TWI486309B - A lithium battery having an electrolyte solution containing an ionic liquid - Google Patents

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Description

具有含離子液體之電解質溶液之鋰電池
本發明係有關一種含離子液體的電解質溶液，尤有關於一種具有該離子液體之鋰電池。
近幾年，隨著鋰電池跨入新能源汽車與儲能系統，鋰電池市佔率從2.5%提高到20%。如美國Zpryme公司預測，2014年全球智慧電網市場規模將達1,714億美元；在終端運用市場方面，美國派克研究(Pike Research)最新報告亦指出，2015年全球公車市場，將有32,000輛採替代能源驅動日漸擴大的商機，將推動全球對於鋰電池的大量需求。這代表著電動車與動力電池市場即將來臨。因此，新型耐高溫鋰離子電池之設計也日趨重要。
推廣電動車用鋰離子電池的關鍵之一在於電池的安全性，目前最被廣泛使用的有機電解質溶液為高度可燃物，在電池運作過程中，有時會有電壓異常或充放電失去控制的狀況，導致正極材料分解釋出氧氣、電解質溶液分解產生具高度反應性離子等狀況，伴隨著溫度升高，電池即可能產生爆炸。其中有機電解質溶液中含有電解質與複雜成份的溶劑，大部份現行被廣泛使用的電解質溶液在60至100℃之間即開始產生程度不一的分解反應。故尋找耐高溫、耐高電壓的電解質溶液成為增進鋰離子電池安全性的主要課題，其中具有特殊性質的離子溶液也成為材料候選之一。現階段對於離子液體用於電解質溶液的研究仍然有 限，亦仍有多種用途待開發。近幾年研究發現，在室溫狀態下的離子液體具有特殊的性質，例如極低蒸氣壓、低熔點、高極性、不可燃性、耐強酸等特性，先前技術已證明離子液體於鋰離子電池電解質溶液方面之運用，成功提高電池之熱穩定性，使電池之安全性更上一層。舉例而言，第WO2007/104144 A1號專利揭露一種陰離子結構：
其可以與下列之陽離子形成離子液體
但是，先前技術中使用之離子液體，於鋰離子電池電解質溶液之運用中遭遇的主要難題在於離子液體常常須添加超過50重量%才有明顯抗熱效果，可是離子液體黏度常比一般電解質溶液高，所以雖然加入離子液體可以增加導 電離子數，但是在添加量超過50重量%時，高黏度滯礙離子移動的效應超過了離子數增加的效應，導致在較高速率充放電時，電池電容量大幅下降，所以不但直接用離子液體取代一般電解質溶液中的溶劑部份不可行，高添加量的方法也有實用上的困難。因此，本發明旨在開發僅需少量添加，於幾乎不影響原有一般電解質溶液電化學性質的前提下，即可明顯提高熱穩定性的離子液體。
離子液體添加量低於50重量%之先前技術，例如Kühnel等人於2011年在Electrochimica Acta第56卷、第4092-4099頁發表將1-正丁基-1-甲基吡咯烷雙(三氟甲基磺醯)醯亞胺(PYR14TFSI)與聚碳酸酯依不同比例混合，並以鋰雙(三氟甲基磺醯)醯亞胺(LiTFSI)做為鋰鹽進行熱重分析(Thermogravimetric Analysis)測試，其結果顯示在離子液體添加量為20重量%時，即使溫度僅提高到50℃，電解質溶液即有明顯熱反應，與未添加時差異不大。在導電度方面，添加2重量%的PYR14TFSI後，電解液導電度確實有所提高，但僅提高約0.25mS/cm(內插值)。另Zaghib等人(Journal of Power Sources，第195卷，第845-852頁，2010年)亦曾揭示添加離子液體於電解液中的導電度提高效果，其顯示在添加2重量%的1-甲基-3-乙基咪唑雙(三氟甲基磺醯)醯亞胺([EMI]TFSI)於含1M LiPF6的EC-DEC-VC(碳酸乙烯酯-碳酸二乙酯-碳酸亞乙烯酯)電解液後，電解液導電度僅提高約0.1mS/cm(內插值)，同時熱重分析顯示，即使添加30重量%，熱反應在50℃左右即 開始發生，與無添加者亦差別不大。
此外，目前可被利用的離子液體大量使用雙(三氟甲基磺醯)醯亞胺(TFSI)為主的陰離子基團，其化學結構性質在高電壓環境下發生裂解，適用電化學窗小於3.9V，進而影響鋰離子電池在電動車與電動工具中的實用性，大部分提出的解決辦法為改良並增加陽離子基團上拉電子官能基，如F、Cl、CN等。
