TW560097B - Improved cathode compositions for lithium-ion batteries - Google Patents

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Description

560097 A7 B7 五、發明説明 技術範疇 本發明係關於製備用从Γ加她2 衣爾用作經離子電池所用陰極之組合物。 發明背景 鋰離子電池-般包括一陽極、一電解質及一 ρ鋰-過渡 金屬氧化物形式包含鋰之陰極。已使用的過渡金屬氧化物 之實例包括二氧化鈷、二氧化鎳及二氧化錳。然而，此等 物質均未顯示高初始電容量、高熱穩定性及在重複充電_ 放電循環後保持極佳電容量。 發明概要 通常，本發明特徵爲一種用於鋰離子電池之陰極組合物 ’其具有式，其中〇<χ<ι，且μ1代表一或 多種金屬元素，但其限制條件爲W係一種鉻以外的金屬 元素。該組合物爲具有〇3晶體結構之單相態，且在併入 一種裡離子電池及用30毫安培/克之放電電流以3〇1及13〇 毫安培小時/克之最終電容量循環1〇〇個完全充電-放電周 期時，該組合物不會相轉變成尖晶石晶體結構。本發明另 一特徵爲結合此等陰極組合物與一陽極及一電解質之經離 子電池。 在一具體實施例中，x = (2_y)/3，且Μ、.，）具有式Li(1-2y)/3M2y，其中0<y<0.5(較佳 0.083<y<0.5，更佳 〇.i67<y<0.5) ，且Μ2代表一或多種金屬元素，但其限制條件爲μ2係一 種鉻以外的金屬元素。所得陰極組合物具有式Li [Li(1_ 2y)/3M2yMn(2-y)/3 ] 〇2。 在第二具體實施例中，x=(2 - 2y)/3，且具有式Li(1· -4- 本紙張尺度適财S ®家料(CNS) A4規格(21G X 297公釐）
裝 訂
彻097
y)/jMy3 其中0<y<0·5 (較佳 〇.〇83<y<0.5，更佳 〇.167<y<〇5) ，且 Μ。代表一或 ^夕種金屬元素，但其限制條件爲M3係一 種絡以外的金屬& i . 屬兀素。所得陰極組合物具有式Li[Li(丨 y)/3M%Mn(2-2y)/3]〇2。 ，：：三具體實施例中，χ，，且Μΐ"·χ)具有式μ%μ、 4二 〇 y 〇.5 (較佳 0.083<y<0.5，更佳 0.167<y<0.5)，且 以爲種鉻以外的金屬元素，且M5爲-種不同於M4的鉻 、卜之金屬元素。所得陰極組合物具有式LUM'M、· 2yMny ] 02。 本叙月提i、S.，員示南初始電容量及在重複充電-放電循環 後保持極佳電容量之陰極組合物及結合此等組合物之經離 子電池。此外’在高溫濫用期間，該陰極組合物未顯著放 出熱量’藉以改良電池的安全性。 、、本發明的一或多個具體實施例之細節將在以下附圖及詳 述中犮月本發明的其他特徵、目的及優點可自詳述和附 圖以及申請專利範圍明顯看出。 圖式說明 圖1爲種用於檢測各種電極組合物之電化學電池之立 體拆視圖。 < 圖2(a)-(e)爲實例3-6中所述在4.4伏特和3〇伏特間循 環樣品之電壓-電容量及電容量-周期數之標繪圖。 圖3(a)-(e)爲實例丨及]^中所述在4·8伏特和$ 〇伏特間循 環樣品之電壓-電容量及電容量-周期數之標緣圖。 圖4(a)_(d)爲實例3及7-9中所述樣品的射線衍射圖案。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x297公釐) 560097 五 、發明説明（ 圖5(a) —(d)爲實例5及10-12中所述樣品的射線衍射圖6⑷—⑷爲實例6及16一18中所述樣品的X-射線街射 圖7(a)-(d)爲實例6及i 6_ i 8中所述在4 4伏特和_3 循環樣品之電壓-電容量及電容量-周期數之標續圖。 圖^-⑷爲實例6及…18中所述在4·8伏特和2〇 循哀樣时之電壓-電容量及電容量·周期數之標繪圖。’ 