TWI330423B - Pre-treatment method of electrode active material - Google Patents

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Description

1330423 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種電極活性材料之預處理方法。 【先前技術】
近年來移動通訊產業和資訊電子產業明顯地進步，具 高電容量低重量之經二次電池需求量遽增。然而因為移動 器件已具多功’其能量的消耗會增加。因此用於此種器件 之電池作為驅動源被需求提供更高的電源與電容量◊此 外’活性與強度之研究與發展6導引至#昂貴的鎳㈤）、 錳（Μη)、鐵（Fe)等相似物取代昂貴且限量提供的鈷。 然而LiMn2C〇4與以(：0〇2相比提供較低約2〇%的電池 電容量，且顯示厘11在較高溫下融解的問題。此外LiNi〇2與 ^C〇〇2相比提供了改善電量密度，但顯示出安全相關的問 通而[丨以？〇4與LiCo〇2相比提供較低約2〇%的電池電容 量’且顯示C-速率特徵的相關問題。 【發明内容】 因此，本發明有鑑於上述問題發現當具有特定範圍之 20電位平台的電極活性材料利用充電至超過電位平台之範 圍，其令此電位平台高於形成電極活性材料之過渡金屬的 氧化還原電位範圍，隨後其充/放電循環於低於電位平台之 充電電壓的情形，當相較於在相同電壓之沒有預 極活性材料的充/放電循環此電極活性材料提供增加的電 1330423 谷重 个赞啊即是基於此發現。 方法本ΓΓί—目的係提供—種活化電極活性材料的處理 法、、中電極活性材料具有特定範圍之電位平“ 成電極活性材料之過渡金屬的氣 口阿；形 ，括充電該電極活性材料至超過電位平台之範圍至2 -人，以增加電極活性材料之電容量。 依據本發明之另—目的係提供一種電化學裝置’ ^電極活性材料’此電極活性材料具有特定範圍之電ς平 10 ^於形成電極活性材料之較金屬的氧化還原電位範 圍丄且將此電極活性材料充電至超過電位平台之範圍至少 人:此電化學裝置設計為充/放電循環之電壓低於電位平 σ之程度。 . 依據本發明之再一目的係提供-種電化學裝置，其包 2電極活性材料，此電極活性材料具有特絲圍之電位平 /於形成電極活性材料之過渡金屬的氧化還原電位範 1此2化學裝置包括—允許電化學裝置充電至超過電位 ” 次的手段’隨後係為充/放電循環在電壓 低於電位平台的情形。 依據本發明之還再-目的係提供一種電極活性材料， 此電極活性材料具有特定範圍之電位平台高於形成電極活 性材料之過渡金屬的氧化還原電位範圍，且充電至超過電 位平台之範圍至少一次。 D依據本發明之還再一目的係提供一種由下列分子式1 或其衍生物所表示的化合物，其在電壓範圍3_ον〜4·4ν下放 電電容量範圍在lOOmAh/g至280mAh/g : [分子式1] XLiCLimN^/S)^^ + YLiM’〇2 (固態溶液） 其中Μ至少為一元素選自於具有氧化數為4+之金屬所 組成之群組； Μ’至少為一元素選自於過渡金屬；以及 0<Χ<1 與 0<Υ<1，且 X+Y=l ° 在此後，本發明將於下詳細描述。 所有參與化學反應之材料在化學反應中造成電子輸送 現象，且每個材料在它獨有之電化學電位（-AG/nF)下造成反 應。不同材料具有不同的電位與引導出電位差。電池的基 礎理論就是使用在不同材料間的不同電位差。雖然任何材 料都可能形成電池，實際上適用在電池者需要具有高電容 量。這表示可使用在形成電池的材料在適當電壓範圍之充/ 放電下必須提供尚品質的電流。 經離子電池是一基於嵌入（intercalation)化學、與利用 可電化學裡皮入/後出（deintercalation)之陰極活性材料與陽 極活性材料與作為傳送鋰離子之介質的非質子性極性 (aprotic polar)有機溶劑。