TWI224882B - Reduced positive-electrode material in electrochemical cells - Google Patents

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TWI224882B
TWI224882B TW090112130A TW90112130A TWI224882B TW I224882 B TWI224882 B TW I224882B TW 090112130 A TW090112130 A TW 090112130A TW 90112130 A TW90112130 A TW 90112130A TW I224882 B TWI224882 B TW I224882B
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tin
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Lilia Heider
Natascha Lotz
Tanja Sandner
Matthias Rothenburger
Anja Amann
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Merck Patent Gmbh
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Description

1224882 A7 B7 五、發明説明(1 ) 發明領域: 本發明係相關於基於改質的氧化材料之嶄新材料,n 如錫氧化物,作爲電化學電池中活性的正極材料。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鋰離子蓄電池爲在行動裝置應用中,最具前途的系統 。應用的領域自高品質電子設備(如行動電話、攝錄影機 )到電驅動式車輛之蓄電池。 發明背景: 鋰離子蓄電池係由負極、正極、隔離板(分離器)及 非水溶液電解質所組成。典型地負極爲 Li (MnMez)2〇4、Li (C〇Mez)〇2、
Li (CoNixMez)〇2或其他鋰的層間化合物(夾 插化合物)及插入化合物;正極可由鋰金屬、軟及硬質碳 、石墨、石墨質碳或其他鋰的層間化合物及插入化合物或 合金之化合物組成;所用電解質爲非質子性溶劑中含有鋰 鹽之溶液,諸如LiPF6、LiBF6、LiCl〇4、 LiAsF6、LiCF3S〇3、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 L iN (CF3S〇2) 2 或 L i C (CF3S〇2) 3 及其 混合物。目前商場上可購得的鋰離子蓄電池中,正極係使 用碳。然而,此正極的系統有些問題。當其在使用第一週 期即由於產生不可逆的結合鋰於碳結構中,而使在此系統 中,電容量產生不可忽視的低降。此外,可得到的碳及石 墨之週期穩定性亦難令人滿意。而且,在安全方面,動能 的限制可能導致緊要關頭之參變數。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐)-4 - 1224882 A7 B7 _____ 五、發明説明(2 ) 爲了改進正極性質,如碳正極,乃積極尋覓新系統取 代之。爲此多方面努力嘗試以赴。例如碳正極材料以氧化 性材料或合金取代之 。Journal of Power Sources75 ( 1 998):Wolfenstine調查以氧化錫/錫混合物,當 作鋰離子蓄電池中正極材料之適用性,使用較佳之 S η〇比S η〇2對L i形成L i 2〇之不可逆的損失可減 至最少。E P 0 8 2 3 7 4 2描述錫混合氧化物以各種金 屬濃液添補處理。U S 5 6 5 4 1 1 4亦描述使用錫之氧 化物當作二次鋰離子蓄電池中正極材料。調查之所有系統 中,在L i轉化成L 1 2〇之過程均有缺點,意指大量的鋰 被結合,因此無益於蓄電池之電化學作用使用。 本發明之目的係爲提供較碳更佳的充電/放電作用之 正極材料。此較佳的充電/放電作用,應以更高電容量及 優良週期穩定性爲其特色。 發明之槪述: 根據本發明之目的,係以使用改質的錫氧化物,作爲 電化學電池中正極材料而達成。 據發現以還原性氣體方式還原氧化錫結果,得到一改 進正極系統。此系統由氧化錫及錫粒子所組成,其以細碎 地分佈於氧化錫顆粒及習知的添加劑(例如P T F E、溶 劑及導電性黑塗料)中。 令人驚奇地,據發現改質的錫氧化物系統,具有優越 的電化學性質。當在第一週期時,鋰的不可逆損失,仍可 本紙張尺度適财關家辦·( CNS ) A4規格(210X297公釐)c . : 一 " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·!. 丁. 、-5-t> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1224882 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(3 ) 察出。然而,它並不像氧化錫(s η〇2 )處理前那麼樣明 顯。 