TWI389375B - 陽極活性材料、陽極、電池和製造陽極之方法 - Google Patents

陽極活性材料、陽極、電池和製造陽極之方法 Download PDF

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Description

陽極活性材料、陽極、電池和製造陽極之方法
本發明係關於一種含有一球晶石墨化介相小球物質的陽極活性材料、包括該陽極活性材料之陽極、電池和製造陽極方法。
本發明包含與2008年1月10日向日本專利局申請之日本專利申請案JP 2008-003541相關之標的，其全部內容以引用方式併入本文內。
近年來，已廣泛使用諸如組合相機、行動電話及筆記型個人電腦的可攜式裝置。據此，作為用於該等可攜式裝置的一電源，日益需求具有一較高容量的一小型且重量輕的第二電池。作為滿足此一需求的一第二電池，包括一鋰離子第二電池，其使用一碳材料作為一陽極活性材料並使用鋰的嵌入及擷取反應。
作為用作一陽極活性材料的碳材料，主要使用具有高結晶度的一石墨微粒。此係因為石墨微粒在一高電流下具有高電子電導率與優越放電效能，且其與放電相關聯的電位變化係較小，並因而石墨微粒適用於諸如恆定功率放電之用途。此外，其實際密度係高，並因而容易獲得一高總體密度。因此，石墨微粒有利於實現一高容量。另外，在具有一更高容量的一含矽、錫等的材料中，劇烈的膨脹及收縮相關聯於充電及放電而發生。同時，碳材料具有一優點，即此一體積變化極小。
在該些年間為了解決鋰離子第二電池之高能量密度，已嘗試實現石墨的高效能。然而，對於一天然石墨微粒，已獲得極靠近石墨之理論容量(372mAh/g)的一可逆容量。因此，已考量藉由由(例如)調整微粒形狀來在高密度下使用石墨微粒填充電池內部的一有限體積來實現作為一電池的容量改良。一般情況下，一人造石墨微粒具有一不充分的石墨化程度，並因而可逆容量遜色於天然石墨微粒之可逆容量。因此，對於人造石墨微粒，為了改良可逆容量，已進行各種考量，諸如改良一原材料之純度、設定適當的石墨化條件及添加促進石墨化的一觸媒物質。使用一碳材料之鋰離子第二電池係揭示於(例如)日本未審專利申請公開案第57-208079、58-93176、58-192266、62-90863、62-122066、2-66856、2004-95529及2005-44775號中。
一般情況下，按如下形成包括一含有一碳材料之陽極活性材料層的一陽極。在使用糊狀漿料塗布一電流集極(諸如一銅箔)，其中在水或一有機溶劑中溶化一石墨微粒、一黏結劑、一稠化劑並乾燥之後，執行壓縮成型、切割等。壓縮成型係一種在該陽極活性材料層中獲得一預定厚度及密度所必需之操作。為了實現一電池之更高能量密度，期望進一步增加該陽極活性材料層之體積密度。然而，若增加該陽極活性材料層之體積密度，則有可能在壓縮成型中，構成該陽極活性材料層之陽極活性材料微粒係壓碎或掉落。
因此，在(例如)日本未審專利申請公開案第7-272725號中提出一種用以藉由使用具有一更高壓縮斷裂強度(即更高硬度)之一介相石墨小球來避免與壓製成型相關聯之陽極活性材料微粒之壓碎及掉落的方法。
在其中如在日本未審專利申請公開案第7-272725號中使用具有一較高硬度之介相石墨小球，同時能夠在壓縮成型中防止陽極活性材料微粒之壓碎及掉落的情況下，賦予作為一上面形成陽極活性材料層之基底的陽極電流集極的負載會增加。因而，可特別在陽極活性材料層之一末端附近產生陽極電流集極之一開裂、一破裂等。據此，難以增加壓製壓力。由此，可能無法改良陽極活性材料層之體積密度。
同時，在其中具有一較小微粒硬度之一石墨微粒(諸如天然石墨、鱗片狀石墨及藉由壓碎鱗片狀石墨並粒化鱗片狀石墨之微粒所獲得之石墨)係用作一陽極活性材料的情況下，實現以一高密度的填充，並有利地實現電池的一更高能量密度。然而，當以一高密度來填充具有一較小微粒硬度之此一微粒時，存在如下的顧慮。即，在陽極活性材料層內，特別在表面附近內的一空隙在壓縮成型中減少，不充分地滲入或浸漬一電解質溶液，並降低在高負載下的充電及放電特性與在低溫下的充電特性。另外，鱗片狀石墨與藉由壓碎鱗片狀石墨並粒化鱗片狀石墨微粒所獲得的石墨具有大於介相石墨小球之表面面積的一特定表面面積。因而，有可能引起由於電解質溶液分解所引起的在陽極電流集極與陽極活性材料層之間的一剝除強度之降低與充電及放電效率之降低。
鑑於前述，在本發明中，期望提供一種電池，其具有一更高容量及優越充電及放電效率。另外，在本發明中，期望提供一種適用於此一電池之陽極活性材料、具有該陽極活性材料之陽極和製造陽極之方法。
依據本發明之一具體實施例，提供一種陽極活性材料，其含有具備一細孔之一球晶石墨化介相小球物質。細孔在本中係一概念，其包括以下全部者：存在於該球晶石墨化物質內的一氣孔，其與外表面阻斷；一氣孔，其具有一路徑連接至外表面(即一凹坑區段)；及一通孔，其從一區域之一外表面穿透至另一區域之一外表面(具有兩個或兩個以上路徑連接至外表面的氣孔)。
依據本發明之一具體實施例，提供一種陽極，其具有提供於一陽極電流集極上的一陽極活性材料層。該陽極活性材料層含有本發明之具體實施例之前述陽極活性材料。
依據本發明之一具體實施例，提供一種電池，其包括一陰極、本發明之具體實施例之前述陽極，及一電解質。
在本發明之具體實施例之陽極活性材料、陽極及電池中，含有具備該細孔之球晶石墨化介相小球物質。因此，在壓製成型時，該細孔係壓碎並因此具有在不損壞該陽極電流集極之程度下的硬度，並保護一電解質溶液充分滲入的一空間。另外，該球晶石墨化介相小球物質具有比天然石墨、鱗片狀石墨及藉由壓碎並增加天然石墨或鱗片狀石墨之微粒之數目所獲得之石墨的表面面積更小的一特定表面面積。因此，該球晶石墨化介相小球物質有利於改良剝除強度及充電及放電效率。
依據本發明之一具體實施例，提供一種製造一陽極之方法，其包括以下步驟：製備一陽極電流集極，並在該陽極電流集極上形成一陽極活性材料層，其含有具有一細孔之一球晶石墨化介相小球物質；並壓製成型該陽極活性材料層，使得該陽極活性材料層之一體積密度係在從1.50g/cm3 至2.26g/cm3 之範圍內，包括1.50g/cm3 及2.26g/cm3 兩者。
