TW478198B - Lithium secondary battery - Google Patents

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TW478198B TW089107033A TW89107033A TW478198B TW 478198 B TW478198 B TW 478198B TW 089107033 A TW089107033 A TW 089107033A TW 89107033 A TW89107033 A TW 89107033A TW 478198 B TW478198 B TW 478198B
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Kyoko Honbo
Masahiro Kasai
Akihiro Gotoh
Yoshiji Hotta
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Hitachi Ltd
Shin Kobe Electric Machinery
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Description

478198 A7
五、發明說明（1 ) 〔發明背景〕 本發明關係於鋰二次電池。 現在，於環境需求上，已強烈要求減少二氧化碳，減少 能源消耗等。因此，電能儲存，電動車輛等已經吸引了新環 境技術之眼光。使用非電解水之鋰二次電池已經被快速開 發’因爲它們之高電池電壓及高能量密度，及鋰二次電池係 實用於資訊設備，例如電腦，攜帶式電話等。 然而’因爲筒輸入，局輸出及大容量之工業電池需要一 大量之活性材料，已經用於資訊設備之C 〇族材料及N i族 材料’以成本及來源看來，並不能實用於工業電池中。因 此’尖晶石型Μ η族材料係期待以解決這些問題。然而，尖 晶石型Μ η族材料具有問題，例如於高溫之低循環壽命，這 對於工業電池係最重要的事項，及不想要之輸出特性及不想 要之輸入特性。 爲了’將鋰二次電池作爲用於電動車輛，並聯混合電動 車輛，電源儲存系統，電梯，電動工具等之電源，則鋰二次 電池於高於5 0 °C之高溫及輸出至少5 0 0瓦每公斤之至少 1 0 0 0循環壽命。然而，傳統Μη族材料並不能達成此長 壽命同時也不能完成此高輸出功率密度。 於此，很多延長壽命之嘗試已經被進行。例如，依據曰 本 JP — A— 6 — 187993 (1994)專利案，壽命 之延長藉由增加L i及Μ η之組成比例，即L i /Μ η比例 已經被嘗試。然而，即使在室溫下，充放電放十次，就減少 其容量約幾個百分比。鋰二次電池之壽命係大大地爲環境溫 度所影響，特別是，於高於5 0 °C之高溫時，壽命係大大地 被縮短。因此，於高於5 0 °C以上之高溫時，很困難藉由增 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 — II 訂·!— I! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2 ) 加L i /Μη比例而取得超出1 0 〇 〇循環之循環壽命。 依據 JP — Β — 8 — 24043 (1996)專利案， 壽命之延長已經藉由類似地增加L i /Μη比及將該材料煆 燒於4 3 0 — 5 1 0 °C之一溫度加以進行，以取得具有晶格 常數小於8 · 2 2埃之材料。然而，於室溫只能取得約 2 0 〇循環之壽命，及對於溫度高於5 0°C以上之至少 1 0 0 0循環之循環壽命即不能取得。依據J P — A - 7 — 282 7 98 (1995)專利案中，壽命之延長係使用具 有大 L i/Mn 比，即 L i 〔Mn2-xL ix〕〇4 ( 〇 · 020$x€0 · 081)加以嘗試。然而，當x等於 0 · 081 時（Li/Mn 比=0 · 58)時，在 100 循 環後，於室溫可看到5 %之容量減低，並且，不能在高於 5 0°C之高溫下，看到大於1 0 0循環之循環壽命。 短壽命之原因是隨著多次充放電操作，正電極活性材料 之重覆膨脹及收縮，正電極活性材料之結晶崩解，這使得其 無法逆向吸收及分解鋰。另外，Μη離子於高溫時，係迅速 溶解入電解液中，及正電極活性材料之結晶於室溫時係更迅 速崩解。被溶解之離子係沉澱在負電極上，於負電極上之充 放電反應係被打擾，負電極之壽命係被縮短。 鋰二次電池之低輸出特性及低輸入特性之原因係在於相 關於鋰離子之插入及解插入之低擴散速度，因爲具有較水溶 液之低離子導電率之有機溶液係被用作爲電解液。特別是， 一塗覆膜係藉由鋰離子與有機電解液之反應，產生於負電極 之表面，鋰離子係藉由過量鋰離子之反應出現於負電極表面 上而被隔離，鋰離子之擴散速度係進一步藉由將塗覆膜出現 而降低，而使得輸出特性及輸入特性更差。有機溶液，即電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) -卜 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -II ϋ _1 ϋ ϋ emmm t— I ϋ n ϋ in ϋ ϋ I · 478198 A7 B7 五、發明說明（3 ) 解液之離子導電率於低溫時係大量降低，及輸出特徵及輸入 特性係愈來愈差。 · 〔發明槪要〕 本發明之一目的係解決上述問題，並提供具有長壽命之 鋰二次電池，藉由使用於高溫具長壽命之材料，其係能相對 於電源及功率需求之變化而快速接收或供給電能。 依據本發明之鋰二次電池，一含非結晶碳之材料係用作 爲負電極，及一含L i及Μη之複合氧化物具有尖晶石型結 晶結構，係被作爲正電極。 複合氧化物作爲本發明之正電極，使得L i及Μ η作爲 不可拋棄式元件，但少量之其他元素，例如Μ η以外之暫態 元素及於I I a族及I I I b族中之元素可以被取得。例 如，這些元素係爲Ti ，V，Cr，Fe，Co，Ni， Cu’Zn’Be，Mg，Ca，Sr ，Ba ，Ra ，B， A1 ，Ga ， In’Ti等。此後，正電極及負電極之結構 係如後所詳述。 " 本發明之正電極活性材料係特徵在於複合氧化物中之 L i/Mn原子比範圍係不大於〇 · 55及小於0 · 80。 當L i /Μη原子比等於或小於〇 · 5 5時，循環壽命被縮 短，因爲Μη離子係被分解入電解液中，及複合氧化物之結 晶結構係被於高於5 0 °C之溫度，重覆充放電循環而崩解。 當L i/Mn原子比係等於或大於〇 · 80時，放電容量變 小’則一用以安裝至電動車輛"平行混合電動車輛，電源儲 存系統，電梯，電動工具等之目標鋰二次電池將無法取得。 