因此，為了改善鋰電池與電解質溶液中上述之問題，必須另尋具有高導電性、高熱穩定性之離子液體，並以調合出兼顧有機電解質溶液與離子液體優點的混合電解質溶液為目標。
本發明提供一種電解質溶液，包括有機溶劑、鋰鹽以及離子液體。
上述之離子液體具有式(I)之結構： 式中，R1係C1-C6烷基；R2係C2-C7烷基；A-係選自下列陰離子基團所組成群組之一者：硫酸氫根、及，其中，式(II)與式 (III)中之X係選自F、Cl、Br或I。
於一具體實施例中，以該電解質溶液總重量計，該離子液體之含量為0.1重量%至50重量%。
本發明復提供一種包括本發明電解質溶液的鋰電池。
本發明提供之電解質溶液因添加具有式(I)結構之離子液體，能提高電解質溶液離子導電度，且不因添加離子液體而降低電池的電容量，並可提高電解質溶液之熱穩定性。
以下係藉由特定之具體實施例詳細說明本發明之技術內容及實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明的優點及功效。本發明亦可藉由其它不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“下”、“頂”、“底”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範 圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
本發明提供一種電解質溶液，其包括有機溶劑、鋰鹽以及離子液體。
該離子液體具有式(I)之結構： 式中，R1係C1-C6烷基；R2係C2-C7烷基；A-係選自下列陰離子基團所組成群組之一者：硫酸氫根、及，其中，式(II)與式(III)中之X係選自F、Cl、Br或I。
在該電解質溶液中，有機溶劑之非限制性實例如下：其可選自γ-丁基內酯(γ-butyrolactone，簡稱GBL)、碳酸乙烯酯(ethylene carbonate，簡稱EC)、碳酸丙烯酯(propylene carbonate，簡稱PC)、碳酸二乙酯(diethyl carbonate，簡稱DEC)、乙酸丙酯(propyl acetate，簡稱PA)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，簡稱DMC)及碳酸甲乙酯(ethylmethyl carbonate，簡稱EMC)所組成群組之至少一者。
此外，鋰鹽之非限制性實例如下：其包括苯并咪唑系 鋰鹽，或除了苯并咪唑系鋰鹽外，復包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiClO4、LiAlCl4、LiGaCl4、LiNO3、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2CF3)2、LiSCN、LiO3SCF2CF3、LiC6F5SO3、LiO2CCF3、LiSO3F、LiB(C6H5)4、LiBOB及LiCF3SO3所組成群組之至少一者。
本發明之電解質溶液可用於鋰電池，該鋰電池之基本結構係如第1圖所示，具體外觀可為鈕扣型(或稱為硬幣型)、圓筒型、四方形或其他任意形狀，但基本結構不因形狀而不同，其包括：陽極10；陰極20；以及隔離膜30，係夾置於該陽極10與陰極20之間，且該隔離膜30具有貫穿之開口300，俾與該陽極10與陰極20構成容置空間40，以容納本發明之電解質溶液。
於一較佳實施例中，該陽極10包括：使用陽極材料之第一導電元件110以及用做集電體之陽極金屬箔120，係形成於該第一導電元件110之上；該隔離膜30係設於該第一導電元件110表面，且該隔離膜30具有貫穿之開口300，以外露部分該第一導電元件110。
該陰極20復包括使用陽極材料之第二導電元件210以及用做集電體之陰極金屬箔220，係形成於該第二導電元件210上，使該第二導電元件210夾置於該隔離膜30與陰極金屬箔220之間，並由該隔離膜30與第一導電元件110及第二導電元件210構成容置空間40，以容納電解質溶液。
