TW504853B - Boundary materials as electrodes for lithium ion cells - Google Patents
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Description
504853 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1 ) 優先權聲明 本申請案源自1999年12月28日提出之臨時申請案序號 60/ 173364 ’ 發明名稱“Grain Boundary Materials as Anodes for Lithium Ion Gells”，其内容在此併入作爲參考。 技術領域 本發明係關於一種用於鋰離子電池之陽極組合物。 背景 兩種材料已被提議作爲鋰離子電池之陽極。一種包括如 石墨與碳之材料，其可插入鋰中。雖然插入陽極通常呈現 良好之循環壽命及庫侖效率，其電容相當低。特別地，石 墨可以每6個碳原子爲1個鋰原子之最大値插入鋰。其對應 373 mAh/克之碳之電容比。因爲石墨密度爲22克/“，其 轉換成81 8 mAh/cc之體積電容。其他型式之碳具有較高之 電容比値，但是遭受一或更多個缺點，如相當低之密度、 不吸引人之電壓外形、及大不可逆電容，其限制其^業 4里離子電池之用途。 第二種包括與鋰金屬合金之金屬。這些合金型陽極通常 相對插入型陽極呈現較高之電容。例如’伴隨鋰-链合金形 成（電容比爲992 mAh/克。裡-錫合金形成之對應値爲别 :=。然而’此種合金的一個問題爲，由於合金顆粒在 件ha金中組合變化之膨脹及收縮時破 自夕Μ严士人 ， /、主現相當不 艮t循％哥命及厍侖效率。 概要 本發明提供一種適合用於鋰離子電池兩 电極組合物，其 本紙張尺度規格⑵G x 297公璧 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·--1 訂----------線i 五、發明說明（2 中％極組合物具有即使在重複循環、 容。此種電極組合物，及加入這些組合物=焉起初電 製造。 < 兒池，亦易於 爲了完成這些目的，在第一種狀態，本發 括具有單-化學組合物之顆粒之電極組合物，U馬包 -種選自包括錫、.呂、矽、銻、鉛、鍺、鎂:、俨少 1必、與銦〈金屬元素；⑻至少-種選自包括錳、鉬、、 鎢、妲、鐵、鈦、釩、鉻、鎳、鈷、_ γ Λ/ 隹几、镑、 Μ銖之金屬元素；視情況地，及（中炭形成。此顆 、义具有特徵爲多個被化學活性非結晶區域分離之 活性、奈米大小結晶細粒之微結構。 子 ，此使用（顆粒，，爲粉末成分。各顆粒由許多個結晶‘‘細 ’立’’製成。結晶細粒爲顆粒連貫地發生繞射之區域（即，细 =結晶軸具有固定方向）。結晶細粒被非結晶區域： 這些區域特徵爲，比結晶細粒低之序度。 “單一化學組合物，，表示在以透視電子顯微鏡分析樣品 時，偵測之原子形式在奈米尺規範圍相同，不論將電 置於樣品内何處。 、“電化學活性”材料爲在鐘電池中充電及放電時—般遭遇 之條件下，與鋰反應之材料。 私化；非活性”材料爲在鋰電池中充電及放電時一般遭 遇之條件下，不與鋰反應之材料。 可用顆粒之實例包括特徵爲化學組合物SnMn3c與SnFe3c 者這二材料具有電化學非活性結晶細粒，而由於分離結 5- ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝— 訂.|丨-----•線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504853 五、發明說明（3 ) 晶細粒=非結晶區域中電化學活性錫原子之存在，仍形成 可用之電極材料。較佳爲，顆粒具有範圍爲約2微米至約3〇 微米（大小（以掃描電子顯微鏡測量）。結晶細粒較佳爲不 大太约20奈米，其中此特點指細粒之最長尺寸之長度。