圖圖9(a)-(b)爲實例19及20中所述樣品之電壓-電容量俨 圖ίο爲實例19中所述在4 4伏特和2 5伏特 電容量-周期數之標繪圖。 衣樣口口 圖η爲實例财所述在4 4伏特和2 5伏特 電容量-周期數之標繪圖。 屑衣樣口口 ，圖12爲實例4所述在⑽及价於44伏特和3 檐％樣品之電容量-周期數之標緣圖。 實例1中所述在3〇t達2.5伏特切斷時所檢驗樣 之电谷1 _放電電流密度之標緣圖。 7 發明詳細說明 本發明之陰極組合物具有以上發明概 。此等式本身及Ml-M5所用特定金屬 的化學 映出發明者發現用於使陰極性能最佳的 条徠5 k擇， 該陰極組合物較佳採用一種以鋰_氧_金屬:氧、：：： 的03晶體結構特徵層。在該陰極 -嫘久序佈j 、'。物併入—種鋰離二 案 圖 案 圖 間 間 -6 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規;fe^X297公着) 560097
發明説明 電池及用30毫安培/克之放電電流以3〇t；及13〇毫安培小時/ 克之最終電容量循環1〇〇個完全充電-放電周期時，該晶體 結構保持而不會在此等條件下相轉變成尖晶石晶體結構。 此外，爲使鋰層内擴散最快並因此性能最佳，軾佳使該鋰 層中存在的金屬元素最少。更佳在併入電池的電解質電化 學窗内有至少一種金屬元素可氧化。 爲合成該陰極組合物，可將該金屬元素前體（例如，氫 氧化物、硝酸鹽及類似物）噴射研磨或混合，隨後加熱產 生該陰極組合物。加熱較佳在至少約6〇〇。〇溫度空氣中進 行，更佳至少800°C。通常，較佳選擇較高溫度，因爲較 咼溫度使材料結晶度增加。在空氣中進行加熱製程之能力 非常理想，因爲其排除需要保持惰性氣氛及有關的花費。 因此’應選擇特定溫度’使它們在所需合成溫度於空氣中 顯示適當氧化態。相反，可調節合成溫度，使特定金屬元 素在此溫度於空氣中以所需氧化態存在。通常，該陰極組 合物所包含的適用金屬元素之實例包括Ni，Co，Fe，Cu ’ Li ’ Ζη，V及其混合物。特佳陰極組合物爲具有下式者： L i [ L i (卜 2 y) / 3 N i y M n (2 - y) / 3 ] 0 2 ;
Li[NiyC〇i.2yMriy]〇2 o 該陰極組合物經與一陽極及一電解質組合，形成一種鋰 離子電池。適用陽極之實例包括鋰金屬、石墨及鋰合金組 合物，如特納（Turner)的美國專利第6,203,944號“鋰電池之 電極”（Electrode for a Lithium Battery)及特納的世界知識 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 χ 297公釐) 560097 A7 ____ B7 五、發明説明（5 ) 産權組織專利第00/03444號“電極材料及組合物，，（EieeUQde Material and Compositions)所述之類型。該電解質可爲液 態或固態。固態電解質之實例包括聚合性電解質，如，聚 氧化乙烯、聚四氟乙烯、含氟共聚物及其混合物。 液態電解質之實例包括碳酸伸乙酯、碳酸二乙酯、碳酸 伸丙酯及其混合物。該電解質具有一鋰鹽電解質。適用鹽 之貫例包括LiPF6、LiBF4及LiCl〇4。現在藉由以下實例進 一步描述本發明。 實例 電化學電池製備 首先如下製備電極。將約21重量％活性陰極材料（如下述 製備）、5.3重量。/〇 Kynai* Flex 2801 [—種亞乙烯基二氟-六 氣丙婦共聚物，自阿托化學公司（Atochemm得]、8 4重量％ 酞酸二丁酯、2.1重量％ Super S炭黑[自比利時MMM碳材 料公司購得（MMM Carbon，Belgium)]及63.2重量％丙酮在 一已加入氧化鍅粒（8毫米直徑）之混合管形瓶中機械振搖 1 -2小時，以形成一種均勻漿料。然後用一凹口杆式塗覆 器將該漿料在一玻璃板上塗成一薄層（約15〇微米厚）。丙 酮蒸發後，自玻璃剝去所得薄膜，並用一電極衝器自薄膜 衝出一 1.3釐米直徑圓形電極，隨後將電極在乙醚中浸泡 約10分鐘，以除去酉太酸二丁醋並在電極中形成孔隙。㈣ 重複清洗兩次。然後將電極在9〇t乾燥過夜。在乾燥階段 結束日于’將圓形電極稱重，並確定活性物質量(圓形電極 總重量乘以組成電極的活性陰極材料之重量分數）。通常 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A；^(2i〇><297公董1------__ 560097 A7
