專利名稱：鋰離電池陽極及其制造方法
鋰離電池陽極及其制造方法優(yōu)先權(quán)本申請涉及2008年3月4日備案名為“鋰離電池陽極及其制造方法”、編號為 61/033，638的美國臨時專利申請案(以引用的方式全文納入本文中)并對該臨時專利申請 案主張權(quán)利。
背景技術(shù)：
許多機動車?yán)缁旌蟿恿ζ嚩际遣捎枚喾N推進(jìn)系統(tǒng)來提供動力。最常見的混合 動力汽車是汽油電力混合動力汽車，其采用汽油發(fā)動內(nèi)燃機(ICE)，而蓄電池則是驅(qū)動電動 機。這種混合動力汽車通過再生制動來捕捉動能，從而給蓄電池充電。在慢行或閑置時，內(nèi) 燃機的部分輸出會輸送給發(fā)電機(只不過是以發(fā)電機模式運行的電動機)，產(chǎn)生出電力供 應(yīng)給動力電動機并給蓄電池充電。汽油電力混合動力汽車不同于全電動汽車，因為后者使 用通過外部電源(例如電網(wǎng))充電的蓄電池，或使用增程拖車。但是，幾乎所有的混合動力 汽車仍然以汽油為唯一燃料來源，不過偶爾也使用其它類型的燃料，例如柴油、乙醇或其它 植物性油。蓄電池和電池是這一技術(shù)中眾所周知的重要能源儲存設(shè)備。電能是從電池內(nèi)的化 學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的。而這種化學(xué)反應(yīng)是在兩個浸在電解質(zhì)溶液中的不同電極板之間發(fā)生的。 當(dāng)蓄電池必須向動力發(fā)動機提供電流使其加速運轉(zhuǎn)時，需要的電力最多，例如當(dāng)蓄電池用 于啟動汽車時。動力發(fā)動機所要求的電流強度可能超過幾百安培。大多數(shù)大容量(或供電 量大)的蓄電池都需要采用大型包裝，因此蓄電池的重量便會加大，所以不具有成本效益。 同時，這種大電流所需時間非常短，通常是幾秒鐘。因此，所謂的“高容量”蓄電池僅針對某 些應(yīng)用。典型的鋰離電池由一個正極(“陰極”或“陰極矩陣”)、一個負(fù)極(“陽極”或“陽 極矩陣”)及一個電解質(zhì)(一種溶液或固態(tài)產(chǎn)物，含有由微孔薄膜(“分離器”)所分離的游 離鹽)組成。鋰離子在電解質(zhì)的兩個電極之間轉(zhuǎn)移。在充電過程中，鋰離子從陰極矩陣中 提取出來，穿過電解質(zhì)和分離器然后插入到陽極矩陣中。同時，電子從陰極中釋放出來，穿 過外部電路，然后被陽極復(fù)合物所接收。放電過程中則是相反的過程。金屬氧化物例如鋰金屬氧化物在二次電池中是有用的，可作為陰極和陽極的插 入物質(zhì)。人們發(fā)現(xiàn)尖晶石Li4Ti5O12是電極的吸引物質(zhì)(Colbow及其他J. Power Sources, 26 (3-4)，第397-402頁(1989))。在Li4Ti5O12的鈦酸鋰尖晶石結(jié)構(gòu)中，鈦的正式化合價是 +4，這對于鈦來說是最高可實現(xiàn)的氧化狀態(tài)(Zachau-Christiansen及其他《固態(tài)離子學(xué) (Solid State Ionics)》，40-41 第 2 部分，第 580-584 頁(1990))。人們發(fā)現(xiàn)這種 Li4Ti5O12 材料能夠插入鋰離子中，而不會使晶格變形或收縮(Ohzuku及其他，J Electrochem Soc, 142 (5)，第1431-1435頁(1995))，因此非常適合于混合動力電動汽車(“HEV”)應(yīng)用。從理論上來說，鋰插入陽極的反應(yīng)如下3Li++ Li4Ti5O12 chrg > Li7Ti5O12這種反應(yīng)是在大約1.5V與金屬鋰產(chǎn)生的。完全插入后，鈦從+4態(tài)降為+3態(tài)，平均氧化態(tài)為3. 4 (60% It3+和40%鈦4+)。充電時，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)無法與能量輸入保持同步時，蓄電池便會產(chǎn)生氣泡。據(jù)Lee及 其他人(《電源雜志(Journal of Power Sources)》，132 (1-2)，第 201-205 (2004))，鋰離子 電池中的放氣被認(rèn)為是由于電極中電解質(zhì)的氧化所造成的。由于有毒氣體釋放及鋰離子電 池/蓄電池本身有潛在爆炸的風(fēng)險，因此放氣被認(rèn)為是一項安全問題。人們曾經(jīng)討論和實施了不同的辦法來應(yīng)對放氣問題。眾所周知，用液體電解質(zhì)給 二次電池快速充電可以充到80-90%的電量。在這一點上，輸入電池的能量用于分解電解質(zhì) 并產(chǎn)生熱量而不是進(jìn)行存儲。對于這種已知的技術(shù)，采用了許多方法來充滿二次電池，以控制充電周期，從而減 少放氣效應(yīng)。