於一實施例中，該鋰電池復包括如封裝膠體或不鏽鋼之封裝結構50，係包覆該陽極10、陰極20以及隔離膜30。 本發明之鋰電池中，該第一導電元件110之材質的非限制性實例係可為鋰、合金、金屬氧化物、氮化物、矽基材料、過渡金屬釩酸鹽、硫化物、磷化物及碳化物，並選自所組成群組之至少一者。
於一實例中，該合金係由選自Mg、Ca、Al、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Ni、Cu、Mn及Fe所組成群組之至少二者之元素所構成，例如不繡鋼。
於又一實例中，該金屬氧化物係選自TiO2、Li4Ti5O12-yCu2O、CuO、CoO、Co3O4、NiO、FeO、Fe2O3、Fe3O4、CuFe2O4、NiFe2O4、CoFe2O4、MgO、MnV2O6、MnMoO4、WO2、MoO2、Nb2O5、SnO或SnO2，其中y為0至0.1。
於另一實例中，該矽基材料係選自Si、Mg2Si、NiSi、CaSi、Cu3Si、Cu5Si及SiOx所組成群組之至少一者，其中，x為1或2。而該碳化物可為碳粉、石墨、碳纖維、奈米碳管及石墨烯所組成群組之至少一者。在本發明的實施例中，碳化物為碳粉，其平均粒徑為100nm至30μm。此外，該碳粉係可選自無定形碳、石墨類碳及中間相碳微珠(Mesocarbon Microbeads，MCMB)所組成群組之至少一者。
本發明所述之鋰電池中，該第二導電元件可選自不鏽鋼、鉑金、或混有鋰之過渡金屬混合氧化物。其中，該混有鋰之過渡金屬混合氧化物係選自LiMnO2、LiMn2O4、LiCoO2、Li2Cr2O7、Li2CrO4、LiNiO2、LiFeO2、LiNiqCo1-pO2、LiMPO4Fq、LiMSiO4、Li2MSiO4、LiM1 (1-r)M2 rPO4、LiM1 (1-r)M2 rSiO4、Li2M1 (1-r)M2 rSiO4、LiMn0.5Ni0.5O2、Li1.15-αMnβCoχNiδO2-σ及 LiMc0.5Mn1.5O4所組成群組之至少一者，其中，p、q、r皆為0至1之值，M為選自Ni、Co、Mn、Fe之一者，M1與M2為獨立選自Ni、Co、Mn、Fe、Zn、Zr、Mg、Ag、Al、Sb或Cr，α為0至0.5，β、χ、δ三者相加值等於1，σ為0至0.5，Mc為二價過渡金屬元素。該第二導電元件亦可選自TiS2、V2O5或MoO3。
本發明之陽極金屬箔120以及陰極金屬箔220可為一般常見之金屬箔片，諸如銅箔、鋁箔、鎳箔、銀箔、金箔、鉑金箔以及不銹鋼片。
本發明之鋰電池可復包括黏著於該陽極金屬箔及第一導電元件間，以及陰極金屬箔及第二導電元件間之黏著劑(binder，未圖示)，其中，合適之黏著劑可為聚二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，簡稱PVDF)、苯乙烯丁二烯橡膠(styrene-butadiene rubber，簡稱SBR)、聚醯胺(polyamide)或三聚氰胺樹脂(melamine resin)。
該隔離膜30之非限制性實例可為選自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或其組合之絕緣材料，該絕緣材料可為更多層結構如複合式之PE-PP-PE多層結構。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，將以下列實施例進行說明，示範用之離子液體為：離子液體A(1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽，1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate)：係具有下式結構，其分子量為236.29。
離子液體B(1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽，1-ethyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate)：係具有下式結構，其分子量為208.24。
