TW200818582A - Lithium-ion secondary battery - Google Patents

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TW200818582A
TW200818582A TW096122686A TW96122686A TW200818582A TW 200818582 A TW200818582 A TW 200818582A TW 096122686 A TW096122686 A TW 096122686A TW 96122686 A TW96122686 A TW 96122686A TW 200818582 A TW200818582 A TW 200818582A
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Christina M Lampe-Onnerud
Per Onnerud
Yanning Song
Ii Richard V Chamberlain
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Boston Power Inc
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Description

200818582 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 尤其關於用於該電池 本發明乃關於鋰離子二次電池， 的活性陰極材料。 【先前技術】 、可充電式電池一例如鋰離子可充電式電池一係廣 作為受電池驅動的可攜式電子裝置(例如手機、可攜 腦、攝錄像機、數位相機、pda及類似者）的電源。 用於該類可穩式雷；# k1 m j私式毛子褎置的典型鋰離子電池組係運用 及率聯構形的多數個電池。舉例來說，-ϋ離子電池_ 包括串聯連接的數批，其中各批係包括並聯連接的-或多 :電池纟批通常具有一監控該批電壓&準的電子控制 益。在—理想構形中，包括在電池組以内的各個電池係办 全相同。然而，當 ’、70 電池老化且充放多次時，電池係傾 離初始理想條#，1 Λ、γ A _ ^ k成不均衡的電池組（譬如不完全相同 的容量、阻抗、放電盥充 电/、兄電連率）。此於電池中的不 現象可能導致該可充電式 、 凡电式電池於正常刼作期間過度充雷 過度放電，繼而可自t切# h入 了此払致文全性疑慮，例如***（亦即氣 體快速釋放並有可能起火）。 乳 、、傳統上，習用鋰離子可充電式電池已運用Lic〇〇2型材 1作為魏離子電池陰極的活性成分。就該類運肖UC0〇2 陰_料的鋰離子電池欲完全充飽而言，充電電壓 m2〇v。若施以較低的充電電壓，容量係較低，其 6 200818582 對應於活性Li Co 〇2材料的較低利用。另一方面，若施以 較高的充電電壓’電池較不安全。一般而言，由於高安全 性疑慮的緣故，就以LiCo〇2為基質的鋰離子電池而言欲 具有高容量（舉例來說高於約3 Ah)係一大挑戰。為了使 安全性疑慮減至最小，降低充電電壓是一個選項。然而， 這將降低電池容量且繼而降低電池能量密度。為獲得高容 量，在一個電池組内增加電池的數目可取代增加充電電壓 成為另一選項。然而，電池數目的增加可能造成電池不均 _ 衡的機率加大，其可能導致正常操作期間過度充電或過度 放電，如上文所討論者。 目月ίι晋遍用於工業上的最主流電池係所謂的"丨865〇"電 池。此電池具有約18 mm的外徑與65 mm的長度。通常， 18650電池係利用LiCo〇2並具有介於18〇〇 mAh與24〇〇 mAh之間的容量，但目前已有使用高達26〇〇 mAh的電池。 因為和LiC〇〇2相關的安全性疑慮，所以一般相信在比i 865〇 # 1池大的電池中使用LiCc>〇2是不安全的。本領域係存在 其他比U650電池大的電池，舉例來說，具有約％爪爪外 徑與6S mm長度的"2665〇"電池。2665〇電池通常不含 LiC〇〇2,且在冒…“與Wh/L方面比運用。〜仏的 電池具有較差的性能特性。 因此，對發展用於令上述問題減至最小或克服上述問 題的鐘離子電池之新穎活性陰極材料係有所需求。尤直， 對發展能夠製造大型電池（舉例來說，在體積及/或心電 池上大於習用以LiCo〇2基的電池（譬如1 865〇電池 7 200818582 的新穎活性陰極材料係有所需求 【發明内容】 本發明係大致上涉及：⑴—種活性陰極材料，里勺 鈷酸鋰與鎳酸鋰當中至少一者；以 =匕 岐意穴晶石鱼橄禮 石化a物當中至少一者的混合物 /、 極材料的鐘離子L箱乂 有该類活性陰 J !離千％池，（3) —種形成該類鋰離 法’⑷—種包含-或多個電池的電池組，各電池係包括該 類活性陰極材料，1 Θ “^ ^ 材枓以及⑺一種糸、統，其包括該類電池組或 鋰離子電池和一可攜式電子裝置。 一 人二實例中’本發明係涉及一種包括電極材料混 ::的:=陰極材料。該混合物係包括：結酸鐘與鎳酸鐘 田至乂者，以及錳酸鹽尖晶石與橄欖石化合物當中至 少一者。_㈣酸鹽尖晶石係以實驗式u(㈤)(Mni.ylA，y2)2· x2〇zl表不，其中·· xl與係各別獨立地等於或大於〇 〇1且等於 0.3 ； y ” y2係各別獨立地大於〇 〇且等於或小於ο ];
Zl，係等於或大於3·9且等於或小於4.1 ;以及 員 為鎖銘、録、錄與鉻所構成之群組的當中至少一 中 該橄欖石化合物係以實驗式Li (1-X2)A”X2MP04 表示，其 於或小於0.2，或者 x2係等於或大於0.05且等 8 200818582 係等於或大於〇·〇且等於或小於〇1 ;以及 Μ為鐵、錳、鈷與鎂所構成之群組的當中至少一員 以及 Λ Α”為鈉、鎂、鈣、鉀、鎳與鈮所構成之群組的者中至 少一員。 田
、在另-具體實例中，本發明係涉及—種包括_混合物 之活性陰極材料，該混合物係包括：鎳酸鋰，其選自於由 塗覆有 UC〇〇2 的 LiNiuC〇0.15Al〇.〇5〇2 、及
Ll(Nl/3C〇1/3Mn〗/3)〇2所構成之群組；以及以實驗式 Li(1+x7)Mn2-y7〇z7表示的錳酸鹽尖晶石，其中與y?係夂 別獨立地等於或大於〇·〇且等於或小於1〇 ; 於或大於3.9且等於或小於4.2。 ”、 本發明亦涉及一種鋰離子電池，其具有一包括一活性 陰極材料之陰極。該活性陰極材料係包括電極材料之混合 物°亥/吧合物係包括··鈷酸鋰與鎳酸鋰當中至少一者；以 及猛酸鹽尖晶石與橄欖石化合物當中至少—者。該锰酸鹽 尖晶石係以實驗式Li(1+xl)(MnwiA，y2)2 x2〇zi表*，其中： 〇 3 ·Χΐ與x2係各別獨立地等於或大於0.01且等於或小於 yl與y2係各別獨立地等於或大於〇 〇且等於或小於 zl係等於或大於3.9且等於或小於41 ;以及 A為鎂、鋁、鈷、鎳與鉻所構成之群組的當中至少一 9 200818582 該橄欖石化合物係以實驗式Li(i x2)A，，x2Mp〇4表示，其 中： x2係等於或大於0·05且等於或小於〇·2，或者 χ2係等於或大於〇·〇且等於或小於〇1 ;以及 Μ為鐵、錳、鈷與鎂所構成之群組的當中至少一員； 以及 ~ Α”為鈉、鎂、鈣、鉀、鎳與鈮所構成之群組的當中至 少一員0
"在一具體實例中，該混合物係包括：―與鎳❹ 當中至少一者；以及錳酸鹽尖晶石與撖欖石化合物當中至 少-者。賴鹽尖晶石與橄欖石化合物係如上文所說明 者。在另-具體實例中’該混合物係包括：鎳酸鋰，其選 自於由鈷酸鋰、塗覆有Lic〇〇 /、、 2 叼 UJNlo 8L〇〇 15Al〇 05〇2、及
Li(N1/3C〇1/3Mn1/3)〇2 所構成之群 人〜n，以及如上文所說明 錳酸鹽尖晶石。該電池係具有大於約3.〇Ah/電池之容量。 在再另-具體實例中，本發明係指涉一種鋰離子電池， 其具有一包括一活性陰極材料 _ ^ ^ ^ 十之‘極，该活性陰極材料係 〇含一陰極混合物，該降搞、、日人^^ 、 · 亥险極扣合物係包括鈷酸鋰及以實驗 工、L1(1 + xl)(Mni yiA’y2)2 x2u示的鐘酸鹽尖晶石，1中 與^係各別獨立地等於 / ϋ且羊於或小於〇·3，装 他夂數係如上文所說明者。該鈷 一 鈷酸鋰：錳酸鹽尖曰石為入㈣、’ 鹽大曰曰石係呈 猛5文皿穴曰曰石為介於約〇95:〇〇5至約〇55 之間的重量比例。 · 5 亦包括在本發明内的是一種 J疋禋電池組，其包括一或多個 10 200818582 車又仫為複數個電池。該電池組的（多個）電池係如 上文為本發明鋰離子電池所說明者。在一具體實例中，該 混合物係包括：姑酸鐘與錄酸料中至少—者；以及短酸 Μ晶石與撖檀石化合物當中至少—者。祕酸鹽尖晶石 橄欖石化口物係如上文為本發明鐘離子電地所說明者。 在另一具體實例中，該混合物係包括鎳酸鋰，其選自於由 鈷酸鋰、塗霜右T ^ TVM 伋有 LlC〇〇2 的 LiNi"C〇0.15A1〇.05〇2、及
/ "办一〜从所構成之群組；以及上文所說明的錳 、 奴佺地该電池組係包括複數個電池且該等 電池的至7電池係具有大於約3·〇 Ah/電池之容量。在再 另一具體實例該混合物係包括鈷酸鋰及以實驗式 / (】xl〉（ “y〗A y2)2-x2〇zi表示的短酸鹽尖晶石，其中變數 係如上文所說明者’而且該鈷酸鋰與錳酸鹽尖晶石係呈鈷 酸鐘·•鐘酸鹽尘日 i 大日日石為介於約0.95 : 0.05至約0.55 : 〇·45 之間的重量比例。 -種形成具有一包括上述活性陰極材料之陰極的鋰離 子氣池的方法亦包括在本發明内。該方法係包括形成一上 述活性陰極材料。該方法又包括以該活性陰極材料形成一 ^驟^形成一經由電解質和該陰極有電性接觸的陽極 、V驟，藉此形成一鐘離子電池。 括在=! 一可攜式電子裝置及上述電池組的系統亦包 括在本發明内。 本發明之㈣子電池（其在正極㈣由二或多種不同 頟活性陰極材料所構成的新穎混摻物）係比僅運用 200818582 η
LiCo〇2作為鋰離子電池陰極活性材料之習用鋰離子電池具 有卓乂安王的化學4寸性。尤其，本發明的活性陰極材料能製 造大型電池（譬如比1865〇電池大）以供用於該等移動式 $置，其某種程度上係由於其安全性及就能量密度與功率 密度而言的高容量。本發明亦容許經濟地製造較今日工業 常見電池（譬如18650電池）大的電池，其某種程度上係 由於較低的陰極成本且某種程度上係由於較低的電子元件 《本。該等較高容量型電池係容許較低成本，而無犧牲整 =安全性。該等較高容量型電池進而可使充電控制所需的 I子構件數目減至最少，其容許降低利用多個以串聯或並 %連接之電池的電池組的整體電子構件成本。 本各月可用於移動式電子裝置，例如可攜式電腦、手 機及可攜式電動工具。本發明亦可用於供 用的電池。 動力载