習知技術使用錫氧化物作正極材料,有粒子黏聚的問 題。令人驚奇地’據發現根據本發明製造方法,能生產出 定義直徑之粒子。根據本發明方法能產出直徑在奈米( n m )範圍之原粒子及禮徑小於1 〇 μ①之次級粒子。此等 小粒子可增加其活性表面積。 配製正極材料之方法,其特徵爲: a ) •尿素加入氯化錫溶液中, b ) •六亞甲基四胺加入溶液中, c ) •產生的溶膠在石油醚中乳化, d ) •產生的凝膠洗滌淨之,而溶劑以吸濾方式去除 e )·將凝膠乾燥及熱處理之,及 f ) •產生的S η〇2曝露於可通氣的爐中還原性氣體 流。 根據本發明之材料是適用於電化學電池,較佳者爲用 於蓄電池,更佳者爲用於二次鋰離子蓄電池。 根據本發明之陽極材料能使用於二次鋰離子蓄電池, 和慣用的電解質。例如適用的電解質爲包含這些從 LiPF6、LiBF6、LiCl〇4、LiAsF6、 LiCF3S〇3、LiN(CF3S〇2)2、 L 1 C ( C F 3 S〇2 ) 3及其混合物等族群選出之導電性 鹽類。電解質亦可包含爲減少水含量之有機異氰酸鹽( 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)_ 6 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1224882 A7 B7 五、發明説明(4 ) DE19944603) •’電解質亦可包含有機鹼金屬鹽 類(DE 1 9 9 1 0 9 6 8)當添加劑。適用的電解質係 鹼金屬硼酸鹽,其通式爲: L i + B " ( 0 R 1 ) m ( 0 R 2 ) p 其中 m 及 p 爲 0、1、2、3 或 4,m+p = 4 ; R1 及R 2爲同一或不同的根經由單鍵或雙鍵任擇一直接或相互 間鍵結之,其係爲各個單獨地或一起的芳香族的或脂肪族 的羧酸、二羧酸或磺酸之根; 或其係爲各個單獨地或一'起的芳香族環,由苯基、萘 基、蒽基及菲基組成之族群,其可以不取代、或用A或 H a 1作單一到四取代; 或其係爲各個單獨地或一起的雜環芳香族環,由D比陡 基、吡唑基、二吡啶基組成之族群,其可以不取代、或用 A或H a 1作單一到三取代; 或其係爲各個單獨地或一起的芳香經酸,由芳香經殘 酸(醇酸)及芳香羥磺酸(醇磺酸)組成之族群,其可以 不取代、或用A或H a 1作單一到四取代。此處·· H a 1 爲 F、C 1、B r A爲具有1〜6個碳原子之烷基,其可以是單到三鹵 化物。 同樣的,適用的電解質係鹼金屬烷氧化物,其通式爲 L i + 〇 R ~ 其中R係爲芳香族的或脂肪族的羧酸、二羧酸或磺酸 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 重· 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1224882 A7 B7 五、發明説明(5 ) 之根; 或其係爲芳香族環’由苯基、萘基、蒽基及菲基組成 之族群’其可以不取代、或用A或η a 1作單一到四取代 y 或其係爲雜環芳香族環,由吡啶基、吡唑基、二吡陡 基組成之族群’其可以不取代、或用A或H a 1作單一到 三取代; 或其係爲芳香羥酸,由芳香羥羧酸及芳香羥磺酸組成 之族群’其可以不取代、或用A或H a 1作單一到四取代 ,而 Hal 爲 F、CI、Br A爲具有1〜6個碳原子之烷基,其可以是單到三鹵 化物。 鋰錯鹽之化學結構式: 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
其中R1及R2爲同一或不同的根、經由單鍵或雙鍵任 擇一直接或相互間鍵結之,其係爲各個單獨地或一起的芳 香族環,由苯基、萘基、蒽基及菲基組成之族群,其可以 不取代、或用烷基(Ci〜C6)或烷氧族(Ci〜C6)或 鹵族(F、C 1 、B r )作單一到六取代; 或其係爲各個單獨地或一起的雜環芳香族環,由吡聢 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-3 - !224882 A7 -------B7 五、發明説明(6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 基、吡唑基及嘧啶基組成之族群,其可以不取代、或用院 基(Ci〜C6)或烷氧族(Ci-Cs)..或鹵族(F、c 1 ' B r )作單一到四取代; 或其係爲各個單獨地或一起的芳香族環,由經苯甲殘 基、羥萘羧基、羥苯甲磺基、經萘磺基組成之族群,其可 以不取代、或用烷基(C i〜C 6 )或烷氧族(c i〜c 6 ) 或鹵族(F、C 1、B r )作單一到四取代; R 3 - R 6其係爲各個單獨地或成對的經由單鍵或雙鍵 任擇〜直接或相互間鍵結之,其具下列意義: 1) •烷基(Ci-Ce)或烷氧族(Ci〜C6)或鹵 方矢(F、C1、Br) 2) · —芳香族環,由苯基、萘基、蒽基及菲基組成 之族群,其可以不取代、或用烷基(C 1〜C 6 )或烷氧族 (Ci〜Ce)或鹵族(F、C 1 、B r )作單*—到六取代 ;比啶基、吡唑基及嘧啶基組成之族群,其可以不取代、 或用院基(Cl〜C6)或院氧族(Cl〜C6)或鹵族(F 、c 1 、B r )作單一到四取代;其以下列方法配製( 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