依據本發明之具體實施例之陽極活性材料，含有具備該細孔的球晶石墨化介相小球物質。因此，在防止增加硬度時，甚至在一較高壓製壓力下的壓製成型時仍保護充分滲入一電解質溶液中的一空間。
依據本發明之具體實施例之陽極，包括該陽極活性材料層，其包括本發明之具體實施例之前述陽極活性材料。因此，能夠相對容易地改良該陽極活性材料層之體積密度，並能夠改良放電容量。同時，該陽極活性材料層能夠保護一適當空隙。因此，在其中該陽極連同一電解質一起用於諸如本發明之具體實施例之電池的一電化學裝置的情況下，該電解質充分滲入至該陽極活性材料層內，並發揮優越的充電及放電特性。
依據製造本發明之具體實施例之一陽極的方法，能夠容易地形成具有一高體積密度與一高放電容量的陽極活性材料層而不損壞該陽極電流集極。
根據以下說明將更全面地顯現本發明之其他及另外目地、特徵及優點。
下文中將參考圖式詳細地說明本發明之一具體實施例。
第一電池
圖1解說依據本發明之一具體實施例之一第二電池之斷面結構。該電池係(例如)一鋰離子第二電池，其中陽極容量係藉由基於作為一電極反應物之鋰之嵌入及擷取的一容量來表述。
該第二電池係一所謂圓柱形電池，並具有一螺旋纏繞電極主體20，其中一帶狀陰極21與一帶狀陽極22係在一電池罐11內部螺旋纏繞，在中間具有一隔離物23，該電池罐採取一大致空心圓柱體之形狀。電池罐11係由(例如)鍍鎳(Ni)的鐵(Fe)製成。電池罐11之一末端係關閉，而電池罐11之另一末端係敞開。在電池罐11內部，一對絕緣板12及13係分別垂直於螺旋纏繞周邊面而配置，使得螺旋纏繞電極主體20係夾置於絕緣板12及13之間。
在電池罐11之敞開末端處，一電池蓋14及提供於電池蓋14內部的一安全閥機構15及一PTC(正溫度係數)裝置16係藉由使用一墊圈17填塞來附接。由此氣密性地密封電池罐11之內部。電池蓋14係由(例如)類似於電池蓋11之材料的一材料製成。安全閥機構15係電連接至電池蓋14，中間具有PTC裝置16。若該電池之內部壓力由於內部短路、外部加熱等變成某一位準或以上，一碟狀板15A翻轉以切斷在電池蓋14與螺旋纏繞電極主體20之間的電連接。當溫度上升時，PTC裝置16藉由增加電阻值來限制一電流以防止一較大電流所引起之異常熱產生。墊圈17係由(例如)一絕緣材料製成且其表面塗布瀝青。
例如，在螺旋纏繞電極主體20之中心內插入一中心銷24。由鋁(Al)等所製成的一陰極引線25係連接至螺旋纏繞電極主體20之陰極21。由鎳等所製成的一陽極引線26係連接至陽極22。陰極引線25係藉由熔接至安全閥機構15來電連接至電池蓋14。陽極引線26係熔接並電連接至電池罐11。
圖2解說圖1中所解說之螺旋纏繞電極主體20之一放大部分。陰極21具有(例如)一結構，其中一陰極活性材料層21B係提供於一陰極電流集極21A之兩面上。儘管未顯示，但陰極活性材料層21B可提供於陰極電流集極21A之僅一單一面上。陰極電流集極21A係由(例如)一金屬材料製成，諸如鋁、鎳及不銹鋼。陰極電流集極21A係(例如)在一箔、一網或一板條之一狀態下。
作為一陰極活性材料，陰極活性材料層21B含有一或多個陰極材料，其能夠嵌入並擷取作為一電極反應物的鋰。
作為此一陰極材料，例如，一氧化鋰、一硫化鋰、一含鋰層間化合物或一含鋰化合物(例如一磷酸鋰化合物)係較適當。其兩個或兩個以上可藉由混合物來使用。特別地，一含鋰及一過渡金屬元素的複合氧化物或一含鋰及一過渡金屬元素的磷化物化合物係較佳。特定言之，作為一過渡金屬元素，含有選自由以下所組成之群組的至少一者的一化合物係較佳：鈷(Co)、鎳、錳(Mn)、鐵、鋁、釩(V)及鈦(Ti)。其化學式係由(例如)Lix MIO2 或Liy MIIPO4 來表述。在化學式中，MI及MII代表一或多個過渡金屬元素。x及y值依據該電池之充電及放電狀態而變動，且一般在之範圍內。
含鋁及一過渡金屬元素之複合氧化物之特定範例包括一鋰鈷複合氧化物(Lix CoO2 )、一鋰鎳複合氧化物(Lix NiO2 )、一鋰鎳鈷複合氧化物(Lix Ni(1-z )Coz O2 (z<1))、一鋰鎳鈷錳複合氧化物(Lix Ni(1-v-w )Cov Mnw O2 (v+w<1))、具有一螺旋型結構之鋰錳複合氧化物(LiMn2 O4 )等。含鋰及一過渡金屬元素之磷化物化合物之特定範例包括(例如)鋰鐵磷化物化合物(LiFePO4 )、一鋰鐵錳磷化物化合物(LiFe1-u Mnu PO4 (u<1))等。
能夠嵌入並擷取鋰的陰極材料進一步包括其他金屬化合物或一聚合物化合物。其他金屬化合物之範例包括一氧化物，諸如氧化鈦、氧化釩及二氧化錳；及一二硫化物，諸如二硫化鈦及二硫化鉬。聚合物化合物之範例包括聚苯胺、聚噻吩等。
必要時，陰極活性材料層21B可能含有一電導體或一黏結劑。該電導體包括(例如)一碳材料，諸如石墨、碳黑及科琴(Ketjen)碳黑。其一者係單一使用，或其兩個或兩個以上係藉由混合物來使用。另外，除了該碳材料外，可使用一金屬材料、一導電聚合物材料等，只要該材料具有電導率即可。該黏結劑之範例包括一合成橡膠，諸如苯乙烯丁二烯橡膠、氟化橡膠及乙烯丙烯二烯橡膠，或一聚合物材料，諸如聚二氟亞乙烯。其一者係單一使用，或其兩個或兩個以上係藉由混合物來使用。
陽極22具有(例如)一結構，其中一陽極活性材料層22B係提供於一陽極電流集極22A之兩面上。儘管未顯示，但陽極活性材料層22B可提供於陽極電流集極22A之僅一單一面上。期望陽極電流集極22A係由(例如)具有有利電化學穩定性、有利電導率及有利機械強度的一金屬材料製成。該金屬材料包括(例如)銅、鎳或不銹鋼。特定言之，具有優越電導率之銅係較佳。陽極電流集極22A係(例如)在一箔、一網或一板條之一狀態下。