【實施方式】 本發明之前述與其他宗旨 示於隨附圖式（其中類似元件 件）之本發明較佳具體實例的 圖式不一定按比例繪製，而是 原理之上。 在一具體實例中，本發明 電池電極内的活性陰極材料混 入與取出。該活性陰極材料係 、特徵及優點將藉由下列例 付號係指不同視圖的相同部 更特定說明變得明顯。該等 將強調重點置於例示本發明 係有關一種可運用於鋰離子 合物’其容許鋰可逆性地嵌 包含一混合物，該混合物係 12 200818582 包括··録酸鐘與錄酸鐘當中至少一去· 與撖欖石化合物當中至少一者。以及-酸鹽尖晶石 可用於本發明的鎳酸鋰係包括 一 尽千或Ni原子或者 二者的至少一改性劑。如本案所使 立 改性劑」（modifier) U曰在LlN1〇2結晶結構中㈣Li原子或犯原子或者 位置的取代原子。在一具體實例中’錦酸鐘僅包括。原子 的改性劑（「U改性劑」）。在另一 僅I括N!原、子的改性劑（rNi改性劑」）。在再另一呈 體實例中，鎳酸鐘係包括Ni二者的改性劑〜改性 劑的例子包括鋇（Ba)、鎮（Mg)、⑼Ca)、及銘⑻）。 性劑的例子包括該等用於Li的改性劑以及，除此之外，： 包括銘⑽、障η)、及删（BpNi改性劑的其他例 括钻㈣、及鈦㈤。較佳地，錄、酸鐘係塗覆有⑽/ 该塗覆可為漸層塗覆或點狀塗覆。 2 可用於本發明的-特殊種類的錄酸鐘係以實 iX3Ni1.z3M%3〇2 ^ ^ ^ t 0.05 < X3 < 1 .2 ^ < z3 Μ 為選自於由 c〇、Μη、Al、B、τ; λ/γ 成之群組的-或多低素。較佳地，Μ，為選自於由構 卜1呦、^、及^所構成之群組的-或多個元素。、 可用於本發明的另一特破插A ' · %殊種類的鎳酸鋰係以實驗, 1χ4 x5N1(1-y4.z4)C〇y4Qz4〇a 表示，其中 χ4 係等於 工 〇 _ 1且等於或小於約i. 3 ; 5係等 〆;約 :約〇.2;y4係等於或大於〇·〇且等於或小於約〇2: 專於或大於〇·〇且等於或小於約〇2;a係大於約 係 於約〇,一……尋於或大於00且等於或小 13 200818582
於約2·1 ; A*為鋇（Ba)、鎂（Mg)與鈣（Ca)所構成之群組的當 中至少一員；以及q為鋁（A1)、錳（Mn)與硼（B)所構成之群 組的當中至·少一員。較佳地，y4係大於零。在一較佳具體 實例中’ x5係等於零，而Z4係大於〇·〇且等於或小於約0,2。 在另一具體實例中，Z4係等於零，而χ5係大於0 0且等 於或小於約0.2。在再另一具體實例中，χ5與Ζ4係各別獨 立地大於0 · 0且等於或小於約〇 · 2。在再另一具體實例中， x5、y4與ζ4係各別獨立地大於〇.〇且等於或小於約〇.2。 鎳酸鋰的各種例子（其中x5、y4與z4係各別獨立地大於 〇.〇且等於或小於約0·2)可在美國專利第6,8S5,46i與 6,921，609唬中找到（其整體教示係以參照方式併入本案）。 錄酸鐘的一特定實施例為UNi"c〇G i5AU 05〇2。一較
LiCo〇2^ LiNi,8Co0.15Al,05〇2〇 ^ 點狀塗覆的陰極具有未完全塗覆於鎳酸鹽核心顆粒頂部上 的LiCo〇2,使得具較高反應性的鎳酸鹽失活且於是更安 全。塗覆有UCo〇20t UNi〇8C〇〇i5AW^成物之組成可 自然地稍微偏離Ni:C〇:Al之間的0.8 : 〇15 : 〇〇5重量比 例。就沁而言，偏離可大約為ι〇_ΐ5%，就c〇而言為5_汕％， 且就A1而言為2-4%。 u〇9?Mg〇〇3Ni^^ 一軏仫特足實施例為塗覆有UCo〇2的
Ll°.97Mg〇.°3Nl°.9C〇° l02。經點狀、塗覆的陰極具有未完全塗 覆於鎳酸鹽核心顆粒頂邱 、邛上的LiCo02，使得具較高反應性 的鏡&L皿失活且於θ 於疋更安全。塗覆有UC〇02的 14 200818582
Ll〇.97MgGwNio 9CoG1〇2組成物之組成可自然地稍微偏離 Mg:Ni:Co之間的〇.〇3 : 〇9: 〇」重量比例。就叫而言， 偏離可大約為2-4%，就Ni而言為10_15%，且就c〇而言 為 5 -1 〇 % 〇 罕父佐鎳醍鹽為 可用於本發明的另 此333
Ll(Ni/3Co1/3Mn1/3)02，其亦稱作「333 型鎳酸鹽 型鎳酸鹽可視情況如上述般塗覆有Lie0〇2。
可用於本發明的鈷酸鋰適宜例子係包括被Li與C〇原 子改性劑當中至少一者改性的Lic〇〇2。u改性劑的例子係 如上文為LiNi〇2之Li所說明者。c〇改性劑的例子包括用 於Li的改性劑、以及鋁（A1)、錳（Mn)、及硼（b)。其他例 子包括鎳（Ni)、及鈦（Ti)。尤其，以實驗式 z6)M”Z6〇2表示的鈷酸鋰可用於本發明，其中χ6係大於〇 且小於！·2，· y6係等於或大於G且小於G1，ζ6係等於或 大於0且小於0.5 ; Μ，為鎂（Mg)與鈉（Na)當中至少一者， 且M”為锰㈣、銘⑷）、爛⑻、欽㈤、鎮（Μ§)、⑹叫、 及鳃（Sr)所構成之群組的當中至少一員。 可用於本發明的另一铦酸鋰例子係包括uc〇o2。 尤其較佳的是該等化合物係具有球體狀形態 增進了堆疊與生產特性。 ^ & 較佳地，始酸鐘與鎳酸鐘各者的晶體結構係獨立地為 Mm型空間鮮（菱形六面體，包括扭曲菱形六面體）。或 者，鎳酸鋰的晶體結構可呈單 間群（譬如P2/m或 C2/m )。在R_3m型^間群中，鐘離子係佔據"以"位置（㈣， 15 200818582
y=〇且z=〇) ’且過渡金屬離子（亦H 始酸鋰中…係伯據"讣”位置：：:鎳酸鐘中的Ni及 氧係位於 ”6a"位置 f ν^Λ χ 0 ’ y=〇，ζ = 0.5 )。 屬離子—包括其〜z。，其中z〇係取決於金 可用於本發明之撖 J的本質而有所變動）。 '^徹視石化合物係
，，錢表示，其中χ2係等J 於或大於〇·〇且等於, ；·，或Χ2係等
〜…構成之:=一°= :;FNa、Mg、Ca、K，、—==^^ Μ為Fe或Μη。更佳地，UFep〇 於本發明。在一較佳 4 5 1 nP〇4或兩者係用 具有高度導電性的材料Cl，：欖石化合物係塗覆有 塗覆有碳的咖〇4或塗1如；：的在ι:更佳具體實例中’ 0B ,,,. 4飞土復有石厌的L丨MnP〇4係用於本發 明。撤欖石/^物的各種例子（其中Μ為㈣遍）可在 吳國專利弟5,9U)，382號中找到（其整體教 式併入本案）^ ·、、、乃 橄棍石化合物在充電/放電時的晶體結構通常變化不 大，這使得撖欖石化合物就循環特性而言係較為優越。再 者，即使當電池暴露至高溫環境時，其安全性通常仍高。 橄欖石化合物（譬如LiFeP〇4與LiMnP〇4) 其相對低料本。 & 錳酸鹽尖晶石化合物具有錳基質，例如UMn2〇4。雖 然锰酸鹽尖晶石化合物通常具有低的比容量（嬖如介於約 100至1 1 5 mAh/g )，但该專在調配成電極時係具有高的 16 200818582 供電傳遞性，且就高溫時的化學反應性而言通常是安全 的。錳酸鹽尖晶石化合物的另一優點是其相對低的成本。 可用於本發明的一類錳酸鹽尖晶石化合物係以實驗式 Ll(i+xi)(Mni-yiA’y2)2-x2〇zl 表示，其中八，為 Mg、A卜 Co、Ni、 及Cr當中的一或多者；χ1與χ2係各別獨立地等於或大於 0·01且等於或小於〇.3,; yl與y2係各別獨立地等於或大於
〇·〇且等於或小於〇·3 ; zl係等於或大於3·9且等於或小於 4.1。較佳地，Α，係包括Μ3 +離子，例如αι3+、c〇3+、见3+、 與 Cr3+，更佳為 A13+。由 Li(i+xi)(Mni yiA，y2)2為構成的 ㈣鹽尖晶石化合物可具有相較& LiMn2〇4之改良的循環 能力及功率。 在本發明之陰極混合物係包括錳酸鹽尖晶石的一些具 體實例中，用於本發明的錳酸鹽尖晶石係包括以實驗^ Li(1 + xl)(Mni.ylA’y2)2-x2〇zl表示的化合物，其中與以係 各別獨立地大於〇·〇且等於或小於〇 3,且其他數值係和： 文所說明者相同。 在本發明之陰極混合物係包括錳酸鹽尖晶石的其他具 體實例中，用於本發明的輯鹽尖晶石係包括以:: …為^表示的化合物，其中…係各別= 和上文所說明者相同。 或者，用於本發明的錳酸鹽尖晶石係包括以實驗式 #ΓΓΓ"〇ζ7 ^ ^ ^^ i ^ 專於或大於〇.〇且等於或小於u;以及 3·9且等於或小於4 2。 次大於 17 200818582 可用於本發明的猛酸鹽尖晶石特定實施例係包括 LiMni.9A1〇.1〇4、Li】+xiMn2〇4、Ui+x7Mn2 y7〇4 及其帶有 μ 與Mg改性劑的變化。以㈣)(Mni yiA，y2)2 A型猛酸鹽 尖晶石化合物的各種其他例子可在美國專利第4, 號、第5，m，270號以及第5,316,877號中找到（其整體教 示係以參照方式併入本案）。 本發明的活性陰極材料可藉由混合二或多_較佳呈粉 末狀形式的上述活性陰極組成分（亦㈣龍、銻酸链、 錳酸鹽尖晶石、及橄欖石化合物)來製備。一般而言，橄欖 石化合物（例如LiFeP〇4)、鐘酸鹽尖晶石化合物（例如 L!(丨+xl)(Mni-ylA’y2)2.x2〇zi )、以及鎳酸鋰（例如 Li(N1/3C〇1/3Mni/3)〇2 )係'具有高安全性。一般而言，録酸 鐘（例如 LiC〇〇2)、與鎳酸鐘（例如 u(Nl/3c〇1/3Mni/3)〇2' 乂及1^為’4(：0”(^4〇3型化合物）係具有高能量密度。 -些用於本發明陰極材料的陰極組分的一般特性係整理於 陰極材料 密度 (g/cc) 鈷酸鋰 --~~---- --— 5.05 鎳酸鐘 ------ 撖欖石（M = Fe) 3.30 錳酸晶石— 4.20 C/2 0容量 (mAh/^) J_50^ 2Λ0^ 155 1C容量 --------- 首次循環 —s[mAli/g) 效率（％) 1 __ 145 96 180 —__ 92 140 95 __115 94 --——--- 本發明之陰極材料的特性係有關容量、循環能力、以 18 200818582 及安全性。舉例來％ J义况’本發明之陰極姑杻π 電速率與其他外部條杜r 材枓可取決於充電/放 口1知件（例如電解皙崔裡& 展現不同容量。「六旦 、&擇轉電極配方）而 4 1」在本案中# # & 的材料（例如本發明之 ：：…可從以裡為主 逆性地移除的u離子數目為太主的晶艘結構中可 指結構實質上維持其完整性且意指Li 」係思 的晶體結構。理論上 /目嵌以恢復初始 Μ太安新A、， …、限小的速率之下對容量的定
敕 仔w彳日m構女定性或結構完 “生，假使-材料在循環充放期間分解或於高溫時極易分 解或造成放氣，則該材料被認為不安全，尤其假使該分解 或放耽導致電池内部啟始熱失控行為❹生高㈣。極化 ^于為再為容量增添另—㈣’隸化行為㈣離子電池性 能的效應係藉由鋰離子電池與電池組或使用該鋰離子電池 之應用裝置的控制電子元件之間的交互作用所決定。 適宜作為具高能量與功率、以及足夠安全性之電極的 調配物可藉由本發明活性陰極材料組分（亦即鈷酸鋰、鎳 酸鐘、I孟酸鹽尖晶石、及橄欖石化合物）的特定比例達成。 在一具體實例中，本發明的一活性陰極材料係包括鎳 酸娌，其包括Li原子或Ni原子或者二者的至少一改性劑。 鎳酸鋰較佳係以上述實驗式Lix3Ni(】-z3)M，z3〇2表示。或者， 鎳酸鋰係以上述實驗式Lix4A*x5Ni(1-y4-z4)C〇y4Qz4〇a表示。 在一特定實施例中，鎳酸鋰係以實驗式Li 4A* <Ni X4 x5A^A(l-y4- z4)C〇y4Qz4〇a表不’其中χ5、y4與ζ4係各別獨立地大於〇. 〇 且荨於或小於約〇 · 2。錄酸經的特定貫施例係如上文所說 19 200818582 明者。 在第二具體實例中，本發明的一活性陰極材料係包括 以上述貫驗式Lix6Co(〗_z6)M”z6〇2表示的鈷酸鋰。鈷酸鋰的 特定實施例係如上文所說明者。 在第二具體實例中，本發明的一活性陰極材料係包括 以上述實驗式Li(Nx2)A”x2MP〇4表示的撖欖石化合物。撖欖 石化合物的特定實施例係如上文所說明者。在一較佳具體