例如，Santini的美國專利號4，366，431和Osanai的美國專利號5，126，649 提供了檢測電解質(zhì)中氣泡和相應(yīng)調(diào)整充電速度的方法。Liaw及其他人的美國專利號 6，437，542和Minamiura及其他人的美國專利號6，459，238則提供了測量和監(jiān)控電池內(nèi)壓 力的方法并根據(jù)電池壓力狀況來控制充電。在其它個案中，則通過使用添加劑來改變電解質(zhì)系統(tǒng)。Chen及其他人的美國專利 號7，026，074和Park及其他人的美國專利號7，217，479描述了在電解質(zhì)中使用不同的添 加劑來抑制氣體的產(chǎn)生。另一種提高安全的方法是排氣。Kimoto及其他人的美國專利號6，278，259是這種 方法的另一個例子，即當(dāng)蓄電池內(nèi)部壓力太高時，則將氣體排放出去。但是，正如本文所引 用的例子，此類氣體可能是有毒的，同樣地此種氣體會釋放到發(fā)動機艙及/或大氣中，因此 這種方式并不是最好的。在這一技術(shù)中使用摻雜物也是常見的，這種方法可以提高完全充電的鋰金屬氧化 物中的熱穩(wěn)定性和充電過度保護。例如，Ohzuku及其他人(J. Electrochem Soc.，142(12)， 第4033-4039頁)描述了摻雜鎳酸鋰(LiAl1/4Ni3/402)和Al3+并改善熱穩(wěn)定性和充電過度 保護。Gao及其他人的美國專利號6，794，085，Manev及其他人的美國專利號6，040，089 及Gao及其他人的美國專利號6，277，521描述了在鋰金屬氧化物中使用多種摻雜物，最好 是鈷或鎳金屬氧化物，以便改善循環(huán)性能并保護電池免于過度充電或過度放電。除了上述 之外，Vaughey及其他人的美國專利號6，221，531描述了在鋰耗盡階段使用摻雜物來改善 Li4Ti5O12W總體傳導(dǎo)性，即在八面體現(xiàn)場中用Al3+或Mg2+來部分取代鋰離子，以降低鈦離子 的氧化狀態(tài)。蓄電池放氣是蓄電池設(shè)計和制造過程中一個永恒存在的問題。本申請的披露正是 為這一問題提供了一種解決方案，其至少一種優(yōu)勢是為鋰電池提供一種高度安全的電極材 料，在充電放電周期耐久性方面非常優(yōu)秀，同時可以減少或消除使用過程中的放氣情況。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的披露提供了不同的混合物以及制備這些混合物的方法，例如可以用于制 備本申請披露的一種或多種陽極。例如此種陽極可用于制備一種或多種蓄電池，而此種蓄 電池可用于本文所引用的汽車。本申請的披露涉及金屬氧化復(fù)合物及其制造方法。在本申請披露中的至少一個實 施例中，本申請涉及在鋰和鋰離子蓄電池中使用的摻雜金屬氧化復(fù)合物。
在本申請披露中的至少一個實施例中，本申請?zhí)峁┝艘粋€帶有摻雜材料的尖晶石 結(jié)構(gòu)陽極的混合物，摻雜材料將取代部分過渡金屬，也可以取代陽極中的部分氧氣，并且與 鋰相比仍然可以將電極的總體電勢保持在 1. 7V以下。得出的效果是在循環(huán)過程中摻雜 金屬將會還原，而不是主要過渡金屬會還原，并且減少由主要過渡金屬所產(chǎn)生的放氣情況。在本申請披露的陽極的至少一個實施例中，陽極由鋰復(fù)合物組成，其分子式為 Li4Ti5_yMy012，其中M由摻雜材料組成，而0 < y < 1。在示范性實施例中，摻雜材料可能包 括鉬(Mo)、鎢(W)、鋯(Zr)或鉿(Hf)。在本申請披露的陽極的至少一個實施例中，陽極由鋰復(fù)合物組成，其分子式為 Li4Ti5_yMy012_zXz，其中M由摻雜材料組成，而X包含硫?qū)僭兀? < y彡1，0 < ζ彡2y。本文 披露關(guān)于本申請陽極實施例的任何或所有不同特征及/或限制可能適用于本文披露的其 它陽極實施例。在不同的實施例中，硫?qū)僭乜赡馨?S)、硒(Se)或碲(Te)。在本申請披露的至少一個蓄電池實施例中，蓄電池由陽極、陰極及電解質(zhì)組成，其 中陽極由鋰復(fù)合物組成。在一個示范性實施例中，鋰復(fù)合物的分子式為Li4Ti5_yMy012，其中M 由摻雜材料組成，0 < y彡1。在另一個實施例中，鋰復(fù)合物的分子式為Li4Ti5_yMy012_zXz，其 中M由摻雜材料組成，而X包含硫?qū)僭兀? < y < 1，0 < ζ < 2y。在本申請披露中鋰復(fù)合物制備法的至少一個實施例中，這種方法包括在容器內(nèi)加 入一定量第一種材料、第二種材料及第三種材料的步驟，其中第一種材料包含鋰，第二種材 料包含鈦和氧氣，第三種材料包含摻雜材料和硫?qū)僭?。這種方法的步驟還包括在容器內(nèi) 研磨第一種材料、第二種材料及第三種材料，并在高溫下加熱研磨容器內(nèi)的材料一段時間， 以產(chǎn)生鋰復(fù)合物。在本申請披露中制備至少一部分陽極的方法的至少一種實施例中，此種方法的步 驟包括制備本申請披露的鋰復(fù)合物；將鋰復(fù)合物、傳導(dǎo)介質(zhì)、石墨來源及粘合劑放入容器 內(nèi)；攪拌容器內(nèi)的材料以形成混合物；將此混合物放置在一塊金屬基底上以形成至少一部 分的陽極。