，電極包含74重量％活性材料。然後將電極放入充氬手套 箱中’在手套箱構造電化學電池。 圖1顯示電化學電池10之立體拆視圖。一種不銹鋼帽24 及特種耐氧化盒26包含該電池，並分別充當正極端及負極 端。陰極12爲上述製備之電極。陽極14爲一具有125微米 厚度之經羯；陽極亦充當參比電極。具有電池特徵的2325 幣式硬體配有一隔板1 8 (304不銹鋼）及一盤簧16 (軟鋼）。 應選擇該盤簧，以在電池捲曲閉合時，對各電池電極施加 約15巴（bar)壓力。分離器20爲一Tigard #2502微孔聚丙烯 薄膜（Hoechst-Celanese),且該薄膜頃用溶於碳酸伸乙酯及 碳酸二乙酯（Mitsubishi Chemical)之30:70體積比混合物之 1M LiPF0溶液濕潤。墊圈27用作密封物，並用於將兩端分 離。 元素分析 在一微量天平上分別精確稱量約〇·〇2克各個樣品（精確 至1微克），倒入一個50亳升Α級玻璃容量瓶中。然後加入2 毫升鹽酸及1毫升硝酸，以形成一種鹽。一旦鹽溶解，就 用去離子水將該溶液稀釋至50毫升，並將溶液振搖混合。 再進一步將溶液稀釋10倍。下一步，用一個A級玻璃容量 吸移管移出5毫升等分樣品，並用4% HC1及2%硝酸在一個 A級玻璃容量瓶中稀釋至5〇毫升。 用溶於 4% HC1 / 2% HN〇3之〇，1，3 , 10 及？0 ppm Co ,
Ni，Μη，Li及Na之標準樣將所稀釋溶液在一 jarrelNAsh 61E ICP上分析。用各元素的5 ppm標準樣監測校準的穩定 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560097 A7 B7 五、發明説明（7 性。所有標準樣均自一種經檢定的儲備溶液及A級容量玻 璃器皿製備。元素分析前，清洗ICP注射器管，以除去任 何沈積物。所有元素校準曲線均顯示超過〇 9999之r2值。 分析結果測定爲重量百分比。然後將此等數值變換成原子 百分比，最終變換成化學計量，在此，氧含量已標準化爲 化學計量2。 實例1-6
實例1描述合成0.1莫耳1^[1^(1七)/3川#11(21)/3]〇2’在此 y=0.416 〇 裝 將 12.223 克 Ni(N03)2 · 6H20 [阿瑞化學公司（Aldrich Chemical Co.)]及 1 3.307克 Μη(Ν03)2·4Η20 (阿瑞化學公司） 訂
溶於3 0亳升蒸餾水，以形成一種過渡金屬溶液。在一單獨 燒杯中’將9 575克Li〇H.H2〇 (FMC公司）溶於2〇〇毫升蒸餾 水。在授拌的同時，用一滴定管將該過渡金屬溶液經約3 小時滴加到該氫氧化鋰溶液。這將導致N卜Μη氫氧化物共 沈殺’並生成LiN〇3 (溶解）。將沈澱過濾回收，用真空過 滤重複清洗。然後將其放入一設定於1 8〇艺之箱式加熱爐 中’之後，將其與4·445克Li0H.H20在一自動研磨機中混 合，並壓成一些丸料，各稱2克。 將丸粒在4 8 0 C空氣中加熱3小時，隨後，淬火至室溫， 昆合並重新研磨成粉末。再次壓製新丸粒，並於9〇(rc空 氣中加熱3小時。在加熱步驟結束，將丸粒淬火至室溫， 再次研磨成粉末，以産生陰極材料。 元素分析遠陰極材料顯示，該組合物具有以下化學計量 560097 A7 ___ —____B7_____ 五、發明説明（8 ) :L1tLio.G6Nio 393Mno.5dO2，這切近與目標化學計量Li[Li006 Ni0.42Mn0 5 3 ]〇2一致。 實例2-6以類似方法製備，但其調節反應劑的相對量， 以産生其中y = 〇.〇83 (實例2)，〇 166 (實例3)，〇·25 (實例4) ’ 〇·333 (實例5)及0.5 (實例6)之樣品。實驗分析自實例5 之陰極材料顯示，該組合物具有以下化學計量：Li [Lin3 Νΐ〇·314Μη〇.55]〇2，這切近與目標化學計量 Li[Li0.uNi0.33