本發明之複合氧化物之尖晶石型結構係特徵於晶格常數 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -i__i ϋ «^1 an em§ Mmmt em— immm ϋ l iBi a— < 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 A7 ____B7___ 五、發明說明（4 ) 係於大於8 · 0 3 1埃及小於8 · 2 3 0埃之範圍中。若晶 格常數係大於8 · 2 3 0埃，則循環壽命變小，因爲Μ η離 子係溶解入電解液中及複合氧化物之結晶結構係藉由於高於 5 0 °C之溫度重覆地充放電循環而崩解之故。若晶格常數小 於8 · 03 1埃，則放電容量變小，及用於安裝至電動車 輛，並聯混合電動車輛，電源儲存系統，電梯，電動工具等 上之電源的目標鋰二次電池將不能取得。 本發明之複合氧化物結晶係更特徵於其X射線繞射圖型 中之（400)峰之2Θ角之半値、寬係於小於0 . 20°之 範圍。於X射線繞射圖案之量測中，C u — k α射線係用以作 爲輻射源，及一具有DS = SS = 〇 · 5，RS = 0 · 15 之縫隙寬之狹縫係被使用。若半値寬度等於或大於0 . 2 0 ° ，則循環壽命縮短，因爲Μη離子被溶解於電解液中及複 合氧化物之結晶結構藉由重覆充放電循環於高於5 0 °C以上 之溫度而崩解。 本發明之複合氧化物之特徵在於複合氧化物之二次粒子 之比面積範圍係小於1·5米平方每克及大於〇·1米平方 每克。若比面積係大於1 · 5米平方每克，則循環壽命縮 短，因爲Μ η灕子係溶解入電解液中及複合氧化物之結晶結 構藉由重覆充放電於高於5 0 °C之溫度而崩解。若比面積係 小於0 · 1 0米平方每克，則於快速充放電之功率效率很 低，因爲電極活性材料反應場本身很小，及不能取得用於安 裝於電動車輛，並聯混合電動車輛，電源儲存系統，電梯， 電動工具等上之電源的目標鋰二次電池。 本發明之複合氧化物更特徵於複合氧化物之主要粒子之 平均粒子直徑係大於1微米及小於2 0微米。若平均粒子直 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再j 填< 寫 本 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 A7 __ B7 五、發明說明（5 ) 徑小於1微米，則循環壽命縮短，因爲Μ η離子係溶解入電 解液中及複合氧化物之結晶結構藉由重覆充放電於高於5 0 °C之溫度而崩解。若平均粒子直徑大於2 0微米，則於快速 充放電之功率效率很低，因爲電極活性材料反應場本身很 小，及不能取得用於安裝於電動車輛，並聯混合電動車輛， 電源儲存系統，電梯，電動工具等上之電源的目標鋰二次電 池。 本發明之正電極可以用以取得目標鋰二次電池；其於高 溫具有長壽命，及可以安裝於電動車輛，電源儲存系統，電 梯，電動工具等之電源上；藉由只形成含非晶碳之負電極的 組合。本發明之鋰二次電池之負電極之活性材料係特徵在於 含有非晶碳，及在於其於負電極密度中，其範圍大於 0 · 95克每立方公分，及小於1 · 5克每立方公分。 當充放電循環重覆於高於5 0°C以上之高溫時，Μη離 子係被由正電極活性材料溶解至電解液中，Μ η係沉澱於一 部份，其電位係低於Μ η離子沉澱開始電位，即2伏。沉澱 部份係例如負電極，隔板，電力連接箔，電池罐，等。若負 電極密度係小於0 . 9 5克每立方公分，則於負電極中之空 缺係很多，及作爲電極之比表面積很大。因此，大量之Μ η 係沉澱於負電極之表面及內側。沉澱之Μ η大量降低了負電 極之電容，這使得循環壽命縮短。若負電極密度大於1 · 5 克每立方公分，則於負電極中之空缺太小，而不能使電解液 穿透電極之內側。因此，負電極之電容係大量降低，而不能 取得用於安裝於電動車輛，並聯•混合電動車輛，電源儲存系 統，電梯，電動工具等上之電源的目標鋰二次電池。 發明之鋰二次電池之負電極之活性材料係特徵在於含 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-1-1 ^1 ϋ ί I ϋ 1 一：eJ· 1 ϋ a— mmmmm ϋ mmmt 1 I
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 Α7 Β7 五、發明說明（6 ) <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 有非晶碳，及在於其於真密度中，其範圍係於1 · 2至 1 · 8克每立方公分間。當充放電循環重覆於高於5 0 °C以 上之高溫時，Μη離子係被由正電極活性材料溶解至電解液 中，Μ η係沉澱於一部份，其電位係低於Μ η離子沉澱開始 電位，即2伏。沉澱部份係例如負電極，隔板，電力連接 箔，電池罐，等。若真密度係小於1 · 2克每立方公分，則 於碳中之空缺係很多，及比表面積很大。因此，大量之Μη 係沉澱於碳之表面及內側。沉澱之Μ η大量降低了負電極之 電容，這使得循環壽命縮短。若非晶碳之真密度大於1 · 8 克每立方公分，則於負電極中之空缺太小，而不能使電解液 穿透至電極之內側。因此，負電極之電容係大量降低，而不 能取得用於安裝於電動車輛，並聯混合電動車輛，電源儲存 系統，電梯，電動工具等上之電源的目標鋰二次電池。 本發明之鋰二次電池之負電極活性材料係特徵在於含有 非晶碳，及在於其結晶厚度L c範圍由5埃至1 5 0埃。結 晶厚度L c係碳結晶性之指數之一，即L c愈小表示一較強 非晶特性，一 L c愈大表示一強石墨化特性。該L c同時爲 表示垂直於六個元件環網路面方向之積層數量之指示値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 L c愈小表示積層量愈小，並進一步表示對於鋰之插入-解 插入側，即六構件環之端部之數量愈小。相反地，L c愈大 表示積層數愈多，進一步表示，用於鋰之插入-解插入側數 量愈大，即六構件環端部愈大。若碳之結晶厚度係小於5 埃，則插入-解插入反應並不平順進行，因爲用於鋰之插入 -解插入側並不被確保。因此，4輸出特性及輸入特性係大大 地被劣化，因爲鋰離子係被強烈捕捉於碳中之情形之故。若 碳之結晶厚度大於1 5 0埃，則作爲石墨之特性係強於非結 -y - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 A7 __B7_ 五、發明說明（7 ) 晶特性，該六個構件環網路面係被彼此平行地壓合，六構件 之末端部係集中於一方向。