具體實施例方式本申請的披露提供提供了不同的混合物以及制備這些混合物的方法，例如可以用 于制備本申請披露的一種或多種陽極。例如此種陽極可用于制備一種或多種蓄電池，而此 種蓄電池可用于本文所引用的汽車。在本申請披露的至少一個陽極實施例中，陽極由鋰復(fù)合物組成，其分子式為 Li4Ti5_yMy012，其中M由摻雜材料組成，而0 < y < 1。在示范性實施例中，摻雜材料可能包 括鉬(Mo)、鎢(W)、鋯(Zr)或鉿(Hf)。在至少一個實施例中，y = 0. 1，因此鋰復(fù)合物的分 子式為Li4Ti4.9Μαι012。在一個示范性實施例中，摻雜材料包含鉬，因此鋰復(fù)合物的分子式為 Li4Ti5^yMoyO120在至少一個實施例中，鋰復(fù)合物的分子式為Li4Ti49MocilO1215在本申請披露的至少一個陽極實施例中，陽極由鋰復(fù)合物組成，其分子式為 Li4Ti5_yMy012_zXz，其中M由摻雜材料組成，而X包含硫?qū)僭兀? < y彡1，0 < ζ彡2y。本文 披露關(guān)于本申請陽極實施例的任何或所有不同特征及/或限制可能適用于本文披露的其 它陽極實施例。在不同的實施例中，硫?qū)僭乜赡馨?S)、硒(Se)或碲(Te)。在至少 一個實施例中，鋰復(fù)合物的分子式為Li4Ti5_yMoy012_zXz。在至少一個實施例中，ζ = 0. 2，因此鋰復(fù)合物的分子式為Li4Ti49MaP11.8Χα2。在一個示范性實施例中，摻雜材料包含鉬，硫?qū)?元素包含硫，且ζ = 0. 2，因此鋰復(fù)合物的分子式為Li4Ti49MaiO1USa2t5在本申請披露的至少一個陽極實施例中，所述陽極包含至少一部分的蓄電池。此 種蓄電池可能包含鋰離子電池或使用陽極的任何其它電池。在至少一個實施例中，蓄電池 是可充電的。本文披露關(guān)于陽極實施例的任何或所有不同特征及/或限制或不同的陽極本 身可用于本文披露的任何或所有不同蓄電池中。在本申請披露的含有陽極的蓄電池示范性實施例中，蓄電池包含一個陰極、一個 至少部分置于兩極之間的分離板以及一個電解質(zhì)，其中在充電和放電蓄電池循環(huán)中，至少 一部分的摻雜物材料會在鈦還原之前還原。在一個示范性實施例中，在鈦還原之前至少有 一部分摻雜材料會還原，從而減少由于鈦還原而造成的放氣情況。在另一個實施例中，與鋰 相比，總體電勢大約在1. 7V以下。在本申請披露的至少一個蓄電池示范實施例中，陽極還包含石墨，并可能還包含 一個粘合劑，能夠有效將鋰復(fù)合物與石墨粘合。在一個示范實施例中，粘合劑包含聚偏氟乙 烯(PVDF)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)。在另一個實施例中，與石墨相粘合的鋰復(fù)合物可能置 于金屬基底上，例如銅箔。在本申請披露中的至少一個蓄電池實施例中，蓄電池由陽極、陰極及電解質(zhì)組成， 其中陽極由鋰復(fù)合物組成。在一個示范性實施例中，鋰復(fù)合物的分子式為Li4Ti5_yMy012，其 中M由一種摻雜材料組成，此摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿等金屬的組合中挑選出來 的，并且01。在另一個實施例中，M包含鉬，因此蓄電池陽極鋰復(fù)合物的分子式為 Li4Ti5^yMoyO120在至少一個實施例中，M包含鉬，y = 0. 1，因此蓄電池陽極鋰復(fù)合物的分子 式為Li4Ti49Mo0.在本申請披露的至少一個蓄電池示范實施例中，蓄電池陽極鋰復(fù)合物的分子式 為Li4Ti5_yMy012_zXz，其中M包含一種摻雜材料，此種摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿等金 屬的組合中挑選出來的，X包含硫?qū)僭兀琌 < y < 1，且O < ζ < 2y。在不同的實施例 中，硫?qū)僭乜赡馨?、硒或碲。在至少一個實施例中，蓄電池陽極鋰復(fù)合物的分子式為 Li4Ti5_yMoy012_zXz。在至少一個實施例中，ζ = 0. 2，因此蓄電池陽極鋰復(fù)合物的分子式為 Li4Ti4.9Μ0.ιΟη.8Χο.2°在一個示范性實施例中，摻雜材料包含鉬，硫?qū)僭匕颍琙 = 0. 2，因 此蓄電池陽極鋰復(fù)合物的分子式為Li4Ti4.具.AuSa2t5在本申請披露的至少一個蓄電池實施例中，蓄電池包含一個陽極、一個陰極及一 個電解質(zhì)，其中陽極包含尖晶石及至少一種摻雜物(從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出 來)。在一個示范實施例中，尖晶石包含至少一種鋰金屬氧化物。