實例中，Μ為鐵或鎂。在一較佳具體實例中，橄欖石化合 物係塗覆有碳。 在第四具體實例中，本發明的一活性陰極材料係包括 鈷酸鋰（例如LiCo〇2)、及錳酸鹽尖晶石。該鈷酸鋰與錳 酉夂鹽大日日石一包括其特定實施例—係如上文所說明者。較 佳地，铦酸鐘與錳酸鹽尖晶石係呈鈷酸鋰：錳酸鹽尖晶石 為介於約0.8 : 0.2至約0·4: 0.6之間的重量比例。在第四 具體實例的一實施例中，錳酸鹽尖晶石係以川(μ〜 ”A’y2)2-x2〇zl表示。在第四具體實例的另一實施例中，錳 酉夂孤大日日石係以Li1 + x7Mn2.y7〇z7表示，較佳以Lii+^Mn2〇^ 表示（譬如Li1+x7Mn2〇4)。第四具體實例的再另一實施例 中，猛酸鹽尖晶石係以Lii+xiMn2〇n表示。 ^ ^ v 工丨丢徑材料你a栝 鎳酸鐘及以上述為表示的锰酸鹽尖 晶石。該鎳酸鋰與錳酸鹽尖晶石—包括其特定實施例—係 如上文所說明者。較佳地，錄錢與輯鹽尖晶石係呈錦 酸鋰：錳酸鹽尖晶石為介於約0 9: 〇1至約〇 3: 〇 7之間 20 200818582 % 的重量比例。在第五具體實例的一實施例中，鎳酸鋰為 Li(N1/3Co1/3Mn1/3)02 LiNi0.8C〇0 15A10>05〇2 或
LiowMgusNic^CouC^。較佳地，鎳酸鋰為塗覆有Lic〇〇2 的 LiNi0,8Co0.15Al0 05 〇24 Li〇97Mg〇〇3Ni"c〇〇i〇2。當使用 塗覆有 LiC〇〇2 的 UNV8C〇G.15A1〇〇5〇2 或 Lio.nMgG.^NiuCc^」〇2時，鎳酸鋰與錳酸鹽尖晶石係較佳 呈鎳酸鋰：錳酸鹽尖晶石為介於約〇·9: 〇1至約〇·3 : 〇7 之間的重畺比例。菖使用LKNmComMnJC^時，鎳酸鐘 與錳酸鹽尖晶石係較佳呈鎳酸鋰：錳酸鹽尖晶石為介於約 〇·7 : 0.3至約0.3 : 0.7之間的重量比例。 在第六具體實例中，本發明的一活性陰極材料係包括 至少一選自於由Li(N1/3Co】/3Mn1/3)〇2及塗覆有 LiNig’ο。"AId.wO2所構成之群組的鎳酸鋰；以及以 Lii+x7Mn2-y7〇z7表示、較佳以Lii+xiMn2〇4表示的錳酸鹽尖 晶石，例如LiMn2〇4。較佳地，該鎳酸鋰與錳酸鹽尖晶石 馨係呈鎳酸鋰··錳酸鹽尖晶石為介於約〇·9 ·· 〇1至約·· 〇 7 之間的重1比例。當使用Li(NmC〇⑴Mnm)〇2時，鎳酸鋰 與錳酸鹽尖晶石係呈鎳酸鋰：錳酸鹽尖晶石為介於約0.9 : 0 · 1至約〇 · 5 ’ 〇 · 5之間的重量比例。 在第七具體實例中，本發明的活性陰極材料係包括鉛 酸鋰（例如LiCo〇2)、錳酸鹽尖晶石、及鎳酸鋰。該鈷酸 鋰、錳酸鹽尖晶石、及鎳酸鋰—包括其特定實施例_係如 上文所說明者。較佳地，該鈷酸鋰、錳酸鹽尖晶石與鎳酸 鋰係呈鈷酸鋰：錳酸鹽尖晶石：鎳酸鋰為介於約〇 〇5盥 21 200818582 約0·8之間：介於約〇·〇5與約0·7之間（譬如介於約〇 〇5 與約0.3之間，或介於約〇·3與約0.7之間介於約〇 〇5與 約0.9之間（譬如介於約〇.4與約〇.9之間，或介於約〇_〇5 與約0.8之間）。在一實施例中，鎳酸鋰係以Ni y4-Z4)C〇y4QZ4〇a表示。在第二實施例中，鎳酸鍾係以 LyNio-wM’jO2表示、更佳為經LiCo〇2以漸層或點狀涂 覆的LiNi0 8C〇0〗5八10 〇5〇2。在第三實施例中，鎳酸鋰為 LKNmCoinMiim)。2。在第四實施例中，鎳酸鐘係包括u 與Ni原子二者之至少一改性劑，例如Lix4A*x5Ni(m z4)C〇y4Qz4〇a ’其中x5、y4與z4係各別獨立地大於〇 〇且 等於或小於約0.2，且錳酸鹽尖晶石係以Li(i+川（Μι^ ylA’y2)2-X2〇zl表示。較佳地，當使用 z4)Coy4Qz4Oj Lid+d/MniwAOmOz〗時，鈷酸鋰、錳酸 鹽尖晶石與鎳酸經係呈録酸經：I孟酸鹽尖晶石··鎳酸链為 介於約0·05與約0·30之間··介於約0·05與約〇·3〇之間： 介於約0·4與約0.9之間的重量比例。在第五實施例中， 鎳酸娌為Li(N1/3Co1/3Mn1/3)02或為視情況塗覆有LiCo〇2 的LiNiuCouAl。·❹502，且錳酸鹽尖晶石係以Li(1+xl)(MnK y 1 A y 2 ) 2 - X 2 〇 z 1表不。在此弟五貫施例中’當使用 LKNmComMnmJC^ 時 ’ Li(N1/3Co1/3]V[n1/3)〇2、Lium/Mn!· ylA y2)2-x2〇zl 與結酸經係王 L1 (N !/3 C Ο ]/3 Mil ]/3 ) 〇 2 * + :姑酸鋰為介於約〇·〇5與約0.8 之間：介於約0·3與約0.7之間：介於約〇 05與約〇,8之 間的重量比例。 22 200818582 在第八具體實例中，本發明的一活性陰極材料係包括 •二或多種鎳酸鋰與錳酸鹽尖晶石。該鎳酸鋰與錳酸鹽尖晶 石—包括其特定實施例—係如上文所說明者。較佳地，該 鎳酸鐘與錳酸鹽尖晶石係呈鎳酸鋰：錳酸鹽尖晶石為介於 約0.05與約〇·8之間：介於約0·〇5與約〇·9之間的重量比 例。較佳地，錳酸鹽尖晶石係以Li(1+xn(Mni.ylA，y2)2.x2〇zl 表示。在一實施例中，鎳酸鋰係包括以U A* 入’ X 3 ί 1 · y 4- · _ z4)C〇y4QZ4〇a表示的鎳酸鋰。在另一實施例中，鎳酸鋰係包 括以z3〇2表示的錄酸裡。或者，錄酸鐘係包 括一包括Li與Ni原子二者之至少一改性劑的鎳酸鋰，例 如 LlX4A x5Ni(1-y4.z4)Coy4Qz4〇a，其中 χ5、y4 與 Z4 係各別獨 立地大於0·0且等於或小於約〇·2。在一特定實施例中，鎳 酸經係包括Li(N1/3C〇1/3Mn1/3)〇2及以 Z4)Coy4Qz4Oa表示的鎳酸鋰。在另一特定實施例中，錄酸鐘 係包括Li(N〗/3Co 〗/3Mn1/3)〇2，以及包括Li與Ni原子二者 _ 之至少一改性劑的鎳酸鋰，例如Lix4A*x5Ni(Ky4. z4)C〇y4Qz4〇a ’其中x5、y4與z4係各別獨立地大於0 〇且 等於或小於約0.2。在再另一特定實施例中，鎳酸鋰係包 括 Li(N1/3Co1/3Mn1/3)〇2 及以 Lix4A*x5Ni㈠件叫c〇”Q』 示的鎳酸鋰，且錳酸鹽尖晶石係以u(i+xi)(Mni_yiΑ，^2 χ2(^ 表不。在此特定實施例中，鎳酸鋰與錳酸鹽尖晶石係呈 Li(N1/3Co1/3Mn1/3)〇2 ： Lix4 A*x5Ni(1.y4.z4)Coy4Qz4Oa ： 為介於約〇 〇5與約ο;之間：介 於約0.05與約0.7之間：介於約〇 〇5與約〇·9之間的重量 23 200818582 比例。 在第九具體實例中’本發明的一活性陰極材料係包括 鈷酸鋰（例如LiCo〇2)、以及以上述以 表不並較佳塗覆有碳的橄欖石化合物。該鈷酸鋰與撖欖石 化合物一包括其特定實施例一係如上文所說明者。較佳 地，該鈷酸鋰與橄欖石化合物係呈鈷酸鋰：橄欖石化合物 為介於約0.9: (M至約0·3: 〇.7之間的重量比例。在一實 施例中，撖欖石化合物係以(其中Μ ^ 鐵或錳）表示，例如LiFeP〇4與UMnP〇4。在此實施例中，
較佳地，鈷酸鋰與橄欖石化合物係呈鈷酸鋰：撖欖石化合 物為介於約0.8 : 0.2至約0.4 : 〇·6之間的重量比例。 在第十具體實例巾，本發明的一活性陰極材料係包括 鎳酸鋰、以及以上述Li(1.x2)A”x2Ml>〇4表示並較佳塗覆有碳 的撖欖石化合物。該鎳酸鋰與撖欖石化合物—包括其特定 貫施例一係如上文所說明者。齡社砧 ^ ^. 奴仏地，该鎳酸鋰與撖欖石 化合物係王錄酸經：撤槐石化合％么八 u σ物為介於約0.9 : 〇·1至約 0.3 : 0.7之間的重量比例。在一奋 、 仕 μ %例中，撖欖石化合物 係以Li(1.x2)A，，x2MP04(其中Μ為鐵或） -7取4猛j表不，例如LiFep〇4 與UM11PO4。在第二實施例中 • * · 列中，鎳酸鋰係包括以
LyA x5Ni(mZ4)C〇y4Qz4〇a表示的鎳酸鋰。在第三實施例 中，鎳酸鋰係包括以Lix3Nin μ，n主 一貝 WO2表示的鎳酸鋰。或 者’鎳酸鋰係包括一包括Li鱼]sji ;&工 4. ” Nl原子二者之至少一改性 劑的鎳酸鋰，例如Lix4A*x5mn Γη η八 U*z4)C〇y4Qz4〇a，其中 χ5、y4 與z4係各別獨立地大於〇 q且望 1等於或小於約0.2。在一特 24 200818582 定實施例中，鎳酸鋰為LKNwCowMi^JO2且撖欖石化合 物係以Lh-qA^MpO4表示，其中μ為鐵或錳。較佳地， 在该第一貫施例中，鎳酸鋰與橄欖石化合物係呈鎳酸鐘： 橄欖石化合物為介於約〇·9 : 〇·ι至約0.5 : 〇·5之間的重量 比例。在第二特定實施例中，鎳酸鋰係以Lix4A* Z4)C〇y4Qz4Oa 表示，較佳以 Ux4A*x5Ni(iy4z4)c〇”Qz4〇a (其 中x5、y4與z4係各別獨立地大於〇·〇且等於或小於約〇 2) 表示，且橄欖石化合物係以Li(卜x2)A，，x2MP〇4表示，其中M 馨 為鐵或猛。在第三特定實施例中，鎳酸鋰為
LlNlG.8Co〇.〗5AlG()5〇2 ，較佳為塗覆有 LiCo02 的 LNksCoo.BAlG G5〇2，且撖欖石化合物係以 Li(i x2)A，，x2Mp〇4 表示’其中]V[為鐵或鐘。較佳地，在該第三特定實施例中， 錄酸鍾與撖欖石化合物係呈鎳酸鋰：橄欖石化合物為介於 約〇·9: 0.1至約0.3·· 〇·7之間的重量比例。 在第十一具體實例中，本發明的一活性陰極材料係包 φ 括一或多種鎳酸鋰、以及撖欖石化合物，較佳為以Li(1- χ2)Α ’χ2ΜΡ〇4表示的撖欖石化合物，其中M為鐵或錳。該 鎳酸鋰與撖欖石化合物—包括其特定實施例一係如上文所 j明者。較佳地，該撖欖石化合物係塗覆有碳。在此具體 錢例中’錄酸經與撖棍石化合物係呈鎳酸鋰··橄欖石化合 物為介於約0.05與約〇·9之間：介於約〇 〇5與〇·9之間的 重量比例。在一實施例中，鎳酸鋰係包括以Lix4A*x5Ni(1-y4-叫〜Q“〇a表示的鎳酸鋰。在另一實施例中，鎳酸鋰係包 以Ux3Ni(Nz3)M’Z3〇2表示的鎳酸鋰。或者，鎳酸鋰係包 25 200818582 括一包括Li與Ni原子二者之至少一改性劑的鎳酸鋰，例 如 Lix4A X5Ni〇.y4-z4)Coy4 Qz4〇a，其中x5、y4與Z4係各別獨 立地大於0·0且等於或小於約0·2。在一特定實施例中，鎳 酸鋰係以實驗式Lix4A x5Ni(1-y4-z4)Coy4Qz4〇a表示，其中χ5、 y4與ζ4係各別獨立地大於〇·〇且等於或小於約〇·2。在一 特定實施例中，橄欖石化合物係以Li(ix2)A，，x2Mp〇4(其中 Μ為鐵或錳）表示，例如UFep〇4與LiMnp〇4，且鎳酸鋰 係包括Li(N1/3Co1/3Mn1/3)〇2和一包括Li與Ni原子二者之 , LixXx5Ni(,y4.24)c〇y4Qz4〇a , 其中x5、y4與z4係各別獨立地大於〇 〇且等於或小於約 0.2。在此實施例中，鎳酸鋰與撖欖石化合物係較佳呈 Li(N1/3C〇1/3Mni/3)〇2:錄酸鐘：橄欖石化合物為介於約_ 與約之間：介於約0.05與約〇.7之間：介於約〇 〇5·與 約0.9之間的重量比例。 在第十二具體實例中，本發明的—活性陰極材料係包 括鎳酸鋰、鈷酸鋰（例如