因此，用於鋰之插入-解插入側 係朝向該方向，及鋰之插入-解插入反應只被進行於該方 向。因此，輸出特性及輸入特性大大地劣化。結果，不能取 得用於安裝於電動車輛，並聯混合電動車輛，電源儲存系 統，電梯，電動工具等上之電源的目標鋰二次電池。 本發明之鋰二次電池係特徵在於每單位電池取得範圍於 3 0 0瓦每公斤至1 8 0 0瓦每公斤之輸入密度。再者，本 發明之鋰二次電池係特徵在於每單位電池取得範圍5 0 0瓦 每公斤至3 5 0 0瓦每公斤之輸出密度。該電池可以用於相 同於輸出密度之相同範圍中。可以用於上述範圍中之電源係 用於例如電動車輛，平行混合電動車輛，電源儲存系統，電 梯，電動工具等之電源。 本發明之鋰二次電池係特徵在於每組電池取得範圍於 2 0 0瓦每公斤至1 3 0 0瓦每公斤之輸入密度。再者，本 發明之鋰二次電池係特徵在於每組電池取得範圍3 6 0瓦每 公斤至2 5 2 0瓦每公斤之輸出密度。該電池可以用於相同 於輸出密度之相同範圍中。可以用於上述範圍中之電源係用 於例如電動車、輛，平行混合電動車輛，電源儲存系統，電 梯，電動工具等之電源中。 本發明之鋰二次電池係特徵在於每單位電池取得範圍於 3 0 0瓦每公斤至1 8 0 0瓦每公斤之輸入密度，及每組電 池2 0 0瓦每公斤至1 3 0 0瓦每公斤之輸入密度，於範圍 由- 1 Ot至5 0°C之範圍中。·該電池可以用於如上述之相 同範圍中。可以用於上述範圍中之電源係用於例如電動車 輛，平行混合電動車輛，電源儲存系統，電梯，電動工具等 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 >c 297公釐） -化- _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
478198 A7 B7 五、發明說明（8 ) 之電源。 本發明之鋰二次電池係特徵在於每組電池取得範圍於 5 0 0瓦每公斤至3 5 0 0瓦每公斤之輸入密度，及每組電 池3 6 0 - 2 5 2 0瓦每公斤之輸入密度於—1 〇°C至5 0 °C之溫度範圍中。該電池可以用於與上述之相同範圍中。可 以用於上述範圍中之電源係用於例如電動車輛，平行混合電 動車輛，電源儲存系統，電梯，電動工具等之電源。 一種製造本發明之正電極活性材料之方法，其特徵在於 包含步驟：以一指定比例，將二氧化錳混合以碳酸鋰，於空 氣中，以5 0 0°C至6 5 0 °C範圍中之一溫度，初步煆燒該 混合物，於空氣中，以8 0 0 _ 8 5 0 °C範圍中之一溫度， 再次煆燒該混合物超出2 0小時，及以低於每分2 °C之冷卻 速率’冷卻該混合物。由上述方法取得之正電極活性材料具 有高結晶性，一高晶粒成長，及即使於一高溫，也具較佳長 壽命之特性。 包含本發明之正電極及負電極之鋰二次電池於高於5 〇 它之溫度中，具有較1 0 0 0循環爲大之循環壽命，及高輸 入特性及輸出特性於範圍由一 1 0 °C至5 0 °C之範圍之一溫 度中。因此，（包含本發明之正電極及負電極之鋰二次電池可 以應用於例如電動車輛，平行混合電動車輛，電源儲存系 統，電梯，電動工具等之電源中，特別是，應用於需要電源 協助之電源中。 依據本發明，可以取得用於5 0 °C以上之高溫，需要超 過1 0 0 0循環之循環壽命之工業電池之鋰二次電池。 鋰二次電池之操作係解釋如後。 爲了延伸於高溫之充電-放電循環壽命，其必需要藉由 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ϋ ϋ 1 ϋ 1 _1 一»J· 1 1 ϋ ϋ 1 ϋ ϋ
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 A7 B7 五、發明說明（9 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 增加正電極活性材料之穩定性，而抑制跟隨著充放電反應之 結晶結構之崩解。跟隨著充放電反應來之結晶結構之崩解具 有兩因素，第一個爲晶格於充放電操作時之膨脹及收縮所造 成之機械崩解，另一個爲藉由於電解液中形成具有有機溶液 之有機複合物，而淘析於充電操作時所產生之四價M n所造 成之化學崩解。 依據正電極活性材料，使用一具有L i /Μη比之材 料。因此，一相較於Μ η 3 +具有較小離子直徑之Μ η 4 +比例 係相對地增加，晶格變形可以藉由抑制Μ η 3 +離子之約翰-泰勒不穩定性加以減少。因此，機械崩解及化學崩解均可以 被抑制。例如，當L i / Μ η = 0 · 5 0時，依據LiMn204 之化學式，Μ η離子之平均價爲3 · 5於考量其電荷中和條 件下，即Μη3 +離子數等於Μη4 +離子數。當L i / Μη = Ο · 5 8時，由L i 1 + χΜη2-χ〇4之化學式計算來之Μη 離子之平均價數變成+3 · 63。這表示Μη4 +離子之比例 相對地增加。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於此時，晶格常數係小於前者之晶格常數。因此’於充 放電時之膨賬及收縮量降低時，機械崩解可以被抑制。若 Μη之價數接近於四優，則不能被解插入之鋰離子仍保留在 結晶結構中，並支撐結晶結構成爲操作支撐極之用。因此’ 機械崩解及化學崩解可以被抑制。 因爲本發明之正電極活性材料具有高結晶性及大晶粒成 長，所以結晶之穩定性相當卓越，機械崩解及化學崩解均可 以被抑制。 Λ 然而，即使本發明之正電極活性材料被使用，Μ η之淘 析至某一範圍仍不能避免，這是取決於充放電操作之溫度狀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） - 478198 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ------ B7_—_ 五、發明說明（1〇 ) 況’但其可能不會造成化學崩解。由淘析Μ n所造成之問題 是被淘析Μη沉澱之部份。若被淘析Μη主要沉澱於負電極 上’則負電極電容減少，循環壽命縮短。Μη沉澱於負電極 上之部份可以藉由增加負電極之密度或碳之真密度部份而降 低’及可以減少電容而加以抑制。 因爲形成電池之負電極材料，作爲負電極之非晶碳材料 必須被使用，以取得工業電池之較長壽命。當未包含非碳之 負電極時，循環壽命縮短，及負電極不能應用至工業電池， 其即使於高於5 0°C之高溫，仍需要至少1 〇 〇 〇循環之循 環壽命。當傳統不是非晶碳以外之碳作成之負電極被使用 時’用作爲電解液之有機溶液係於高於5 0 °C以上之溫度迅 速分解，以形成二氧化碳氣體，碳氫氣，醇鹽鋰，等。依據 非晶碳，電解液之此分解相較於其他碳材料係相當地少，及 於高溫時之壽命會較長。 作爲用以形成電池之碳材料時，具有最佳範圍之結晶厚 度的碳材料必須被使用，以改良輸入特性及輸出特性。若 L c太大，或太小，則其具有不想要之作用，例如增加插入 -解插入位置之數量，產生方向性，減少插入及解插入速度 等。 ' 依據本發明之鋰二次電池，可以藉由組合正電極與本發 明之負電極而取得高輸入特性及輸出特性。再者，依據本發 明之鋰二次電池，即使作成一組電池仍可以取得高輸入特性 及輸出特性。 S- 〔圖式之簡要說明〕 第1圖爲本發明之一實施例之鋰電池循環壽命及 Ϊ. 閱 讀 背 面 之 注 項 再J 填f 寫 本 頁 訂