在至少一個實施例中，鋰 金屬氧化物包含Li4Ti5O1215本文披露關(guān)于蓄電池或部分蓄電池實施例的任何或所有不同特征及/或限制或 不同的蓄電池或不同蓄電池的某些部分可用于本文披露的任何或所有不同蓄電池中。例 如，本文引用的一個陽極示范實施例可用于本文披露的一個蓄電池示范實施例，不過具體 的陽極實施例和具體的蓄電池實施例并非相互引用。此外，本文所引用與一個或多個陽極相關(guān)的不同復(fù)合物并非僅僅用作陽極復(fù)合 物。例如，本申請披露的示范性復(fù)合物的分子式可能是Li4Ti5_yMy012，其中M包含一種摻雜 材料(從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來)，而0<y< 1，此類復(fù)合物并非僅僅用于制備本申請披露的一種陽極。此類復(fù)合物可能具有一種或多種其它用途，同樣地，本申請披 露中對某一復(fù)合物的引用并不旨在也不應(yīng)看作是在陽極中只有一種用途。本申請披露的復(fù)合物、陽極及蓄電池的不同實施例可以用于本文引用的一種或多 種汽車。例如，在至少一個實施例中，本申請披露的一種汽車可能包含本申請披露的一種蓄 電池，其中蓄電池包含一個陽極、一個陰極及一個電解質(zhì)，而陽極包含鋰復(fù)合物，其分子式 為Li4Ti5_yMy012，而M包含一種摻雜材料(從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來)，而且 0 < y ≤ 1。在另一個實施例中，本申請披露的一種示范汽車包含一個含有陽極的蓄電池， 此陽極包含鋰復(fù)合物，其分子式為Li4Ti5_yMy012_zXz，其中M包含一種摻雜材料(從包含鉬、 鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來)，X包含硫?qū)僭?從包含硫、硒及碲的組合中挑選出來)，0
<y ≤1，且 0 < ζ ≤ 2y。本申請披露的至少一個優(yōu)勢是提供可用作摻雜物的材料，此材料與陽極鋰金屬氧 化物混合時當(dāng)作摻雜物，但不會降低電池總體電勢?？梢赃x擇多種摻雜物或摻雜物組合 來取代LiMyOz系統(tǒng)中的部分過渡金屬，如本文所披露的，但是仍然可以將總體電勢保持在 1.7V以下。同樣地，本申請披露并不僅限于任何一種具體的摻雜物。例如，在本申請披露 的Li4Ti5O12陽極系統(tǒng)中，鈦可以被鉬、鎢、鋯或鉿所取代，并且仍然將電勢保持在1.7V以下。 對于此類系統(tǒng)，活性陽極材料的分子式是Li4Ti5_yMy012，其中0 < y ≤ 1，M =鉬，鎢，鋯或鉿。本申請披露包含了實施例，除了取代主要過渡金屬之外，也可以用另一種摻雜材 料來取代部分氧氣，例如用硫(S)、硒(Se)或碲(Te)?？偟哪繕?biāo)仍是不變的，即減少放氣情 況，電極總體電勢保持在1. 7V以下。例如二硫化鉬(MoS2)作為一種活性材料與鋰相比，其 電勢為 1.6V。采用硫來取代氧氣將有助于降低材料電壓。因此，根據(jù)以上表述，新的化學(xué)分子式為Li4Ti5_yMy012_zSz，其中0 < y≤1，0
<ζ≤2y，而且M =鉬，鎢，鋯或鉿。根據(jù)以上表述，更普遍的分子式為Li4Ti5_yMy012_zXz，其 中0 < y < 1，0 < ζ < 2y，M =鉬，鎢，鋯或鉿，而X =硫，硒或碲。在此種混合物的至少一 個實施例中，M =鉬，X =硫，y = 0. 1，ζ = 0. 2，因此分子式為Li4Ti49MoaiCV8Sa2t5陽極包含此類電極材料層的示范性可充電鋰離子蓄電池具有重要優(yōu)勢，因此當(dāng)充 電時插入鋰時陽極體積擴大的幅度是很小的，而且當(dāng)放電時釋放所述鋰時陽極體積縮小的 幅度也是很小的。此外，此種陽極的性能不太容易降低，即使長時間重復(fù)充電放電循環(huán)，這 就為此種可充電鋰離子蓄電池改善充電放電循環(huán)壽命。本申請披露的一種示范性鋰復(fù)合物可以按以下方法制備。在至少一個實施例中， 制備鋰復(fù)合物的方法步驟包括在容器內(nèi)加入一定量的第一種材料、第二種材料和第三種材 料，研磨這些成分，然后以高溫加熱這些成分一段時間，以形成鋰復(fù)合物。在一個示范實施 例中，第一種材料包含鋰，第二種材料包含鈦和氧氣，第三種材料包含摻雜物和硫?qū)僭亍?一旦這些成分在高溫下合并之后，便可以進(jìn)行冷卻及/或已經(jīng)冷卻(用冰箱、冰柜、冷水浴 等等)。而且如果需要的話，可以進(jìn)行研磨，以產(chǎn)生室溫的磨碎鋰復(fù)合物。在一個示范性實施例中，第四種材料，即氣體可以在加熱步驟之前及/或在加熱 步驟之中加到容器內(nèi)。在至少一個例子中，可以在加熱步驟中通過流動的方式將氣體加入 容器內(nèi)。此種氣體可能包含空氣、氧氣或任何其它含有氧氣的適合氣體。在至少一個實施例中，摻雜材料包含鉬、鎢、鋯或鉿，而硫?qū)僭匕颉⑽晚凇?