陽極活性材料層22B較佳的係具有在從1.50g/cm3 至2.26g/cm3 (包括1.50g/cm3 及2.26g/cm3 兩者)之範圍內的一體積密度。在其中陽極活性材料22B之厚度與構成陽極活性材料層22B之材料之組成比係恆定的情況下，藉由增加陽極活性材料層22B之體積密度，能夠增加該陽極活性材料之填充數量，並能夠增加容量。另外，在此情況下，由於適當地減少陽極活性材料層22B內部的一空隙，故改良在每一稍後說明的球晶石墨化介相小球物質(以下稱為介相石墨小球)之間的接觸特性，改良電導率，並能夠改良負載特性。然而，若過多地增加陽極活性材料層22B之體積密度，則會減少空隙並降低該電解質溶液之滲透性。因而，為了保護鋰的一擴散路徑並防止充電及放電特性降低，期望體積密度為2.26g/cm3 或更少。
作為一陽極活性材料，陽極活性材料層22B含有一陽極材料，其能夠嵌入並擷取作為一電極反應物的鋰。必要時，陽極活性材料層22B可能含有(例如)類似於陰極活性材料層21B之該等者的一電導體與一黏結劑。
此一陽極材料係由具備一細孔之介相石墨小球所形成。由於該介相石墨小球在其內具有細孔，故外表面面積與整個表面面積之比率係(例如)在從10%至50%(包括10%及50%兩者)之範圍內。此一介相石墨小球具有小於不具有細孔之現有介相石墨小球之壓縮斷裂強度的一壓縮斷裂強度。即，該介相石墨小球能夠壓縮成型，使得藉由比現有介相石墨小球之壓製壓力更小的一壓製壓力來獲得一較佳體積密度(1.50g/cm3 或更多且2.26g/cm3 或更少)。特定言之，其中外表面面積與整個表面面積之比率在從15%至27%(包括15%及27%兩者)之範圍內的介相石墨小球能夠壓縮成型，使得藉由一仍更小壓製壓力來獲得前述較佳體積密度。因此，由於陽極活性材料層22B含有前述介相石墨小球作為一陽極活性材料，陽極活性材料層22B具有一適當空隙以變成一鋰擴散路徑並具有一較高容量。
該介相石墨小球之整個表面面積與外表面面積係藉由執行氮吸附測量及αs標繪圖分析來加以決定。如一般所瞭解，氮吸附測量係執行以獲得一吸附等溫線與一解吸附等溫線，其反映在77K溫度下吸附氮至一測量目標物體內並從該測量目標物體解吸附氮之程序中該測量目標樣本之一細孔之大小及結構。依據IUPAC(國際純粹與應用化學聯合會)，依據大小(直徑大小)將測量目標樣本之細孔類型分類成具有2奈米或更少之一直徑的一微孔、具有2奈米或更多且50奈米或更少之一直徑的一半孔，及具有50奈米或更多之一直徑的一大孔。
藉由氮吸附測量所獲得之吸附等溫線係藉由使用αs標繪圖分析來分析，如在日本Sipec Co.公司之碳學會所編輯之"Latest carbon material experimental technology(最新碳材料實驗技術)(物理性質及材料評估版本)"，第1至7頁(2003)及P.J.M. Carrott、R.A. Roberts及K.S.W. Sing"Absorption of nitrogen by porous and non-porous carbons(多孔及非多孔碳之氮吸附)"，Carbon，25(1987)，第59至68頁中所示。由此，能夠精確地決定作為測量目標樣本之介相石墨小球之整個表面面積與外表面面積。
由αs標繪圖分析決定之整個表面面積代表在該介相石墨小球內的內部細孔表面面積與外表面面積之總和。由αs標繪圖分析所決定之外表面面積代表藉由從前述整個表面面積中排除一微孔之表面面積所獲得的表面面積，即代表一半孔之表面面積、一大孔之表面面積及該介相石墨小球之一平坦平面之表面面積之總和。然而，在該介相石墨小球之情況下，該平坦平面之表面面積極小於該半孔及該大孔之表面面積，並因而可忽略。
藉由決定如上所說明的外表面面積與整個表面面積之比率，能夠代表在該介相石墨小球內除了該大孔外的該等細孔(即半孔與大孔)之表面面積與整個表面面積之比率。
在該介相石墨小球中，期望藉由基於氮吸附測量之BET方法所決定的一特定表面面積係在從0.1m2 /g至5m2 /g之範圍內，包括0.1m2 /g及5m2 /g兩者，且特別期望在從0..3m2 /g至2.0m2 /g之範圍內，包括0.3m2 /g及2.0m2 /g兩者。在其中特定表面面積為5.0m2 /g或更少之情況下，在充電及放電時，該介相石墨小球穩定地保持在陽極電流集極22A上，中間具有一黏結劑附著至其表面，並有利地發揮電池特性，諸如一放電容量。另外，若特定表面面積為0.1m2 /g或更多，則獲得有利電池特性而不降低鋰對該介相石墨小球之層間嵌入反應性。
另外，在該介相石墨小球中，為了保護前述給定範圍內的特定表面面積，期望雷射繞射粒度分佈計之中數直徑(D50 )係在從5μm至50μm之範圍內，包括5μm及50μm兩者。特定言之，該中數直徑(D50 )較佳的係在從10μm至35μm(包括10μm及35μm兩者)之範圍內，由於更容易地獲得在前述給定範圍內的特定表面面積。
而且，在該介相石墨小球中，期望藉由X射線廣角繞射方法所計算的C軸方向上晶格間隔d002 係在從0.3354奈米至0.3370奈米之範圍內，包括0.3354奈米及0.3370奈米兩者，特定言之在從0.3354奈米至0.3360奈米之範圍內，包括0.3354奈米及0.3360奈米兩者，且期望在C軸方向上的結晶大小Lc為80奈米或更多，特定言之100奈米或更多。例如按如下決定在C軸方向上的晶格間隔d002 與結晶大小Lc。即，其中將大約20wt%高純度矽粉末添加至該介相石墨小球的一混合物填充於一樣本單元內，作為一輻射源使用CuKα射線藉由反射性繞射計方法獲得一繞射線，該射線已藉由使用一特定X射線繞射裝置(例如，Rigaku Corporation之RIN2000 X射線繞射裝置)由一石墨單色儀來變成單色光線，並由此基於JSPS(日本學術振興會)法則根據該繞射線決定在C軸方向上的晶格間隔d002 與結晶大小Lc。
而且，在該介相石墨小球中，使用氬離子雷射光之拉曼光譜(raman spectrum)滿足下列條件表述：
其中A係在從1570cm-1 至1620cm-1 (包括1570cm-1 及1620cm-1 兩者)之範圍內所觀察到的一峰值之一強度，而B係在從1350cm-1 至1370cm-1 (包括1350cm-1 及1370cm-1 兩者)之範圍內所觀察到的一峰值之一強度。
拉曼光譜係藉由將該介相石墨小球放置於一玻璃單元上，並使用一使用具有一514.5奈米波長λ之氬離子雷射光的拉曼光譜儀(例如RENISHAW之Ramanscope)來加以測量。