於 酸 磺 氯 入 加 中 :劑 }溶 7 的 1當 3適 2 1 3 在 9 · 9 ) IX a E D 4 5 或
物在 合 · 混 } 應 C 酸 反 將 應 反 烷 矽 甲 三 氯 以 物 間 中 之 內} 餾 酚 3分 代自並 取來濾 _ •過 硼可 氧亦 甲, 四的 以離 物隔 間此 中從 之係 •品 3 產 b 終 自 最 來而 中, 劑用 溶作 的應 當反 適鋰 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)-9 - 1224882 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___ ___B7 五^發明説明(7 ) ~ 能出現在電解質。 電解質可能同樣的包含下列化學式之化合物,( DE19941566):[([Rl(CR2R3)k ] iAx)yKt ] + 'N(CF3)2 Kt=N、P、As、Sb、S、Se A = N、P、P(〇) 、〇、S、S(〇)> s 〇 2、 As、As(〇)、Sb、Sb(〇) Ri、R2、R3爲同一或不同根 H爲鹵素:取代及或不取代之烷基CnH2n+] 1〜1 8個碳原子及一個或更多個雙鍵的取代及或 a个取代 之烯基,具有1〜1 8個碳原子及一個或更多個^鍵的 代及或不取代之炔基,取代及或不取代之環烷基 C m ϋ 2 m _ i,單一或多個取代及或不取代之苯基, 或不取代之雜芳基。 A能被包含在R1、R2及或r3之各個位置。 K t能被包含在環狀或雜環狀環,鍵結在κ 可能是同一或不同的根,其中η=1_1 〜〇0 r 1 - 6 1 = 1 (在x =〇時)或2 (在)x = 0〇rl y = 1 - 4 這些化合物之配製方法,其特徵係爲通式如下之驗金 屬鹽: /D + ' N ( C F 3 ) 2 其中’ D +係選自於由鹼金屬類族群組成,與下列通式 之鹽反應作用於極性有機溶劑: t之族群 3 - 7 k X = 1時
f請先閲讀背面之注意事項再填寫本耳)
II· -^1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1224882 A7 ___ B7 _ 五、發明説明(8 ) [([Rl(CR2R3)k]iAx)yKt]+ Έ
Kt 、A、Ri、R2、R3、k、.l 、叉及7 均定義 如上,E 爲 F 、C1 、Br 、I_、BF4 —、 C 1〇4 、AsF6 、SbFe —或PF6 —。然而也能用 包含如下通式化合物之電解質(DE 1 9 9 5 3 6 3 8) X - (CYZ)m-S02N (CR'R'R3) 2 其中:X 爲 H、F、C 1 ^ C n F 2 η + 1 > C η F 2 η - 1 、(S〇2) kN (CR'R'R3) 2 Y 爲 H、F、C 1 Z 爲 H、F、C 1 R1、R2及R3爲H及或烷基、氟烷基或環烷基 m爲0-9及假如X=H、m关〇 η 爲 1 - 9 k爲〇假如m=〇及、假如m=]_ — 9 以部分反應配製或在有機溶劑中以二甲胺作用於過氟 烷磺基氟化物,其錯鹽通式如下(DE 1 9 9 5 1 8 04 ):
Mx+(EZ)y、/y 其中:x及y爲1、2、3、4、5或6 Μ x +爲金屬離子 E爲路易士酸(Lewi s a c i d)選自於包含 BRiR2R3、AlRiR2R3、PR1r2r3R4r5、 A s R1R2R3R4r5、vr1r2r3r4r5 等之族群組 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) Γ7ΪΠ 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
1224882 A7 B7 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 五、發明説明(9 ) 成, R1到R5爲同一或不同的根,及各個單獨地或一起, 經由單鍵或雙鍵任擇一直接或相互間鍵結之,其係 一鹵素(F、C1 或 Br) , 一個烷基或院氧根(Ci - C8)其可部分或完全被F 、C 1或B r取代, 一個芳族環由自苯基、萘基、蒽基及菲基組成族群經 氧任擇鍵結之’其可以不取代或以烷基(C i - C 8 )或F 、C 1或B r之單一到六取代, 一個雜環芳族環由自吡啶基、吡唑基及嘧啶基組成族 群經氧任擇鍵結之’其可以不取代或以院基(C i - C 8 ) 或F、C 1或B r之單一到四取代,及 ZSOR6 ' NR6R7 > CR6R7R8 > OSO2R6 、N(S〇2R6) ( S Ο 2 R 7 ) ' C ( S 0 2 R 6 ) (S〇2R7) ( S 0 2 R 8 )、〇C〇R6 其中 R6到R8爲同一或不同的根及各個單獨地或一起,經 由單鍵或雙鍵任擇一直接或相互間鍵結之, 氫或如定義之R 1到R 5, 其配製爲以鋰或醯亞胺四烷銨、甲烷化物或三氟鹽等 反:應作用於相當的硼或含磷路易士酸/溶劑加成物,硼酸 鹽(DE19959722)之通式如下: Ί·