Mn〇 56 ] 〇2 一 致。 用配有一銅靶X-射線管及一衍射束單色器之Siemens D5000衍射儀收集各樣品的粉末射線衍射圖案。資料在 10。及130。間之散射角收集。 以該X-射線衍射資料爲基礎確定各樣品的晶體結構，如 (a) C.J. Howard and R.J. Hill, Australian Atomic Energy Commission Report No. M1 12 (1986); (b) D.B. Wiles and R.A· Young，J. Appl. Cryst.，14:149-151 (1981)。用瑞特瓦 德（Rietveld)提純檢定晶格參數。各樣品的晶格參數報告 於表1中。可由03晶體結構充分描述各樣品的晶體結構。 用貫例1及3 _6之材料作爲陰極根據上述步驟構造電化學電 池。各電池用電腦控制的放電台[自莫裏能量公司（M〇u
Energy Ltd.)(Maple Ridge，B.C·，Canada)]在 30°C 於 4·4 伏特 和3.0伏特間之電壓及1〇亳安培/克之活性材料電流充電及 放電。圖3爲各電池電壓-電容量及電容量-周期數之標繪 圖。測定可逆及不可逆電容量，結果報告於表丨中。各樣品 顯示極佳的可逆性，且其電容量極佳保持至少15個周期。
560097 A7 B7 五、發明説明（9 ) 用自實例1及3-6之材料構造第二組電化學電池，並如上 述循環’但各電池在4.8伏特和2.0伏特間之電壓用5毫安培 /克之活性材料電流充電及放電。圖3爲各電池電壓-電容 量及電容量-周期數之標繪圖。測定可逆及不可逆電容量 ，結果報告於表1中。各樣品工作性能極佳。實例3及4顯 示大的不可逆電容量，但穩定可逆電容量仍在2〇〇毫安培 小時/克以上。樣品1，5，及6顯示不可逆電容量小於30毫 安培小時/克，可逆電容量大於2〇〇毫安培小時/克。實例1 特別顯示不可逆電容量僅爲約1 5毫安培小時/克，可逆電 容量約爲230毫安培小時/克。 表1 實 例 y HTT (°C) a (埃） c (埃） 可逆電 容量 毫安培 小時/克 3.0-4.4 伏特 不可逆 電容量 毫安培 小時/克 3.0-4.4 伏特 可逆電 容量 毫安培 小時/克 2.0-4.8 伏特 不可逆 電容量 毫安培 小時/克 2.0-4.8 伏特 1 0.416 900 2.8793 14.2871 160 10 230 15 2 0.083 900 2.8499 14,2386 氺 氺 氺 氺 3 0.166 900 2.8589 14.2427 82 10」 230 120 4 0.25 900 2.8673 14.258 117 12 250 50 5 0.333 9—00 2.8697 14.2654 142 10 240 25 6 0.5 900 2.8900 14.2971 140 10 200 25 “HTT”指熱處理溫度。“a”及“c”表示晶格參數。星號指 “未檢測”。 用自實例1之材料裝配另一電化學電池，並用30毫安培/克 之電流在3.0伏特和4 · 4伏特間之電壓循環。一些循環在 3 0°C收集，而其他循環在55°C收集。其結果報告於圖12中 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560097