當該介相石墨小球具有前述結構時，更容易地實現一較高體積密度與有利充電及放電特性。
隔離物23隔離陰極21與陽極22，防止由於兩個電極接觸所引起之電流短路，並傳遞鋰離子。隔離物23係由(例如)一由一合成樹脂(諸如聚四氟乙烯、聚丙烯及聚乙烯)製成的多孔膜或一由一無機材料(諸如一陶瓷非織物布)製成的多孔膜製成。隔離物23可能具有一結構，其中分層前述多孔膜之兩個或兩個以上者。特別地，由聚烯烴所製成的多孔膜係較佳，由於此一膜具有一優越短路預防效應並能夠藉由關閉效應來改良電池安全性。特定言之，作為一構成隔離物23之材料，聚乙烯係較佳，由於聚乙烯在從攝氏100度至攝氏160度(包括攝氏100度及攝氏160度兩者)之範圍內提供關閉效應並具有優越電化學穩定性。另外，聚丙烯係也較佳。此外，只要獲得化學穩定性，可使用藉由共聚合或摻合聚乙烯或聚丙烯所形成的一樹脂。
隔離物23之厚度較佳的係在從10μm至50μm(包括10μm及50μm兩者)之範圍內。若隔離物23之厚度低於10μm，則可能產生短路。同時，若隔離物23之厚度超過50μm，則可能產生離子滲透性之降低及電池體積效率之降低。
隔離物23之孔徑比較佳的係在從30%至70%(包括30%及70%兩者)之範圍內。若隔離物23之孔徑比低於30%，則可能降低離子滲透性。同時，若隔離物23之孔徑比超過70%，則降低強度，並因而損壞絕緣功能，並可能產生短路。
在隔離物23內浸漬一電解質溶液。該電解質溶液含有(例如)一溶劑與一溶解於該溶液內的電解質鹽。
該溶劑之範例包括一環境溫度熔化鹽，諸如碳酸伸乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸伸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙酯甲酯、4-氟-1,3-二氧戊環-2-酮、γ-丁內酯、γ-戊內酯、1,2-二甲氧乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1,3-二氧戊環、4-甲基-1,3-二氧戊環、乙酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基腈、3-甲氧丙腈、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基氫吡咯酮、N-甲基噁唑烷酮、硝甲烷、硝乙烷、環丁碸、二甲亞碸、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、亞硫酸乙二醇酯及雙三氟甲基磺醯基亞胺三甲基己基銨。特別地，碳酸伸乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸伸乙烯酯、4-氟-1,3-二氧戊環-2-酮、碳酸二甲酯、碳酸乙酯甲酯或亞硫酸乙二醇酯係較佳，由於由此能夠獲得優越充電及放電容量特性及優越充電及放電循環特性。該等溶劑之一者可單一使用，或其複數個可藉由混合物來使用。
作為該電解質鹽，例如包括六氟磷酸鋰(LiPF6 )、雙(五氟乙磺醯)亞胺鋰(Li(C2 F5 SO2 )2 N)、過氯酸鋰(LiClO4 )、六氟砷酸鋰(LiAsF6 )、四氟硼酸鋰(LiBF4 )、三氟甲磺酸鋰(LiSO3 CF3 )、雙(三氟甲磺醯)亞胺鋰(Li(CF3 SO2 )2 N)、三(三氟甲磺醯)甲基鋰(LiC(SO2 CF3 )3 )、氯化鋁(LiCl)、溴化鋰(LiBr)、四苯硼酸鋰(LiB(C6 H5 )4 )、甲磺酸鋰(LiCH3 SO3 )、三氟甲磺酸鋰(LiCF3 SO3 )、雙(三氟甲磺醯)亞胺鋰(LiN(SO2 CF3 )2 )、四氯鋁酸鋰(LiAlCl4 )、六氟矽酸鋰(LiSiF6 )、二氟草酸硼酸鋰(LiBF2 (Ox ))或雙草酸硼酸鋰(LiBOB)。特別地，LiPF6 係較佳，由於由此能夠獲得高離子電導率，並能夠改良循環特性。該等電解質鹽之一者可單一使用，或其複數個可藉由混合物使用。該電解質鹽係在從0.1mol/dm3 至3.0mol/dm3 (包括0.1mol/dm3 及3.0mol/dm3 兩者)之範圍內，較佳的係在從0.5mol/dm3 至1.5mol/dm3 (包括0.5mol/dm3 及1.5mol/dm3 兩者)之範圍內的一濃度下溶化於前述溶劑內。
例如按如下製造該第二電池。
首先，混合一陰極活性材料、一電導體及一黏結劑以製備一陰極混合物，其係散佈於一溶劑(諸如N-甲基-2-吡咯酮)以獲得糊狀陰極混合物漿料。隨後，使用該陰極混合物漿料來塗布陰極電流集極21A，然後乾燥該溶劑。此後，產物係藉由一滾壓機等來壓縮成型以形成陰極活性材料層21B。據此，形成陰極21。否則，可藉由將該陰極混合物接合至陰極電流集極21A來形成陰極活性材料層21B。
另外，混合前述石墨微粒與一黏結劑以製備一陽極混合物，其係散佈於一溶劑(諸如N-甲基-2-吡咯酮)以獲得糊狀陽極混合物漿料。隨後，使用該陽極混合物漿料來塗布陰極電流集極22A，然後乾燥該溶劑。此後，產物係藉由一滾壓機等來壓縮成型以形成陽極活性材料層22B，使得體積密度在從1.50g/cm3 至2.26g/cm3 (包括1.50g/cm3 及2.26g/cm3 兩者)之範圍內。據此，形成陽極22。
接下來，藉由熔接等將陰極引線25附接至陰極電流集極21A，並藉由熔接等將陽極引線26附接至陽極電流集極22A。此後，螺旋纏繞陰極21與陽極22，中間具有隔離物23。陰極引線25之一末端係熔接至安全閥機構15，而陽極引線26之一末端係熔接至電池罐11。螺旋纏繞陰極21與螺線纏繞陽極22係夾置於絕緣板12及13對之間，並包含於電池罐11內。在將陰極21與陽極22包含於電池罐11內之後，將該電解質溶液注入至電池罐11內並浸漬於隔離物23內。此後，在電池罐11之敞開末端處，藉由填塞墊圈17來固定電池蓋14、安全閥機構15及PTC裝置16。由此完成圖1中所解說之第二電池。