Mx" R4 /R1 R3 R2 /y 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公董 )-12 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1224882 A7 _— ___B7 _ 五、發明説明(1〇 ) 其中:Μ爲一金屬離子或一四烷銨離子, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) X 及 y 爲 1、2、3、4、5 或 6, R 1到R 4爲同一或不同的及係爲烷氧或羧基之根( C i - c 8 ),其亦可出現經由單鍵或雙鍵任擇一直接或相 互間鍵結之。此等硼酸鹽以適當的羥基或羧基化合物以2 :1或4 : 1之比在一非質子性溶劑中,反應作用於四院 氧硼酸鋰、或烷氧化鋰與硼酸鹽1:1比之混合物而配製 成。 根據本發明之正極材料,同樣能使用於系統中,以聚 合物塗層之鋰混合氧化物粒子用於負極材料( DE 1 9 9 46 0 6 6)。以單一或更多聚合物塗層鋰混 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .合氧化物粒子的產製方法,其特徵係在於此等粒子懸浮於 溶劑中,然後將此塗層粒子過濾之,乾燥後,假使期望的 話可鍛燒。根據本發明之正極材料,亦能與由以單一或更 多金屬氧化物塗層之鋰混合氧化物粒子組成之負極材料使 用於系統中(DE19922 522)。以單一或更多金 屬氧化物塗層鋰混合氧化物粒子之產製方法,其特徵係在 於此等粒子係懸浮於有機溶劑中,一種含有可水解之金屬 化合物及水解溶液共加入懸浮體中,然後將此塗層粒子過 濾、乾燥及假使期望的話可鍛燒。 較佳實施例之詳細描述: 本發明之一般實施例,更詳細的說明如下: 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29?公釐)~~Γΐ3 - 1224882 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(n) 使用之啓始化合物爲1 - 2莫耳(較佳者爲2莫耳) 四氯化錫溶液。將此溶液冷·卻及激烈攪拌下導入水中。在 錫系統中萬一形成白色沈澱時’以加溫溶解之。在混合物 冷卻至室溫後,加入相符於系統之尿素量,並完全溶解之 。尿素之添加及溶解之功效係依系統之不同而有差異° 經加水,設定溶液之溶解濃度(見前述)’將溶、液冷 卻至〇〜10°C,較佳者爲5〜7°C,加入3 · 5莫耳之 六亞甲四胺溶液(較佳者1 : 1 ),錫系統亦用此比率’ 就其他元素而言能相對改變。使用1 〇 %之次化學計量數 或超化學計量數的六亞甲四胺也是可能。然將混合物攪拌 直到溶膠淸澈。 石油醚以0 · 5〜1 · 5 % (較佳爲0 · 7 % )之乳 .化劑(商場上可購得、較佳者爲S p a η 8 0 )混合之。 將溶液溫熱到3 0〜7 0 °C間、較佳爲5 0 °C。加入上述 溶液,並持續攪拌。3〜2 0分鐘(較佳爲1 0分鐘)後 ,加入銨水於形成的凝膠中,p Η値穩定後,無凝膠之解 膠作用發生。在有機相傾倒出後,將凝膠以適當的有機溶 劑(較佳者爲石油醚)洗滌。爲了去除乳化劑及有機雜質 ,隨後加入淸潔劑(較佳者爲T r i t ο η )於溶液中, 再將此溶液以吸濾法過濾,並以水及丙酮洗滌乾淨。 將凝膠乾燥之,如有需要,再施加熱處理。假如希望 是S η〇系統時,乾燥至最大的2 3 0°C、較佳爲7 5〜 1 1 0 °C間即已足夠。假如希望是S η〇2系統時,乾燥後 接著爲熱處理,熱處理溫度在2 3 0〜5 0 0 °C間實施、 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS ) A4規格(210X297公釐)-14 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
1224882 A7 B7 五、發明説明(彳2) 較佳者爲5 5〜3 5 CTC、更佳者爲35 〇°C。熱處理# 間,在1 0分鐘〜5小時間、較佳者爲9. 0分鐘〜3小時間 、更佳者爲2小時。 熱處理材料在一可通氣爐中還原性氣體流通氣,例$D ,電爐、管狀爐、室式爐等。還原性氣體混合物,可以是 氫及氬或氮氣等。氣體流係設定在5〜1 5 L/h r · ’ 較佳者爲1 0 L / h r ·。餵進系統之還原性氣體混合物 期間爲0 · 5〜5小時,較佳者爲2 · 5〜3 · 5小時。 還原作用之溫度可自230〜600 °C、300〜 5 0 0 °C間範圍變化,更佳者爲5 0 0 °C。 依曝露在溫度之期間及還原性氣體量,而形成在 S η〇2基質中S n之不同濃度。爲電化學電池之電化學性 質,在Sn〇2基質中Sn濃度爲20〜60wt . %,較 佳者爲30〜40wt ·%,更佳者爲38wt ·%,正 極材料已甚淸楚。 S η〇2 // S η系統所成正極量測的電容量仍然引人 注目地在第3週期後約6 0 0 m A h / g。 初始電容量明顯的高於碳正極。進行中週期,達成碳 正極的電容量。 可逆性,即電池的有效性充電及放電爲約9 0 %。 