JP2002313324A

JP2002313324A - リチウム金属分散系である二次電池用アノード

Info

Publication number: JP2002313324A
Application number: JP2001391121A
Authority: JP
Inventors: Gao Yuan; ユアン・ガオ; John L Burba Iii; ジョン・エル・バーバ，ザ・サード
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2002-10-25

Abstract

(57)【要約】【課題】高い比容量と良好なサイクル能力とを有し、
安全に使用することができる二次電池を提供する。【解決手段】本発明の二次電池は、炭素質材料のよう
な電気化学システム内でリチウムを吸着及び脱着するこ
とができるホスト材料と、このホスト材料の中に分散さ
れたリチウム金属とから形成されるアノードを含むよう
に製造され、新たに製作されたアノードは、活性剤を含
む正極、正極と負極とを分離するセパレータ、及び正極
と負極とを連通する電解液と組み合わされる。本発明
は、新たに製作されたアノードを作る方法及び本発明の
アノードを含む二次電池を動作する方法も含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い比容量を有す
る二次電池に関し、特に、電気化学システム内のリチウ
ムを吸着及び脱着することができる炭素質の材料などの
ホスト材料と、このホスト材料の中に分散されたリチウ
ム金属とを含む二次電池用のアノードに関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウム及びリチウムイオンの二次電池
又は蓄電池は、最近では携帯電話、カムコーダー及びラ
ップトップコンピュータなどの用途で、またより最近で
は電気自動車及びハイブリッド式電気自動車などのより
大きなパワーの用途で使用されている。これらの用途で
は、二次電池は可能な最大の比容量を有すると同時に、
安全な稼働状態と良好なサイクル能力とを提供して、高
い比容量が次の再充電及び放電サイクルで維持されるこ
とが好ましい。

【０００３】二次電池には様々な構成があるが、それぞ
れの構成には正極（又は、カソード）、負極（又は、ア
ノード）、カソードとアノードとを分離するセパレー
タ、及びカソードとアノードとを電気化学的に連通する
電解液が含まれる。リチウムの二次電池に関しては、二
次電池が放電される、すなわち、その特定の用途で使用
される場合、リチウムイオンがアノードからカソードへ
電解液を通って運ばれる。このプロセスの間に、電子が
アノードから集められて、外部回路を通ってカソードに
流れる。二次電池が充電又は再充電される場合、リチウ
ムイオンがカソードから電解液を通ってアノードに運ば
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、リチウム二次電
池は、カソードの活性剤として、ＴｉＳ₂，ＭｏＳ₂，Ｍ
ｎＯ₂及びＶ₂Ｏ₅などの高い比容量を有する非リチウム
化合物（ｎｏｎ−ｌｉｔｈｉａｔｅｄｃｏｍｐｏｕｎ
ｄｓ）を用いて作られた。これらのカソードの活性剤
は、リチウム金属のアノードと結合された。二次電池が
放電される場合、リチウムイオンはリチウム金属のアノ
ードから電解液を通ってカソードに運ばれた。残念なこ
とに、サイクリング時に、リチウム金属は、最終的に電
池内に不安全な状態を引き起こすデンドライトを発生さ
せた。その結果、これらの種類の二次電池の生産は、リ
チウムイオン電池の方を選んで、１９９０年代の初期に
中止された。