離子液體C(1-丁基-3-甲基咪唑六氟銻酸鹽，N-butyl-3-methylimidazolium hexafluoroantimonate)：係具有下式結構，其分子量為374.97。
離子液體D(1-丁基-3-甲基咪唑四氯鋁酸鹽，1-butyl-3-methylimidazolium tetrachloroaluminate)：係具有下式結構，其分子量為308.01。
實施例1至4 電解質溶液之製備
混合1體積份之EC及1體積份之DEC作為電解質溶液之碳酸酯溶劑。將LiPF6添加至此溶劑中，形成濃度為1M之鋰電解質溶液。將離子液體A至D各別添加入上述的碳酸酯溶劑中形成2重量%之電解質溶液A至D(依序為實施例1至4)。
比較實施例1
與實施例1至4之製備方式相同，差別在於不添加任何離子液體。
實施例5至8 鋰電池之製備
將90重量%之LiCoO2、5重量%之聚二氟乙烯(PVDF)、及5重量%之乙炔黑(導電粉)分散於N-甲基吡咯酮(NMP)中，將此漿體塗佈於鋁箔後乾燥，壓縮並剪裁以形成陰極。
另外，此實施例陽極係由鋰金屬直接轉印於不銹鋼箔片上，組裝成之電池稱為陰極半電池(Half cell)，但在商用鋰離子電池中，陽極一般為碳電極，主成分為石墨，通常做法為將95重量%之石墨及5重量%之PVDF分散於NMP中形成漿體，將此漿體塗佈於銅箔後乾燥，壓縮並剪裁以形成陽極。由於本發明實施例旨在揭示電解質溶液添加離子液體之效用相對性比較，只要各實施例陽極種類相同即可，因此本發明以陰極半電池做為範例。
接著以聚丙烯(PP)隔離膜將陽極及陰極隔開後，於陽極及陰極之間的容置區域加入實施例1至4之電解質溶 液。最後以不鏽鋼外殼連同塑膠墊圈封住上述結構，組裝成2032鈕扣型電池。
比較實施例2
根據實施例5至8製備鋰電池，惟差別在於電解質溶液係改採用比較實施例1者。
實施例9 離子導電度量測
在室溫、50、70、90℃之下，以交流阻抗儀(Biologic)在固定電壓(5毫伏特)下量測實施例1至4及比較實施例1電解質溶液之阻抗變化，並計算導電度(σ)數值及反應活化能Ea。
導電度(σ)計算之公式如下： 其中，L為兩電極之間的距離、A為電極的面積、R為交流阻抗儀所的到的阻抗值。測得之離子導電度表列於表1。
反應活化能可利用阿瑞尼士方程式進行計算
其中，k為反應速率常數，Ea為化學反應的活化能，R為氣體常數，T為絕對溫度，A為阿瑞尼士常數。
將log σ對1000/T作圖，取迴歸線之斜率計算，即可求出Ea。
另表2係顯示比較實施例1電解質溶液的黏度，以及實施例1至4之離子液體之黏度。
表2顯示，除了離子液體D外，其他三種離子液體的黏度皆遠高於比較實施例1，可是因為添加量僅2重量%，所以導電度並不受離子液體黏度影響，反因導電離子數增加，所以導電度提高(如表1)，且相較於前例含有離子液體之電解質溶液，在添加2重量%之離子液體僅可提升導電度約0.25或0.1mS/cm(依序為前述Kühnel等人、Zaghib等人之研究數據)，本發明揭示之電解質溶液在同樣添加2重量%的離子液體時，導電度分別就可提升0.74、1.24、 0.99、0.73mS/cm(依序為添加A至D)，皆為前例之數倍。
再者，從log σ對溫度倒數作圖求得之活化能Ea值(如表1)與比較實施例1(即無添加)相比較，發現活化能皆有下降。活化能越低則電池要傳遞所需的能量越少，使得導電度也隨之上升，因此改善導電性能，故可成功運用於電池。
實施例10 電池充放電性質量測
將含有實施例4之離子液體進行陰極半電池充放電測試，並控制環境在室溫下，以充放電機(Biologic)在電流密度0.2C、1C和電壓範圍為2.8至4.5伏特下進行充放電測試。實驗結果記錄於第2圖。
第2圖顯示即使充放電速率由0.2C提高為1C，放電電容量也不會下降，甚至略有提高(由於實施例1至3的測試結果相似，故僅以第2圖代表說明)。與第200913348號中華民國專利完全以FSI陰離子系列離子液體為溶劑，且以LiTFSI為電解質之先前技術相較，本發明維持了有機電解質溶液於高充放電速率時依舊有高放電電容量之特性。
實施例11 電解質溶液熱穩定性測試