在此同時，大部分的電極活性材 料包括層狀化合物，此層狀化合物具有允許介於凡得瓦爾 層（Van der Waals layers)之間的離子傳送結構，或三維離子 傳送路徑。 一些電極活性材料（亦即以上述分子式1表示之化合物） 具有特定範圍之電位平台高於氧化/還原電位範圍，此氧化 1330423 /還原電位之定義隨電極活性材料之組成元素在充/放電循 環期間之氧化數變化。 此電極活性材料一般在電位平台上會產生氧。這被當 作穩疋因增加電壓而非穩態之材料。換言之，在第一次充 5電循環下，^^被嵌出非因形成電極活性材料之過渡金屬的 氧化/還原是因氧釋放。當氧被釋放時，不會形成電價在氧 與材料結構中的金屬間，也因此Li嵌出的發生可解決問 題。當放電時形成電極活性材料之過渡金屬（例如Mn)遭受 氧化數由4+至3 +的變化，這種嵌出以可回崁入至陰極。換 1〇 5之，在前述〇2缺陷產生之後（亦即電極活性材料被活 化），充/放電循環經形成電極活性材料之過渡金屬的氧化/ 還原完成。在此雖然由氧化數4+還原成氧化數3 +的過渡金 屬（例如Μη)不參與第一次充電循環中的u嵌入/嵌出，其可 參與第一次充電循環後的充/放電，因此增加了可逆的電容 15 量。 一般由下述分子式1表示的化合物具有特定範圍之電 位平台高於包含在化合物中之過渡金屬的氧化還原電位範 圍’例如在範圍4.4V〜4.6V，除氧化還原電位外。 [分子式1] '° XLi(Lil/3M2/3)〇2 + YLiM’〇2 (固態溶液） 其中Μ至少為一元素選自於具有氧化數為4+之金屬所 組成之群組； Μ’至少為一元素選自於過渡金屬；以及 0<Χ<1 與 0<Υ<1，且 X+Y=l 〇 1330423 在充電循環中當電極活性材料受電壓程度大於M，的 氧化還原電壓時，Li由電極活性材料嵌出，同時氧亦嵌出 以更正氧化還原價（red〇x valence)。在此情況下電極活性材 料顯示電位平台。 ，5 較佳地，Μ至少為一元素選自κΜη、Sn、與Ti所組成 之群組，M’至少為一元素選自於Ni、Μη、Co與Cr所組成之 群組》 在此同時，目前使用的鋰離子二次電池系統具有的問 * 題在於當增加的電壓超過特定電壓限制時負反應會發生在 10 電極活性材料與電解質之間。 大多目前使用的傳統電解質系統基於陰極電位具有 - 4.4V的電壓限制。 例如當使用傳統電解質系統之電池穩定在4 2v，電池 連續受到充/放電循環於充電電壓（4 4V〜4 8V)高於以分子 15 式1所表示之化合物的電位平台，電池的品質受電極活性材 料與電解質之間的反應的負面影響。在此同時，當電池受 • 到充/放電循環於充電電壓低於電位平台，電池會顯示出非 常低的電容量。 換言之，由分子式1所表示的電極活性材料應該在充/ 20放電循環中受電壓高於電位平台，以提供具有高電容量之 電池。然而在此情況下’介於電極活性材料與目前使用之 電解質系統之間的負反應發生，導致電池品質的劣化。特 別是這種負反應會在高溫下變的嚴重。 在這種形況下，本發明之發明人加強研究並發現當電 丄 特ΐ範圍之電位平台，此電位平台在第-次 現在间於形成電極活性材料之過渡金屬的氧化 二/访位範圍’且隨後由第二次充電循環後施與較低電壓 之充/放電循環，左m β 在期間電解質穩定且沒有負反應負面地影 響電池的品質；當鱼ώ货 + ^ ，、由第一次充電循環後施與充/放電循環 10 旦乂低電壓的相同電池相比，此電池可提供較高的電容 里。因此當電池充電至超過電位平台且隨後施與充/放電循 環於車乂低電壓，電池可無任何問題的提供高電容量，甚至 是在此低，壓：是不會發生電解質負反應的。 15 】疋：^刀子式1表示之化合物較佳，因為它提供高電 里且田實施預處理方法之後在接續的充/放電循環期間 仍視為是穩定的電極活性材料，其中預處理方法包括充電 電極活性材料至電壓（4.4V〜4.8V)高於電位+台。