【０００５】リチウムイオン電池は、一般に、炭素ベー
スのアノードと結合するカソード活性剤として、ＬｉＣ
ｏＯ₂及びＬｉＮｉＯ₂などのリチウム金属の酸化物を使
用する。これらの電池では、リチウムのデンドライトが
アノード上に形成することが避けられるため、電池が安
全になる。しかしながら、リチウムの量が電池の容量を
決定し、リチウムは全体的にカソードから供給される。
活性剤は脱着可能なリチウムを含む必要があるため、こ
のことはカソード活性剤の選択に制約を加えることにな
る。さらに、充電（例えば、Ｌｉ_xＣｏＯ₂及びＬｉ_xＮ
ｉＯ₂、ここで、０．４＜ｘ＜１．０）及び過充電（す
なわち、Ｌｉ_xＣｏＯ₂及びＬｉ_xＮｉＯ₂、ここで、ｘ＜
０．４）の間に形成されるＬｉＣｏＯ₂及びＬｉＮｉＯ₂
に相当する脱リチウム生成物（ｔｈｅｄｅｌｉｔｈｉ
ａｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｓ）は安定していない。特
に、これらの脱リチウム生成物は電解液と反応して熱を
発生する傾向があり、安全上の問題を引き起こす。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、高い比容量と
良好なサイクル能力とを有し、安全に動作するする二次
電池を提供するものである。本発明によれば、新たに製
作された二次電池は、電気化学システム内でリチウムを
吸着及び脱着することができるホスト材料と、このホス
ト材料の中に分散されたリチウム金属とから構成するア
ノードを備えている。このリチウム金属は微細に砕いた
リチウムの粉末であることが好ましく、平均の粒子寸法
が約２０ミクロン以下であることがさらに好ましい。ホ
スト材料は、炭素質材料、Ｓｉ，Ｓｎ，スズ酸化物、複
合スズ合金、遷移金属の酸化物、リチウム金属の窒化物
及びリチウム金属の酸化物から成る群より選択された１
つ以上の材料を含んでいる。ホスト材料は炭素質の材料
を含むことが好ましく、グラファイトを含むことがさら
に好ましい。

【０００７】本発明の新たに製作された二次電池は、活
性剤を含む正極、電気化学システム内でリチウムを吸着
及び脱着することができるホスト材料及びこのホスト材
料内に分散されたリチウム金属を含む負極、正極と負極
とを分離するセパレータ及び正極と負極とを連通する電
解液を含んでいる。カソードの活性剤は、リチウムに対
して電気化学的電位が２．０から５．０Ｖでリチウム化
することができる化合物であることが好ましい。例え
ば、このカソードの活性剤は、ＭｎＯ₂，Ｖ₂Ｏ₅又はそ
の混合物とすることができる。アノード内のリチウム金
属は微細に砕いたリチウムの粉末であることが好まし
く、平均の粒子寸法が約２０ミクロン以下であることが
さらに好ましい。ホスト材料は、炭素質材料、Ｓｉ，Ｓ
ｎ，スズ酸化物、複合スズ合金、遷移金属の酸化物、リ
チウム金属の窒化物及びリチウム金属の酸化物から成る
群より選択された１つ以上の材料を含んでいる。負極内
のホスト材料は炭素質の材料を含むことが好ましく、グ
ラファイトを含むことがさらに好ましい。負極内に存在
するリチウム金属の量は、負極内のホスト材料の中に入
り込む、それと合金を作る、又はそれに吸着されるに十
分な最大の量以下とすることが好ましい。例えば、ホス
ト材料が炭素である場合、リチウムの量は、ＬｉＣ₆を
作るために必要な量以下であることが好ましい。

【０００８】本発明は、電気化学システムの中でリチウ
ムを吸着及び脱着することができるホスト材料を提供す
るステップ、ホスト材料の中にリチウム金属を分散する
ステップ、及びホスト材料及び中に分散されたリチウム
金属をアノード内に形成するステップを含む二次電池用
の新たに製作されたアノードを作る方法も含んでいる。
リチウム金属及びホスト材料は、非水系の液体と一緒に
混合されてスラリーが作られ、次に集電器に加えられ、
また乾燥されてアノードが形成されることが好ましい。
あるいはまた、ホスト材料を非水系の液体のリチウム金
属の懸濁液の中に浸漬し、次にアノードに形成すること
によって、アノードを化学的手段により形成することが
できる。