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ΓΤΤ 478198 A7 ____B7_ 五、發明說明（11 ) L i /Μ η原子比例間之關係圖； 第2圖爲一圖表，指示本發明之一實施例之鋰電池之循 環壽命及晶格常數之關係， 第3圖爲一圖表，指示本發明之一實施例之鋰電池之循 環壽命及峰之半値寬間之關係， 第4圖爲一圖表，指示本發明之一實施例之鋰電池之循 環壽命及比表面間之關係， 第5圖爲一圖表，指示本發明之一實施例之鋰電池之循 環壽命及平均主粒子直徑間之關係， 第6圖爲一圖表，指示本發明之一實施例之鋰電池之循 環壽命及負電極密度間之關係， 第7圖爲一圖表，指示本發明之一實施例之鋰電池之循 環壽命及放電容量間之關係， 第8圖爲本發明之一實施例之鋰二次電池之部份剖面 圖， 第9圖爲用於示於第8圖之電池之正電極及負電極之示 意剖面圖， 第1 0圖爲用於示於第8圖之電池之複合氧化物層之結 晶結構之示意剖面圖’ 第1 1圖爲指示複合氧化物層之傳統結晶結構之剖面 圖， 第1 2圖爲指示複合氧化物層之傳統結晶結構之剖面 圖； 第1 3圖爲指示複合氧化物層之傳統結晶結構之剖面 圖；及 第1 4圖爲一圖表，指示本發明之一實施例之鋰電池之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚) 請 先 閱 讀 背 面 之 注 % 本 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 A7 B7_ 五、發明說明（12 ) Μ環壽命與負電極真密度間之關係。 主要元件對照 2 負電極 3 正電極 4 電池罐 5 絕緣構件 6 ，正電極端 7 負電極端 2B 集電器 2C 碳層 3B 集電器 3C 複合氧化物層 3D 結晶晶格 3E 變形部 3F 缺陷 3G 轉移 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〔較佳實施例之詳細說明〕 此後，本發明之細節係參考實用實施例加以解釋。然 而，本發明並不限定於這些在本發明之範圍內之實施例。 (實施例1 ) 評估正電極活性材料之特徵·。 首先，製造正電極之方法係被解釋如後。一混合物係藉 由將重量百分比9 0%之正電極活性材料，重量百分比4% 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -1 b: 478198 A7 --- B7 五、發明說明（13 ) 之氟化聚乙烯作爲黏結劑，及重量百分比6 %之石墨作爲導 電體混合加以備製。於以揉搓劑揉搓3 0分後，混合物係被 施加至2 0微米厚之鋁箔之兩面。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί非晶碳係用作爲負電極\一混合物係藉由混合以重量百 分比8 7%之非晶碳，重量百分比6%之乙炔墨作爲導電 體’及重量百分比7%之氟化聚乙烯作爲黏結劑加以備製。 於以揉搓劑揉搓3 0分後，混合物係被施加至1 〇微米厚之 銅箔之兩面。正電極及負電極係分別藉由壓及拉，藉由點焊 之焊接終端，並於1 5 0 t之真空乾燥5小時加以形成。 正電極及負電極係經由細多孔聚乙烯作成之隔板加以壓 合，繞成螺旋狀，並插入由不鏽鋼作成之電池罐中。負電極 端係被焊接至電池罐中，及正電極端係被焊接至電池罐之蓋 部。電解液係藉由一莫耳之L i P F 6分解至一升之溶液中加 以備製，該溶液係藉由混合碳酸乙烯及碳酸二乙酯加以備 製。電解液係被倒入電池罐中。8 0 0 m A h之圓柱電池係 藉由將蓋密封至電池罐中加以備製。於5 0 °C之周圍溫度， 以8 0 0毫安，4 · 2伏定電壓及定電流充電電池之循環充 電7小時，然後，以8 0 0毫安至2 · 8伏之放電該電池並 重覆。 ' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1圖爲一圖表，指示於循環壽命，於正電極活性材料 中之L i /Μ η比及放電容量間之關係。其他條件係於本發 明之最佳範圍中。依據第1圖，其顯示循環壽命及放電容量 表示具有較佳特徵之L i /Μ η比係於範圍等於或大於 0 · 5 5〔處及等於或小於0 · 8處。 依據單一電池，輸入密度係於範圍3 0 0瓦每公斤一 1 8 0 0瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍5 0 0瓦每公斤 -lb - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 478198 A7 B7 五、發明說明（14 ) —3 500瓦每公斤中，於範圍由一1 〇°c至50 °C之溫度 中，及於30%至80%之放電深度中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於2 0 0瓦每公斤至1 3 0 0瓦每公斤之範圍中， 及輸出密度係於3 6 0瓦每公斤至2 5 2 0瓦每公斤之範圍 中’於由一 1 0°C至5 0°C之溫度範圍中，及放電深度於 3 0%至8 0%之範圍中。 (實施例2 ) 電池特徵係以相同於實施例1之方式加以評估。正電極 活性材料之晶格常數係使用X射線分析加以量測，及尖晶石 型結晶之晶格常數係藉由最小平方法加以取得。第2圖指示 於正電極活性材料中之晶格常數，循環壽命及放電容量間之 關係。其他條件係於本發明之最佳範圍中。依據第2圖，其 顯示具有較8 · 0 3 1埃爲大及較8 . 