UC〇〇2)、以及以上述U x2)a'2mi>〇4表示的橄欖石化合物。該鎳酸鐘、銘酸鐘、：· ==—包括“定實施例—係如上文所說明者。 口鮮：“列巾’鎳^鋰、钻酸鋰與撖欖石化合物係較佳 :門二於撖欖石化合物：鎳酸經為介於約0 …量比例。在-實Γ/中 °5與約°.9之
Li A* Ni 。 鎳酸鐘係包括以 x4 (Ky4_z4)c〇y4Qz4〇a表示的鎳酸鋰。在另一容 中，鎳酸鋰係包括以ux3Ni Μ， Ω主另^例 一u-z3)M ζ3〇2 表示的 26 200818582 者，鎳酸鋰係包括一包括Li鱼 w /、Nl原子二者之至少一改性 背J的鎳酸鋰，例如Lix4A*xsNi U-y4.z4)C0y4Qz4〇a，其中 x5、y4 與z4係各別獨立地大於〇 〇 —— 寺於或小於約0.2。在一特 疋貫施例中，鎳酸鋰係以Li Α * \τ· 鲈社 τ · * · 4 X5 hlUzqCOyeQMOa 表示’ $X X Lix4A xsNi(1 4.z4)Co q 〇 r ^ ^ y4^z4〇a (其中 x5、y4 與 Z4 係各 別獨立地大於〇·〇且等於或 人i、、々〇·2 )表示，且撖欖石化 合物係以 Li(1-x2)A，，x2MP〇 表 ^ 衣不其中Μ為鐵或錳。在此
特定實施例中，鎳酸鋰、鈷酸 ^ ^ 銀與撖欖石化合物係呈鈷酸 鋰：橄欖石化合物：鎳酸鋰為介 苟"於約0.05與約0·30之間： 介於約0.05與約〇·3〇之間：介 曰 ；|於約0.4與約0.9之間的重 量比例。在第二特定眚 ~ &例中，鎳酸鋰為 LKN1/3C〜3Mni/3)Q2，且撖視石化合物係』u⑽)心刪4 表示，其中Μ為鐵或猛。在該第二特定實施例中，較佳的 是，鎳酸鐘、钻酸鋰與撖視石化合物係呈鎳酸链：橄欖石： 鈷酸鋰為介於約〇_〇5·〇·8 ··約0 1 Λ， Α ϋ·3_〇·7 ··約 〇·〇5-0·8 之間的 重里比例。在第二特定實施例中，鎳酸鋰為
LiNi0.8Co0>15Al0 05〇2 ,較佳為塗覆有 LiCo〇2 的
LiNiG.8C〇G.15A1() G5〇2，且撖欖石化合物係以 Li(^)A，、Mp〇4 表示’其中M為鐵或錳。 在第十二具體實例中，本發明的一活性陰極材料係包 括錳酸鹽尖晶石、橄欖石化合物（較佳為以Li(1.x2)A，，x2MP04 表示的撤欖石化合物’其中]y[為鐵或龜）、以及鎳酸經。 該錳酸鹽尖晶石、橄欖石化合物與鎳酸鋰一包括其特定實 施例一係如上文所說明者。在此具體實例中，錳酸鹽尖晶 27 200818582 石、橄欖石化合物與鎳酸鲤係較件 石：鎳酸鋰為介於約〇β05_0·9 :約 間的重量比例。在一實施例中 呈錳酸鹽尖晶石：橄欖 〇·〇5-〇·9 :約 0.05-0.9 之 猛酸鹽尖晶石係以
Li(l+xl)(Mnl-ylA，y2)2-x2〇zl 表示 尖晶石係以 在另一實施例中 錳酸鹽
Lli+X7Mn2.y7〇z7 表示 。在再另一實施例中，錳
酸鹽尖晶石係以Li1+xlMn2〇4表示 定實施例中，錳酸鹽尖晶石係以 表示，且鎳酸經係包括Li與Ni原 例如以Lix4A\sNi ，例如LiMn204。在一特 Liu + xi^Mnhy! A’y2)2-x2〇zl 子一者之至少一改性劑， (1 y 4 z 4) y4QZ4〇a表不的錄酸鐘，其中χ5 y4與ζ4係各別獨立地大於〇〇且等於或小於約〇.2。在第 二特定實施例中，錳酸鹽尖晶石係以u(叫(跑一1 x2〇Z*表*，且錄酸鐘係以U^iM，z3〇2表*，較佳為 LiNi0.8Co0.15Al0>05〇2 ,更佳為塗覆有 UC〇02 的 LiNiwCoojAlowO2。在第三特定實施例中，錳酸鹽尖晶
石係以Lio+dJMiibwA y2)2-x2〇zi表示，且鎳酸鐘為 LnN^Co^MhJO2。在第四特定實施例中，錳酸鹽係以
Li1+x7Mn2.y7〇4或Li1+xlMn204表示，或是經A〗與Mg改性 之變化型，且鎳酸鋰係選自於由UWmComMni/3)%、及 塗覆有以(：0〇2的LiNiG8C〇Gi5AlGG5〇2所構成之群組。 在第十四具體實例中，本發明的一活性陰極材料係包 括二或多種上述鎳酸鋰。在一實施例中，該活性陰極材= 係包括LUNwCo^MniJO2。在一特定實施例中，該活性 陰極材料係包括LKNwCowMhJO2及一包括u與犯原 子二者之至少一改性劑的鎳酸鋰，例如以Lix4A* 5Kfi 28 200818582 z4)C〇y4Qz4〇a表示的鎳酸鐘，其中χ5、y4與Z4係各別獨立 地大於0·0且等於或小於約0.2。較佳地，在此實施例中， 該等鎳酸魏係呈 u(Nl/3c〇i/3Mni/3)〇2 ·· Lix4A、Ni (1-y4 - Z4)C〇y4Qz4Oa為介於約0.7 : 〇·3至約〇·3 : 0·7之間的重量比 例。在另一特定實施例中，活性陰極材料係包括
Li(N1/3Co1/3Mn1/3)〇2 與 LiNiG 8Co。15Α1 ❶ 〇502 ’ 更佳為塗覆 有LiCo02的LiNi0 8Co〇15Al0 ()5〇2。較佳地，在此實施例中， 該等鎳酸鋰係呈 Li(NmCoW3Mni/3)〇2: 為介於約0.8 : 〇·2至約〇·2 : 〇·8之間的重量比例。 在第十五具體實例中，本發明的一活性陰極材料係如 上述般包括鈷酸鋰與錳酸鹽尖晶石。在一較佳具體實例 中，猛酸鹽失晶石係以實驗式Li(i+川(Μηι^Α，口表 示，其中變數係如上文所說明者。鈷酸鋰的實施例—包括 較佳數值一係如上文所說明者。在此具體實例中，鈷酸鋰 與錳酸鹽尖晶石係呈鈷酸鋰：錳酸鹽尖晶石為介於約〇·95 : φ 〇·05至約〇·55 : 〇·45之間、較佳介於約〇.9: ο·!至約〇 6 ·· 〇·4之間、更佳介於約0.8 : 0.2至約0.6 : 0.4之間、甚至 更佳介於約〇·75 : 〇·25至約0.65 : 0.45之間，例如約〇·7 : 〇.3之間的重量比例。 •在亥第十五具體實例中，較佳地，鈷酸鋰係以實驗式
Llx6M (1'y6)Cou，叫Μ”ζ602表示，其中：χ6係大於〇 〇5且小 ; %係大於或等於〇且小於〇 ·丨；ζ6係等於或大於〇 H /J\ 0 < ·、， 、·5，Μ為鎂（Mg)與鈉（Na)當中至少一者，且M，，為 、太、鎂、耗、及魏所構成之群組的當中至少 29 200818582 一員。在一特定具體實例中，鈷酸鋰為摻雜有Mg及/或塗 极有折射氧化物或鱗酸鹽（例如Zr〇2或a12(P〇4)3 )的
LiCo〇2。在另一具體實例中，鈷酸鋰為不含改性劑的 L i C 〇 〇 2 〇 在該第十五具體實例中，較佳地，錳酸鹽尖晶石不具 有Α’改性劑，亦即化學式Lin+xl)(Mn 等於零。在一特定具體實例中，錳酸鹽尖晶石係包括以實 驗式表示的化合物，其中變數係如上文所說 明者。在另一具體實例中，錳酸鹽尖晶石係包括以實驗式 表示的化合物，其中變數係如上文所說明 者，較佳為Li1 + X7Mn2-y7〇4。或者，錳酸鹽尖晶石係包括以 實驗式Li(1+xl)(Mn〗-ylA，y2)2_x2〇zi表示的化合物，其中” 與y2係各別獨立地大於〇·〇且等於或小於〇·3，且其他數 值係和上文所說明者相同。 其中活性陰極材料係包
在甚至更佳的一具體實例中， 括鈷酸鋰與錳酸鹽尖晶石， 需注意的是本案所述適宜陰極材料的特徵係在於依據
30 200818582 池谷里你a〇等於或大於約3 3 Ah/電池；等於或大於約3.5 Ah/電池J等於或大於約3.8Ah/電池；等於或大於約4.0Ah/ 电池’等於或大於約42 Ah/電池；介於⑥30應電池與 約6 Ah/電池；介於約3 3Ah/電池與約6線電池之間；介 於約3.3 Ah/電池與約5 Ah/電池之間；介於約Η施電池 與約5編電池之間；細3.8Ah/電池與約5Ah/電池之 間，以及介於約4.0 Ah/電池與約5 Ah/電池之間。 在-具體實例中，本發明的電池係包括一包括一混合 物之活性陰極材料’該混合物係包括：鈷酸鋰與鎳酸鋰當 .中至少一者；和以上述實驗“屮叫⑽·”： 不的猛酸鹽尖晶石與以上述實驗式u(丨·χ2)Α，，χ2Μρ〇4表示的 撖欖石化合物當中至少一者。在另一具體實例巾，本發明 的電池係包括一包括一混合物之活性陰 係包括：钻酸鐘和選自於由塗覆有Uc〇(；: ^Νν8€：00.ι5Α1〇〇5〇2、及 Li(Ni/3C〇丨/3Mn"3)〇2 所構成之 組的鎳酸鋰當中至少一者；以及且 • ^ Λ汉八有上述實驗式
Li(1+X7)Mn2-y7〇z7之錳酸鹽尖晶石。在再另一具體實例中， 本發明的電池係包括一包括一混合物之活性陰極材料，該 混合物係包括：選自於由塗覆有Lic〇% : LiNiuC^jAlusO,、及所構成之群 組的鎳以及具有上述實驗式Li(i+x7)Mn2y7()M_ 鹽尖晶石。該電池係各別獨立地具有上文所說明的容量^ 較佳大於約3 · 0 Ah/電池。 在一較佳具體實例中，為本發明電池建構的電池係利 31 200818582 用一相較於目前工業使用的 坎4、 栗便用的格式（例如用於18650電池的 秸式）一以Ah/電池表示的較大格式。 圖1顯示圓柱形鐘離子雷士 H Xk, 于电池（10)，其包括塗覆在鋁箔 的正極（1 )、塗覆在銅箱 間的分隔器⑺、含有捲结構：負/(2)、位於正極與負極之 — 3有捲％構件的罐狀容器（4)、凸出於罐狀 谷器上的電絕緣物（5a)(直 、 部可包含f ㈣ 狀容器）了頁部（5b)(頂 裝置CID、及排氣孔⑽）、將陽極電 =广:的鎳引線、以及將陰極電連接於罐狀容器的銘 :⑹。咖開關⑺可位在罐狀容以部或外部。絕緣 =位於㈣容器的頂部（8)與底部（9)，該絕緣物係防 彼此接獨並使箱末端絕緣於罐狀容器。 」 負極活性材料（陽極）可 ^ -IJ //Λ ^ LL LT 何谷許鐘嵌入該材料 或從該材料移出的材料。 何才十 ^ ^ Λ類材枓的例子包括碳質材料， 舉例來况，非石墨碳、 ，Τ 八醢沪 厌、人造石墨、天然石墨、埶 分解奴、焦炭（例如瀝青焦炭、 …、 ^ ^ ^ ^ 丁狀焦厌、石油焦炭）、 石、玻^妷；或是將酚樹脂、 所獲得的熱處理有機化 & «、或類似物碳化 有機1合化合物；碳纖 不僅如此，可使用金屬㉟、經合 ……奴。 為負極活性材料。尤A 孟或化合物作 屬-…、」 谷终和鐘形成合金或化合物的全 屬兀素或丰導體元素可為第IV族金 ^孟 例如但不限於矽或錫。尤盆，摻雜古 體70素’ 妈/辟、M dfc θ 八 6雜有過渡金屬（例如鈷式 鐵/鎳）的非晶錫是有高度希望 』如鈷或 屬。