相反地， UC002在鐘輸送路徑上會造成堵塞的問題，因為層狀結構 的破損增加了不可逆電容量，導致電池品質的劣化。 田包含以分子式1表示之化合物的電極活性材料依據 本發明利用預處理方法活化’電極活性材料在電壓範圍 3.0〜4.4V之間可具有放電電容量1〇〇〜28〇mAh/g，較佳為 170〜22〇 mAh/g。當電極活性材料不做上述之預處理，在相 同電壓範圍下它顯示的放電電容量約9GmAh/g。因此依據本 發明之預處理方法能提供顯著的增加電容量（請參考圖 1 〜3)。 簡言之，本發明之特徵在於：使用形成有陰極活性材 料的陰極來製備電池，此陰極活性材料係以此分子式1表示 20 1^30423 之化合物；在第一次充電循環中藉由充電此電池至超過電 位平台（例如4.4〜4·6 V)之範圍，其中此電位平台出現在高 於陰極活性材料之過渡金屬的氧化還原電位範圍，且從^ 一·人充/放電循環起施加較低之電壓於電池，為了抑制陰極 5活性材料與電解質之間的反應性。 依據本發明之實施例，使用此電極活性材料來提供電 極，引入隔離膜與電解質以製造電池，隨後在電池正向充 .電前電極活性材料藉由充電此電池至超過電位平台之範圍 做預處理，其中此電位平台高於過渡金屬的氧化還原電位。 1〇 特別是，此電極活性材料之預處理較佳為實施在第一 次充電循環。 在被正向充電之前已預處理過之電池可由使用者以正 向施電壓至⑽電位平台的方法來設計利用。者 此外，在正向電壓之前若電池沒有預處理，電池可更 15包括一允許在正向電壓之後電池以如上所述之方法去做預 處理的手段，亦即允許電池充電至超過電位平台之範圍至 >少一次的手段，隨後授予充/放電循環在電壓低於電位平台 的情形下。例如電池可更包括一交換電路其允許電池充電 至超過電位平台之範圍（例如44〜4 6V)(至少一次），隨後在 20之後的充/放電循環中授予充/放電循環在電壓低於電位平 台的情形下。 此外，此手段包括描述上述技術内容於電池操作手 冊、或包含上述之貼紙並黏貼至電池。 在此後，依據本發明之預處理所獲得之包含電極活性 1330423 材料之電化學裝置，或接續地授予依據本發明之預處理方 法將於下詳述。 較佳地’依據本發明之電化學裝置為鋰離子電池。 一般而言，鋰離子二次電池包含：具有陰極活性材料 5漿料與陰極集電器之陰極，具有陽極活性材料漿料與陽極 集電器之陽極，以及夾置於兩電極之間的隔離膜以中斷在 兩電極間的電子傳導並實行鋰離子傳導。含鋰鹽的有機電 _ 解質亦注入電極與隔離膜之空隙中。 在本發明之一較佳實施例中，依據本發明之預處理電 10極活性材料例如為由分子式1所表示之陰極活性材料，其可 單獨使用或與至少一選自於下述群組之陰極活性材料合併 使用以提供陰極。陰極活性材料選自於LiC〇〇2、UNi〇2、
LiMn〇2、LiMn2〇4、Li(NiaC〇bMnc)〇2 (其中 〇<a< i，ο <b<l，〇<c<1，且 a+b+c=1)、LiNiuC〇Y〇2、 15 LiCo1.YMnY〇2 . LiNii.YMnY〇2(^ t 0<Y< 1)> Li(NiaCob
Mnc)04 (〇<a<2>〇<b<2.〇<c<2, a+b+c=2) ^ LiMn2-zNiz〇4、LiMn2_zCoz〇4 (其中 〇 < z < 2)、Lic〇p〇4、 與LiFeP〇4之群組。 例如陰極可藉施加包含上述陰極活性材料、導電劑、 20黏著劑之混合物至陰極集電器（cath〇de c〇iiect〇r)上並乾 燥獲得。如需要，此混合物可在包括填充料。 陰極集電器一般具有之厚度為3〜5〇〇μιη。陰極集電器 沒有特別的限制，只要它具有高電傳導，並在電池内使用 時不會發生任何化學變化。使用在本發明之陰極集電器特 12 1330423 別的例子包括不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結的碳、或具有表 面處理之碳、鎳、鈦、銀或相似物的鋁或不銹鋼。