下列實施例其目的在於更詳細解說本發明,但並不代 表有所限制: 實施例: 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐)-15 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1224882 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(13) 實施例1 : 溶膠一凝膠之合成: . 溶液1 : 將水2 5 Om 1導入以攪拌器攪拌之四頸量瓶中,在 激烈攪拌(3 5 0 r p m )及冰冷卻下9 0分鐘過程滴力口 氯化錫2 3 5 m 1 。形成白色沈澱物,將溶液加溫後開始 溶解。實施加溫6 0分鐘,沈澱物完全溶解且到達沸點( 1 2 2 °C )後終止。將混合物冷至室溫後,導入尿素 6 0 0 g及完全溶解。再加入相當量的添補化合物並溶解 之。吸熱的溶解作用程序結果,產生淸澈高黏度的溶液, 其以水定容至1 L (公升)之溶液即成。 實施例2 : 溶液2 : 爲製備溶液2 ,將環六亞甲基四胺(HMT) 49 0 g溶解於磁攪拌器上的燒杯內水6 0 0 g中,當微放熱溶 解完全,定容至1 L (公升)之淺綠色雲狀溶液即成。 實施例3 : 乳液之形成: 將石油醚4 0 0 m 1加入1 L燒杯內乳化劑S p a η 8〇(=〇· 74%) 2 ·〇g中,並在35〇rpm攪 拌器攪拌混合。溫度以水浴器方式設定爲5 0 °C。再加入 描述於實施例2之新鮮配製混合物,在4 0 0 r p m攪拌 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐)-16 - 1224882 A7 B7 五、發明説明(14) 器攪拌乳化。約4分鐘後凝膠即形成。 1 0分鐘後,加入1 %銨水1 〇 m. 1 ,.而將混合物在 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4〇0 r pm攪拌器攪拌再乳化6分鐘。 實施例4 : 相之分離及萃取: 將有機石油醚相傾倒出,以2 X 3 5 m 1的石油乙醚 洗滌並分離。 爲去除乳化劑,將凝膠以Tntonsolution 3 0 m 1混合 ,並在燒杯中使成漿液6分鐘。混合物經吸濾器過濾之, 及以水2 0 0 m 1洗滌。然將殘渣覆以丙酮並以經精確吸 濾器過濾1 5分鐘。 實施例5 : 乾燥及熱處理: 產品在空氣中乾燥1天,及在6 0 t乾燥室乾燥1天 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 熱處理前外觀: 白色透明均質珠 熱處理:程式: 2〇°C— 1 80分鐘-5〇°C/1 2〇分鐘-^20
°C 外觀:實際上未改變。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)-17 - 1224882 Μ Β7 五、發明説明(15) 實施例6 : 還原作用: 產出的錫氧化物(S η〇x)粒子在定義的還原介質中 實施,其結果產生S η 02基質中之S η金屬粒子。 描述於實施例1〜5之S η〇2在此係在還原性氣體流 通氣加熱。還原性氣體混合物包括氫氣及氬氣,氫氣之比 率爲7 · 5 %。 還原作用程序在溫度5 0 0 °C實施3小時。還原性氣 體流設定在1 0 L / h I·.。 爲電化學電池之電化學性質,較佳S η〇2基質中之 S η濃度3 8%,已變成正極材料有目共睹的S η濃度。 S η〇2 // S η系統所成正極量測的電容量,在第3 週期後約6〇0 m A h / g。 可逆性,即電池的有效性充電及放電爲約9 Ο %。 請 先 閲 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 4 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 ) Α4規格(210X297公釐) -18 -

Claims (1)

  1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 附件3 ( A ): 第901 1 21 30號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國92年8月5日修正 1 · 一種正極材料,其包含氧化錫及錫粒子之 ,其中錫粒子之一級粒子大小在奈米範圍且其次級 小係低於10 // m。 2 · —種製備如申請專利範圍第1項之正極材 法,其特徵爲: a ).將尿素加入氯化錫溶液中, .六亞甲基四胺加入溶液中, .所產生的溶膠在石油醚中乳化, •洗滌所產生的凝膠,及以抽氣過滬方式 混合物 粒子大 料的方 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 b d 去除溶 -訂‘ 劑 乾燥凝膠及熱處理之,及 於通風的爐中將所將產生的S n 〇 2曝_ •種電化學電池,其係由負極、正極、【搞 電解質所組成,其特徵在於其包含如申請專利範g 之正極材料。 4 _如申請專利範圍第1項之正極材料,其係 化學電池而用以改進的週期穩定性及增加電容胃。 5 .如申請專利範圍第1項之正極材料,其係 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於邀填 離器及 第1項 用於電 用於電 性氣流 1224882 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 次鋰電池。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 、1T 線· 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) -2-