非 結晶區域較佳爲顆粒之至少約10體積％，其由假設球形細 粒之透視電子顯微鏡數據計算。 本無月之一或更多個具體實施例之細節敘述於以下之附 圖及Λ明。本發明之其他特點、目的、及優點由説明及圖 式及由申凊專利範圍而爲明顯的。 圖式之説明 圖1爲藉由球磨2〇小時製備之SnMn3C樣品之X-射線外形。 所有足觀察繞射峰均來自SnMn3C。 圖2馬藉由球磨2〇小時製備之SnFe3C樣品之X-射線外形。 所有之觀察繞射峰均來自SnFe3C。 圖3a出電壓相對電容之角度描述Li/SnMn3C電池之循環性 能。 圖3b出電容相對循環次數之角度描述Li/SnMn3C電池之循 壤性能。 圖4由電容差相對電壓之角度描述u/SnMn3c電池之循環 性能。 圖5爲在放電時得到之Li/SnMn3C電池之一系列X-射線繞 射外形。 圖6馬在放電時得到之Li/SnMn3C電池之一系列MSssbauei 光譜掃描。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱） — Γν---Γ,------裝--------訂---------線 -----Γ--Γ.Ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 504853 A7 B7 五、發明說明（4 圖7描述充電及放電時Ll/SnMn3C電池之少量成分之 Miissbauer中央位移。 圖8爲未加熱SnMnf樣品及加熱至4〇〇τ、5〇〇。〇、與 600 C之樣品之一系列X-射線繞射外形。 圖9出電壓相對電容及由電容相對循環次數之角度，描述 使用圖8所述樣品構成之電池之循環性能。 圖10包括未加熱SnFef樣品及加熱至1〇(rc、2〇(rc、與 300°C之樣品之-系射線繞射外形，而且更由電壓相對 電容之角度描述使用這些材料構成之電池之循環性能。 圖11包括未加熱SnFef樣品及加熱至4〇(rc、5〇(rc、與 600°C之樣品之一系列x_射線繞射外形，而且要由電壓相對 電容t角度描述使用這些材料構成之電池之循環性能。 圖12與13爲SnMnsC樣品之透視電子顯微相片。 詳細說明 電極組合物爲由顆粒製成之粉末形式。顆粒具有以上概 要中所述足化學組合物及微結構。粉末可直接使用如球磨 之技術製備。或者’粉末可使用如噴鍍、化學蒸氣沉積、 興i沉積、具2瘵發、熔旋、潑冷、噴灑霧化等之技術之 薄膜形式，然後粉碎以形成粉末而製備。 邊極組合物作爲鐘離子電池之陽極特別有用。爲了製備 電池，電極粉末組合黏合劑（例如，聚氟亞乙晞黏合劑）及 溶劑以形成漿料，其然後使用習知塗覆技術塗覆於襯墊上 且乾燥以形成陽極。陽極然後組合電解質與陰極（相對電 極）。電解質可爲固態或液態電解質。固態電解質之實例包 (請先閲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
— — — — — — II » — — — — — — — I I 1 I I I 1»· i — ίι I -7 504853 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明c 括聚合電解質，如聚環氧乙燒、聚四氟乙烯、含氟共聚 物、及其組合。液態電解質之實例包括碳酸伸乙g旨、碳酸 二乙酯、礙酸伸丙酯、及其組合。電解質具有經電解質 鹽。適合之鹽之實例包括LiPF0、LiBF4、與ucl〇4。 含液態電解質電池之適合之陰極組合物包括LiC〇〇2、 LiCoG.2Ni〇2、及Li^MnwO4。含固態電解質電池之適合之陰 極组合物包括LiV308與LiV205。 本發明現在藉以下之實例進一步說明。 . 實例 球磨步騾 使用Spex 800〇高衝擊混合器研磨機劇烈地搖動密封、淬 硬鋼瓶至少約40小時。在充氬手套箱中，將所需量之元素 粉末或金屬間相’及許多個測量為直徑127毫米之淬硬鋼 球加入瓶中。