2 3 0埃爲小之晶格 常數之循環壽命及放電容量係較佳的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據單一電池，輸入密度係於範圍3 0 0瓦每公斤-1 8 0 0瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍5 0 0瓦每公斤 一 3 5 0 0瓦每公斤中，於範圍由—1 〇°c至5 0°C之溫度 中，及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於2 0 0瓦每公斤至1 3 0 0瓦每公斤之範圍中， 及輸出密度係於3 6 0瓦每公斤至2 5 2 0瓦每公斤之範圍 中，於由一 1 0°C至5 之溫度範圍中，及放電深度於 3 0%至8 0%之範圍中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 478198 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ________B7__五、發明說明（15 ) (實施例3 ) 電池特徵係以相同於實施例1之方式加以評估。正電極 活性材料之晶格常數係使用C u Κ α X射線源之峰（4 0 0 ) 之X射線分析，狹縫寬度DS = SS = 〇 · 5，RS = 〇 · 1 5加以量測。第3圖指示於鋰電池之循環壽命與峰 (4 0 〇 )之半値寬間之關係。其他條件係於本發明之最佳 範圍中。依據第3圖，其顯示具有較0 · 2度爲小之峰（ 4 0 0 )之半値寬之循環壽命係較佳的。 依據單一電池，輸入密度係於範圍3 0 0瓦每公斤-1 8 0 〇瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍5 0 0瓦每公斤 一 3 5 0 0瓦每公斤中，於範圍由—1 0°C至5 0°C之溫度 中，及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於2 0 0瓦每公斤至1 3 0 0瓦每公斤之範圍中， 及輸出密度係於3 6 0瓦每公斤至2 5 2 0瓦每公斤之範圍 中，於由一1 0°C至5 0°C之溫度範圍中，及放電深度於 3 0 %至8 0 %之範圍中。 (實施例4 ) ' 循環壽命特徵係以相同於實施例1之備製電池之方式加 以評估。快速放電效率係藉由當於2 0 °C之周圍溫度中，以 8 0 0毫安，4 · 2伏之定電容及定電壓充電一電池7小 時，及以1600毫安至2·8伏放電電池時，充電容量對 放電容量之比率加以決定。第4·圖指示於正電極活性材料中 之二次粒子之比表面積，循環壽命及快速充電效率間之關 係。其他條件係於本發明之最佳範圍中。依據第4圖，其顯 請. 先 閱 讀 背 Sj 之 注 意 事 項 再邊 寫 本 頁 訂
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） B7 五、發明說明（16 ) 不具有較0·1米平方每克爲大及較1·5米平方每克爲小 之比表面積之循環壽命及快速放電效率係較佳的。 C請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 依據單一電池，輸入密度係於範圍3 0 〇瓦每公斤-1 8 0 0瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍5 0 0瓦每公斤 一 3 5 0 0瓦每公斤中，於範圍由一 1 〇°c至5 0°C之溫度 中，及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於2 0 0瓦每公斤至1 3 0 0瓦每公斤之範圍中， 及輸出密度係於3 6 0瓦每公斤至2 5 2 0瓦每公斤之範圍 中，於由一 1 0 °C至5 0 °C之溫度範圍中，及放電深度於 3〇％至8 0%之範圍中。 (實施例5 ) 電池特徵係以相同於實施例1及4之備製電池之方式加 以評估。第5圖指示於正電極活性材料中之平均主粒子之粒 子直徑，循環壽命及快速放電效率間之關係。其他條件係於 本發明之最佳範圍中。依據第5圖，其顯示具有較1微米爲 大及較2 0微米爲小之正電極活性材料之平均主粒子粒子直 徑係較佳的。' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據單一電池，輸入密度係於範圍3 0 0瓦每公斤-1 8 0 0瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍5 0 0瓦每公斤 —3 5 0 0瓦每公斤中，於範圍由一1 〇°C至5 0°C之溫度 中，及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。 於一組電池情形中，其中9* 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於2 0 0瓦每公斤至1 3 0 0瓦每公斤之範圍中， 及輸出密度係於3 6 0瓦每公斤至2 5 2 0瓦每公斤之範圍 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ Ί ^ 478198 Α7 -__ Β7 五、發明說明（17 ) 中’於由一 1 0°c至5 Ot之溫度範圍中，及放電深度於 3 0%至8 0%之範圍中。 (實施例6 ) 循環特徵係以相同於實施例1之備製電池之方式加以評 估。有關於負電極放電容量，單一負電極之容量係使用L i 金屬作爲相反電極加以評估。第6圖指示於負電極密度，循 環壽命及負電極放電容量間之關係。其他條件係於本發明之 最佳範圍中。依據第6圖，其顯示具有較0 . 9 5克每立方 公分爲大及較1.5克每立方公分爲小之負電極密度之循環 壽命及負電極放電容量係較佳的。 依據單一電池，輸入密度係於範圍3 0 0瓦每公斤-1 8 0 0瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍5 0 0瓦每公斤 —3 500瓦每公斤中，於範圍由一1 〇°C至50 °C之溫度 中，及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於2 0 0瓦每公斤至1 3 0 0瓦每公斤之範圍中， 及輸出密度係於3 6 0瓦每公斤至2 5 2 0瓦每公斤之範圍 中，於由一 1 0°C至5 0°C之溫度範圍中，及放電深度於 3 0%至8 0%之範圍中。 (實施例7 ) 本發明之正電極材料之合成方法係解釋如後。一原料係 藉由混合電解質二氧化錳及碳酸鋰加以備製，以使得 L i / Μ η比例爲〇 · 6 2。