在該第二電池中，充電時，例如，從陰極活性材料層21B中擷取鋰離子並透過該電解質溶液來嵌入於陽極活性材料層22B內。放電時，例如，從陽極活性材料層22B擷取鋰離子，並透過該電解質溶液來嵌入於陰極活性材料層21B內。
在此具體實施例中，在陽極活性材料層22B內的陽極活性材料含有具有細孔之介相石墨小球，並由此減少壓縮斷裂強度。因而，藉由壓縮成型來增加體積密度，增加在電池內所包含的活性材料之總數量，並由此能夠改良容量。此時，甚至使用一較低壓製壓力，仍能夠增加陽極活性材料層22B之體積密度。因而，在形成陽極22之階段，不將一過多應力賦予陽極電流集極22A。據此，不可能由於源自該介相石墨小球之應力產生而產生一凹坑、一開裂、一開口或一破裂。若在該介相石墨小球內外表面面積與整個表面面積之比率低於10%，則不充分地減少斷裂壓縮強度，並可能在陽極電流集極22A內產生一凹坑、一開裂、一開口或一破裂。然而，在此具體實施例中，前述比率係10%或更多，並因而不存在如上可能性。
另外，在此具體實施例中，甚至在其中體積密度由於壓縮成型而增加的情況下，仍在陽極活性材料層22B內形成適當空隙。因而，在陽極活性材料層22B內充分地保護一鋰擴散路徑，並能夠獲得優越充電及放電特性。另外，還由於該第一及該第二石墨微粒之改良接觸特性所引起之改良電子電導率來改良該充電及放電特性。若在該介相石墨小球內外表面面積與整個表面面積之比率超過50%，則源自半孔與大孔的表面面積變得過大，並該介相石墨小球自身之斷裂及變形之起始點過多地存在，並因而壓縮斷裂強度變得極低。由此，在壓製成型中，施加至陽極活性材料層22B之一壓製壓力變得容易地不均勻，壓碎表面層附近，並難以保護一充分鋰擴散路徑。然而，在此具體實施例中，前述比率係50%或更少，並因而不存在如上可能性。
第二電池
圖3解說一第二電池之一分解透視結構。在該電池中，一陰極引線31與一陽極引線32所附接的一螺旋纏繞電極主體30係包含於一膜封裝部件40內。使用膜封裝部件40的電池結構係稱為層壓膜型。
陰極引線31與陽極引線32係(例如)在從封裝部件40之內部至外部的相同方向上分別導出。陰極引線31係由(例如)一金屬材料(諸如鋁)製成，而陽極引線32係由(例如)一金屬材料(諸如銅、鎳及不銹鋼)製成。構成陰極引線31與陽極引線32之個別金屬材料係採取一薄板或網目之形狀。
封裝部件40係由一矩形鋁層壓膜製成，其中將例如一耐綸膜、一鋁箔及一聚乙烯膜依序接合在一起。在封裝部件40中，例如，該聚乙烯膜與該螺旋纏繞電極主體30係彼此相對，且個別外部邊緣係藉由熔化接合或一黏著劑來彼此接觸。用以保護以免外部空氣進入的黏性膜41係插入於封裝部件40與陰極引線31及陽極引線32之間。黏性膜41係由具有至陰極引線31與陽極引線32之接觸特性之一材料製成，例如由一聚烯烴樹脂(諸如聚乙烯、聚丙烯、改質聚乙烯及改質聚丙烯)製成。
封裝部件40可由具有其他結構之一層壓膜、一由聚丙烯等製成的聚合物膜或一金屬膜而不是前述3層鋁層壓膜來製成。
圖4解說沿圖3中所解說之螺旋纏繞電極主體30之線IV至IV所截取之一斷面結構。在螺旋纏繞電極主體30中，分層一陰極33與一陽極34，在中間具有一隔離物35與一電解質36，並接著螺旋纏繞。其最外周邊係由一保護帶37來加以保護。儘管圖4解說簡化螺旋纏繞電極主體30，但螺旋纏繞電極主體30實際上具有一平坦(卵形)斷面。
圖5解說圖4中所解說之螺旋纏繞電極主體30之一放大部分。在陰極33中，在一陰極電流集極33A之兩面上提供一陰極活性材料層33B。陽極34具有(例如)一結構，其類似於圖1中所解說之陽極，即一結構，其中在一陽極電流集極34A之兩面上提供一陽極活性材料層34B。陰極電流集極33A、陰極活性材料層33B、陽極電流集極34A、陽極活性材料層34B及隔離物35之結構係分別類似於前述第一電池內的陰極電流集極21A、陰極活性材料層21B、陽極電流集極22A、陽極活性材料層22B及隔離物23之結構。
電解質36係所謂的膠狀，含有一電解質溶液與一保持該電解質溶液之聚合物化合物。凝膠電解質係較佳，由於能夠由此獲得一高離子電導率(例如在室溫下1mS/cm或更多)，並能夠由此防止電池漏電。
作為該聚合物化合物，例如，包括一醚聚合物化合物，諸如聚氧化乙烯與一含有聚氧化乙烯之交聯體；一酯聚合物化合物，諸如聚甲基丙烯酸酯或一丙烯酸聚合物化合物；或偏二氟乙烯之一聚合物，諸如聚偏二氟乙烯以及偏二氟乙烯與六氟丙烯之一共聚物。其一者可單一使用，或其複數個可藉由混合物來使用。特定言之，根據氧化還原穩定性，較佳的係使用氟化聚合物化合物，諸如偏二氟乙烯聚合物等。在該電解質溶液中該聚合物化合物之添加數量依據其間的相容性而變動，但較佳的係在從5wt%至50wt%(包括5wt%及50wt%兩者)之範圍內。另外，在此一聚合物化合物中，例如，期望數量平均分子量係在從5.0×105 至7.0×105 之範圍或重量平均分子量係在從2.1×105 至3.1×105 之範圍內，且固有黏度係在從0.17(dm3/g)至0.21(dm3/g)之範圍內。
該電解質溶液之組成物係類似於在前述第一電池之電解質溶液之組成物。然而，在此情況下的溶劑意味著一廣泛概念，其不僅包括液體溶劑，而且還包括一具有能夠離解該電解質鹽之離子電導率的溶劑。因此，在其中使用具有離子電導率之聚合物化合物的情況下，該聚合物化合物也包括於該溶劑內。
取代其中該電解質溶液係由該聚合物化合物所保持的電解質36，可直接使用該電解質溶液。在此情況下，該電解質溶液係浸漬於隔離物35內。
該第二電池能夠(例如)藉由下列三類型製造方法來加以製造。
在該第一製造方法中，首先，藉由由類似於該第一電池之製造方法之程序的一程序在陰極電流集極33A之兩面上形成陰極活性材料層33B來形成陰極33。另外，藉由由類似於該第一電池之製造方法之程序的一程序來在陽極電流集極34A之兩面上形成陽極活性材料層34B來形成陽極34。