在各種附加的例子中，可以使用以下的一種或多種成分碳酸鋰為第一材料，二氧化鈦或銳鈦型二氧化鈦為第二材料，及/或二硫化鉬為第三材料?？梢允褂萌魏我环N或多種已知的研磨方法在容器內(nèi)研磨這些成分，包括使用研缽 和杵及/或球磨機。本文描述的這些研磨方法并不僅限于本申請披露中的范圍，也可以使 用其它適當(dāng)?shù)难心シ椒?。在至少一個實施例中，研磨方法包括在第一個容器內(nèi)研磨成分，例 如研缽，然后在第二個容器內(nèi)加熱成分，例如白金坩堝。在至少一種制備示范性鋰復(fù)合物的 方法中，加熱步驟會在高溫(大約是90(TC)下持續(xù)大約24小時。在制備了一個示范性鋰 復(fù)合物之后，可以保存在不透光的塑料容器內(nèi)，或者用于制備本文引用的陽極。在制備鋰復(fù)合物的至少一種方法中，所需的鋰復(fù)合物分子式為Li4Ti5_yMy012_zXz，其 中M包含摻雜材料，而X包含硫?qū)僭兀? < y < 1，0 < ζ < 2y。在一個示范實施例中，摻 雜材料可能包含鉬、鎢、鋯或鉿，而硫?qū)僭乜赡馨?、硒和碲。在至少一個實施例中，y = 0. 1而ζ = 0. 2。在另一個實施例中，摻雜材料包含鉬，硫?qū)僭匕?，且?= 0. 2。至少一種制備示范性鋰復(fù)合物的方法，即Li4Ti49MoaiO1USa2如下所述。至少在這 個例子中，制備Li4Ti49MoaiO1USa2的起始材料為碳酸鋰(Li2CO3)作為鋰來源，銳鈦型二氧 化鈦(TiO2)為鈦和氧氣來源，二硫化鉬(MoS2)作為鉬(摻雜材料)和硫(硫?qū)僭?來 源，干燥空氣提供剩余的氧氣。在一個示范性批量生產(chǎn)中，首先用研缽和杵合并和研磨26. 62克Li2CO3, 70. 50克 1102和2.88克臨52。然后用球磨機進(jìn)行第二次研磨，以便于緊密混合不同的材料。然后將 研磨后的混合物放入白金坩堝內(nèi)，在管式爐內(nèi)以900°C的高溫及干燥空氣流動的情況下加 熱24小時?；旌衔锢鋮s到室溫，然后輕輕地研磨以分解材料中較大的累積塊。然后對研磨 的材料(即鋰復(fù)合物)進(jìn)行稱重，并保存到不透光的塑料容器內(nèi)。預(yù)計這種示范性制備方 法得出的 Li4Ti49MoaiCV8Sa2 為 84. 14 克。本申請披露的一個示范性陽極或至少此陽極的一部分可以采用以下方法制備。在 至少一種實施例中，是一種制備至少陽極一部分的方法，此種方法的步驟包括制備本申請 披露的鋰復(fù)合物；將鋰復(fù)合物、傳導(dǎo)介質(zhì)、石墨來源及聚合物/粘合劑放入容器內(nèi)；攪拌容 器內(nèi)的材料；將此混合物放置在一塊金屬基底上以形成至少一部分的陽極。本文披露關(guān)于 制備本申請披露的鋰復(fù)合物的任何或所有不同特征、步驟及/或限制可能適用于為制備陽 極或部分陽極所需的鋰復(fù)合物制備方法。在至少一個示范性實施例中，傳導(dǎo)介質(zhì)可能包含乙炔黑(超導(dǎo)電乙炔碳黑)。在 不同的實施例中，聚合物/粘合劑可能包含聚偏氟乙烯(PVDF)和N-甲基吡咯酮(NMP)，及 /或石墨來源可能包含SGF6石墨，也稱為超級石墨。在混合成分時，可以逐漸給傳導(dǎo)介質(zhì)、 石墨來源及鋰復(fù)合物添加少量聚合物/粘合劑的等分樣本。當(dāng)混合物達(dá)到指定的粘性時， 便可停止攪拌。在至少一個實施例中，從粘度計(大約每秒20轉(zhuǎn)的速度)來看，當(dāng)混合物 的粘性達(dá)到大約5100cP至5300cP之間時，攪拌步驟即算完成。一旦達(dá)到指定的混合物粘度時，所述的混合物可以置于一金屬基底上，例如銅箔， 然后風(fēng)干以制備至少陽極的一部分。本申請的披露并不僅限于任何特定的金屬基底，例如 一種或多種其它金屬基底，例如鋁箔可能適用于制備本申請披露的示范性陽極或部分陽 極。在一個示范性實施例中，將混合物置于金屬基底上的步驟包括將混合物穿過一個固定 間隙的插槽模具然后到達(dá)金屬基底，金屬基底圍繞一個卷軸旋轉(zhuǎn)。在至少一種方法中，固定 間隙為5微米。
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當(dāng)混合物置于金屬基底上形成至少一部分陽極之后，制備一部分陽極的示范性方 法可能還包括將至少一部分陽極在真空狀態(tài)下高溫烘干一段時間。在至少一種方法中，這 段時間大約為15小時，高溫溫度大約是120°C。一旦加熱之后，混合物會在真空狀態(tài)下冷 卻，如有需要，可以保存在分層箔袋內(nèi)。在一個示范性陽極/電極制備中，基于Li4Ti4. 9Mo0. ^11.8S0.2的陽極用于制備鋰離子 電池電極。在行星槳式攪拌機中，將42. 2克的Li4Ti49MoaiO1USa2，2克的超導(dǎo)電碳黑(乙 炔黑——一種傳導(dǎo)介質(zhì))及2克的SGF6石墨(超級石墨)進(jìn)行混合。將浸在N-甲基吡咯 酮(NMP)(粘合劑)中的33. 