原料係被煆燒於6 1 5 °C 1 5 個小時’然後，原料再次混合，並燒結於於8 2 5 °C 3 0個 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • ϋ ·-1 a—· ϋ ϋ I Mr ϋ ϋ 1 I I 1« ^1 I # •-"口 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7____ 五、發明說明（18 ) 小時。煆燒係取得較佳循環壽命之不可缺之作業，藉以增加 材料之均質性及結晶性。於燒結後，原料係以每分1。(：之冷 卻速度加以冷卻。 以上述方式取得之正電極材料之粉末X射線繞射使用 C u Κ α X射線源加以量測，及確認出該材料係未含其他相之 尖晶石型結晶結構。於此時晶格常數係8 · 2 1 1埃，峰 (400)之半値寬度爲〇·09度。再者，確認平均主粒 子直徑爲3 · 1微米，及二次粒子之比表面積爲〇 · 3 2米 平方每克。非晶碳係被用作爲負電極，其密度爲1 · 〇 5克 每立方公分。一電池係以相同於實施例1之方式加以製造， 及此循環特性係被評估於5 0 °C之周圍溫度中。依據第7圖 之曲線A，確認可以取得1 0 0 0循環以上之循環壽命。 依據單一電池，輸入密度係於範圍3 0 〇瓦每公斤-1 8 0 0瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍5 〇 〇瓦每公斤 一 3 5 0 〇瓦每公斤中，於範圍由一 1 〇°c至5 0°C之溫度 中，及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於2 0 0瓦每公斤至1 3 0 0瓦每公斤之範圍中， 及輸出密度係於3 6 0瓦每公斤至2 5 2 0瓦每公斤之範圍 中’於由一 1 〇°C至5 0°C之溫度範圍中，及放電深度於 3 0%至8 0%之範圍中。 (比較例1 ) 一原料係藉由混合電解質二氧化錳及碳酸鋰加以備製， 以使得L i /μ η比例爲0 · 6 2，原料係被煆燒於7 5 0 °C 5個小時。然後，於煆燒後，原料係以每分5 之冷卻速 本紙張尺錢肖+國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
478198 A7 ___ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（彳9 ) 度加以冷卻。於此時所取得之晶格常數係8 · 2 2埃’這顯 不晶格常數係在本發明之範圍內。然而，峰（4 0 0 )之半 値寬度係0·4度，平均主粒子直徑爲0·6微米，及二次 粒子之比表面積爲2 . 2米平方每克。因此，確認這些參數 均在本發明之範圍外。使得負電極密度爲在本發明範圍內之 1·05克每立方公分，一電池係以相同於實施例1之方式 加以製造，及此循環特性係被評估於6 0 °C之周圍溫度中。 依據第7圖之曲線6，確認只可以取得100循環之循環壽 命。 依據單一電池，輸入密度係於範圍1 5 0瓦每公斤一 1 3 0 0瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍4 0 0瓦每公斤 一 2 8 0 〇瓦每公斤中，於範圍由一1 〇°c至5 0°C之溫度 中’及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。這確認出輸入 特徵及輸出特徵係較本發明之電池爲差。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於9 0瓦每公斤至7 8 0瓦每公斤之範圍中，及輸 出密度係於2 4 0瓦每公斤至1 6 8 0瓦每公斤之範圍中， 於由—1 0°C至5 0°C之溫度範圍中，及放電深度於3 0% 至8 0 %之範圍中。而確認出輸入特徵及輸出特徵係較本發 明之電池爲差。 · (比較例2 ) 一原料係藉由混合電解質二氧化錳及碳酸鋰加以備製， 以使得L i /μ η比例爲〇 · 6 2，混合物係被煆燒於 6 3 5 °C 1 5個小時，再次混合煆燒材料，並燒結該混合物 於8 5 5 °C 3 0小時。然後，於燒結後，原料係以每分丄 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G x 297公楚)T22T--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
478198 A7 B7 五、發明說明（20 ) 之冷卻速度加以冷卻。於此時所取得之晶格常數係 8 · 190埃，峰（400)之半値寬度係0 · 08度，平 均主粒子直徑爲1 5微米，及二次粒子之比表面積爲 〇 · 1 2米平方每克。因此，確認取得本發明之正極活性材 料。相反地，使得負電極密度爲在本發明範圍外之〇 . 9 1 克每立方公分，一電池係以相同於實施例i之方式加以製 造’及此循環特性係被評估於6 0 °C之周圍溫度中。依據第 7圖之曲線C，確認只可以取得5 0循環之循環壽命。 依據單一電池，輸入密度係於範圍1 5 0瓦每公斤一 1 3 0 〇瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍4 0 0瓦每公斤 —2 8 0 〇瓦每公斤中，於範圍由一 1 〇°c至5 0°C之溫度 中’及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。這確認出輸入 特徵及輸出特徵係較本發明之電池爲差。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於9 0瓦每公斤至7 8 0瓦每公斤之範圍中，及輸 出密度係於2 4 0瓦每公斤至1 6 8 0瓦每公斤之範圍中， 於由一 1 〇°C至5 0°C之溫度範圍中，及放電深度於3 0% 至8 0%之範圍中。而確認出輸入特徵及輸出特徵係較本發 明之電池爲差'。 (比較例3 ) 一原料係藉由混合電解質二氧化錳及碳酸鋰加以備製， 以使得L i /Μ η比例爲〇 · 5 1，混合物係被煆燒於 9 0 0 °C 5個小時。然後，原料係以每分1 之冷卻速度加 以冷卻。於此時所取得之晶格常數係8 · 2 3 7埃，這顯示 晶格常數係在本發明之範圍外。然而，峰（4 〇 〇 )之半値 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐7 (請先閱讀背面之注意事 I ϋ 1 1_1 ϋ ϋ 一-口，β ϋ ϋ ϋ I ϋ .^1 I I · ^ I 本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 A7 B7 五、發明說明（21 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 寬度係0 . 