。遠材枓之電容篁甚至在5 5 ^長 .^ ^ ^ 功循裱後保持，證明該材 料在長期循環後未顯示相分離。 用實例1之材料裝配另—電化學電池，以用於檢驗該材 料的額；t電容量’資料在高達2，特於3代收集。結果 顯示於圖1 3中。結果證明，該材粗— ^ 何枓之電容量甚至在高達 400亳安培/克之放電電流保持。 f 例 7-9 按照實例1-6所述步驟製備實例7 —9 (在此，y=〇 166)， 但加熱樣品不在900t ,而在600t(實例7)、7〇〇t(實例8) 及800 C (貫例9)。收集各樣品的X·射線衍射圖案，與9〇〇。匸 製備的貫例3之X-射線衍射圖案一起顯示於圖3中。同樣確 定晶格參數，與實例3資料一起顯示於表2中。資料表明， 隨著加熱溫度增加，衍射圖案中的峰寬變窄，表示結晶度 增加。可根據03晶體結構瞭解所有峰。 表2 實例 y HTT (°C) a (埃） C (埃） 7 0.166 600 2.8653 14.1739 8 0.166 700 2.8614 14.2076 9 0.166 800 2.8597 14.2289 3 0.166 900 2.8589 14.2427 “HTT”指熱處理溫度。“a”及“c，，表示晶格參數。 實例10-12 按照實例1-6所述步驟製備實例10-12 (在此，y = 0.333) ，但加熱樣品不在900。(：，而在600°C (實例1〇)、7〇〇°C (實 例11)及800°C (實例12)。收集各樣品的X-射線衍射圖·案， 一__ - 13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）
裝 訂
560097 A7 B7 五、發明説明 11 )
與900 °C製備的實例5之X-射線衍射圖案一起顯示於圖4中 。同樣確定晶格參數’與實例5資料一起顯示於表3中。資 料表明，隨著加熱溫度增加，衍射圖案中的峰寬變窄，表 示結晶度增加。可根據03晶體結構瞭解所有峰。 用自實例10及12之材料作爲陰極構造電化學電池，旅如 上述循環。可逆及不可逆電容量與實例5資料一起報告於 表3中。各樣品工作性能很好。 表3 實 例 y HTT (°C) a (埃） c (埃） 可逆電 容量 毫安培 小時/克 3.0-4.4 伏特 不可逆 電容量 毫安培 小時/克 3.0-4.4 伏特 可逆電 容量 毫安培 小時/克 2.0-4.8 伏特 不可逆 電容量 毫安培 小時/克 2.0-4.8 伏^_ 10 0.333 600 2.8800 14.2389 110 50 210 65__ 11 0.333 700 2.8761 14.2569 氺 * * * 12 0.333 800 2.8714 14.2644 120 20 230 50_„ 5 0.333 900 2.8697 14.2654 160 10 230 15 _ “HTT”指熱處理溫度。“a”及“c”表示晶格參數。星號指 “未檢測”。 f 例 1 3 - 1 5 按照實例1-6所述步驟製備實例13-15 (在此，y=〇.416) ，但加熱樣品不在900°C，而在600°C (實例13)、700°C (實 例14)及800°C (實例15)。確定各樣品的晶格參數，與實例1 資料（y = 0.416，900°C )—起顯示於表4中。此等樣品亦顯示 03晶體結構。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 560097 A7 B7 五、發明説明（12 ) 表4 實例 y HTT (°C) a (埃） C (埃） 13 0.416 600 2.8829 14.2609 14 0.416 700 2.8824 14.2720 15 0.416 800 2.8824 14.2808 1 0.416 900 2.8793 14.2781 “HTT”指熱處理溫度。“a”及“c”表示晶格參數。 實例16-1 8 按照實例1-6所述步驟製備實例16-18 (在此，y=0.5)， 但加熱樣品不在9 0 0 °C，而在6 0 0 °C (實例1 6)、7 0 0 °C (實例 17)及800°C (實例18)。