集電器 可具細微表面粗糙以增加陰極活性材料之黏著效果，且可 • 為各種形狀所形成，包括薄膜、片、H孔洞體、發 • 5 泡體、不織布體、或相似物》 一般導電劑以基於混合物總重之1〜5 0重量加入至包 含陰極活性材料的混合物中。導電劑沒有特別的限制，只 要它具有電傳導，ϋ在電池内使用時不會發生任何化學變 馨化。使用在本發明之導電劑特別的例子包括：石墨，例如 10 天然石墨或人工石墨；碳黑，例如碳黑、乙炔黑、科琴奪 (ketjen black) ' m (channel black)' m M. (furnace black) ' 燈黑（lamp black)、熱黑（thermal black)等；導電纖維，例 如碳纖維或金屬纖維；金屬粉末，例如氟碳化合物、鋁、 鎖粉末等，導電晶鬚，例如氧化鋅、鈦酸釺等；導電金屬 15氧化物，例如氧化鈦；以及其他導電材料，例如聚伸苯 (polyphenylene)衍生物。 • 黏著劑有利於活性材料與導電劑或相似物之間的黏 著，且黏著活性材料至集電器。一般黏著劑以基於混合物 總重之1〜50重量％加入至包含陰極活性材料的混合物中。 20 使用在本發明之黏著劑特別的例子包括：聚氟乙烯 (polyvinylidene fluoride)、聚乙稀醇（polyvinyl alc〇h〇1)、 缓甲基纖維素（carboxymethyl cellulose, CMC)、澱粉、經丙 基纖維素（hydroxypropyl ceiiui〇se)、再生纖維素、聚乙烯 0比咯烷酮（polyvinyl pyrrolidone)、四氟乙稀 13 1330423 (tetrafluoroethylene)、聚乙烯（polyethylene)、聚丙稀 (polypropylene)、乙烯丙烯橡膠（ethylene-propylene-diene terpolymer, EPDM)、續化 EPDM、苯乙烯丁 烯橡膠（styrene butylene rubber)、敗橡膠（fluororubber)、各種共聚合物、 5 或相似物。 填充料為選擇性使用為了防止陰極膨脹。填充料沒有 特別的限制，只要它是纖維材料並在電池内使用時不會發 生任何化學變化。使用在本發明之填充料特別的例子包 括：烯烴聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯等；與纖維材料， 10 例如玻璃纖維、碳纖維等。 陽極可藉施加包含陽極活性材料之混合物至陽極集 電器上，並乾燥獲得。如需要，此混合物可再包括如上所 述之添加劑。 陽極集電器一般具有之厚度為3〜500μηι。陽極集電器 15 沒有特別的限制，只要它具有電傳導，並在電池内使用時 不會發生任何化學變化。使用在本發明之陽極集電器特別 的例子包括銅、不銹鋼、紹、錄、鈦、燒結的碳、具有表 面處理之碳、鎳、鈦、銀等的銅或不錄鋼、銘鑛合金、或 相似物。此外，陽極集電器相似於陰極集電器可具細微表 20 面粗糙以增加陽極活性材料之黏著效果，且可為各種形狀 所形成，包括薄膜、片、箔、網、孔洞體、發泡體、不織 布體、或相似物。 使用於本發明之陽極活性材料之特殊例子包括：碳， 例如硬碳或石墨化碳；金屬複合氧化物，例如 14 1330423
LixFe2〇3(〇幺xSl)，LixW〇2(〇幺x<l)、SnxMei_xMe’yOz (其 中 Me 代表 Μη、Fe、Pb 或 Ge ; Me’代表 A1、B、P、Si、週期 表中I族，II族或III族元素或鹵素原子；0<x<l;lSyS3;且 1 Sz^8);鋰金屬；鋰合金；矽合金；錫合金；金屬氧化物， 例如 SnO、Sn〇2、PbO、Pb〇2、Pb2〇3、Pb3〇4、Sb2〇3、 Sb2〇4、Sb2〇5、GeO、Ge〇2、Bi2〇3、Bi2〇4、與 Bi2〇5 ; 導電聚合物，例如聚乙炔（polyacetylene);與Li-Co-Ni型材 料。 