然後將瓶密封且轉移至研磨機，在此·地 搖動。選擇足以達到研磨平衡之研磨時間。通常，研磨時 間為約16小時之級數。 ^ 循環行為 電極藉由將粉末之漿料塗霜私制吃 Μ㈤ 卞：覆於銅洎上，然後將載體溶劑 姑、 、 均82重里％之粉末（藉球磨製 備）、10重量％之SuperS瑗贾f t卜咕、、 壬田 瓦“、、（比利時乏MMM碳公司）、及8 重f %之聚氟亞乙烯（At〇ch a入， Au])猎由在密封瓶中攪拌而 疋王地混合N_甲基吡咯啶酮，以製造漿取 :末與碳黑之加成之前’預先溶於N_甲二= 續上以刮刀片散佈器將漿料散佈成薄層（約⑼微米厚）。= 本紙尺度翻t關家鮮（CNS)A4 ^m(2^ 丨 4-/---1,·--------------訂· ---III!-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 後將樣品置於維持在】Μ。广、 戈㈣^ u <消晋烤箱中3小時之期間，以 終心N-甲基峨洛p定酮。
使用電極打洞器自教、P 乾峯肤切割測量爲直徑1公分之圓形電 極°知电極稱重，然後減 I又叫玄銅重而计异電極之活性皙量 (即’電極總重量乘以由 ^ 士 里石以由活性電極粉末製造之電極比例）。 然後在聚乙烯袋中將阊开彡+ 4 、 V衣T打111形電極熱密封直到以後使用。 使用電極製備試驗用之硬幣電池。所有之雷池構造及密 封在无氬手㈣中完成。具有125微米厚度之㈣作爲陽極 及參考電極。電池特點爲2325硬體，其裝有間隔板（304不 銹鋼）’及碟形彈簧（軟鋼）。選擇碟形彈簧使得在電池折疊 封閉時，約15巴（壓力施加至各電池電極。分隔器爲 celgard #2502微孔性聚丙埽膜（H〇echst_Ceianese公司），其 已以LiPF6溶於碳酸伸乙酯與碳酸二乙酯之3〇 : 7〇體積混合 物之1Μ溶液（三菱化學公司）浸濕。 在構成後，自手套箱移除電池且使用MACC0R固定電流 循¥器循環試驗。循環條件一般設爲37 mA/克之活性材料 之固定電流。使用〇.〇伏特及1·3伏特之遮斷電壓。 X-射線繞射 使用裝有銅目標X-射線管與繞射光束單色器之siemens D5000繞射儀收集粉末^射線繞射圖案。收集1〇度至8〇度之 散射角度之間之數據，除非另有指示。 爲了在循環時檢驗電極材料，實行原位χ_射線繞射實 驗。如上在循環實驗之情形組合用於原位χ_射線繞射之電 池，除了以下之差異。硬幣電池具有測量爲直徑丨8毫米之 -9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ΙΓ---1^------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 504853 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（7 ) 圓洞。使用壓力敏感黏著劑（得自紐約舟ρ〇" chestd Rosco公司之R0SC0b0nd)將2 i毫米之鈹窗（厚度=25〇微米）固 定於洞之内部。電極材料在連接至罐之前直接塗覆窗上。 電池安裝在Siemens D5000繞射儀且緩慢地放電及充電， 同時連續地取得X-射線繞射掃描。一般而言，完全掃描花 費2-5小時及放電與充電時間花費4〇·6〇小時，產生約ι〇_3〇 張之·電極足結晶結構之快照，如其充電狀態之函數。在循 環時連續地監測電池之電壓。 . MSssbauer光譜術 使用原位119mSn MSssbauer光譜術研究錫原子在與鋰反應時 之局邯環境。MSssbauer光1晋術之優點爲，其可區別非結晶 區域内之錫原子與結晶細粒内之錫原子。 以在23 Hz之頻率操作之Wissel System II固定加速光譜儀 及氪/C〇2 X-射線比例計數器（Reute卜St〇kes公司）完成室溫 MSssbauer測量。