【０００９】本発明は、二次電池を動作させる方法をさ
らに含んでいる。最初に、活性剤を含む正極、電気化学
システム内でリチウムを吸着及び脱着することができる
ホスト材料及びこのホスト材料内に分散されたリチウム
金属を含む負極、正極と負極とを分離するセパレータ及
び正極と負極とを連通する電解液を含む新たに製作され
た二次電池が提供される。特に、この二次電池は、アノ
ードのホスト材料内に分散されたリチウム金属を用いて
製造される。新たに組み立てられた電池は充電された状
態であり、完全に充電された状態（全ての脱着可能なリ
チウムが、新たに製作された電池のアノードの中にあ
る）であることがさらに好ましい。新たに作られた二次
電池は、始め、リチウムイオンを負極から電解液を通っ
て正極に送ることによって放電される。二次電池は、次
に、リチウムイオンを正極から電解液を通って負極に送
ることによって充電又は再充電することができ、次にリ
チウムイオンを負極から電解液を通って正極に送ること
によって、再び放電される。カソードの活性剤の高い比
容量及び安全な動作状態を維持しながら、非常に多くの
サイクルの充電及び放電のステップを行うことができ
る。

【００１０】本発明のこれらの及び他の特徴及び利点
は、以下の詳細な説明及び添付の図面を考慮すれば、当
業者にはより容易にはっきり理解できるようになるであ
ろう。図面は、本発明の好ましい実施形態及び別の実施
形態の両方を説明している。

【００１１】

【発明の実施の形態】図面及び以下の詳細な説明の中
で、本発明を実行できるように、好ましい実施形態が詳
細に説明される。本発明はこれらの特定の好ましい実施
形態を参照して説明されるが、本発明はこれらの好まし
い実施形態に限定されることはないことは理解されよ
う。しかし逆に、本発明は以下の詳細な説明及び添付の
図面を考慮すれば明らかになる多数の代替え例、修正例
及び同等物含んでいる。

【００１２】図１に示すように、本発明は、正極又はカ
ソード１２、負極又はアノード１４、正極と負極とを分
離するセパレータ１６、及び正極と負極とを電気化学的
に連通する電解液を含む二次電池１０である。この二次
電池１０は、カソードと電気的に接触する集電器２０及
びアノードと電気的に接触する集電器２２も含んでい
る。集電器２０及び２２は、外部回路（図示せず）を通
って互いに電気的に接触している。二次電池１０は、
「ゼリーロール」又は積重ね構成のような、当業者に周
知の任意の構成とすることができる。

【００１３】カソード１２は、炭素質の材料及びバイン
ダのポリマーと一般に組み合わされる活性剤から形成さ
れる。このカソード１２内で使用される活性剤は、有効
電圧（例えば、リチウムに対して２．０〜５．０ボル
ト）でリチウム化することができる材料であることが好
ましい。好ましくは、ＭｎＯ₂，Ｖ₂Ｏ₅又はＭｏＳ₅、又
はその混合物などの非リチウム化材料を活性剤として使
用することができ、さらに好ましくはＭｎＯ₂が使用さ
れる。しかしながら、さらにリチウム化することができ
るＬｉＭｎ₂Ｏ₄のようなリチウム化材料も使用すること
ができる。非リチウム化活性剤は一般に、この構成では
リチウム化活性剤よりも比容量が高く、このためリチウ
ム化活性剤を含む二次電池に勝って増大した電力を供給
することができるので、非リチウム化活性剤が好まし
い。さらに、アノード１４が後述するようにリチウムを
含んでいるので、カソード１２は二次電池１０が動作す
るためにリチウム化材料を含む必要はない。カソード１
２の中に供給される活性剤の量は、アノード１４内に存
在する脱着可能なリチウム金属を受け入れるに十分であ
ることが好ましい。例えば、ＭｎＯ₂がカソードの活性
剤である場合、放電時にカソード内にＬｉＭｎＯ₂を発
生させるために、アノード１４内のリチウムのモル当た
り１モルのＭｎＯ₂がカソード１２内に存在することが
好ましい。

【００１４】前述したようなリチウム化することができ
るカソードの活性剤を使用する場合、電池内で循環され
る脱着可能なリチウムはアノード１４により十分に供給
されて、好ましいことに、電池は十分に充電された状態
に組み立て又は製作される。それにもかかわらず、カソ
ード１２は、２．０ボルトと５．０ボルトとの間の電圧
でリチウムをさらに吸着しない少量の１つ以上のリチウ
ム化活性剤（例えば、ＬｉＣｏＯ₂又はＬｉＮｉＯ₂）を
含むことができ、電池はそれでも始めの充電された状態
で提供することができる。この場合、カソードは好まし
くは、活性剤としてリチウム化材料（例えば、ＬｉＣｏ
Ｏ₂又はＬｉＮｉＯ₂）の５０％以下（モル濃度）、さら
に好ましくは１０％以下（モル濃度）である。ＬｉＣｏ
Ｏ₂及びＬｉＮｉＯ₂はこれ以上リチウムを吸着しないた
め、これらの材料がカソード１２内に存在しても、アノ
ード１４からの脱着可能なリチウムを受け入れるために
必要なカソードの活性剤の量を減少させない。