將比較實施例1與實施例1至4之電解質溶液以微分掃描熱卡計(Differential Scanning Calorimeter，DSC)進行熱穩定性分析，所得結果分別紀錄於第3圖，由此圖所示之比較實施例1電解質溶液的趨勢可看出，隨著溫度的提升，反應趨於劇烈，有放熱反應的發生。具體而言， 在60℃與77℃左右的兩個峰值主要是LiPF6分解形成HF的放熱反應造成，此反應在鋰離子電池實際應用時，常是電池性能衰退的主因之一。另外在130℃左右的放熱峰則主要來自於DEC溶劑的分解，高於250℃以後的明顯放熱峰則主要來自於DEC碳鏈的斷裂反應。
於含有2重量%離子液體的各個實施例電解質溶液中，皆顯示放熱反應受到抑制，是種離子液體的添加皆明顯使原先在60℃與77℃左右LiPF6的分解反應消失，此效應為先前技術所未見者，其中，電解質溶液B與電解質溶液D更進一步顯示抑制於130℃左右DEC分解的效果，在低於200℃時皆無任何放熱反應發生，熱穩定性更佳。
此外，相較於先前技術可能採取高度添加或直接將電解質溶液中溶劑完全替換成離子液體以獲取具高熱穩定性之電解質溶液，本發明所揭示之電解質溶液僅採用少量離子液體之添加即可顯著提高電解質溶液整體熱穩定性，不但可以大幅降低引進離子液體於電解質溶液的高成本，且不會影響原有電解質溶液之電化學特性，甚至在前述的導電度測試中，更證明本發明揭示之離子液體皆可大幅提高電解液之導電度。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
10‧‧‧陽極
110‧‧‧第一導電元件
120‧‧‧陽極金屬箔
20‧‧‧陰極
210‧‧‧第二導電元件
220‧‧‧陰極金屬箔
30‧‧‧隔離膜
300‧‧‧開口
40‧‧‧容置空間
50‧‧‧封裝結構
第1圖為本發明鋰電池之結構剖視示意圖；
第2圖為實施例4之陰極半電池充放電測試結果；以及 第3圖為將比較實施例1與實施例1至4微分掃描熱卡計(DSC)熱穩定性分析結果。
10‧‧‧陽極
110‧‧‧第一導電元件
120‧‧‧陽極金屬箔
20‧‧‧陰極
210‧‧‧第二導電元件
220‧‧‧陰極金屬箔
30‧‧‧隔離膜
300‧‧‧開口
40‧‧‧容置空間
50‧‧‧封裝結構

Claims (18)

  1. 一種鋰電池，包括：陽極，包括第一導電元件及形成於該第一導電元件之上的陽極金屬箔；陰極，包括第二導電元件及形成於該第二導電元件上的陰極金屬箔；隔離膜，係具有貫穿之開口，且該隔離膜係設於該第一導電元件上，以令該隔離膜之開口外露部分該第一導電元件，該第二導電元件夾置於該隔離膜與陰極金屬箔之間，並由該隔離膜與第一導電元件及第二導電元件構成容置空間；以及電解質溶液，係容納於該容置空間中，該電解質溶液包括有機溶劑；鋰鹽；以及以該電解質溶液總重量計，0.1重量%至低於40重量%的離子液體，其中，該離子液體具有式(I)之結構： 式中，R1係C1-C6烷基；R2係C2-C7烷基；A-係選自下列陰離子基團所組成群組之一者：硫酸氫根、 及，其中，式(II)與式(III)中之X係選自F、Cl、Br或I。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中，該有機溶劑係選自γ-丁基內酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、乙酸丙酯、碳酸二甲酯及碳酸甲乙酯所組成群組之至少一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中，該鋰鹽係包括苯并咪唑系鋰鹽。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中，該鋰鹽復包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiClO4、LiAlCl4、LiGaCl4、LiNO3、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2CF3)2、LiSCN、LiO3SCF2CF3、LiC6F5SO3、LiO2CCF3、LiSO3F、LiB(C6H5)4、LiBOB及LiCF3SO3所組成群組之至少一者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，復包括封裝結構，係包覆該陽極、陰極以及隔離膜。