73克13% PVDF溶液添加到混合物中。在攪拌過程中添加少 量NMP等分樣本，并使用Brookfield DV-III粘度計不時檢查混合物的粘性。當(dāng)粘性在每 秒20轉(zhuǎn)的速度下達(dá)到介于5100與5300cP之間時，攪拌即算完成。將一卷10微米厚銅箔安裝在來源卷軸上，然后穿過一個涂層頭，涂層頭由一個驅(qū) 動滾子及一個固定間隙插槽模具組成。間隙固定為5微米，按照上述方法制備的混合物/ 漿液穿過模具，然后輸送到銅箔上。通過涂層機上的強制空氣對流烘箱來烘干NMP，從而清 除NMP。涂層銅箔轉(zhuǎn)移到烘房內(nèi)，然后在真空狀態(tài)下以120°C烘干15小時。干燥的電極原 料在真空狀態(tài)下冷卻到室溫，然后密封到分層箔袋以保護涂層，待使用時再打開。盡管本文相當(dāng)詳細(xì)地描述了混合物、陽極及蓄電池的不同實施例，但是實施例僅 僅是通過本文描述的無限制條件的例子來提供的。根據(jù)本申請的披露，本文所描述的實施 例的多種變化和修改對于本技術(shù)的任何一位普通熟練工人來說都是非常明顯的。因此精通 此技術(shù)的人員將會明白不同的變化和修改是可以做到的，并且在不偏離本申請披露范圍的 情況下，可采用同等物來取代實施例中的元素。實際上，本披露并非完整或是限制本披露的 范圍。而且，在描述代表性實施例時，本披露可能以特定步驟順序的方式演示了一種方 法及/或流程。但是，在方法或流程并不取決于本文列出的特定步驟順序的情況下，此種方 法或流程不應(yīng)僅限于本文所描述的特定步驟順序。由于本技術(shù)中普通熟練工人會明白，其 它的步驟順序是可以實現(xiàn)的。因此，本文披露的特定步驟順序不得解釋為本披露的限制。此 外，關(guān)于方法及/或流程的披露不得僅限于所寫順序步驟的性能，而精通本技術(shù)的人員完 全可以明白順序是可以變化的，并仍然保持了本披露的精神和范圍。因此預(yù)計本披露將包括了所有的修改和變化，而根據(jù)本披露本技術(shù)的熟練工人完 全明白這些修改和變化。
權(quán)利要求
一種包含鋰復(fù)合物的陽極，其復(fù)合物的分子式為Li4Ti5 yMyO12，其中M包含一種摻雜材料，此摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來的；及0＜y≤1。
2.如權(quán)利要求1所述的陽極，其中摻雜材料包含鉬。
3.如權(quán)利要求1所述的陽極，其中摻雜材料包含鎢。
4.如權(quán)利要求1所述的陽極，其中摻雜材料包含鋯。
5.如權(quán)利要求1所述的陽極，其中摻雜材料包含鉿。
6.如權(quán)利要求1所述的陽極，其中y= 0. 1。
7.如權(quán)利要求2所述的陽極，其中y= 0.1。
8.如權(quán)利要求1所述的陽極，其中所述陽極包含至少一部分蓄電池。
9.如權(quán)利要求8所述的陽極，其中蓄電池包含一個鋰離子電池。
10.如權(quán)利要求8所述的陽極，其中蓄電池是可充電的。
11.如權(quán)利要求8所述的陽極，其中蓄電池還包含一個陰極、一個至少部分置于兩極之 間的分離板及一個電解質(zhì)。
12.如權(quán)利要求8所述的陽極，其中在蓄電池充電放電循環(huán)中，至少一部分摻雜材料會 在鈦還原之前還原。
13.如權(quán)利要求12所述的陽極，其中在鈦還原之前至少有一部分摻雜材料會還原，從 而減少由于鈦還原而造成的放氣情況。
14.如權(quán)利要求1所述的陽極，其中與鋰相比，總體電勢在大約1.7V以下。
15.如權(quán)利要求1所述的陽極，其中所述陽極還包含石墨。
16.如權(quán)利要求15所述的陽極，其中所述陽極還包含一個粘合劑，可以有效將鋰復(fù)合 物與石墨粘合。
17.如權(quán)利要求16所述的陽極，其中粘合劑包含聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯酮。
18.如權(quán)利要求16所述的陽極，其中與石墨粘合的鋰復(fù)合物置于金屬基底上。
19.如權(quán)利要求18所述的陽極，其中金屬基底包含銅箔。
20.一種陽極，包含一種復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti5^yMoyO12,其中0 < y彡1。
21.如權(quán)利要求20所述的陽極，其中y= 0.1。
22.—種陽極，包含一種復(fù)合物，其分子式為Li4Ti49Moa力12。
23.—種蓄電池，包含 一個陽極；一個陰極；及 一個電解質(zhì)；其中陽極包含一種鋰復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti5^yMyO12,其中M包含一種摻雜材料，此摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑 選出來的；及其中0 < y彡1。