收集各樣品的X-射線衍射圖案，與 900 °C製備的實例6之X-射線衍射圖案一起顯示於圖6中。 同樣確定晶格參數，與實例6資料一起顯示於表5中。資料 表明，隨著加熱溫度增加，衍射圖案中的峰寬變窄，表示 結晶度增加。可根據03晶體結構瞭解所有峰。 用自實例16及1 8之材料作爲陰極構造電化學電池，並如 上述循環。可逆及不可逆電容量與實例6資料一起報告於 表5中。此外，圖7報告在4.4伏特和3.〇伏特間循環時各電 〇 池及用實例6構造電池之電壓-電容量及電容量·周期數 圖8報告在4.8伏特和2.0伏特間循環時各電池及用實例6構 造電池之電壓-電容量及電容量-周期數。各樣品工作性能 很好，且以較高溫度製備之樣品顯示最佳電容量保持能力 及最低不可逆電容量。 -15-
560097
五、發明説明（13 ) 表5 實 例 y HTT (°C) a (埃） C (埃） 可逆電 容量 毫安培 小時/克 3.0-4.4 伏特 不可逆 電容量 毫安培 小時/克 3.0-4.4 伏特 可逆電 容量 毫安培 小時/克 2.0-4.8 伏特 電容量 毫安培 小時/克 2.0-4.8 16 0.5 600 2.8926 14.298 120 60 200 17 0.5 700 2.8914 14.2842 140 20 210 18 0.5 800 2.8889 14.2812 145 15 210. 6 0.5 900 2.8899 14.2964 140 10 200 25 H丁T”指熱處理溫度。“a”及“c”表示晶格參數。
會例19-20 装 訂
實例19描述製備0.1莫耳Li[NiyC〇1.2yMny]02，在此 y = 0.375。進行實例1-6所述步驟，但使用以下反應劑： 10.918 克 Ni(N03)2 · 6H20，9.420 克 Μη(Ν03)2 · 4H20 及 7.2 80克Co(N03)2 · 6H20。另外，將經乾燥過渡金屬氫氧 化物與4.1 95克LiOH.H2〇混合。檢測晶格參數，經確定爲 :a=2.870埃且c=14.263埃。元素分析該材料，其具有以下 化學計量：Lii.〇4[Ni〇.368Co〇.263MnG 38]〇2，這切近與目標 化學計量 Li[Li〇.3 75 Co〇.25Mn〇.3 75 ]〇2一致。 實例20以類似方法製備，但其調節各成分的相對量，以 使y = 0.25。檢測晶格參數，經確定爲：a==2 85〇8且 C=14.206埃。元素分析該材料顯示，該組合物具有以下化 學計量.Lii.03 [NiG.243 C〇〇.517Mn〇.25 ] 02，這切近與目標化 學計量 Li[Ni〇.25C〇〇.5Mn〇.25]〇2 — 致。 用自實例1 9-20之材料作陰極構造電化學電池，並如上 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560097 五、發明説明（η ) 告在2·5伏特和48伏特間循環時各電池之電 坚-電谷$。兩種樣品均工作性能很好。用自實例19，之 :料構造第二組電化學電池，並如上述用4〇毫安培/克之電 伏特和4.4伏特間之電壓循環。其結果顯.示於圖10 和u。中。在使用實例19材料之情況下（圖1〇)，資料在3〇它 及55t兩種溫度收集，而使用實例20之材料時(圖u),資 料只在30 C收集。兩種樣品均工作性能很好。 自貫例19之陰極材料進一步用差示掃描量熱法⑺§⑺分 析。樣。口電池爲- 3.14亳米外i、具有〇 〇15毫米壁厚之 3〇4型無縫不銹鋼管，且已被切成一個毫米長片㈧心〇· Group，Medway，ΜΑ)。將該電池清洗，隨後，使其一端平 化。經平化端用一種配有Snap start π高頻ARC啓動裝置 之Miller Maxstar 91 ARC烊機由鎢惰性氣體焊接焊封。 