隨後，製備一含有一電解質溶液之一先驅物溶液、一聚合物化合物及一溶劑。在使用該先驅物溶液來塗布陰極33與陽極34之後，揮發該溶劑以形成凝膠電解質36。隨後，將陰極弓1線31與陽極弓1線32分別附接至陰極電流集極33A與陽極電流集極34A。接下來，分層使用電解質36所形成的陰極33與陽極34，中間具有隔離物35以獲得一層壓主體。此後，在縱向上螺旋纏繞該層壓主體，將保護帶37黏著至其最外周邊以形成螺旋纏繞電極主體30。隨後，例如，在將螺旋纏繞電極主體30夾置於2片膜封裝部件40之間之後，藉由熱熔化接合等來接觸該等封裝部件40之外邊緣以封閉螺旋纏繞電極主體30。此時，將黏性膜41插入於陰極引線31、陽極引線32及封裝部件40之間。由此，完成圖3至圖5中所解說之第二電池。
在該第二製造方法中，首先，將陰極引線31與陽極引線32分別附接至陰極33與陽極34。此後，分層陰極33與陽極34，中間具有隔離物35並加以螺旋纏繞。將保護帶37黏著至其最外周邊，並由此形成作為螺旋纏繞電極主體30之一先驅物的一螺旋纏繞主體。隨後，在將該螺旋纏繞主體夾置於2片膜封裝部件40之後，熱熔化接合除了一側外的最外周邊以獲得一裝袋狀態，然後將該螺旋纏繞主體包含於袋狀封裝部件40內。隨後，製備用於含有一電解質溶液之電解質之物質的一組成物、作為一用於該聚合物化合物之原材料的一單體、一聚合起始劑及必要時其他材料，諸如一聚合抑制劑，將其注入至袋狀封裝部件40內。此後，藉由熱熔化接合等來氣密性密封封裝部件40之開口。最後，熱聚合該單體以獲得一聚合物化合物。由此，形成凝膠電解質36。據此，完成該第二電池。
在該第三製造方法中，以與前述第一製造方法之方式相同的方式在袋狀封裝部件40內形成並包含該螺旋纏繞主體，除了使用兩面塗布一聚合物化合物之隔離物35外。作為塗布隔離物35之聚合物化合物，例如包括含偏二氟乙烯作為一成分的一聚合物，即一均聚物、一共聚物、一多成分共聚物等。明確而言，包括聚偏二氟乙烯、一含有偏二氟乙烯與六氟丙烯作為一成分之二元共聚物、一含有偏二氟乙烯、六氟丙烯及三氟氯乙烯作為一成分之三元共聚物等。作為一聚合物化合物，除了含有偏二氟乙烯作為一成分外的前述聚合物外，還可使用另一或多個聚合物化合物。隨後，製備一電解質溶液並注入至封裝部件40內。此後，藉由熱熔化接合等來密封封裝部件40之開口。最後，加熱產物並將一重物施加至封裝部件40，並將隔離物35接觸至陰極33與陽極34，中間具有該聚合物化合物。由此，將該電解質溶液浸漬至該聚合物化合物內，並凝膠化該聚合物化合物以形成電解質36。據此，完成該第二電池。在該第三製造方法中，與該第一製造方法相比改良膨脹特性。另外，在該第三製造方法中，與該第二製造方法相比，作為該聚合物化合物之一原材料的單體、該溶劑等幾乎不存留於電解質36內，故有利地控制形成該聚合物化合物之步驟。因而，在陰極33/陽極34/隔離物35與電解質36之間獲得充分的接觸特性。
在該第二電池中，以與該第一電池之方式相同的方式，在陰極33與陽極34之間嵌入並擷取鋰離子。即，充電時，例如，從陰極33擷取鋰離子並透過電解質36嵌入於陽極34內。同時，放電時，從陽極34擷取鋰離子並透過電解質36嵌入於陰極33內。
該第二電池之動作及效應與製造該第二電池之方法均類似於前述第一電池之該等者。
第三電池
圖6解說一第三電池之一分解透視結構。在該電池中，將一陰極51接合至一封裝罐54並在一封裝杯55內包含一陽極52，分層該產物，中間具有浸漬一電解質溶液的一隔離物53，並使用一墊圈56填塞所得層壓主體。使用封裝罐54與封裝杯55的電池結構係所謂的硬幣型。
陰極51具有一結構，其中將一陰極活性材料層51B提供於一陰極電流集極51A之一單一面上。陽極52具有一結構，其中將一陽極活性材料層52B與一塗層52C提供於一陽極電流集極52A之一單一面上。陰極電流集極51A、陰極活性材料層51B、陽極電流集極52A、陽極活性材料層52B及隔離物53之結構係分別類似於前述第一電池內的陰極電流集極21A、陰極活性材料層21B、陽極電流集極22A、陽極活性材料層22B及隔離物23之結構。
在該第二電池中，以與該第一電池之方式相同的方式，在陰極51與陽極52之間嵌入並擷取鋰離子。即，充電時，例如，從陰極51擷取鋰離子並透過該電解質溶液嵌入於陽極52內。同時，放電時，從陽極52擷取鋰離子並透過該電解質溶液嵌入於陰極51內。
該硬幣型第二電池之動作及效應與製造該硬幣型第二電池之方法均類似於前述第一電池之該等者。
範例
將提供本發明之特定範例之細節之一說明。
範例1
首先，製備一介相石墨小球，其中藉由氮吸附測量的一吸附等溫線之αs標繪圖分析所獲得的外表面面積與整個表面面積之比率為16%，雷射繞射粒度分佈計之中數直徑(D50 )為30μm，而基於氮吸附測量之BET方法所決定的特定面積為1.6m2 /g。該氮吸附測量係藉由一全自動氣體吸附設備(Beckman Coulter Inc.公司的OMNISORP 100CX)來執行，並由此獲得在77K下該介相石墨小球之吸附等溫線。
接下來，形成一含有前述介相石墨小球作為一活性材料的一電極。明確而言，首先，混合前述介相石墨小球之以質量計90部分與作為一黏結劑的聚偏二氟乙烯之以質量計10部分。接著，將所得混合物散佈於N-甲基-2-吡咯酮(NMP)作為一溶劑以獲得混合物漿料。接下來，使用該混合物漿料來均勻地塗布由一12μm厚銅箔所製成的電流集極，乾燥該混合物漿料。產物係壓縮成型使得體積密度變成1.80g/cm3 以形成一活性材料層。此後，將具備該活性材料層之電流集極衝壓成一具有16mm之一直徑的小團以獲得一電極。該活性材料層之面積密度與該電流集極之面積為12mg/cm2 。
接下來，使用該電極，形成具有圖7中所解說之結構之一硬幣型測試單元，其直徑為20mm且厚度為1.6mm。在該測試單元中，作為一具有一16mm直徑之小團所獲得的前述電極係用作一測試電極61，該測試電極61係包含於一封裝罐62內，一反向電極63係接合至一封裝杯64，然後分層產物，中間具有浸漬一電解質溶液之隔離物65，並接著使用墊圈66填塞所得層壓主體。即，在測試電極61中，含有前述介相石墨小球作為一活性材料之一活性材料層61B係提供於一由一銅箔所製成的電流集極61A上，並與反向電極63相對地配置活性材料層61B，中間具有隔離物65。在該情況下，鋰金屬用作反向電極63，一聚乙烯多孔膜係用作隔離物65，且一含有一混合溶劑與LiPF6 作為一電解質鹽之溶液係用作一電解質溶液，該混合溶劑係藉由以一體積比1:1混合碳酸伸乙酯(EC)與碳酸二乙酯(DEC)來獲得。在該電解質溶液中的六氟磷酸鋰之濃度為1mol/dm3 。