24.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中摻雜材料包含鉬。
25.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中摻雜材料包含鎢。
26.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中摻雜材料包含鋯。
27.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中摻雜材料包含鉿。
28.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中y= 0.1。
29.如權(quán)利要求24所述的蓄電池，其中y= 0. 1。
30.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中蓄電池包含一個鋰離子電池。
31.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中蓄電池是可充電的。
32.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中所述蓄電池的充電方式是從陰極中萃取鋰離子 然后將所述鋰離子插入陽極。
33.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中所述蓄電池的放電方式是從陰極中萃取鋰離子 然后將所述鋰離子插入陰極。
34.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，還包含一個至少部分置于兩極之間的分離板。
35.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中在蓄電池充電放電循環(huán)中，至少一部分摻雜材 料會在鈦還原之前還原。
36.如權(quán)利要求35所述的蓄電池，其中在鈦還原之前至少有一部分摻雜材料會還原， 從而減少由于鈦還原而造成的放氣情況。
37.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中與鋰相比，總體電勢在大約1.7V以下。
38.如權(quán)利要求23所述的蓄電池，其中所述陽極還包含石墨。
39.如權(quán)利要求38所述的蓄電池，其中所述陽極還包含一個粘合劑，可以有效將鋰復(fù) 合物與石墨粘合。
40.如權(quán)利要求39所述的蓄電池，其中粘合劑包含聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯酮。
41.如權(quán)利要求39所述的蓄電池，其中與石墨粘合的鋰復(fù)合物置于金屬基底上。
42.一種蓄電池，包含 一個陽極；一個陰極；及 一個電解質(zhì)；其中陽極包含一種鋰復(fù)合物，其分子式為Li4Ti5^yMoyO12,其中0 < y彡1。
43.如權(quán)利要求42所述的蓄電池，其中y= 0. 1。
44.一種蓄電池，包含一種由鋰復(fù)合物組成的陽極，其復(fù)合物的分子式為 Li4Ti49Mo0 A2 ； 一個陰極；及 一個電解質(zhì)。
45.一種包含鋰復(fù)合物的陽極，其復(fù)合物的分子式為 Li4Ti5_yMy012_zXz，其中M包含一種摻雜材料，此摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來的； X包含硫?qū)僭兀?0 < y彡1 ；及 0 < ζ 彡 2y。
46.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中摻雜材料包含鉬。
47.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中摻雜材料包含鎢。
48.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中摻雜材料包含鋯。
49.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中摻雜材料包含鉿。
50.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中y= 0. 1。
51.如權(quán)利要求46所述的陽極，其中y= 0. 1。
52.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中硫?qū)僭厥菑陌颉⑽绊诘慕M合中挑選出來的。