0 8度，平均主粒子直徑爲1 0微米，及二次粒 子之比表面積爲0 · 15米平方每克。因此，確認這些參數 均在本發明之範圍內。使得負電極密度爲在1 . 〇 5克每立 方公分，一電池係以相同於實施例1之方式加以製造，及此 循環特性係被評估於6 0 °C之周圍溫度中。依據第7圖之曲 線D，確認只可以取得1 5 0循環之循環壽命。 依據單一電池，輸入密度係於範圍1 5 0瓦每公斤一 1 3 0 0瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍4 0 0瓦每公斤 一 2 8 0 0瓦每公斤中，於範圍由—1 〇°c至5 0°C之溫度 中，及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。這確認出輸入 特徵及輸出特徵係較本發明之電池爲差。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於9 0瓦每公斤至7 8 0瓦每公斤之範圍中，及輸 出密度係於2 4 0瓦每公斤至1 6 8 0瓦每公斤之範圍中， 於由一 1 0°C至5 0°C之溫度範圍中，及放電深度於3 0% 至8 0%之範圍中。而確認出輸入特徵及輸出特徵係較本發 明之電池爲差。 ~ (比較例4 ) ' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一原料係藉由混合電解質二氧化錳及碳酸鋰加以備製， 以使得L i /Μ η比例爲〇 · 6 2，原料係被煆燒於8 5 0 °C 5個小時。然後，原料係以每分1 °c之冷卻速度加以冷 卻。於此時所取得之晶格常數係8 · 2 2埃，峰（4 0 0 ) 之半値寬度係0 · 1度，平均主·粒子直徑爲2微米。因此， 確認這些參數係在本發明之範圍內，然而，二次粒子之比表 面積係大至1·8米平方每克。使得負電極密度爲在 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱）-- 478198 A7 ____ B7 五、發明說明（22 ) 1 · 05克每立方公分。一電池係以相同於實施例1之方式 加以製造，及此循環特性係被評估於6 0 °C之周圍溫度中。 依據第7圖之曲線E，確認只可以取得5 0 0循環之循環壽 命。 依據單一電池，輸入密度係於範圍1 5 0瓦每公斤-1 3 0 〇瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍4 〇 〇瓦每公斤 一 2 8 0 〇瓦每公斤中，於範圍由一 1 〇t：至5 0°C之溫度 中’及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。這確認出輸入 特徵及輸出特徵係較本發明之電池爲差。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於9 0瓦每公斤至7 8 0瓦每公斤之範圍中，及輸 出密度係於2 4 0瓦每公斤至1 6 8 0瓦每公斤之範圍中， 於由一 1 0°C至5 0°C之溫度範圍中，及放電深度於3 0% 至8 0%之範圍中。而確認出輸入特徵及輸出特徵係較本發 明之電池爲差。 (實施例8 ) 使用本發明之複合氧化物作爲正電極之鋰二次電池具有 一特性，其充放電效率係接近1 0 0 %，鋰離子之插入一解 插入可逆性除了前述優點外也是優良的。 繪於第8圖之鋰二次電池係經由細多孔聚乙烯作成之隔 板，壓合負電極2及正電極3，將壓合材料繞成螺旋形，並 將繞好材料插入電池罐4中加以作成，該電池罐係由不鏽鋼 (S U S )作成。負電極2係經由負電極導線2 A連接至電 池罐4。正電極3係經由正電極導線3 A連接至蓋4，即金 屬構件。一絕緣構件5係安置於蓋4及電池罐4之間。蓋之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝— II訂！！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 A7 B7 五、發明說明（23 ) 突出係正電極端6，相反於突出之電池罐4之部份係負電極 端7。 繪於第9圖中之負電極2之集電器2 B係提供有碳層 2 C。正電極之集電器3 B係被提供有包含本發明之L i及 Μ η之複合氧化物層3 C。當一電流流經正電極及負電極之 間時，L i離子係迅速由複合氧化物層3 C流至碳層2 C。 此原因係參考隨後之第1 0圖加以解釋。複合氧化物層 3 C係由多數結晶晶格3 D構成，其係被正常地排列。當 L i離子由結晶晶格3 D釋放時，L i鋰子可以以較後述先 前技藝爲快之速度擴散入碳層2 C中，因爲擴散並未被缺陷 3F，轉移3G，或第12及13圖中之雜質所阻礙。依據 示於第1 1圖之傳統結晶晶格3 D，L i離子之釋放係被變 形部份3 E所阻擋，該部份3 E缺少結晶結構之正常性’ L i離子可以未被傳送至碳層2 C。因此’放電效率降低。 當L i離子被由碳層2 C插入複合氧化物層3 C時’環境是 一樣。 一 如上所解釋，使用包含本發明之L i及Μη之複合氧化 物層3 C之鋰二次電池具有L i之插入-解插入的較佳可逆 性，及充放電效率可以維持於1 0 0 %。 (實施例9 ) 一電池係以相同於實施例1之方式製造’電池之循環特 性係被評估。有關於負電極放電容量，單負電極之容量係使 用L i金屬作爲相反電極加以評估。第1 4圖表示於負電極 真密度，循環壽命，及負電極放電容量間之關係。其他條件 係於本發明之最佳範圍中。依據第1 4圖’顯示於負電極密 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-I · β— ϋ 1 ·1 ·ϋ 1 J,J ϋ 1 I n 1 ϋ 1 I