容許链於相對低#〜Λ ~ 電池陽極材料的金 出的，化4… 欠入或於相對低的電位從中移 出的乳化物（例如氧化鐵、氧化攸中私 乳化鉬、氧化鎢、氧 32 200818582 以及氮化物同樣可用作為負極活性材 化鈦、和氧化錫） 料。 本發明電池或電池組的正極係包括上述的本發明活性 ^材料尤其’本發明的電池係運用包括下列二或多個 優點的活性陰極材料：冑比容量的鎳酸鐘(鐾如 Ll(NmC〇1/3Mn”3)〇d LiNiuC〇〇15A1〇 〇⑹ 如LlC〇〇2)，相對高安全性的撖欖石化合物（譬如UFeP〇4) 或鐘▲豊尖晶石（譬如LiiwMhQ4或LiMn2Q4)。當本發 士的活ϋ陰極材料係用於供本發明之鋰電池用的正極結構 、一=彳卞電池係足夠安全且具有就Wh/]^及/或而言 二 里本敖明的電池通常具有就絕對體積與Ah/電池 °相轨於目蚰可取得的^650電池一較大的形式 :數（譬^ 183665形式因數）。該增大的電池尺寸與容 :係至少部分地藉由混合陰極的相對較高安全性而成為可 此用於鐘電池組的本發明電池可具有比僅利用Μ。％ 作為陰極材料的對廡雪 ^ 于應電池更女全的特性，儘管該電池具 類似或較高容量。 、由於混合物内的各個陰極組分具有獨特的化學性質， 斤乂尤其重要的是有—種具有適用於各化學品#阳成形 :添加劑的電解質。舉例而[一種用於具有含猛酸鹽尖 :曰石與…之陰極與含石墨之陽極的電池的適宜電解質 〇 下列或夕種添加劑：LiB〇B (雙草酸硼酸鋰）、 j如本）PS (亞硫酸丙烯醋）、及VC (碳酸乙烯醋）， 寺添加劑係適用於該等種類的化合物。 33 200818582 非水性電解質的例子係包括將電解質鹽溶於非水性溶 劑所製備的非水性電解質溶液、固態電解質（含電解質鹽 的無機電解質或聚合物電解質）、以及將電解質混合或溶 於聚合化合物或類似物所製備的固態或凝膠狀電解質。 該非水性電解質溶液係藉由將鹽溶於有機溶劑而製 備。有機溶劑可包括一般用於此類電池的任何適宜種類。 該類有機溶劑的例子包括了碳酸伸丙酯（pC)、碳酸伸乙醋 (EC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳酸二甲酯（DMC)、it二曱氧 基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、7_丁酸内酯、四氫呋喃、2_甲 基四氫呋喃、1，3-二噁戊烷、4_甲基4，弘二噁戊烷、二乙 醚、環丁砜、曱基環丁砜、乙腈、丙腈、苯甲醚、乙酸酯、 丁酸酯、丙酸酯以及類似者。較佳係使用環狀碳酸酯（例如 石反fee伸丙)或者直鏈狀碳酸§旨（例如碳酸二甲酯與碳酸二 乙醋）。該等有機溶劑可單獨或合併兩或多種使用。 電解質内亦可存在添加劑或安定劑，例如VC (碳酸 馨 乙烯酯）、VEC (碳酸乙烯伸乙酯）、EA (乙酸乙酯）、 TPP(墙酸二笨g旨）、磷腈、LiB〇B(雙草酸硼酸鋰）、LiBETi、 LiTFSI、BP (聯笨）、ps (環硫丙烷）、ES (環硫乙烷）、 amc(碳酸丙烯曱酿）、及Apv(己二酸二乙烯。該 等添加劑係用作為陽極與陰極安定劑或阻燃劑，該等可使 電池具有就構成、循環效率、安全性與使用壽命而言的較 南性能。由於混合物内的各個陰極組分具有獨特的化學性 質’所以尤其重要的是有一種具有適用於各化學品SEI形 成之添加劑的電解質。舉例而言，用於具有混合尖晶石與 34 200818582 鈷酸鹽的陰極和石墨陽極的 包含UB0B、PS肖等：電池的適宜電解質可 個別化合物的成形。該劑’該等分別適用於 仃、⑧—旦| s Λ寺添加劑可以本領域所知的任 何適且里加至電解質内， 6舌旦0/夕„ Ί ；^兄，介於約4重量％與約 6重里/〇之間的Βρ(譬如約5 5 及物.5重量_PS。 〇、約1重量啊、 者，固口 ^解質可包括無機電解質、聚合物電解質及類似
電解 于科性即可。舉例來說，無機 =貝了包括氬化鐘、蛾化链及類似者。聚合物電解質係 :讀質鹽與聚合化合物所構成，其中電解質鹽溶解於聚 。化合物。用於聚合物電解質的聚合化合物例子包括醚基 例如聚環氧乙燒與交聯聚環氧乙院）、聚甲基丙 ^扣土來5物、丙烯酸酯基聚合物及類似者。該等聚合 物可皁獨使用’或以混合物或者二或多種的共聚物形式使 用0 疑膠％解質的基質可為任何聚合物，只要該聚合物係 藉由吸收上述非水性電解質溶液而凝膠化即可。用於凝膠 “解貝的來合物例子包括氟碳聚合物，例如聚偏氟乙烯 (PVDF)、聚偏氟乙稀-六氟丙烯（PVDF-HFP)及類似者。 用於凝膠電解質的聚合物例子亦包括聚丙烯腈與聚丙 稀猜的共聚物。用於共聚化的單體（乙烯基單體）例子包 括乙酸乙烯_、甲基丙烯酸甲酯、曱基丙烯酸丁酯、丙烯 酸甲酿、丙烯酸丁酯、衣康酸、氫化丙烯酸曱酯、氫化丙 婦S文乙g曰、丙烯醯胺、氣乙烯、偏氟乙烯、以及偏氯乙烯。 35 200818582 用於喊膠電解質的聚合物例子又包括丙烯腈-丁二烯共聚物 橡膠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、丙烯腈_氯化聚 乙烯-丙二烯_笨乙烯共聚物樹脂、丙烯腈_氯乙烯共聚物樹 月曰、丙烯腈-甲基丙烯酸樹脂、以及丙烯腈-丙烯酸共聚物 樹脂。 用於凝膠電解質的聚合物例子係包括醚基聚合物，例 如聚％氧乙烷、聚環氧乙烷的共聚物、以及交聯的聚環氧 乙少兀。用於共聚化的單體例子包括聚環氧丙烷、曱基丙烯 i曱酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸曱酯、丙烯酸丁酯。 尤其，就氧化-還原安定性的觀點而論，氟碳聚合物係 較佳用作為凝膠電解質的基質。 用於電解質的電解質鹽可為任何適用於此類電池的電 解夤鹽。電解質鹽的例子包括LiCl〇4、LiAsF6、LiPF6、
LiBF4、LiB(C6H5)4、LiB(C204)2、CH3S03Li、CF3S03Li、LiCl、
LiBr及類似者。 _ 回頭參照圖1，在本發明一具體實例中，分隔器3將 正極1與負極2隔開。分隔器3可包括一般用於形成此類 非水性電解質二次電池之分隔器的任何膜狀材料，舉例來 說’由聚丙細、聚乙稀製成的微孔聚合物膜，或該二者的 層狀組合。此外，假使使用固態電解質或凝膠電解質作為 電池10的電解質，則不一定需要設置分隔器3。在某些情 況下亦可使用由玻璃纖維或纖維素材料製成的微孔分隔 裔。分隔裔厚度通常介於9與25 μπι之間。 在一具體實例中，正極係藉由將包括本發明（多種） 36 200818582 活性陰極材料的材料塗 而製成。較佳地，該塗厚#二屬泊（例如^或Cu落）上 之間、更佳介於約3.5 f介於約3gW與約4.5心3 3.6 gW的密度。塗層:：與約4·〇以⑽3之間，例如約 曰的厚度係介於約1 5 虚约 之間，較佳介於約20μιηι μ /、4 80 μιη 括約似6重量％活性险枉材:）。通常，塗覆材料係包
與石墨、以及約2-5;量=:1'3"%份量的碳黑 ^ 菫里/〇的一或多種本領域習知的添加 劑，例如PVDF。在一特別 了乃』们具體K例中，正極係藉由 約94重量％陰極材料和 稭由將 重里/〇 ‘電劑（譬如乙块黑）、 及約3重量%黏結劑（譬如™)混合在一起而製得。將 該混合物分傲於溶劑内（譬如甲基〜叫琳酮(ΝΜΡ))， 以製造泥漿。然後將此泥槳塗佈至_流收集器的兩表 面上，其通常具有約20 _的厚度，並於約100-150。。乾 燥。然後以輥壓機碾壓該乾燥電極，以得到壓縮過的正極。 負極通常藉由將約作為負極活性材料的93重量％石 墨、約3重量％導電碳（譬如乙快黑）、及約4重量％黏 結劑（譬b PVDF)混合而製備。負極隨後由此混合物以 類似於上文為正極所說明的方法製備，除了使用厚度通常 為1 0 - 1 5 μηι的銅箔電流收集器以外。 將負極與正極及由含有微孔的聚合物膜（譬如聚乙烯） 形成、厚度約25 μπι的分隔器層合並以螺旋狀捲繞，以產 生螺旋型電極元件。較佳地，此捲具有長橢圓形狀。 將攜帶凸出部的一或多個正極引線電流接附至正極電 37 200818582 流收集器且隨後焊接至電池頂部。亦設有排氣孔，舉例來 說，位於電池頂部。由鎳金屬製成的負極引線將負極電流 收集器連接至電池罐狀容器的底部。
將電解質（含有一舉例而言—pc、EC、DMc、dec 溶劑和1MUPF6、及0.5-3重量％的適宜添加劑，例如vC、 UBOB、PF、LiTFSI、BP)真空裝填於具有螺旋狀捲繞的 「凝膠捲（jelly roU)」的電池罐狀容器4内，然後經由絕 緣密封Μ 8將電池密封。安全閥5e、電流中斷裝置、及 阳裝置亦可存在於電池頂部以增進安全性。如圖}所顯 不具有18 mm外徑與65 mm高度的圓柱狀非水性電解質 鋰碓子一次電池係業界所使用的典型鋰離子電池。 就具有如圖2所示長橢圓形狀的電池而言，可使用和 上文為本發明圓柱狀電池所說明的類似方法1了製備並 捲繞電極以形成具有長橢圓形狀（舉例來說，厚度約17咖 或約18 mm、寬度約44 或岣以 36 mm、兩度約64 mm或 約05 mm)的電池以外。在一竑 一％疋具體貝例中，該電池 (或電池組）係具有約17 mm "予度、約44 mm的寬度 及約64 mm的高度；約18 mm的 予度、，勺3 6 mm的寬度 及約65 mm的高度；約18 mm Ά λα _ . 子度、、，句27 mm的寬度 及約65 mm的兩度。 本發明的電池或電池組可為 捲妓、^ ^ . U技狀或棱柱形（堆疊或 捲、、心），較仫為棱柱形，而且更隹A異 απ 1马長稜柱形。雖麸本發 明可使用戶斤有種類的稜柱形罐狀 雖，、、、料 ^ Jr ^ 。。，但長橢圓形罐狀容 。。在某種域上由於下文說明的兩個特徵故為較佳的。 38 200818582 =圖5⑷·5⑷所示，#比較具相同外部體積之堆疊時， 長擴圓形狀（例如183665㈣因數）的可得内部體積伟 二=:8Γ電池的體積。尤其，第5⑷.⑻圖顯示長 ==圖5⑷)和兩個18650電池_)的 固柱狀截面積的對照。額外可用空間$ 12%。^且 池組時，長橢圓形電池係完全利用較多電池組戶;佔: :1:，吏得可增加關鍵性能特徵，且相對於現今業界所： 成-…亚無犧牲電池容量的内部電池構件的新穎言" 變動成^可能。因此可得到諸如混進具較高安全性作相對 猶量的組分，同時整組水準仍實現高容量的設計特 Η此夕卜再由於較大的可得體積，人們可選擇使用具有 相對車又，循％哥命的薄型電極。薄型電極亦具有較高速的 充，電月b力。而且，稜柱形電池外殼（譬如長橢圓形電池 )八有車又大的可撓性。舉例而言，長橢圓形罐狀容器 在中間部位處相較於®柱狀罐狀容ϋ係較易撓曲，圓柱Z 罐狀容器容許較少的可撓性，故堆積壓力在充電時會增 加。該增多的可撓性減少電極的機械疲勞，其進而帶心 長的循％奇命。再者’藉由相對較低的堆積壓力改八 隔孔的阻塞。 〇 刀 己/、所欲的特彳玫（其容許相對較高的安全性）係由 長橢圓形罐狀容器1目較於稜柱形罐狀容器—取得，該等 的截、係例不於圖5(e)。長擴圓形狀較貼合凝膠捲的形 狀，這使電池所需的電解質份量減至最少。該相對較低的 電解貝h $使得誤用狀況期間可取得的反應性材料較少， 39 200818582 於疋有較南安全性。此外’目為電解質份量較少 較低。就具堆疊電極結構的稜柱形罐狀容器而t， 積係例示於圖5(d)，不含非必要 八 可耔& , 耷冤解貝的疋全體積利用是 、’但延類罐狀容器設計較為困難， 而言係較耗費成本。 以本發明的稜柱形電池（或電池組），尤其以本發明 :長橢圓形電池（或電池組）’可達到相對長的循環壽命，