【００１５】アノード１４は、電気化学システム内でホ
スト材料の中に分散されたリチウム金属２６を吸着及び
脱着することができるホスト材料２４から形成される。
例えば、アノード１４の中に存在するリチウムは、電池
（及び特にアノード）が再充電されるとき、ホスト材料
の中に入り込む、それと合金を作る、又はそれに吸着さ
れることができる。ホスト材料は、炭素質の材料；Ｓ
ｉ，Ｓｎ、スズの酸化物又は複合のスズ合金を含む材
料；ＣｏＯのような遷移金属の酸化物；Ｌｉ_3-XＣｏ
_xＮ、ここで０＜ｘ＜０．５、のようなリチウム金属の
窒化物及びＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂のようなリチウム金属の酸化
物などの電気化学システム内でリチウムを吸着及び脱着
することができる材料を含む。リチウム金属２６は、微
細に砕いたリチウムの粉末として、アノード１４内に設
けることが好ましい。さらに、リチウム金属２６の平均
の粒子寸法は、好ましくは約２０ミクロン以下であり、
さらに好ましくは約１０ミクロン以下である。リチウム
金属は、例えばリチウム金属の粉末をＣＯ₂を用いて処
理した、自燃性の粉末又は安定化した自然性が低い粉末
として供給することができる。

【００１６】アノード１４は、一般に、リチウム金属に
対して０．０ボルトより大きく１．５ボルト以下の電気
化学的電位で、可逆的にリチウム化及び脱リチウム化す
ることができる。電気化学的電位がリチウムに対して
０．０ボルト以下の場合は、リチウム金属は充電の間に
アノード１４に再び入ることはない。あるいはまた、電
気化学的電位がリチウムに対して１．５ボルトより大き
い場合は、電池の電圧は望ましくないほど低くなる。ア
ノード１４内に存在するリチウム金属２６の量は、電池
が再充電される場合、アノード１４内のホスト材料の中
に入り込む、それと合金を作る、又はそれに吸着される
に十分な最大の量以下であることが好ましい。例えば、
ホスト材料が炭素である場合、リチウムの量は、ＬｉＣ
₆を作るために必要な量以下であることが好ましい。言
い換えると、アノード内の炭素に対するリチウムのモル
比は、１：６以下であることが好ましい。

【００１７】本発明によれば、電気化学システムの中に
リチウムを吸着及び脱着することができるホスト材料を
設け、このホスト材料の中にリチウムを分散し、ホスト
材料と中に分散されたリチウム金属とをアノードに形成
することによって、アノード１４を製作することができ
る。リチウム金属及びホスト材料は、テトラヒドロフラ
ン（ＴＨＦ）のような非水系の液体及びバインダと混合
されて、スラリーに形成されることが好ましい。次に、
スラリーを使用して、例えば、集電器２２をスラリーに
コーティングし、その後スラリーを乾燥することによっ
て、アノード１４を形成する。ホスト材料を炭化水素溶
剤（例えば、ヘキサン）のような非水系の液体のリチウ
ム金属を含む懸濁液の中に浸漬することにより、リチウ
ム金属をアノードの中に設けることもできる。懸濁液の
中で使用されるリチウム金属は、前述したように、微細
に砕いたリチウムの粉末であることが好ましい。ホスト
材料をアノードの形状に形成し、次に、リチウム金属の
懸濁液の中に浸漬することができる。又は、ホスト材料
をリチウム金属の懸濁液と組み合わせてスラリーを作
り、次に、集電器に加え乾燥してアノードを形成するこ
とができる。懸濁液を作るために使用する非水系の液体
は、アノードを乾燥する（例えば、高温で）ことによっ
て取り除くことができる。どのような方法を使用して
も、リチウム金属をホスト材料の中にできるだけ良好に
分散することが好ましい。このため、前述したように、
リチウム金属２６の平均の粒子寸法は、好ましくは約２
０ミクロン以下であり、さらに好ましくは約１０ミクロ
ン以下である。