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478198 A7 B7 五、發明說明（24 ) 度於範圍大於1·2克每立方公分小於1·8克每立方公分 時，循環壽命及負電極放電容量係較佳的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據單一電池，輸入密度係於範圍3 0 〇瓦每公斤-1 8 0 0瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍5 0 0瓦每公斤 —3 5 0 0瓦每公斤中，於範圍由一1 Ot：至5 0°C之溫度 中，及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於2 0 0瓦每公斤至1 3 0 0瓦每公斤之範圍中， 及輸出密度係於3 6 0瓦每公斤至2 5 2 0瓦每公斤之範圍 中，於由—1 Ot至5 0°C之溫度範圍中，及放電深度於 3 0%至8 0%之範圍中。 (實施例1 0 ) 一電池係以相同於實施例1之方式製造，及負電極碳 L c之結晶厚度，輸入密度，及輸出密度係被評估。其他條 件係於本發明之最佳範圍中。輸入密度及輸出密度顯示較佳 特徵，於負電極碳之結晶厚度於5埃至1 5 0埃之範圍中 時。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據單一電池，輸入密度係於範圍1 0 0 0瓦每公斤一 1 8 0 0瓦每公斤中，及輸出密度係於範圍2 5 0 0瓦每公 斤—3 5 0 0瓦每公斤中，於範圍由一 1 CTC至5 CTC之溫 度中，及於3 0%至8 0%範圍中之放電深度。 於一組電池情形中，其中9 6個電池係被串聯連接，輸 入密度係於8 0 0瓦每公斤至Γ 3 0 0瓦每公斤之範圍中， 及輸出密度係於2 0 0 0瓦每公斤至2 5 2 0瓦每公斤之範 圍中，於由—1 0°C至5 0°C之溫度範圍中，及放電深度於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .厶卜 478198 A7 Β7 五、發明說明（25 ) 3 〇%至8 0%之範圍中。 如上所示，依據本發明，具有長壽命之鋰二次電池可以 使用於高溫下具有較長壽命之材料加以取得。使用包含本發 明之L i及Μη之複合氧化物之鋰二次電池可以反應於電荷 之變化，並快速供給電源。 -I I I I —.1 I I K I I ·1111111 ^ i — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 478198 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種鋰二次電池，包含： 一負電極， (請先閱讀背面之注意事項再#k本頁) 一非水電解液；及 一正電極，其中 ， 負電極之活性材料包含非晶碳，其負電極密度係大於 0 · 9 5克每立方公分並小於1 · 5克每立方公分， 該正電極之活性材料包含一複合氧化物材料，其包含 L i及Μ η，其具有尖晶石型結晶結構，於X射線繞射圖案 中之峰（400)之20角之半値寬度係小於0.20。， 複合氧化物之L i /Μη原子比係大於〇 . 5 5小於 0.80， 複合氧化物之尖晶石型結晶結構之晶格常數係大於 8 · 0 3 1埃小於8 · 2 3 0埃， 複合氧化物之二次粒子之比表面積係大於每克〇 . i 〇 米平方小於每克1.5米平方，及 --線· 複合氧化物之主粒子之平均粒子直徑係大於1微米小於^ 2 0微米。 ~ 2.—種鋰二次電池，包含： 一負電極'， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制取 一非水電解液；及 一正電極，其中 負電極之活性材料包含非晶碳，其真密度係於1 . 2 :¾ 每立方公分至1·8克每立方公分之範圍中， 該正電極之活性材料包含一複合氧化物材料，其包含 L i及Μη，其具有尖晶石型結晶結構’於X射線繞射圖案 中之峰（400)之20角之半値寬度係小於0.20。， 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 478198 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 複合氧化物之L i / Μ η原子比係大於0 · 5 5小於 0.80， (請先閱讀背面之注咅？事項再本頁) 複合氧化物之尖晶石型結晶結構之晶格常數係大於 8 . 0 3 1埃小於8 · 2 3 0埃， 複合氧化物之二次粒子之比表面積係大於每克0.10 米平方小於每克1.5米平方，及 複合氧化物之主粒子之平均粒子直徑係大於1微米小於 2 0微米。 3 · —種鋰二次電池，包含： 一負電極， 一非水電解液；及 一正電極，其中 負電極之活性材料包含非晶碳，其結晶厚度L c係於5 埃至1 5 0埃之範圍間， i線- 該正電極之活性材料包含一複合氧化物材料，其包含 L i及Μ η，其具有尖晶石型結晶結構’於X射線繞射圖案 中之峰（400)之2Θ角之半値寬度係小於0.20° ， 複合氧化物之L i / Μ η原子比係大於0 · 5 5小於 0.80，、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 複合氧化物之尖晶石型結晶結構之晶格常數係大於 8 . 031埃小於8 · 230埃， 複合氧化物之二次粒子之比表面積係大於每克0 · 1 0 米平方小於每克1·5米平方，及 複合氧化物之主粒_子之平均粒子直徑係大於1微米小於 2 0微米。 4 ·如申請專利範圍第1，2或3項所述之鋰二次電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 3〇 - 478198 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 池，其中 單一電池之輸入密度係於每公斤3 0 0瓦至每公斤 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 1 8 0 0瓦之範圍中。 5 ·如申請專利範圍第1 ，2或3項所述之鋰二次電 池，其中 單一電池之輸出密度係於每公斤5 0 0瓦至每公斤 3500瓦之範圍中。 6 ·如申請專利範圍第1 ，2或3項所述之鋰二次電 池，其中 一組電池之輸入密度係於每公斤2 0 0瓦至每公斤 1300瓦之範圍中。 7 ·如申請專利範圍第1 ，2或3項所述之鋰二次電 池，其中 ‘ 一組電池之輸出密度係於每公斤3 6 0瓦至每公斤 2 5 2 0瓦之範圍中。 8 · —種鋰二次電池，具有如申請專利範圍第4或6項 所述之輸入密度，係操作於一 1 0 °C至5 0 °C範圍中之操作 溫度中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 · 一種鋰二次電池，具有如申請專利範圍第5或7項 所述之輸入密度，係操作於一 1 0 °C至5 0 °C範圍中之操作 溫度中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -31 -
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