::在某種程度上係由於電池在鋰於電池陽極與陰極之間傳 送期間漲縮的能力。 、在另一態樣中，本發明係涉及一種包括一或多個上文 為本發明鐘離子電池所說明之電池的電池組。 在較k具體3例中，该電池組係包括複數個電池， ^各電池係包括上文所說明的活性陰極材料。本發明電池 、、、6龟池係以串聯或並聯彼此相連，或是以串聯及並聯彼 此相連（譬如具有2個電池呈並聯及3個電池呈串聯的組， 所謂的2P3s構形）。較佳地，該等包括在電池組内之電池 的至少一電池係具有大於約3·〇 Ah/電池、更佳大於約4〇 h/包池之谷量。在一特定具體實例中，本發明電池組的 各電池係包括一包括一混合物之活性陰極材料，該混合物 係包括：鈷酸鋰與鎳酸鋰當中至少一者，其如上文所述者； 以及以上述實驗式Li(i+Xi)(MnwlA，y2)2-x2〇zi表示的錳酸鹽 大日日石與以上述貫驗式Li(l_山A”x2MP〇4表示的橄欖石化合 物田中至少一者。在另一具體實例中，電池組的電池各係 包括一陰極混合物’該陰極混合物係包括：鈷酸鋰與選自 40 200818582 及
LiNiQgCo〇i$Al〇〇5〇2 於由塗覆有 UC0〇2的 哪“〇1/3施1/3)〇2所構成之群組的錄酸鋰的當中至少一 者；以及具有上述實驗< U(1 + X7)Mn2.y7〇z7之锰酸鹽尖晶 石。在此特定具體實例中，電池組的至少一電池係具有大 於約3.0 Ah/電池之容量。在再另一特定具體實例中，電池 該陰極混合物係包括： 組的各電池係包括一陰極混合物 選自於由塗覆有 Uc〇〇2 的 LiNi() 8C〇():i5A1() 〇5〇2、及
所構成之群組的鎳酸鋰；以及具有上 述貫驗式Li(1+X7)Mnh7 〇z7之錳酸鹽尖晶石。在再另一特定 具體貝例t ’電池組的各電池係包括一陰極混合物，該陰 極此合物係包括上文所說明的鈷酸鋰及以上述實驗式 Εΐπ + χ1)(Μηι·γ1 A y2)2-x2〇zi表示的錳酸鹽尖晶石。該鈷酸鋰 與錳酸鹽尖晶石係呈鈷酸鋰：錳酸鹽尖晶石為介於約Ο·% : 〇·〇5至約〇·55 : 〇·45之間的重量比例。 在一更佳具體實例中，該電池組係包括複數個電池， 本發明此電池組的電池係僅以串聯相連且無電池以並聯相 j。該樣構形係於圖3與圖4中圖解展示。電池組的無並 :特徵容許組内各電池的較價廉的個別控制與監控，而不 需納入用於偵測以並聯連接電池的個別電池參數的額外電 ::該額外電路既貴又麻煩，因為需在軟體内納入額外： 异法以及加入探針端子。 广^ 3展示本發明一具體實例，其展示三個本發明電池 :串聯連接。由於該等電池較安全的性能特性，所以相較 於運用LiCo〇2作為陰極活性材料選擇的電池，該等電池 41 200818582 可製得較大。六 電池的組 各許將電池連接成具有較少以並聯連接之 本於明沾^ μ發明的電池組30的頂面透視圖，其中三個 係以串聯彼此相連。 卞定具體實例中，本發明的電池組係具有2p3s構 ，卫1 中 、、丄 串聯^組电’係組裝成具有2個電池呈並聯及3個電池呈 如目珂通常用於筆記型電腦市場的習用1 8650 型電池中可g M k ,θ ^ 見到的。在其他具體實例中，本發明的電池組 係具有3S或g ^ 之|六女帝、〜構形，其利用所得電池組中本發明所致使 、“ 各里以簡化且因此降低成本並增進安全性。 車乂 ^地’包括在電池組内的電池係具有大致上如圖2 5,不之長橢：形罐狀容器、2〇。對此形狀的偏好係例示於圖 糸+ I括7°全體積利用、電池罐狀容器内部沒有不必要 二解貝及比較谷易製造。電池組内電池的容量係通常 :於或大於約3·3 Ah。電池的内部阻抗係較佳小於約⑼ 笔歐姆’更佳小於3 0毫歐姆。 、 文所況明的本發明新穎電池設計可使用較大電池尺 寸且有潛力取代兩個並聯的1865G電池（2ρ組）。使用此 =形的優點在於控制電子元件可僅監控組内—電池而非兩 /、為1 865〇私池之2ρ組的情況。此類監控可容許 _池内的缺陷（例如短路）、具有一缺陷及一無缺陷 電池之組所未能偵測到的誤差。此外，藉由使用每電池组 相對較少的電池構件（例如以並聯連接電池並控制電路的 pTC與CID裝置及電線）可實現成本優點。 42 200818582 為k升18650電池的容量，
rPanasonir^ rr^ 4 如 S〇ny、Sanyo、MBI (Panasomc)、lg、及 Samsung 公 時逐步辦加帝岫允 自90年代早期實施 曰包，/性材料（石墨與鈷 較高的堆裝程度已部分地藉 ：隹“度。 化、電極厚声士士 曰力就电極見度、電極密實 财受…：广陽極容量/陰極容量比例的容量過剩 、又又乂 、、及旋膠捲更加緊密貝 ^ ^ ^ 而古66蕾技—# 口％电池鋼製罐狀容器 。、電極谷知而達到。然而， 俏的忠入从 Λ寺方式的一個缺點是較 低的女全性，以最近此 ^ ^ 貝堞的女全性事件增多即可看出。 另一夫點是減少的循環壽命。 妝玄哭伤士力以 冉者，典型的18650電池罐 狀合时係由鋼製成。隨著此類 声盥尸许洁门π 弘池的谷1增加，電極的密 :二子：連同罐狀容器内凝膠捲的堆裳程度亦增加。隨著 極内=與放電時被嵌入與脫嵌，U65g冑池的陽極與陰 極内的石墨與金屬氧化 合經從^ h 連續残錢變其大小。 田鋰仗、、、口構中被移出時， 片 、古9 、 盃屬氧化物材料的尺寸會增 ，坆疋因為晶格參數增加的關係。·窃 鋰逐漸從結構中被移出日士 八、，〇 2 /、UN:i〇2是 卞C_軸會增加的兩個陰極材料例 子冋樣地，當鋰被嵌入石奪昨 >t ^ . 土守，軸晶格參數會增加。 這表不充電時，含右丁；r ^ 2 土與石墨基電極的電池的陽 極與陰極厚度會增加。此 、巾日V致電池内的堆疊壓力增 大’因為鋼製罐狀容器限制 其相制擴張。據信圓柱形習用LiCo02 土、，電池内的兩類典型劣化為 ^ 5, % ^ 為·（1)由堅固鋼製圓柱形罐狀 奋。。所強加的增大堆疊壓力 粒成電極阻塞分隔孔，以及（2) 相對尽电極的機械疲勞造成 遠極棱早劣化，此係由於較差 連接性導致電子傳導度減少之故。 43 200818582 本案所說明的發明實現了用於陰極之1有 二或多種活性材料組分（一—旦 ^ f /、有咼谷®，另一者具有相 對較南的安全性）的帝托从 _ 包極材料組合，可容許鋰離子電池具 有高安全性且同時在運用缔泰 、 八 U寺龟池一尤其是長橢圓形電池 —的電池組内達到高交旦 』冋谷里。此外，該等電池不僅足夠安全 及具有供商業化目標的足奶古〜 不’足夠回谷夏，該等電池亦展現明顯 較長的循環哥命。舉例來士^_
1 j采δ兄具有尚度約64 mm、寬度約 3 6 mm及厚度的^ 、 m之外部大小的長橢圓形電池（見實 例4 )係展現—相幸交於睡白τ p I： 一 罕乂於購自LG與Sanyo的市購18650電 & =的％&良好的循環壽命及較良好的充放電速 度（見實施例6)。亦可利用本發明製得具有優越循環壽 (powercell)而言，相信 26 mm直徑的動力電池 在再另一態樣中， 可攜式電子裝置與一電 命、高安全性、與高容量的較大型電池。甚至就動力電池 本發明可取代此領域的1 865〇型或 ° HEV型電池亦可受益於本發明。 本發明亦包括一揸系統，其包括一 池或電池組（譬如鋰離子電池組）、 及亡文所说明的電池組。可攜式電子裝置的例子包括可攜 弋电恥私動工具、玩具、可攜式電話、攝錄像機、PD A 由i複σ動力載具。在_具體實例中，該系統係包括本 發明的電池組。電池組的特徵係如上文所述。 本發明係藉由下列實施例例示，該等實施例並非企圖 以任何方式構成侷限。 例示 施例 實施例 44 200818582 使用包括放電容量、平均放電電遂、首次放電對首次 充電效帛、與材料密度的習知活性陰極材料性能特性，可 比較由陰極材料混合物製成之電池的性能特徵。就上文所 說明的鐘離子電池而言’係使用由活性陰極材料混合物（包 括鈷馱鋰(X/。)、錳酸鹽尖晶石(y%)、與鎳酸鋰(Z%))所構
:㈣極。錳酸鹽尖晶石與鎳酸鋰陰極材料為上文說明文 子所提到的較佳種類。該等陰極材料的性能特徵為其代表 種類之個別陰極材料的典型’且就容量、平均放電電壓、 、,循裒效率、及密度而言為：钻酸鐘· 145 mAh/g、3.70 V、 96·〇%、4,9 g/cm3 ;錳酸鹽尖晶石-115 mAh/g、3.80 V、 ° 4.1 g/cm3，鎳酸鐘· 18〇 mAh/g、35〇 v、、 4.4 g/cm3之特性。 4.6 g/cm3。就χ = 4〇、y = 6〇、且z = 〇時而言，本實施例 的所得活性陰·極材料具有127 mAh/g、3 75 v，94 8%、與 5 Ah固定容量的鋰離子電池並容許電池重量為達 J谷里要求而有所變動，係使得計算關鍵電池性能與成本 ㈣以供比對不同陰極狀況成力可能。電池設計中必須固 :的頟外關鐽參數係包括電池截面積(4·4 X 6.4 cm)、電池 旱又（5 cm)、陰極塗覆面積（2〇79 cm2)、陰極電極面積（2 X 爪）陽極塗覆面積（2181 em2)、陽極電極面積（2 χ — 丨同^面知（2416 cm2) 、A1殼厚度（500 μιη)與 山度（3_7〇 g/cm3)、塗覆的陰極配方（94%活性材料、3%導 電碳、3%黏纟士翻、 ^ 、Q】）、陰極導電碳材料密度（1 ·5〇 g/cm3)、陰 極黏結劑材料资^: 卞山度（1.80 g/cm3)、陰極孔.隙性（2〇%)、陰極 45 200818582 » A1 V白厚度（I5 μΐΏ)與密度（2·7〇 g/⑽3)、塗覆的陽極配方 I*生材料2 /〇 $包奴、5%黏結劑）、陽極活性材料容量（3 3 〇 mAh/g)與密度（2·2〇 g/cm3)、陽極首次放電對首次充電效率 ()陽極$包碳材料密度（15〇岁⑽3)、陽極黏結劑材 料在度（1.80g/cm3)、陽極孔隙性（3〇〇/小以陽極羯厚度⑴ 师）與密度（8.90 g/cm3)、陽極/陰極容量比例（1.1)、分隔器 厚度（25 與孔隙性（45%)、電解質密度（ι·2〇心心、電 池絶緣體與凸出部重量(LOO g)、塗覆溶劑物種(NMP)與分 率（60體積。/。）、及相關材料成本參數。 ^使用本貫施例所說明的陰極材料所產生的鋰離子電池 係具有表2所示特性。 表2 陰極材料 ---—__ 實施例1 (x=40, y=60, z=0j^ 實施例2 (x=15 5 γ=15 ^ ζ=70) 能量密度 —(佩） 407 406 成本 ($/Wh) 0.176 0.162 3個電池一組的 1^料成本($1 13.76 ~~---— 12.64 跟LiCo02比的 優點 --—----- 能量密度、成 L本、安全性 ------—_ 能量密度、成 、安令神 實施例3 (χ=20，y=60，ζ=2〇) 404 0.166 12.85 T JL. \JL 能量密度、成 本、安令柯 比較實施例1 (χ=100) 401 0.208 15.97 τ ^ 土 i工 實兔n具^孓活性陰^並料的高 容量長橢圓形 46 200818582 將94重量％混合陰極（LiCo02 : LiMn2〇4的重量比例 為70 : 30 ) 、3重量％碳黑與3重量0/〇 PVDF於NMP中一 邊授拌一邊混合。將電極泥漿塗覆至1 5微米厚的A1電流 收集器上。該A1電流收集器具有寬度56 mm與長度1568 mm的大小。將泥漿塗至A1電流收集器的兩側上。侧面1