【００１８】アノード１４内のホスト材料２４は、炭素
質の材料；Ｓｉ，Ｓｎ、スズの酸化物又は複合のスズ合
金を含む材料；ＣｏＯのような遷移金属の酸化物；Ｌｉ
_3-xＣｏ_xＮ、ここで０＜ｘ＜０．５、のようなリチウム
金属の窒化物及びＬｉ₄Ｔｉ ₅Ｏ₁₂のようなリチウム金属
の酸化物などの電気化学システム内でリチウムを吸着及
び脱着することができる１つ以上の材料を含むことがで
きる。前述したように、ホスト材料２４がグラファイト
を含むことが好ましい。さらに、ホスト材料２４が、導
電剤として、少量のカーボンブラック（例えば、重量で
５％未満）を含むことが好ましい。

【００１９】図１に示すように、カソード１２は、電子
絶縁セパレータ１６によってアノード１４から切り離さ
れている。一般に、このセパレータ１６は、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶ
ＤＦ）などの材料から形成される。

【００２０】二次電池１０は、カソード１２とアノード
１４とを電気化学的に連通する電解液をさらに含んでい
る。この電解液は、非水系の液体、ゲル又は固体とする
ことができ、リチウム塩、例えば、ＬｉＰＦ₆を含むこ
とが好ましい。電解液は電池１０の全体、及び特に、カ
ソード１２、アノード１４及びセパレータ１６内に供給
されている。一般に、電解液は液体であり、カソード１
２、アノード１４及びセパレータ１６は、電解液の中に
浸漬されてこれらの構成要素間の電気化学的な連通を行
う多孔質の材料である。

【００２１】前述したように、電池１０は集電器２０及
び２２を備えており、これらは電子を外部回路に送るた
めに使用される。集電器２０はアルミニウムのフォイル
から作り、集電器２２は銅のフォイルから作ることが好
ましい。

【００２２】本発明の電池１０は、当業者には周知の方
法で製作することができ、層の厚さが以下の範囲内であ
ることが好ましい（図１の左から右に）。

【００２３】層厚さ集電器（２０）２０〜４０μｍカソード（１２）７０〜１００μｍセパレータ（１６）２５〜３５μｍアノード（１４）７０〜１００μｍ集電器（２２）２０〜４０μｍ電池１０は、カソード１２、アノード１４及びセパレー
タ１６を通して分散された電解液、及びケーシング（図
示せず）も含んでいる。

【００２４】動作に当たっては、新たに製作された二次
電池１０は、始めは充電された状態であり、より好まし
くは完全に充電された状態にあり、また最初は、リチウ
ムイオンをアノード１４から電解液を通ってカソード１
２に送ることによって放電される。同時に、電子がアノ
ード１４から、集電器２２、外部回路、及び集電器２０
を通ってカソード１２に送られる。次に、二次電池１０
は、リチウムイオンをカソード１２から電解液を通って
アノード１４に送ることによって充電又は再充電するこ
とができ、次に前述したように、再び放電される。充電
及び放電のステップが非常に多くのサイクルを発生する
と共に、同時にカソードの活性剤の高い比容量及び安全
な動作状態を維持することができる。

【００２５】二次電池１０は、様々な種類の用途で使用
することができる。例えば、二次電池は携帯電話、カム
コーダー及びラップトップコンピュータなどの携帯用電
子機器で、また電気自動車及びハイブリッド式電気自動
車などのより大きなパワーの用途で使用することができ
る。