偵測器使用pd濾光器。使用〇mc ACE多通 道縮放板收集數據。Ca119mSn〇3來源具有〇·78毫米/秒之固有 線（FWHM)，及速度尺規使用鍚與BaSn〇3之混合樣品校 正。使用置於樣品附近而不阻檔r射線之小型加熱器完成 高溫測量。 如下製備粉末樣品。將粉末人工地研磨及篩選卜325筛 目）。一般而言，將1 50毫克之粉末均句地分佈在3〇毫米之 Scotch Brand膠帶（明尼蘇達州St. Paul之3Μ公司）片上，並 且藉其上之另一片膠帶保持定位。全邵測量時間範圍爲3至 24小時〇 -10- 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1·---f----—^ ^ i 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 504853 A7 B7____ 五、發明說明（8 ) 用於原位MSssbauer測量之電池類似用於原位射線光譜 術之電池，除了其設計爲用於厂射線之最大穿透。因此， 移除所有鋼部份（包括間隔器及彈簧），及在電池頂部切割 第二個洞（直徑= 13*米）。將第二片之鈹（直徑=15毫米，厚 度=1毫米）置於洞上且藉R0SC0壓力敏感黏著劑保持定位。 在組合電池之後，將薄粒之Torr Seal (得自varian&司之高 眞空級）塗佈在電池底部與皱片之間之界面，及在電池頂部 與皱片之間之界面。如上所述製備之電極直接·塗覆於鈹 上。 電池保持在距偵測器約1〇公分及距來源1公分之定位。充 電及放電電流以連接至裝有一般目的界面匯流排之電腦之
Keithley 220可程式化電流來源控制。使用Keithiey 196數位 伏特計測量電壓。在電池放電繼而充電時，連續地得到光 譜。全部實驗時間爲約180小時，此時收集約6〇個三小時 Missbauer光譜。光譜符合一或更多個L〇rentzian_形峰。監 測符合峰之中央位移、面積、及半寬。 透視電子顯微鏡 藉由將粉末分散於甲醇且將分散液超音波振盪1分鐘，製 備用於透視電子顯微鏡之樣品。其次，將一滴超音波振盪 分散液置於“準3耄米透視電子顯微鏡網（支撑在銅篩網上 之碳/熱塑樹脂薄層膜）上。過量溶液以濾紙楔毛細，而且 使其餘樣品在插入顯微鏡之前乾燥1 〇分鐘。 透視電子顯微鏡及電子繞射分析在3〇〇 kV操作之Hitachi H9000儀器實行。在相同之儀器上使用N〇ran v〇yager χ_射 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） L I I JIL·---------------I ^---------. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 504853 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 線光譜術系統實行能量分散射線光譜術。 如下製備及試驗特定樣品。 實例1 藉由在充氬手套箱中將化學計量比例之〇· 800克錫粉 (Aldrich化學公司）、克之錳粉（Aldrich化學公司）、與 0.081克石墨粉（得自〇saka Gas有限公司之内消旋碳微粒， 其已加熱至2650°C )，及12.7毫米直徑淬硬鋼球，加入淬硬 鋼瓶，而製備金屬間化合物SnMn3C。將瓶置於Spex 8000混 合器且依照上述之一般步驟接受最大研磨強度2〇小時。 研磨樣品之X-射線繞射圖案示於圖1。其與SnMn3C之文獻 圖案一致’除了 Bragg學寬（寬度=約1度），顯示奈米大小細 粒之存在。使用Scherer公式，L=0.9 λ / (Bcos0)，其中L為 細粒大小，又為\-射線波長（1.54178人），6為在特定\_射線 ♦之最大值一半之全寬涇度，及Θ為峰之Bragg角度，細粒 計算為約8奈米。