與側面2的塗覆長度為1510與1430 mm。加工媒介物NMP 係藉由於150QC下將塗覆電極加熱幾分鐘而移除。輥壓電 極以控制塗覆密度。該兩側塗覆在每個方面係完全相同。 總電極的厚度為140微米。複合陰極密度為3·6 g/cc。將 兩個大約寬度3 mm、長度55 mm與厚度〇·2 mm的A1凸 出部焊接至未被塗覆的A1電流收集器上。 將93重量％石墨、2重量％碳黑與5重量％ pvDF黏 結劑於NMP中一邊攪拌一邊混合。將電極泥漿塗覆至丄2 微米厚的Cu電流收集器上。該Cu電流收集器具有寬度57 5 mm與長度1575 mm的大小。將泥漿塗至Cu電流收集器 的兩側上。側面1與側面2的塗覆長度分別為1495與1465 mm。加工媒介物NMP係藉由於15〇。〇下將塗覆電極加熱 幾分鐘而移除。輥壓電極以控制塗覆密度。該兩側塗覆在 每個方面係完全相同。總電極的厚度為13〇微米。複合陽 極密度為1.8g/cc。將兩個大約寬度3 mm、長度55 mm與 厚度〇·2 mm的Ni凸出部焊接至未被塗覆的（：11電流收隼 器上。 ^ 該陰極與陽極係以厚度25微米、寬度6〇mm及長度31〇 cm的槌孔分隔恭隔開。將該等捲成凝膠捲。將該凝膠捲壓 47 200818582 成稜柱形外型。 將壓好的凝膠捲塞進棱柱形A1殼内，A1厚度為〇 · 4 mm。該殼具有大約高度64 mm、寬度36 mm及厚度18 mm 的外部大小。將正極凸出部焊接至頂部A1罩上，並將負 極凸出部通過A1殼焊接至連接部上。將A1罩焊接至A1 殼上。於真空中將大約10 g的1M LiPF6 EC/PC/EMC/DMC 電解質溶液加進電池裡。成形後，將電池完全密封。 此電池具有於C/5放電速率下之4.4 Ah容量。名義電 — 壓為3 ·7 V。總電池重量為大約89 g。電池能量密度為大 約 183 Wh/kg 與 440 Wh/升。 ——ίΑ_(-預示性實施例）··帶有紅妊 之活性陰極姑料的電池 在本實施例中，設計了帶有包括LiCo02/LiMni ,ΑΙμΟ# 之活性陰極材料的棱柱形電池。此電池可藉由上文實施例 4中所說明的類似流程製得。就本實施例而言，陰極混合 着 物係包括94重量％混合陰極（LiCo02 : LiMnuAluC^的 重量比例為70 : 30 ) 、3重量％碳黑與3重量％ PVDF。將 電極泥漿塗覆至15微米厚的A1電流收集器上。該A1電 流收集器具有寬度56 mm與長度1913 mm的大小。將泥 水塗至A1電流收集器的兩側上。側面1與側面2的塗覆 長度為1913與1799 mm。加工媒介物NMP係藉由於I5〇〇c 下將塗覆電極加熱幾分鐘而移除。輥壓電極以將孔隙性控 制為2 5 %體積。該兩側塗覆在每個方面係完全相同。單一 塗層的厚度為50微米。複合陰極密度為3.36 g/cc。將寬 48 200818582 度5 mm、長度64 mm與厚度〇·ΐ mm的A1凸出部焊接至 未被塗覆的A1電流收集器上。
將93重s： %石墨、2重量％破黑與5重量％ pvdf黏 結劑於NMP中一邊攪拌一邊混合。將電極泥漿塗覆至12 微米厚的Cu電流收集器上。該Cu電流收集器具有寬度58 mm與長度1940 mm的大小。將泥漿塗至cu電流收集器 的兩側上。側面1與侧面2的塗覆長度分別為i 9〇3與1 857 mm，留下1 〇 mm Cu未被塗覆。加工媒介物NMp係藉由 於150°C下將塗覆電極加熱幾分鐘而移除。輥壓電極以將 孔隙性控制為3 7 %體積。該兩侧塗覆在每個方面係完全相 同。而且單一塗層的厚度為53微米。計算的複合陽極密 度為1.35g/cc。將寬度5 mm、長度64 mm與厚度〇.5 mm 的Ni凸出部焊接至未被塗覆的Cu電流收集器上。 該陰極與陽極係以厚度25微米、寬度6〇 mm及長度 4026 mm的微孔分隔器隔開。然後將該等捲成凝膠捲。將 該凝膠捲壓成棱柱形外型。 將壓好的凝膠捲塞進矩形A1殼内，A1厚度為〇·5 mm。 該殼具有高度64 mm、寬度44 mm及厚度1 7 mm的外部大 小。將正極凸出部焊接至頂部A1罩上，並將負極凸出部 焊接至A1殼上。將A1罩焊接至A1殼上。於真空中將大 約12·3 g的1M LiPF6 EC/EMC/DMC電解質溶液加進電池 裡。成形後，將電池完全密封。 此電池具有於C/5放電速率下之4.5 Ah計算容量。計 算名義電壓為3.7V。計算電池總重量為大約96 g。計算電 49 200818582 池能量密度為大約174 Wh/kg與350 Wh/L。
的電池
在本實施例中，設計了帶有包括Lic〇(V
LiMr^ 9A1GjOj/LiNio 8A1Q q5Co〇 1502 之活性陰極材料的棱柱 形電池。此電池可藉由上文實施例4中所說明的類似流程 製得。 將94重量％的混合陰極（Lic〇〇2 : UMni A% 々a : LiNi〇 8Al〇 G5C〇G 15〇2 的重量比例為 1〇 : 5〇 : 4〇 ) 、3 重量 ％ 碳黑與3重量％ PVDF於NMP中一邊攪拌一邊混合。將電 極泥漿塗覆至15微米厚的A1電流收集器上。該Ai電流 收集器具有寬度56 mm與長度1913 mm的大小。將泥漿 塗至A1電流收集器的兩側上。側面1與側面2的塗覆長 度為1913與1799 mm。加工媒介物NMP係藉由於15〇〇c 下將塗覆電極加熱幾分鐘而移除。輥壓電極以將孔隙性控 制為25%體積。該兩側塗覆在每個方面係完全相同。而且 單一塗層的厚度為56微米。計算的複合陰極密度為3 2 g/ec。將寬度5 mm、長度64 mm與厚度01 mm的A1凸 出部焊接至未被塗覆的A1電流收集器上。 將93重量％石墨、2重量％碳黑與5重量％ PVDF黏 、、、。劑於NMP中一邊攪拌一邊混合。將電極泥漿塗覆至】2 微米厚的Cu電流收集器上。該Cu電流收集器具有寬度58 mm與長度1940 mm的大小。將泥漿塗至cu電流收集器 50 200818582 的兩側上。側面1與側面2的塗覆長度分別為1903與1857 mm 邊下1 〇 mm Cii未被塗覆。加工媒介物NMP係藉由 於15〇°C下將塗覆電極加熱幾分鐘而移除。輥壓電極以將 孔隙性控制為37%體積。該兩侧塗覆在每個方面係完全相 同。單一塗層的厚度為60微米。計算的複合陽極密度為 L35g/cc。將寬度5 mm、長度64 mm與厚度〇 $的奶 凸出部焊接至未被塗覆的Cu電流收集器上。
該陰極與陽極係以厚度25微米、寬度6〇 mm及長度 4026 mm的微孔分隔器隔開。將該等捲成凝膠捲。然後將 該凝膠捲壓成棱柱形外型。 將壓好的凝膠捲塞進矩形A1殼内，A1厚度為〇 5mm〇 該殼具有高度64 mm、寬度44mm及厚度^瓜瓜的外部大 小。將正極凸出部焊接至頂冑A1罩上，並將負極凸出部 焊接至A1殼上。將A1罩焊接至A1殼上。於真空中將大 約12.3㈣1M LiPF6 EC/EMC/DMC電解質溶液加進電池 裡。成形後，將電池完全密封。 此電池具有於C/5放電速率下之5 Ah計算容量。叶曾 名義電壓為3.67V。計算電池總重量為大約ι〇ι §。計算： 池能量密度為大約181 Wh/kg與362 Wh/；L。 斤 實施例6.電池測試 實施例4的電池係如下列私倨 卜到奴循裱（亦即充電與放電 呑玄電池係以0 · 7 C的固定雷、、ώ ☆ 机充電至電壓為4·2 ν, 之後使用4·2 V的固定電壓充 备 . 且 电 田电流達到44 mA時炊 止固定電壓的充電。在開路妝能拙θ 路狀悲袖歇30分鐘後，該電池 51 200818582 警 以C/5的固定電流放電。當電池電壓達到2·75 v時終止放 電。將該等流程重複3次。 然後電池以0.7C的固定電流充電至電壓為4 2 ν，且 隨後接著使用4·2 V的固定電壓充電。當電流達到料mA 時終止固定電壓的充電。在開路狀態稍歇3〇分鐘後，該 電池以ic的固定電流放電。當電池電壓達到2·75 ν時終 止放電。將該等流程連續重複以獲得循環壽命資料。 為了充放電速度測試，八個電池係如上述般充電，並 使用；I於C/5至2C值的不同電流速度進行放電至2·75 ν。 作為比較實施例，韓國首爾LG的LG 1865〇 ("lg")與 SANYO 18650電池係以上述流程測試。電池通常於 (室溫）與60〇C下測試。電池測試的結果顯示於第6_9圖。 如第6-9圖可看出，本發明的電池展現較高電壓（圖6 )、 於室溫下較良好的循環壽命（圖7 )、於6〇。。下較良好的 循環壽命（圖8)以及較良好的充放電速度（圖9)。 ⑩ 混合物之鋰錐旱電 逃的安全性測諸 由單一或多個電池所構成之鋰離子電池組的安全性係 大致上取決於（多個）鋰離子電池内部的化學性質。在所 有7況中，鋰離子電池係含有帶有某既定能量的材料，該 能量能夠經由某些濫用&況釋放，其彳導致電池起火或爆 炸。通常，鐘離子電池係經由下列一或多項設計出可接受 的安全性能：⑴細心挑選材料，⑺内部電池化學物與構件 的適當工程設計，（3)將安全性裝置納人電池，以及（4)維 52 200818582 寺（夕们）弘池安全刼作的控制電子元件（亦即電池組電 ^件、I人體控制）。此外，較佳地，細心地控制製造環 兄以避免缺與可能造成内部短路的外來微粒，其可啟始 快速加熱與熱失控。 ^較佳地，本發明的鋰離子電池（電池組）係設計成耐 =其使用期間可能遇到的濫用狀況。濫用狀況的一個參考 是用於鋰離子電池的UL安全性測試操作手冊（UL 1642)。 $監用的一般分類包括了機械濫用、電子濫用與溫度濫用。 DSC測試 DSC測試係於包括uc〇〇j 满。。办的陰 極混合物上進行。DSC測試亦於個別陰極材料上進行。為 了 DSC測忒，藉由於正曱基_2_吼咯啉酮中混合Lie。％、 ❹wo/呈設計比例）、碳黑與聚偏氟乙烯（93 : 53 200818582 方塊）’其中鍾酸鹽尖晶石材料的份量係從Q變動至1 〇〇%。 此資料為u-離子電池化學安全性的測量，較低的總熱。量 和出較大的安全性。亦繪於圖1〇的是以純材料簡易組合 =基準，理論預測值（圖1G的空心圓圈）。如圖w所示， 實際測量值顯示超越電池安全性預測值的意外改良增進。 放熱速率測& 日 安全性的另一測量方式通常是可得能量可被釋收的速 率。^兩個具有類似能量的陰極樣本而言，以較慢速率释 放熱量的樣本將被預期較為安全。圖11顯示-系列帶有 不同份量的LiKlMni96Mg〇〇3〇4的陰極樣本資料。基於此資 料，似乎有取決於最大反應速率的安全性最理想範圍。圖 •I:示資料暗示由大㈣_5_LiiiMni96MgGQ3〇4_ /〇的LiCo〇2所構成的混合物是最理想的。 次圖12展不用於完全尺寸u_離子電池的不同陰極材料 、資料°亥等陰極材料包括未摻雜的錳酸鹽尖晶石 Li]+X丨Mn2〇4與LlC〇〇2。未摻雜的錳酸鹽尖晶石丨 ㈣量係於〇-50%變動。以使電池歷經i5〇〇c的溫度環境 (通吊會導致Li•離子電池起火/***的測試）為基礎， 測讀火/***之前置於15〇(>c的時間。圖Η的資料指出 :含2〇 · 50%链酸鹽尖晶石的陰極樣本相關的優點。在該 Π月況中’電池能夠耐受高溫處理較長的時間，指出 之化學安定性。 9 ^ 在高負載條件下，Li-離子電池的溫度一般會顯著增 54 200818582 加。最大溫度通常係關於電池化學性質、和電池工程學。 如表3所示，在包括70% UCo02與30% Li1+xlMn204作為 私’也陰極材料的本發明電池表面以不同放電速率測量到的 最大溫度’係低於購自日本Sanyo、帶有純LiC〇〇2陰極 的相仿電池。 表3·於c/5 ( —回循環的ι/5 )至％ (循環2回）之