【００２６】本発明の上記の説明を読み、また添付の図
面を精査すれば、当業者はそこから変更及び変化を行う
ことができることは理解されよう。これらの変更及び変
化を加えたものは、本発明の特許請求の範囲に含まれる
ものである。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、高い比容量、安全な動
作状態及び良好なサイクル能力を有する二次電池を提供
することができる。特に、リチウム金属をアノード内に
設けるので、非リチウム化材料を二次電池内の好ましい
カソードの活性剤として使用することができる。これら
の非リチウム化活性剤は、リチウムイオン電池内で現在
使用されているリチウム化材料よりも高い比容量を有し
ている。非リチウム化のカソード用活性剤及び金属リチ
ウムのアノードを有する従来のリチウム二次電池とは異
なり、本発明のアノードと組み合わせた非リチウム化の
カソード用活性剤を用いて製造された二次電池は、安全
に動作しまたサイクリング時にリチウムのデンドライト
を発生しないことが発見されている。さらに、本発明の
二次電池は、充電時にリチウムがカソードから除かれる
とき不安定になる、リチウムイオン電池よりも安全に動
作する。特に、本発明の二次電池内のカソードの活性剤
は、一般に、電池が新たに製作されるときは完全に充電
された状態にあるので、それはリチウムイオン電池内で
使用されるカソード材料よりも安定している。さらに、
本発明の電池は、カソードの活性剤の安全な動作状態及
び高い比容量を維持しながら、非常に多くの回数の充電
及び放電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による、カソード、アノード、セパレー
タ及び電解液を含む単純化した二次電池の構成を示す図
である。