範例2至5
以與範例1之方式相同的方式形成圖7中所解說之測試單元，除了在該介相石墨小球中外表面面積與整個表面面積之比率、中數直徑D50 ，及特定表面面積分別如圖下表1中所示變化外。
另外，作為相對於範例1至5之比較範例1至5，以與範例1之方式相同的方式形成圖7中所解說之測試單元，除了在該介相石墨小球中外表面面積與整個表面面積之比率、中數直徑D50 ，及特定表面面積分別如圖下表1中所示變化外。
對於如上所形成的範例1至5及比較範例1至5之個別測試單元，評估相對壓製壓力、放電容量、放電容量保持比及對電極之電流集極之損壞。結果係全部顯示於表1內。
相對壓製壓力係藉由測量在其中壓縮成型該活性材料層使得體積密度變成1.80g/cm3 的情況下所必需的壓製壓力，並針對個別範例及個別比較範例之電極基於比較範例1之壓製壓力來正規化該等結果來獲得。
該放電容量係獲得如下。首先，對於每一測試單元，以一恆定電流0.1C來執行恆定電流充電直至平衡電位到達5mV至鋰。另外，以一恆定電壓5mV執行恆定電壓充電直至從開始恆定電流充電起的總時間到達20小時。此後，以一恆定電流0.1C執行放電，直至平衡電位到達1.5V至鋰，並接著測量放電容量(mAh/g)。0.1C係在10小時內完全充電理論容量的一電流值。如上所計算的放電容量係基於平衡電位，並因而該放電容量反映構成測試電極61之活性材料層之材料所固有的特性。
另外，與充電及放電循環之進展相關聯的放電容量保持比係獲得如下。在該等充電條件與該等放電條件下，反覆充電並放電每一測試單元。分別測量在第一循環的放電容量與第50個循環的放電容量。接著，計算放電容量保持比(%)=(在第50個循環的放電容量/在第一循環的放電容量)×100。
對該電極之電流集極之損壞係評估如下。一旦將其中形成該活性材料層之電極浸入於一有機溶劑內並清洗，並由此將該活性材料層從該電流集極剝除。乾燥產物，並接著藉由一具有100倍放大倍率的光學顯微鏡來視覺觀察該電流集極。對於該視覺觀察，選擇在該電極表面上具有每一側5mm之一方形區域的任意3個位置。接著，計數由壓製成型內壓力所引起的在該電流集極上所產生之介相石墨小球所致的凹坑數目。在藉由由該球形介相石墨小球抵在該電流集極表面上之壓力所引起的在該電流集極表面上所產生的圓形或卵形凹坑中，計數其中最小尺寸在從3至70μm之範圍內的凹坑數目。另外，在其中兩個或兩個以上凹坑在相同位置處重疊的情況下，藉由視覺觀察來進行分離，然後決定並計數重疊凹坑之數目。表1顯示該等範例及除正規化比較範例1外之比較範例之凹坑數目，其中比較範例1中的凹坑數目為參考值100。
如表1中所示，在範例1至5中，其中外表面面積與整個表面面積之比率在從10%至50%(包括10%及50%兩者)之範圍內，特定面積在從0.1m2 /g至5m2 /g(包括0.1m2 /g及5m2 /g兩者)之範圍內，且該中數直徑(D50 )係從5μm至50μm(包括5μm及50μm兩者)之範圍內的介相石墨小球係用作一活性材料。因而，相對壓製壓力係低於(0.49至0.86)使用其中外表面面積與整個表面面積之比率低於10%的介相石墨小球作為一活性材料的比較範例1至3之相對壓製壓力(0.91至1)，並因而發現改良壓製特性。據此，在範例1至5中，該電流集極之凹坑數目比比較範例1至3者大幅減少。另外，在範例1至5中，該放電容量係在從349mAh/g至356mAh/g(包括349mAh/g及356mAh/g兩者)之範圍內，而該放電容量保持比係在從92.4%至92.9%(包括92.4%及92.9%兩者)之範圍內，並因而發現維持幾乎等於比較範例1至3之放電容量與放電容量保持比的該等者。
另外，在範例1至5中，相對壓製壓力係高於使用其中外表面面積區域與整個表面面積之比率超過50%的介相石墨小球作為一活性材料之比較範例4及5之相對壓製壓力，但放電容量及放電容量保持比大幅增加。
已參考該具體實施例及該等範例說明本發明。然而，本發明不限於該具體實施例及該等範例，並可進行各種修改。例如，在前述具體實施例及該等前述範例中，已使用鋰作為一電極反應物來給出該電池之說明。然而，本發明可應用於使用其他鹼性金屬(諸如鈉(Na)與鉀(K))、一鹼土金屬(諸如鎂與鈣(Ca))或其他輕金屬(諸如鋁)的一情況。在此情況下，依據該電極反應物來選擇一能夠嵌入並擷取一電極反應物等的陰極活性材料。
另外，在前述具體實施例及該等前述範例中，已使用包括具有圓柱形或平坦(卵形)螺旋纏繞結構之電池元件的該等電池與該硬幣型電池之特定範例給出該等說明。然而，本發明可類似地應用於一包括具有一多邊形螺旋纏繞結構之電池元件之電池、一具有一其中折疊一陰極與一陽極之結構的電池或一包括具有其他結構(諸如其中分層複數個陰極與複數個陽極之結構)之一電池元件的電池。此外，本發明可類似地應用於具有其他封裝形狀的一電池，諸如一方形電池。
另外，在前述具體實施例及該等前述範例中，已給出使用其中該電解質溶液係由作為一電解質的聚合物化合物保持的電解質溶液或凝膠電解質之情況的說明。然而，可混合使用其他電解質。作為其他電解質，例如，包括一有機固態電解質，其係藉由將一電解質鹽溶解或散佈至一具有離子電導率之聚合物化合物內；一無機固態電解質，其含有一離子電導率無機化合物，諸如離子導電陶瓷、離子導電玻璃及離子晶體。
習知此項技術者應瞭解，可取決於設計要求及其他因素進行各種修改、組合、子組合及變更，只要其在隨附申請專利範圍及其等效內容之範疇內即可。
11．．．電池罐
12．．．絕緣板
13．．．絕緣板
14．．．電池蓋
15．．．安全閥機構
15A．．．碟狀板
16．．．PTC(正溫度係數)裝置
17．．．墊圈
20．．．螺旋纏繞電極主體
21．．．帶狀陰極
21A．．．陰極電流集極
21B．．．陰極活性材料層
22．．．帶狀陽極
22A．．．陽極電流集極
22B．．．陽極活性材料層
23．．．隔離物
24．．．中心銷
25．．．陰極引線