一旦將該平化端封閉，就在一充氬手套箱中用2毫克自 貫例1 9之陰極材料填充，該材料係取自一用上述步驟充電 至4.2伏特之2325式幣式電池。電解質未自該陰極樣品去 除。填充樣品後，將該管捲曲並焊封。 用一種 TA Instrument DSC 9 10儀器進行DSC檢測。Dsc 掃描速率爲2°C /分鐘。記錄啓動溫度及總放熱。啓動溫度 對應於第一主放熱峰發生的溫度。結果顯示於表6中。爲 便於比較，用LiNi〇2和Li Co 〇2製備的陰極之資料亦包括在 内。結果表明，用自實例19材料製備的陰極比用UNi〇7和 L i C 〇 02製備的陰極顯示較高啓動溫度，且放出較少熱量。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 560097 A7 B7 五、 發明説明（15 ) 表6 材料 啓動溫度(°C) 總熱量(焦耳/克） 實例19 290 404 LiNi02 180 1369 LiCo02 185 701 ，可在不脫 其他具體實 現已描述本發明一些具體實施例。但應瞭解 離本發明主旨和範圍内作出各種修飾。因此， 施例在以下申請專利範圍内。 -18- 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. 560097 A8 B8 C8 D8 六 申請專利範圍 1··一種用於一叙離子電池之陰極組合物，其具有式 ，在此0<Χ<1，且表一或多種金 属7C素’但其限制條件爲M1係一種鉻以外的金屬元素 ’該組合物特徵爲具有03晶體結構之單相態，且在併 入一種鐘離子電池且用30亳安培/克之放電電流以30 °c 及130毫安培小時/克之最終電容量循環100個完全充電-放電周期時，該組合物不會相轉變成尖晶石晶體結構。 2·根據申請專利範圍第1項之陰極組合物，其中該％1係選 自由Ni ’ Co，Fe，Cu，Li，Zn，V及其混合物所組成之 群0 3. 根據申請專利範圍第1項之陰極組合物，其中x==(2_y)/3 ’且 M (l-x)具有式 Li(卜2y)/3M2y，在此，〇<y<〇,5 ,且 Μ2 代表一或多種金屬元素，但其限制條件爲Μ2係一種鉻 以外的金屬元素， 該陰極組合物具有式1^[1^(1.4)/3]^%]^11(2丨/3]()2。 4. 根據申凊專利範圍第1項之陰極組合物，其中χ = (2一 2y)/3 ’ 且 具有式 Li(i.y)/3M3y，在此 OcysQ.j ,且 Μ代表或多種金屬元素，但其限制條件爲Μ3係一種 鉻以外的金屬元素， 該陰極組合物具有式1^[1^(11)/3%\%11(2_2汴3]〇2。 5·根據申請專利範圍第1項之陰極組合物，其中，且 Μ1(1·Χ)具有式M4yMY2y ’在此0<y<0.5，M4爲一種終以 外的金屬元素，且M5爲一種不同於μ4的鉻以外之金屬 元素， -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 560097
    6根=择Λ合物具有式Li[M'M5Ly]〇2。 6·根據申請專利範圍第 (h〇83<y<(Me 或5項之陰極組合物，其中 4或5項之陰極組合物，其中 7 ·根據申請專利範圍第 0.167<y<〇.5 〇 ，其中M2爲Ni。 ，其中M3爲Co。 ，其中M4爲Ni， 8. 根據中請專利範圍第3項之陰μ合物 9. 根據中請專利範圍第4項之陰極組合物 10.根據申請專㈣圍第5項之陰極組合物 且Μ。爲Co。 裝 11·一種鋰離子電池，其包括： (a) —陽極； (b) —陰極，其包括根據申請專利範圍第丨項之陰極組合 物；及 訂 (c) 一分隔該陽極及該陰極之電解質。 參 -20-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 560097
    -21 -
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