樣品之粒度為2-50微米之範圍，其由掃描 電子顯微鏡測定，證明各顆粒由許多細粒製成。 如上所述構成電化學電池且試驗其循環行為。圖3a顯示 笔池之電壓-電容。電池呈現約13 〇 mAh/克之可逆電容。 圖3b顯示圖3a所述電池及相同電池之電容相對循環次 數。兩者均顯示超過1〇〇次循環無電容損失。電池之一在第 120次循環減緩至18.5 mAh/克，及在第160次循環為9 mAh/ 克。在取低電流’觀察到150 mAh/克之電容。其對庶約 1200 mAh/克之體積電容（基於7·9克/cctSnMn3C密度值而 計算）。 ^ I-----4_ii — 訂---------線 -----I k----LI (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) I— n a— 1_ i -12-
504853 發明說明（1(3 ) 圖4顯示在減緩電池之許多循環次數之差式兩* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 壓。差彳t容在超過1150次循環顯示安定之^相對電 奈米大小錫細粒之特徵。在差式電容中未發生基質中 示播錫丨統集成大區域及錫原子爲活性。 I广導顯 爲活性，則I可與4.4 Li/Sn反應'，然後SnMn3c之j原子 約400 mAh/克。150 mAh/克之觀察値對應約i 5L=各比馬 使用電流比進行原位x_射線繞射測量。連續地^彳;° 之X-射線掃描。圖5(a)_(d)顯示放電時得自電極之二 射圖案；圖5(e)顯示樣品之電壓相對電容(下軸)及相對 描次數（上軸）。各繞射圖案表示5個相鄰χ_射線掃描之: 和，以改良信號對雜訊比。射線數據證明，即使約1 Li/Sn已與電極反應(基於電、流、電極質量、&電流流動時間 而電量地計异），歸因於32、39、及4〇。之hMnf之主要 Bragg峰之位置或強度並無變化。另一方面，接近22。之寬 “圓丘”隨放電過程進行而加強。 '
Bragg峰不改變之事實爲奈米結晶細粒完全不與鋰反應之 證據。因此，唯一可與鋰反應之材料爲位於分離細粒之非 結晶區域之錫原子。接近22。之“圓丘，，之強化可能爲非結晶 區域中少量（例如，數個原子之級數）之Li4Sn之結果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印1 依照上述之步驟使用2. 2 mA/克之放電電流進行原位 MSssbauer光譜測量。連續地收集3小時期間之光譜。圖 6( a)、（ b)、與（c)顯示第_、第二十、及第四十次掃描。圖 6( d)顯示樣品之電壓相對電容（下軸）及相對掃描次數（上 軸）。第一光譜（圖6( a))符合具有接近1 · 7亳米/秒之中央仓 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱 ^04853 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣
、發明說明（11 ) 私足王要成刀，及具有接近2.5毫米/秒之中央位移之少旦 成分。亦包括具有接近〇.〇毫米/秒之中央位移之第== 分：但是其對於得到良好之符合並不需要。因爲X-繞：數 據_不奈米大小結晶細粒不與鋰反應，主要成分之中央 私及半見保持固足，同時符合隨放電進行所取之光譜。 圖6(b)與（c)顯示少量成分隨鋰與樣品反應而位移至較 速度。MSssbauer光譜證明，鋰與踢反應時，約2·5至約^ 之平勻中央位和笑化。因此，少量成分之位移奐鋰與 反應一致。 *圖7顯示少量成分之中央位移變化如放電與充電時所取掃 犏/人數〈函數。Α電時使用之電流爲3 · 3 mA/克。中央位移 之又化爲可逆的。其爲鋰與位於樣品中非結晶區域内之 原子之可逆反應之證據。 圖I2與U爲以高（4〇0，_χ)及低（2〇5〇〇〇χ)倍放大拍攝之 樣品 < 透視電子顯微相片。