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中，該第一導電元件係選自鋰、合金、金屬氧化物、氮化物、矽基材料、過渡金屬釩酸鹽、硫化物、磷化物及碳化物所組成群組之至少一者。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之鋰電池，其中，該合金係由選自Mg、Ca、Al、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Ag、 Au、Zn、Cd、Hg、Ni、Cu、Mn及Fe所組成群組之至少二者之元素所構成。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之鋰電池，其中，該金屬氧化物係選自TiO2、Li4Ti5O12-y、Cu2O、CuO、CoO、Co3O4、NiO、FeO、Fe2O3、Fe3O4、CuFe2O4、NiFe2O4、CoFe2O4、MgO、MnV2O6、MnMoO4、WO2、MoO2、Nb2O5、SnO或SnO2，其中y為0至0.1。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之鋰電池，其中，該矽基材料係選自Si、Mg2Si、NiSi、CaSi、Cu3Si、Cu5Si及SiOx所組成群組之至少一者，其中，x為1或2。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之鋰電池，其中，該碳化物係選自碳粉、石墨、碳纖維、奈米碳管及石墨烯所組成群組之至少一者。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之鋰電池，其中，該碳粉之平均粒徑為100nm至30μm。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之鋰電池，其中，該碳粉係選自無定形碳、石墨類碳及中間相碳微珠(Mesocarbon Microbeads，MCMB)所組成群組之至少一者。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中，該第二導電元件係選自混有鋰之過渡金屬混合氧化物。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之鋰電池，其中，該混有鋰之過渡金屬混合氧化物係選自LiMnO2、LiMn2O4、LiCoO2、Li2Cr2O7、Li2CrO4、LiNiO2、LiFeO2、LiNiqCo1-pO2、 LiMPO4Fq、LiMSiO4、Li2MSiO4、LiM1 (1-r)M2 rPO4、LiM1 (1-r)M2 rSiO4、Li2M1 (1-r)M2 rSiO4、LiMn0.5Ni0.5O2、Li1.15-αMnβCoχNiδO2-σ及LiMc0.5Mn1.5O4所組成群組之至少一者，其中，p、q、r皆為0至1之值，M為選自Ni、Co、Mn、Fe之一者，M1與M2為獨立選自Ni、Co、Mn、Fe、Zn、Zr、Mg、Ag、Al、Sb或Cr，α為0至0.5，β、χ、δ三者相加值等於1，σ為0至0.5，Mc為二價過渡金屬元素。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中，該第二導電元件選自TiS2、V2O5或MoO3。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，復包括黏著劑，係黏合該陽極金屬箔及第一導電元件，以及黏合該陰極金屬箔及第二導電元件。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之鋰電池，其中，該黏著劑係選自聚二氟乙烯、苯乙烯丁二烯橡膠、聚醯胺或三聚氰胺樹脂。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之鋰電池，其中，該隔離膜係選自聚乙烯、聚丙烯或其組合。
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