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10055811A1 (de) 2000-11-10 2002-05-29 Merck Patent Gmbh Tetrakisfluoroalkylborat-Salze und deren Verwendung als Leitsalze
EP1205998A2 (de) 2000-11-10 2002-05-15 MERCK PATENT GmbH Elektrolyte
JP2002270156A (ja) * 2001-03-08 2002-09-20 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池用電極及びリチウム二次電池
KR100599602B1 (ko) * 2004-10-28 2006-07-13 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR101801448B1 (ko) 2015-11-11 2017-11-28 연세대학교 산학협력단 리튬이온 전지용 음극 활물질 및 그 제조방법
US11616238B2 (en) * 2019-03-21 2023-03-28 City University Of Hong Kong Electrode for use in an electrical energy storage apparatus and a method for manufacturing an electrode for use in an electrical energy storage apparatus
CN110711585B (zh) * 2019-10-18 2020-09-11 中国地质大学(北京) 一种树冠状缺氧型氧化锡纳米片阵列结构及其制备方法
CN110718400B (zh) * 2019-10-18 2020-11-06 中国地质大学(北京) 基于缺氧型氧化锡纳米片花球的超级电容器正极材料的制备方法
CN110767460B (zh) * 2019-10-18 2020-11-13 中国地质大学(北京) 部分合金化的氧化锡纳米棒阵列超级电容器正极材料的制备方法
CN110706941B (zh) * 2019-10-18 2020-11-24 中国地质大学(北京) 部分合金化缺氧型氧化锡超级电容器正极材料的制备方法
CN110600276B (zh) * 2019-10-18 2020-09-25 中国地质大学(北京) 一种氧化锡纳米片阵列超级电容器正极材料的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE35818E (en) * 1992-10-01 1998-06-02 Seiko Instruments Inc. Non-aqueous electrolyte secondary battery and method of producing the same
CA2228095C (en) * 1997-01-28 2002-01-08 Canon Kabushiki Kaisha Electrode structural body, rechargeable battery provided with said electrode structural body, and process for the production of said electrode structural body and said rechargeable battery
JP3200025B2 (ja) * 1997-03-26 2001-08-20 セイコーインスツルメンツ株式会社 非水電解質二次電池
US6316143B1 (en) * 1999-12-22 2001-11-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Electrode for rechargeable lithium-ion battery and method of fabrication
DE10025761A1 (de) * 2000-05-25 2001-11-29 Merck Patent Gmbh Dotiertes Anodenmaterial in elektrochemischen Zellen

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