26．．．陽極引線
30．．．螺旋纏繞電極主體
31．．．陰極引線
32．．．陽極引線
33．．．陰極
33A．．．陰極電流集極
33B．．．陰極活性材料層
34．．．陽極
34A．．．陽極電流集極
34B．．．陽極活性材料層
35．．．隔離物
36．．．電解質
37．．．保護帶
40．．．膜封裝部件
41．．．黏性膜
51．．．陰極
51A．．．陰極電流集極
51B．．．陰極活性材料層
52．．．陽極
52A．．．陽極電流集極
52B．．．陽極活性材料層
53．．．隔離物
54．．．封裝罐
55．．．封裝杯
56．．．墊圈
61．．．測試電極
61A．．．電流集極
61B．．．活性材料層
62．．．封裝罐
63．．．封裝罐
64．．．封裝杯
65．．．隔離物
66．．．墊圈
圖1係解說依據本發明之一具體實施例之一第一電池之一結構的一斷面圖；
圖2係解說在圖1中所解說之第一電池中螺旋纏繞電極主體之一放大部分的一斷面圖；
圖3係解說依據本發明之具體實施例之一第二電池之一結構的一分解透視圖；
圖4係解說沿圖3中所解說之螺旋纏繞電極主體之線IV至IV所截取之一結構的一斷面圖；
圖5係解說在圖4中所解說之螺旋纏繞電極主體之一放大部分的一斷面圖；
圖6係解說依據本發明之具體實施例之一第三電池之一結構的一斷面圖；以及
圖7係在本發明之範例中一測試單元之一結構的一斷面圖。
11．．．電池罐
12．．．絕緣板
13．．．絕緣板
14．．．電池蓋
15．．．安全閥機構
15A．．．碟狀板
16．．．PTC(正溫度係數)裝置
17．．．墊圈
20．．．螺旋纏繞電極主體
21．．．帶狀陰極
22．．．帶狀陽極
23．．．隔離物
24．．．中心銷
25．．．陰極引線
26．．．陽極引線

Claims (13)

  1. 一種陽極活性材料，其含有具有一細孔之一球晶石墨化介相小球物質，其中在該球晶石墨化介相小球物質中，一外表面面積與一整個表面面積之一比率係在從10%至50%之範圍內，且包括10%及50%。
  2. 如請求項1之陽極活性材料，其中在該球晶石墨介相小球物質中，一特定表面面積係藉由基於氮吸附測量之BET方法所決定，該特定表面面積係在從0.1 m2 /g至5 m2 /g之範圍內且包括0.1 m2 /g及5 m2 /g兩者。
  3. 如請求項1之陽極活性材料，其中在該球晶石墨化介相小球物質中，藉由雷射繞射粒度分佈計之一中數直徑(D50 )係在從5 μm至50 μm之範圍內且包括5 μm及50 μm兩者。
  4. 如請求項1之陽極活性材料，其中在該球晶石墨化介相小球物質中，藉由X射線廣角繞射方法所計算的在一C軸方向上晶格間隔d002 係在從0.3354奈米至0.3370奈米之範圍內，包括0.3354奈米及0.3370奈米兩者，而在該C軸方向上的結晶大小係80奈米或更多。
  5. 如請求項1之陽極活性材料，其中在該球晶石墨化介相小球物質中，使用氬離子雷射光之拉曼光譜滿足下列條件表述：0.05B/A0.2其中A係在從1570 cm-1 至1620 cm-1 之範圍內所觀察到的一峰值之一強度，包括1570 cm-1 及1620 cm-1 兩者，而 B係在從1350 cm-1 至1370 cm-1 之範圍內所觀察到的一峰值之一強度，包括1350 cm-1 及1370 cm-1 兩者。
  6. 一種陽極，其具有提供於一陽極電流集極上的一陽極活性材料層，其中該陽極活性材料層，其含有具有一細孔之一球晶石墨化介相小球物質作為一陽極活性材料，其中在該球晶石墨化介相小球物質中，一外表面面積與一整個表面面積之一比率係在從10%至50%之範圍內且包括10%及50%兩者。
  7. 如請求項6之陽極，其中在該球晶石墨介相小球物質中，一特定表面面積係藉由基於氮吸附測量之BET方法所決定，該特定表面面積係在從0.1 m2 /g至5 m2 /g之範圍內，包括0.1 m2 /g及5 m2 /g兩者。
  8. 如請求項6之陽極，其中在該球晶石墨化介相小球物質中，藉由雷射繞射粒度分佈計之一中數直徑(D50 )係在從5 μm至50 μm之範圍內，包括5 μm及50 μm兩者。
  9. 如請求項6之陽極，其中在該球晶石墨化介相小球物質中，藉由X射線廣角繞射方法所計算的在一C軸方向上晶格間隔d002 係在從0.3354奈米至0.3370奈米之範圍內，包括0.3354奈米及0.3370奈米兩者，而在該C軸方向上的結晶大小係80奈米或更多。
  10. 如請求項6之陽極，其中在該球晶石墨化介相小球物質中，使用氬離子雷射光之拉曼光譜滿足下列條件表述：0.05B/A0.2 其中A係在從1570 cm-1 至1620 cm-1 之範圍內所觀察到的一峰值之一強度，包括1570 cm-1 及1620 cm-1 兩者，而B係在從1350 cm-1 至1370 cm-1 之範圍內所觀察到的一峰值之一強度，包括兩者。
  11. 如請求項6之陽極，其中該陽極活性材料層之一體積密度係在從1.50 g/cm3 至2.26 g/cm3 之範圍內，包括1.50 g/cm3 及2.26 g/cm3 兩者。
  12. 一種電池，其包含：一陰極；一陽極；以及一電解質，其中該陽極具有提供於一陽極電流集極上的一陽極活性材料層，以及該陽極活性材料層含有具有一細孔之一球晶石墨化介相小球物質作為一陽極活性材料，其中在該球晶石墨化介相小球物質中，一外表面面積與一整個表面面積之一比率係在從10%至50%之範圍內且包括10%及50%。
  13. 一種製造一陽極之方法，其包含以下步驟：製備一陽極電流集極，並接著在該陽極電流集極上形成一陽極活性材料層，其含有具備一細孔之一球晶石墨化介相小球物質；以及壓製成型該陽極活性材料層，使得其體積密度係在從1.50 g/cm3 至2.26 g/cm3 之範圍內且包括1.50 g/cm3 及2.26 g/cm3 兩者，其中在該球晶石墨化介相小球物質中，一外 表面面積與一整個表面面積之一比率係在從10%至50%之範圍內且包括10%及50%。
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