顯微相片顯示兩型顆粒之存 在。f 一型範圍爲10奈米至超過10微米。這些顆粒由具有8 奈米靶圍大小之結晶細粒組成。細粒被遠比結晶細粒無序 =非結晶區域彼此分離。掃描之區域呈現單一繞射圖案。 第二型之顆粒爲具有大縱橫比，大約10-30奈米乘100- 300 奈米級數之罩一結晶（在10: 1至20: i之間）。 實例2 依照實例1之步驟製備三個額外之SnMn3〇樣品。樣品在眞 空下各在40CTC、500。(：、&6〇(rc熱處理3小時。三個樣品 及實例1所製備無熱處理之樣品之χ•射線繞射光譜示於圖 14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公爱） ill---L------^ ---1------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ A7 B7 五、發明說明（12 8。如圖 8所示，SnMn，C^ > 口 ^ ^ ^ ^ ^ 相又Bragg峰之寬度隨溫度增加 ¥，其與奈米大小結晶細 欠 ^^ 上足大小成長及非結晶區域中；φ 子數目之減少一致。圖s τ原 夕w栌甘士 μ乳、不一些代表Fe- c相之少量雜質 ㉛據，其在加熱時如研磨時❹染之結果而形成。' 圖9顯示由這些樣品劍# 、 一 Ik(氣池之電壓相對電容及電容相 子循每次數結果。含熱處理〜^ 理姑Μ、I t里柯科（電池頭不遠比含未熱處 ,私’义私备’其中約15 mAh/克源自用以製備電 :組合物之S寧rS碳黑。這些結果爲熱處理謗發細粒成 二二因而降低非結晶區域之大小及降低材料之可逆電容之 了步«。f容之減小依序有關非結晶區域中可與趣反 應之錫原子數之減少。 實例3 、:照實例1之步驟’除了使用0.823克之錫粉末、l16〇克 =粉末（AMHch化學公司）、及〇〇84克之石墨粉末製備具 有式SnFe3c之材料。材料<χ_射㈣案示於圖2。其與 S:Fe3C(又獻圖案—致，除了 峰寬，顯示奈米大小細 ’，、存在‘ σσ之粒度使用掃描電子顯微鏡測定爲2_ 5〇微 米之範圍，證明各顆粒由許多細粒製成。 實例4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、依’、、、κ例2,步職製備六個額外之SnFe3〇樣品。樣品在眞 2 下各在 1G(TC、2G(rc、3⑼。c、4⑼。c、、及繼。c 熱處理3小時。六個樣品及實例2所製備無熱處理之樣品之 X-射線繞射光if示於圖1Q。如B1Q所示，驗帅之如找 峰《寬度隨溫度增加而變窄，其與結晶細粒之大小及 -15-
、發明說明（13 非結晶區域中原子數目之減少—致 圖11顯示由這些樣品製造之啦 相對循環次數結果。含熱處搜^ ^足電壓相對電容及電容 處理材料之電池小之電容，其中^斗之兒池頭π遠比含未熱 電極組合物之Supei_ 8碳堅。滄此約15 mAh/克源自用以製備 長，因而降低非結晶區域爲熱處理誘發細粒成 進-步證據。電容之減小依；：=低材料之可逆電容之 應之錫原子數之減少。 有關非結晶區域中可與鋰反 :敘述本發明之許多具體實施例“盡管如此，應了解， 仃各種修改而不背離本發明之精神與範圍。因此，且 他具體實施例在以下申請專利範園之範圍内。 /、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝 訂-----------·線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
Claims (1)