雕于電池的重 ^ ^ ^ 要11此參數之一為容量與電池服務壽 〒内的谷量保持度（循八 ★ " 量電、、也衮曰 ^可αρ )。循裱哥命係通常藉由測 里包/也谷$為初始交吾 π仰知谷里80%時的 發明電池（帶有由7Qe/ τ.ρ 数目目13顯不本 Φ 另田 /0/〇 LiCoO)盥 30〇乂 τ · Λτ _ 陰極）係具有比节擎 ” Μ+χίΜι^Ο#構成的 、，比该專購自韓國 ("Sanyo”）的相仿市講電池 ^ )及構自日本SANY0 長了很多的循環壽命。 、、‘ LiCo〇2構成的陰極） 夺效例 但熟習此藝者將理解到；_等二：特別展示及說明， 行各種更動，而無脫離隨附申,專=例的形式與細節進 範疇。 專利乾圍所涵蓋之本發明 55 200818582 ι圖式間單說明】 a為現5商業使用的典型圓柱狀鋰離子電池與 型鋰:自子電池特定代表型的截面圖。 /、 ° 為用於本發明鋰離子電池的長橢圓形罐狀容琴 子的圖解表示。 σσ 圖3係展示在電池組内一起排列時，本發明如何較佳
連接電池的電路圖。 圖4為本發明電池組的頂部透視圖相片。 Θ 5 ( a ) - 5 ( d )為比較不同電池尺+ 率66 ^ 平乂个U尾池尺寸外型的不同空間利用 、圖解’其包括本發明的 的m i 知㈣逼池（圖5(a))與現今所使用 Γ 括兩们呈亚聯的18650電池） 圖)、含有捲繞狀凝膠捲電極姓播从你上 5⑷)以及含有堆疊電…：：冓的棱柱形電池(圖 / 私極、、，口構的稜柱形電池（圖5(d))。 圖6係展示本發明電池盥
充電曲線的圖示。 …、、，且電池於室溫下的典型 圖7係展示本發明電池與 放電循環期間的相對容量保持度：:電池於，溫的· 充電固定電壓(CCCV)，使用〇 :，循糸條件.固定 著以4.2V固定電壓充電且隨後以^充電進行充電，接 岡δ办成-丄々 K放電至2·75 V 〇 圖8係展不本發明電池與對昭組+ 於60°c充電·放電循環期間的相對以圖7所述條件 圖9係展示本發明八個電池個、持度的圖不。 電池的平均充放電速度盥栌準;、口對照組市購1 865〇 …、每差的圖示，其中該等電池 56 200818582 係以圖7所述充電條件充電，並以圖式所指速率放電至2乃 V。 * 圖10係展示DSC測試中本發明陰極混合物（包括鈷 酸鐘與猛酸鹽尖晶石）及鈷酸鋰與錳酸鹽尖 的反應總熱量圖示。 晶石之混合物 圖11係展示DSC測試中本發明陰極混合物（包括鈷 酸鋰與錳酸鹽尖晶石）反應期間的最大熱量流動圖示。
圖12係展示本發㈣離子電池（包括—包純酸鐘與 錳酸鹽尖晶石之陰極混合物）纟濫用測試期間的快速電： 反應（譬如起火或***）之前所花費時間的圖示。 盘圖=係展示本發明鐘離子電池（包括7〇重量％uc吟 與3〇重量。/〇Lil+xiMn2〇4作為活性陰極材料）的循環能力，2 並展示兩個市靖18650電池（以1〇〇重”。Lic〇 性陰極材料）的循環能力的圖示。 ’、/ 【主要 元件符號說明】 1 正極/陰極 2 負極/陽極 3 分隔器 4 鋼製罐狀容器 5a 頂部絕緣物 5b 頂罩 5c 排氣孔/安全閥 6 鋁引線/陰極凸出部 57 200818582 7 PTC開關 8 襯墊 9 底部絕緣物 10 電池 20 長橢圓形罐狀容器 30 電池組 32 電池
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Claims (1)

  1. 200818582 十、申請專利範圍： 1 · 一種鋰離子電池，苴且古 ,、 电忍其具有一包括一活性陰極材料之 陰極’該活性陰極材料係包含一 物係包括： &極混合物’該陰極混合 a) 鈷酸鋰：以及 b) 以下列表示的錳酸鹽尖晶石 〇 貫驗式 Li(1+xl)(MiiWlA，y2)2.x2〇zi，其中
    xl兵x2係各別獨立地等於或大於〇 且等於 或小於0.3， yl與y2係各別獨立地等於或大於〇 〇且等於或 小於0.3， zl係等於或大於3·9且等於或小於41，且 Α’為鎂、鋁、鎳與鉻所構成之群組的當中至少 一員，或是 !i)貫驗式 Li(1+xl)Mn2Ozl，其中： xl係等於或大於0.01且等於或小於〇 3 ;以及 zl係等於或大於3·9且等於或小於41， 其中銘酸裡與鐘酸鹽尖晶石係呈鉛酸鐘：輯鹽尖晶石為 Μ於約0.9 : 0.1至約〇.6 : 〇 4之間的重量比例。 2.根據巾請專利範圍第丨項之輯子電池，其中钻酸 鐘與鐘酸鹽尖晶石係呈鈷酸鐘：猛酸鹽尖晶石為介於約 〇·8 · 0.2至約0.6 : 0.4之間的重量比例。 3·根據申請專利範圍第1 極材料係包括以實驗式Lix6M， 項之鋰離子電池，其中該陰 (i-y6)C〇(1.z6)M”z6〇2 表示的始 59 200818582 酸經，其中： x6 係大於〇·〇5且小於L2 ; y6 係大於或等於0且小於0· 1 ; z6 係等於或大於〇且小於0.5 ; M’為镁（Mg)與鈉當中至少一者，且 M 為1孟、銘、硼、鈦、鎂、鈣、及锶所構成之群組的當 中至少一員。
    4·根據申請專利範圍第3項之鋰離子電池，其中M，與 M”當中至少一者為鎂。 5·根據申請專利範圍第1項之鋰離子電池，其中該鈷 酸鋰為LiC0〇2。 6 ·根據申請專利範圍第5項之鋰離子電池，其中該鈷 酸鋰為塗覆有Zr02的LiCo〇2。 7 ·根據申請專利範圍第1項之經離子電池，其中猛酸 鹽尖晶石為Li(1 + x])(MnwiA，y2)2x2〇zi，其中y2係大於〇·〇 且等於或小於0.3。 8 ·根據申請專利範圍第7項之鋰離子電池，豆中該 酸鹽尖晶石為LiuMn^n 9 ·根據申請專利範圍第1項之鋰離子電池，其中該 酸鹽尖晶石為Li(1+xl)Mn2〇zi。 ^ 1〇·根據申請專利範圍第1項之鋰離子電池，其中該 離子電池係具有大於約3.0 Ah/電池之容量。 U·根據申請專利範圍第1〇項之鋰離子電池，豆中 ㈣子電池係具有大於約4〇Ah/電池之容量。、 60 200818582 12·—種鋰離子電池，其具有一包括一活性陰極材料之 陰極，忒活性陰極材料係包含一陰極混合物，該陰極混合 物係包括： a) LiCo02 ;以及 b) Li(1+xl)Mn2〇zl，其中·· xl係等於或大於〇·〇1且等於或小於〇·3 ;以及 zl係等於或大於3·9且等於或小於4. i，
    其中LiCo〇2與係呈鈷酸鋰··錳酸鹽尖晶石 為介於約0.9 : 〇·ΐ至約〇·6 : 〇·4之間的重量比例。 13·根據申請專利範圍第12項之鋰離子電池，其中該 LiCo02 係塗覆有 Zr〇2。 ’、 ^ 14·根據申請專利範圍第12項之鋰離子電池，其中鈷 酸鋰:錳酸鹽尖晶石的重量比例係介於約〇·8: 〇·2至約〇㈧ 0.4之間。 15·根據申請專利範圍第12項之鋰離子電池，其中該 電池係具有稜柱形截面形狀 其中該 16·根據申請專利範圍第12項之鋰離子電池 電池係具有長橢圓形截面形狀。 其中該 17.根據申請專利範圍第12項之鋰離子電池 鋰離子電池係具有大於約3 0 Ah/電池之容量。 1 8 · —種形成鐘離子電池的方法，其包含· a)形成一包括陰極混合物之活性陰極 位材枓，该陰極混合物 係包括鈷酸鋰：錳酸鹽尖晶石為 ι ’丨於約〇·9 : 0.1至約 0.6 · 0.4之間的重量比例的錯酸 文理與錳酸鹽尖晶石，其 61 200818582 中锰酸鹽尖晶石係以下列表示 I) 貫驗式 Li(1+xl)(Mni yiA，y2)m〇zi，其中 xl與x2係各別獨立地等於或大於〇.〇1且等於 或小於0.3， y 1與y2係各別獨立地等於或大於〇 〇且等於或 小於0.3， zl係等於或大於3·9且等於或小於41，且
    為鎮、銘、鎳與鉻所構成之群組的當中至少 一員，或是 II) 貝驗式 Li(1+xl)]V[]i2〇zl，其中·· ，且 xl係等於或大於0·01且等於或小於〇·3 Z1係等於或大於3.9且等於或小於4.工； b) 以該活性陰極材料形成一陰極；以及 ，藉此形 c) 形成-經由電解質和該陰極有電性接觸的陽極 成一鋰離子電池。
    1 9 ·根據申請專利範圍第 電池係形成為具有大於約3 〇 18項之方法，其中該鋰離子 Ah/電池之容量。 很據申請專利範圍第19項之方 電地係形成為具有大於約4.0 Ah/電池之 其中該鋰離子 21· 一種包含複數個電池的電池組 一包括陰極混合物&、、不k ^ , 此口物的活性陰極材料括： 其中各電池係包括 該陰極混合物係包 a) 鈷酸鋰；以及 b) 以下列表示的锰酸鹽尖晶石 62 200818582 i)實驗式 Li(1+xl)(MniyiA，y2)2x2〇zi，其中 xl與x2係各別獨立地等於或大於〇 〇i且等於 或小於0.3， yl與y2係、各別_立地等於或大於〇·〇且等於或 小於0.3， zl係等於或大於3·9且等於或小於41，且 Α’為鎂、鋁、鎳與鉻所構成之群組的當中至少 一員，或是 • ϋ)實驗式 Li(1+xl)Mn2〇zi，其中： XI係等於或大於0.01且等於或小於〇·3，且 zi係等於或大於3·9且等於或小於41， ，、中始&^鋰與！线鹽尖晶石係呈#酸鐘：鐘酸鹽尖晶石為 於約〇·9 · °，1至約0.6: 〇·4之間的重量比例。 22·根據申請專利範圍第21項之電池組，其中該電池 的容量係等於或大㈣3·3 Ah/電池。 23.根據申請專利範圍第21項之電池組，其中電池的 内部阻抗係小於約50毫歐姆。 24·根據申請專利範圍第21項之電池組，其中該電池 係呈串聯，且無電池以並聯連接。 25 ·根據申睛專利範圍第21項之電池組，其中至少一 電池具有稜桎形截面形狀。 ,26·根據申請專利範圍第25項之電池組，其中該稜柱 形截面形狀為長橢圓形狀。 27·根據申請專利範圍第21項之電池組，其中該鈷酸 63 200818582 m 鋰為LiCo02，且錳酸鹽尖晶石為Li(1+xl)Mn2Ozl。 28·根據申請專利範圍第27項之電池組，其中鈷酸鋰 與錳酸鹽尖晶石係呈鈷酸鋰··錳酸鹽尖晶石為介於約0.8 : .0.2至約0.6 : 0.4之間的重量比例。 十一、圖式： 如次頁
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