【符号の説明】

１０二次電池１２カソード１４アノード１６セパレータ２０集電器２２集電器２４ホスト材料２６分散されたリチウム金属

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョン・エル・バーバ，ザ・サードアメリカ合衆国ノースキャロライナ州 28216、シャーロット、インチャントメント・コーヴ・レーン 4351 Ｆターム(参考） 5H029 AJ03 AJ05 AJ12 AK02 AK05 AL01 AL02 AL03 AL04 AL06 AL12 AL18 AM07 CJ13 CJ23 DJ12 DJ16 HJ05 HJ18 5H050 AA07 AA08 AA15 BA17 CA02 CA11 CB02 CB03 CB05 CB08 CB12 CB29 FA08 FA17 FA18 GA13 GA23 HA05 HA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池用に製作されたアノードであっ
て、電気化学システム内でリチウムを吸着及び脱着する
ことができるホスト材料と、前記ホスト材料の中に分散
されたリチウム金属と、を含むことを特徴とするアノー
ド。
【請求項２】請求項１に記載のアノードであって、前
記リチウム金属が微細に砕かれたリチウムの粉末である
ことを特徴とするアノード。
【請求項３】請求項２に記載のアノードであって、前
記リチウムの粉末の平均粒子寸法が約２０ミクロン以下
であることを特徴とするアノード。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のアノー
ドが、リチウム金属に対して０．０ボルトより大きく
１．５ボルト以下の電気化学的電位で、可逆的にリチウ
ム化及び脱リチウム化することができることを特徴とす
るアノード。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のアノー
ドであって、前記ホスト材料が、リチウムに対して０．
０ボルトより大きく１．５ボルト以下の電気化学的電位
で、可逆的にリチウム化及び脱リチウム化することがで
きる１つ以上の材料を含むことを特徴とするアノード。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のアノー
ドであって、前記ホスト材料が、炭素質材料、Ｓｉ，Ｓ
ｎ，スズ酸化物、複合スズ合金、遷移金属の酸化物、リ
チウム金属の窒化物及びリチウム金属の酸化物から成る
群より選択された１つ以上の材料を含むことを特徴とす
るアノード。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のアノー
ドであって、前記ホスト材料が炭素質材料を含むことを
特徴とするアノード。
【請求項８】請求項７に記載のアノードであって、前
記炭素質材料がグラファイトであることを特徴とするア
ノード。
【請求項９】請求項８に記載のアノードであって、前
記ホスト材料がカーボンブラックをさらに含むことを特
徴とするアノード。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載のアノ
ードであって、前記アノード内のリチウム金属の量は、
前記アノードが再充電される場合、前記アノード内の前
記ホスト材料の中に入り込む、前記ホスト材料と合金を
作る、又は前記ホスト材料に吸着されるに十分な最大の
量以下であることを特徴とするアノード。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載のア
ノードを含むことを特徴とする二次電池。
【請求項１２】製作された二次電池であって、活性剤を含むカソードと、請求項１〜１０のいずれかに記載されたアノードと、正極と負極とを分離するセパレータと、前記正極と前記負極とを連通する電解液と、を含むこと
を特徴とする二次電池。
【請求項１３】請求項１２に記載の二次電池であっ
て、前記正極が、活性剤としてリチウムに対して２．０
〜５．０ボルトの電気化学的電位でリチウム化すること
ができる化合物を含むことを特徴とする二次電池。
【請求項１４】請求項１３に記載の二次電池であっ
て、前記正極内の前記活性剤が、ＭｎＯ₂，Ｖ₂Ｏ₅及び
ＭｏＳ₂、及びその混合物から成る群より選択されるこ
とを特徴とする二次電池。
【請求項１５】請求項１３に記載の二次電池であっ
て、前記正極内の前記活性剤が、ＭｎＯ₂を含むことを
特徴とする二次電池。
【請求項１６】請求項１３に記載の二次電池であっ
て、前記正極内の前記活性剤が、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄を含むこ
とを特徴とする二次電池。
【請求項１７】請求項１２〜１６のいずれかに記載の
二次電池であって、前記カソード内の活性剤の量が前記
アノード内に存在する脱着可能なリチウム金属を受け入
れるに十分であることを特徴とする二次電池。
【請求項１８】請求項１２〜１７のいずれかに記載の
二次電池が、完全に充電された状態であることを特徴と
する二次電池。
【請求項１９】二次電池用のアノードを製作する方法
であって、電気化学システムの中にリチウムを吸着及び脱着するこ
とができるホスト材料を設置するステップと、前記ホス
ト材料の中にリチウム金属を分散するステップと、前記ホスト材料とその中に分散された前記リチウム金属
とをアノードに形成するステップと、を含むことを特徴
とする方法。
【請求項２０】請求項１９に記載の方法であって、前
記分散するステップが、スラリーを形成するために前記
リチウム金属、前記ホスト材料及び非水系の液体を一緒
に混合するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】請求項１９又は請求項２０に記載の方
法であって、前記形成するステップが、前記スラリーを
集電器に加えるステップと前記スラリーを乾燥させるス
テップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】請求項１９〜２１のいずれかに記載の
方法であって、前記分散するステップが、前記ホスト材
料をリチウム金属及び非水系の液体を含む懸濁液の中に
浸漬するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】請求項２２に記載の方法であって、前
記分散するステップが、前記ホスト材料を炭化水素内の
リチウム金属の懸濁液の中に浸漬するステップを含むこ
とを特徴とする方法。
【請求項２４】請求項１９〜２３のいずれかに記載の
方法であって、前記分散するステップが、微細に砕かれ
たリチウム金属の粉末を前記ホスト材料の中に分散する
ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】請求項１９〜２４のいずれかに記載の
方法であって、前記分散するステップが、平均粒子寸法
が約２０ミクロン以下のリチウム金属を前記ホスト材料
の中に分散するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】請求項１９〜２５のいずれかに記載の
方法であって、前記設置するステップが、リチウムに対
して０．０ボルトより大きく１．５ボルト以下の電気化
学的電位で、可逆的にリチウム化及び脱リチウム化する
ことができる１つ以上の材料から成るホスト材料を設け
るステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】請求項１９〜２６のいずれかに記載の
方法であって、前記設置するステップが、炭素質材料、
Ｓｉ，Ｓｎ，スズ酸化物、複合スズ合金、遷移金属の酸
化物、リチウム金属の窒化物及びリチウム金属の酸化物
から成る群より選択された１つ以上の材料を含むホスト
材料を設けるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】請求項１９〜２７のいずれかに記載の
方法であって、前記設置するステップが炭素質材料を含
むホスト材料を設けるステップを含むことを特徴とする
方法。
【請求項２９】請求項１９〜２８のいずれかに記載の
方法であって、前記設置するステップが、前記炭素質材
料がグラファイトであるホスト材料を設けるステップを
含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】請求項２９に記載の方法であって、前
記ホスト材料がカーボンブラックをさらに含むホスト材
料を設けるステップを含むことを特徴とする方法。