- 504853 第089127988號專利申請案 jj-申請專利範圍修正本(91年8月）申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 年月• 種用作鐘離子電池之陽極組合物，其包本且有單 學組合物之顆粒， 該顆粒包括（ a)至少一種選自包括錫、鋁、梦、鋒、 鉛、鍺、鎂、鋅、鎘、鉍、與銦之金屬元素；（b)至少 一種選自包括鐘、鉬、鈮、鎢、鈕、鐵、鈦、釩、銘^ 鎳、鈷、錯、鈕、钪、鏡、釕、鉑'與錁之金屬元素； 视情況地，及（c)碳， 該顆粒具有特徵為多個被化學活性非結晶區域分離之 電化學非活性、奈米大小結晶細·粒之微結構。 2·根據申請專利範圍第1項之陽極組合物，其中該顆較包 括（a)錫；（b)至少一種選自包括猛、金|、j尼、鎢、麵、 鐵、銅、鈦、釩、鉻、鎳、鈷、錘、鈕、銳、镱、釕、 銷、與鍊之金屬元素；視情況地，及（c)碳。 3·根據申請專利範圍第丨項之陽極組合物，其中該顆粒包 括（a)至少一種選自包括錫、鋁、矽、銻、鉛、錯、 鎂、鋅、鎘、鉍、與銦之金屬元素；（b)鐵；视情況 地’及（c)礙。 4·根據申請專利範圍第1項之陽極組合物，其中該顆粒包 括（a)至少一種選自包括踢、鋁、碎、弹、船、錯、 鎂、鋅、鎘、鉍、與銦之金屬元素；（b)錳；視情況 地，及（c)碳。 5·根據申請專利範圍第丨項之陽極組合物，其中該顆粒包 括SnMn3C形式之錫、錳、及碳。 6·根據申請專利範圍第！項之陽極組合物，其中該顆较包 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 504853 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍括SnFe3C形式之錫、鐵、及碳。 7.根據申請專利範圍第1項之陽極組合物，其中該顧择大 小範圍為約2微米至約3〇微米。 8·根據申請專利範圍第、項之陽極組合物，其中該結晶細 粒不大於約20奈米。 9.根據申請專利範圍第1項之陽極組合物，其中該非結晶裝 區域表示該顆粒之至少約10體積％，其由假設球形細粒 之透視電子顯微鏡數據計算。 乂 10· —種鋰離子電池，其包含： 一 (a) 陽極’其包括具有單一化學組合物之顆粒， 該顆粒包括（i)至少一種選自包括錫、鋁、發、鋒 鉛、鍺、鎂、鋅、鎘、鉍1與銦之金屬元素；（⑴至“、 一種選自包括錳、鉬、鈮、鎢、鈕、鐵、鋼、 取*、訊、 訂 鉻、鎳、鈷 '锆、钽、钪、鏡、釕、鉑、與鍊之金屬元 素’視情況地，及（iii)竣，該顆粒具有特徵為多個被化學活性非結晶區域分離之 電化學非活性、奈米大小結晶細粒之微結構； (b) 陰極；及 (c) 分離該陽極與該陰極之電解質。 11·根據申請專利範圍第丨0項之電池，其中該顆粒包括（） 锡；（b)至少一種選自包括錳、鉬、鈮、鎢、叙、鐵a、 銅、鈇、鈒、路、鎳、銘、锆、輕、钪、鏡、対、鉬 與鍊之金屬元素；視情況地，及（c)竣。 12·根據申請專利範圍第1〇項之電池，其中該顥粒包括至 -2 -504853 A8 B8 C8 D8 七、申請專利範圍 少一種選自包括錫、4呂、石夕、銻、錯、錄、鍰、鋅、 鎘、鉍、與銦之金屬元素；（b)鐵；視情況地，及（c) 緩。 13. 根據申請專利範圍第10項之電池，其中該顆粒包括（a)至 少一種選自包括錫、4呂、梦、銻、錯、鍺、鎂、鋅、 鎘、銀、與銦之金屬元素；（b)鐘；視情況地，及（c) 碳。 14. 根據申請專利範圍第10項之電池，其中該顆粒包括 SnMn3C形式之錫、鐘、及竣。— 15. 根據申請專利範圍第10項之電池，其中該顆粒包括 SnFe3C形式之錫、鐵、及碳。 16. 根據申請專利範圍第10項之電池，其中該顆粒大小範圍 為約2微米至約30微米。 17. 根據申請專利範圍第10項之電池，其中該結晶細粒不大 於約20奈米。 18. 根據申請專利範圍第10項之電池，其中該非結晶區域表 示該顆粒之至少約10體積％ -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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