隔離膜係夾置於陰極與陽極之間，且包括一具有絕緣 10 性質、高離子滲透性、與強機械性的薄膜。一般隔離膜具 有細孔直徑0.01〜ΙΟμπι之間，厚度為5〜300μηι之間。使用於 本發明之隔離膜之特殊例子包括：烯烴聚合物，例如具抗 化學性與疏水性之聚丙烯；與由玻璃纖維或聚乙烯所形成 之片或不織布網。當固態電解質例如高分子電解質使用 15 時，固態電解質亦可視為隔離膜。 非水性電解質包括環狀碳酸化合物和/或線性碳酸化 合物作為電解質化合物。特別是環狀碳酸化合物之例子為 乙烯碳酸酯（EC)、丙烯碳酸酯（PC)、γ- 丁酸内酯（GBL， gamma-butyrolactone)、或其相似物。較佳的線性碳酸化合 20 物選自於二乙基石炭酸醋（DEC, diethyl carbonate)、二甲基碳 酸自旨（DMC, dimethyl carbonate)、 乙基曱基碳酸S旨（EMC, ethylmethyl carbonate)、與曱基丙基碳酸 S旨（MPC, methyl propyl carbonate)所組成之群組，但非限制於此。此外非水 性電解質除了碳酸酯化合物外更包括鋰鹽。鋰鹽選自於 15 1330423
LiCl〇4、UCF3SO3、LiPFe、UBF4、LiAsFf LiN(CF3 S〇2)2 所組成之群組，但並非限於此。 依據本發明之鋰離子電池的製造係藉由傳統方法：引 入孔洞隔離膜（separator)於陰極與陽極之間並注入非水性 5 電解質於其中。 依據本發明之鋰離子電池可具有任何形狀，例如圓柱 形、稜柱形、袋狀（pouch-like)、或其相似形。 【實施方式】 10 現在將本發明之較佳實施例詳細描述並做為參考。須 了解下述例子僅為說明，然其並非用以限定本發明之範圍。 [實施例1】 陰極活性材料漿料之形成由LiCLiojNiojMno^C^ (亦即 3/5[Li(Lii/3Mn2/3)〇2] + s/SCLiNiwMniu] 〇2)作為 15 陰極活性材料’且將陰極活性材料與作為導電劑的碳以及 作為黏著劑的PVDF以重量比88:6:6混合。陰極活性材料漿 料塗覆於厚度15μιη之鋁箔上以提供一陰極。人造石墨用作 為陽極活性材料’且1Μ LiPF6溶液在EC:EMC(重量比1:2) 用為電解質以提供一硬幣型電池。 20 電池第一次循環時在電壓範圍3〜4.8V下充電/放電。隨 後電池第二次循環至第50次循環，在電壓範圍3〜4.4V下充 電/放電。充電/放電循環是在23。C實施。 [比較例1] 電池與上述實施例1之方法相同。第一次循環至第50 16 (S ) 1330423 10 15 20
次循環，電壓範圍限制在3〜4 25v下充電/放電 【比較例2】 電池與上述實施例1之方法相同 次循環，電壓範圍3〜4.4V下充電/放電 [比較例3J 電池與上述實施例1之方法相同 次循環，電壓範圍3〜48v下充電/放電 [實施例2J 電池與上述實施例丨之方法相同。 、述實施例1相同，除了充電/放電循環在溫度5〇。〇下 下實施之外。 [比較例4】 、電池與上述比較例i之方法相同。充電/放電循環之方 法與上述比較例1相同，除 奴 ^ 除了充電/放電循％在溫度50。C下 貫施之外。 [比較例5J 電池與上述比較例2之方法相同。充電/放電循環之方 上述比較例2相同，除了充電/放電循環在溫度5(TC下 貫施之夕卜。 ί比較例6J 電,也與上述比較例3之方法相同。充電/放電循環之方 /上述比較例3相同，除了充電/放電循環在溫度5(TC下 實施之外。 [比較例7J 第一次循環至第50 第一次循環至第50 充電/放電循環之方 17 電池與上述實施例i之方法相同，除了⑹2用作為 :φ ^料。電池第—次循環在電壓㈣3〜4.6V下充電/ 隨後電池第二次循環至第5〇次循環在電壓範圍 4.4V下充電/放電β充電/放電循環在23。匸下實施。
