項之電力儲存裝置的正極活性 材料；和 集電器。 14, 一種電力儲存裝置的正極活性材料，其中此正極 活性材料由通式Li(2-；〇(FeiMn，Ni«)_vM2-，Si〇4表示，並滿足 以下條件（I)、（III)、（IV)和（IX): (I)x滿足0Sx<2(x大於或等於0且小於或等於 -41 - 2); 201214851 (III) M2是鈦（Ti)、航（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子； (IV) 滿足式：>/ + 7«1，0<>/<1和0<7<1，同時 z/(：y +幻的値大於或等於0.01且小於或等於0.2 :和 (IX) 滿足式ί + ί + 1、0S5< 1 (5大於或等於0 且小於或等於1)，0 ^ / ^ 1 (ί大於或等於0且小於或等於 1)，和1 (Μ大於或等於0且小於或等於1)。 15. 如申請專利範圍第14項之電力儲存裝置的正極 活性材料，其中X滿足〇<λ：<2(χ大於或等於〇且小 於或等於2)。 16. 如申請專利範圍第14項之電力儲存裝置的正極 活性材料，其中滿足式+ 和式s + i+ u= l。 17. —種電力儲存裝置，包括電力儲存裝置的正極， 此正極包括： 如申請專利範圍第14項之電力儲存裝置的正極活性 材料；和 集電器。 18·—種電力儲存裝置的正極活性材料的製造方法， 包括以下步驟： 將包含鋰的材料、包含金屬Ml的材料、包含金屬M2 的材料和包含矽酸的材料混合；和 烘烤所述混合材料， 其中滿足以下條件（X)至（XII): (X) Ml是選自鐵（Fe)、鎳（Ni)、錳（Mn)和鈷（c〇)的一 種或多種金屬原子； -42- 201214851 (XI) M2是鈦（Ti) '銃（Sc)或鎂（Mg)的金屬原子；和 (XII) 混合材料中金屬M2原子對金屬Ml原子和金屬 M2原子總和的莫耳比爲大於或等於〇 〇1且小於或等於 0.2。 1 9.如I串請專利範圍第1 8項之電力儲存裝置的正極 活性材料的製造方法， 其中該供烤歩驟在溫度高於或等於8 00。(：且低於或等 於1100°C下進行’歷時大於或等於1〇小時且小於或等於 1 5小時。 -43-