[比較例8J 電池與上述比較例7之方法相同。而第—次循環至第 次循環在電壓範圍3〜4·4ν下充電/放電。 圖1〜3說明電池的充/放電特徵，在電池施加到上述實 施例1與比較例1與2相同之電壓。 如圖1〜3顯示，代表上述分子式丨的陰極活性材料在第 一次充電期間，於電壓範圍4.4〜4 6V具有電位平台。依據實 施例1田包含陰極活性材料的電池在第―次充電循環中充 電至電㈣過電位平台，隨後電壓會降低至低於電位平台 之水準下。當與依據比較例丨或2以相同電池連續地充電至 電壓低於電位平台相比，電池顯示明顯的電容量增加。 下述表1顯示如述之實施例丨與2和比較例丨〜6，在相同 溫度下電池充電至相同電壓的充/放電特徵。 [表1] 在第50次循環中放電電容量/ 在第2次循環中放電電容量（％) 實施例1 97.8 比較例1 98.2 比較例2 97.2 18 1330423 比較例3 75.6 實施例2 92.7 比較例4 93.6 ~~~~ 比較例5 92.2 比較例6 52.8 如上所迅
5 10 ....... 田电靨增加 時副反應會發生在電極活性材料與電解質之間，這種副反 應影響電池品質。當比較實施例丨與比較例2和比較實施例2 與比較例5時，可看出電池（實施例丨與】）充電至超過電1平 2的範圍然後施加較低之電壓，會提供明顯地增加電容 量，當與施加充/放電循環低於電位平台之電池電容量相比 (請參考圖1〜3)。此外，依據實施例丨與2之電池，它提供了 在高電壓下防止介於電極活性材料與電解質反 發生（請參考表丨）。
15 在此同時，圖4與5顯示了比較例7與8的測試結果。由 結果可看出不具有電位平台…⑽2不能提供任何增加的 電容量，甚至使用心〇2之電池在第—次循環中充電至 4.6V而後在第二次循環之後充/放電至4.4V。 工業應用 4可看出，依據本發明之具有-定範圍之電位平 I:電::性材料以充電至超過此電位平台的範圍作為: -中此電位平台高於形成電極活性材料之過渡金屬 19 1330423 的氧化還原電位_。當此預處理之陰極活性材料在充/放 電循環於較低之電壓的情形下，當相較於在相同電壓之充/ 放電下沒有預處理之電極活性材料的電容量，其可能顯著 地增加電極活性材料的電容量。其亦可能抑制在較低電壓 5之充/放電循環下電解質的反應性，其中此充/放電循環是接 著於預處理後之充電循環。 雖然本發明已以近來認為之較佳實施例揭露如上，麸 其並非用以限定本發明。目前之教示可容易地實施在其: 型態的裝置上。本發明之敘述僅作為說明而非限制保護範 1〇圍之標的。任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和 範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 15 圖1係依據實施例1電池在第一次循環中充電至電壓 4.8V且由第二次循環後充電至電壓4.4V的充/放電特徵說明 示意圖。 圖2係依據比較例1電池充電至電壓4 25v的充/放電特 徵說明示意圖。 20 圖3係依據比較例2電池充電至電壓4 4v的充/放電特 徵說明示意圖。 圖4係依據比較例7電池在第一次循環中充電至電壓 4.6V且由第二次循環後充電至電壓4.4V的充/放電特徵說明 示意圖。 20 1330423
圖5係依據比較例8電池充電至電壓4.4V的充/放電特 徵說明示意圖。 【主要元件符號說明】 無 21

Claims (1)

1330423 第9S126698號，98年7月修正頁
曰修正本 公告本 千7申請專利範圍: 1. -種活化電極活性材料的預處理方法，其係包括在 一固態溶液態之一化合物，其以下列分子式丨表示且具有 - 4.4〜4.6V範圍之電位平台高於形成該電極活性材料 過渡金屬的Kt㈣電位_ ’其包括將該電極活性材 料充電至超過該電位平台之一範圍至少—次，以增加該電 極活性材料之電容量； .[分子式1] XLi(Li1/3M2/3)〇2 + YUm，〇2 (固態溶液） 10 其中M為至少一元素選自於Mn、如、與Ti金屬所組成 之群組； M’為至少-元素選自於Ni、Mn、c_cr所組成之群 組；以及 〇<Χ<1 與 0<Y< 卜且 χ+γ=1。 2. 如申請專利範圍第丨項所述之預處理方法其中該 電極活性材料之預處理係在其正向充電之前。 3. 如申請專利範圍第丨項所述之預處理方法，其中在 該預處理之後，該電極活性材料於電壓範圍3 ()v〜44v之間 下顯示-放電電容量在範圍刚mAh/& 28GmAh/g之間。 4. 一種電化學裝置，包括一具有陰極活性材料之陰 極、一具有陽極活性材料之陽極、一隔離膜、一含鋰鹽之 有機電解貝’其中該陰極或陽極活性材料係包括在一固態 溶液態之一化合物，其以下列分子、式丨表示且具有一 4·4〜4·6Υ範圍之電位平台高於形成該電極活性材料之一過 22 1330423 渡金屬的-氧化還原電位範圍，且該電極活性材料充電至 超過該電位平台之一範圍至少一次， 礼田土/ 人邊罨化學裝置設計係 為充/放電循環在一電壓係低於該電位平台的情形； [分子式1] ’ XLi(Li1/3M2/3)〇2 + YLiM，02 (固態溶液） 其中Μ為至少—元素選自於Μη，、與们金屬所組成 之群組； M’為至少-元素選自於Ni、Mn、C(^cr所組成之群 組；以及 10 0<X<1 與 0<Y<1，且 χ+γ=1。 5. -種電化學裝f，包括一具有陰極活性材料之陰 • 極 具有陽極活性材料之陽極、一隔離膜、一含鐘鹽之 冑機電解質’其中該陰極或陽極活性材料係包括在一固態 溶液態之-化合物，其以下列分子式i表示且具有： 15 4.4〜4.6V範圍之電位平台高於形成該電極活性材料^一過 渡金屬的一氧化還原電位範圍，該電化學裝置包括一允許 • 該電化學裝置充電至超過該電位平台之一範圍至少一次的 手段’且隨後係為充/放電循環在—電壓低於該電位平台的 情形； 2〇 [分子式1] XLi(Li1/3M2/3)02 + YLiM’〇2 (固態溶液） 其中Μ為至少-it素選自於Mn、Sn、與Ti金屬所組成 之群組； 23 1330423 i M’為至少一元素選自於Ni、Mn、（^與^所組成之群 組；以及 0<χ<1 與 〇<Υ<1，且 χ+γ=1。 6. 如申請專利範圍第4或5項所述之電化學裝置，其中 5該電極活性材料在一電壓範圍3.0V〜4.4V之間顯示一放電 電谷量範圍100〜280mAh/g之間的方式下活化。 7. —種電極活性材料，該電極活性材料係包括在一固 態溶液態之一化合物，其以下列分子式〖表示且具有一 4.4〜4.6V範圍之電位平台高於形成該電極活性材料之一過 1〇渡金屬的一氧化還原電位範圍，且充電至超過該電位平台 之一範圍至少一次； [分子式1] XLi(Li1/3M2/3)〇2 + YLiM’〇2 (固態溶液） 其中Μ為至少-疋素選自於_、Sn、與Ti金屬所組成 之群組； M’為至少一元素選自於州、Mn、c_cr所組成 I 組；以及 〇<Χ<1 與 0<Y<1，且 χ+γ=1。 8. 如申請專利範圍第7項所述之電極活性材料，其係 扣由申請專利範圍第i項至第3項中任一項所定義之該預處理 方法獲得。 9. 如申請專利範圍第7項所述之電極活性材料，1 電至超過該電位平台之一範圍，且因此具有化不足係因 該電極活性材料在該電位平台釋放氧氣而形成。 24 1330423 10. —種由下列分子式1或其衍生物所表示的化合物， 其在電壓範圍3.0V〜4.4V下具有放電電容量範圍在 100〜280mAh/g之間，且顯示為一固態溶液態： [分子式1] XLKLimlV^/S)。〗+ YLiM’〇2 (固態溶液） 其中Μ為至少一元素選自於Mn、Sn、與Ti金屬所組成 之群組； M’為至少一元素選自於Ni、Mn、Co與Cr所組成之群
1〇 0<X<1 與 0<Y<1，且 X+Y=l 0
25
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