53.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中硫?qū)僭匕颉?br> 54.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中硫?qū)僭匕?br> 55.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中硫?qū)僭匕凇?br> 56.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中ζ= 0. 2。
57.如權(quán)利要求46所述的陽極，其中硫?qū)僭匕?，且? 0.2。
58.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中所述陽極包含至少一部分蓄電池。
59.如權(quán)利要求58所述的陽極，其中蓄電池包含一個鋰離子電池。
60.如權(quán)利要求58所述的陽極，其中蓄電池是可充電的。
61.如權(quán)利要求58所述的陽極，其中蓄電池還包含一個陰極、一個至少部分置于兩極 之間的分離板及一個電解質(zhì)。
62.如權(quán)利要求58所述的陽極，其中在蓄電池充電放電循環(huán)中，至少一部分摻雜材料 會在鈦還原之前還原。
63.如權(quán)利要求62所述的陽極，其中在鈦還原之前至少有一部分摻雜材料會還原，從 而減少由于鈦還原而造成的放氣情況。
64.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中與鋰相比，總體電勢在大約1.7V以下。
65.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中所述陽極還包含石墨。
66.如權(quán)利要求45所述的陽極，其中所述陽極還包含一個粘合劑，可以有效將鋰復(fù)合 物與石墨粘合。
67.如權(quán)利要求66所述的陽極，其中粘合劑包含聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯酮。
68.如權(quán)利要求66所述的陽極，其中與石墨粘合的鋰復(fù)合物置于金屬基底上。
69.如權(quán)利要求68所述的陽極，其中金屬基底包含銅箔。
70.一種陽極，包含一種復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti5_yMoy012_zXz，其中X包含硫?qū)僭兀?0 < y彡1 ；及 0 < ζ 彡 2y。
71.如權(quán)利要求70所述的陽極，其中硫?qū)僭厥菑陌颉⑽绊诘慕M合中挑選出來的。
72.如權(quán)利要求71所述的陽極，其中硫?qū)僭匕颉?br> 73.如權(quán)利要求70所述的陽極，其中ζ= 0. 2。
74.如權(quán)利要求72所述的陽極，其中ζ= 0. 2。
75.一種陽極，包含一種復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti49Mo0. !Oil8X0. 2'其中X包含硫?qū)僭亍?br> 76.如權(quán)利要求75所述的陽極，其中硫?qū)僭厥菑陌颉⑽绊诘慕M合中挑選出來的。
77.如權(quán)利要求76所述的陽極，其中硫?qū)僭匕颉?br> 78.—種陽極，包含一種復(fù)合物，其分子式為Li4Ti49MoaiCV8Sa2tj
79.一種蓄電池，包含 一個陽極；一個陰極；及 一個電解質(zhì)；其中陽極包含一種鋰復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti5_yMy012_zXz，其中M包含一種摻雜材料，此摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來的； X包含硫?qū)僭兀?O < y彡1 ；及 O < ζ 彡 2y。
80.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中摻雜材料包含鉬。
81.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中摻雜材料包含鎢。
82.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中摻雜材料包含鋯。
83.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中摻雜材料包含鉿。
84.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中y= 0. 1。
85.如權(quán)利要求80所述的蓄電池，其中y= 0. 1。
86.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中硫?qū)僭厥菑陌颉⑽绊诘慕M合中挑選出 來的。
87.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中硫?qū)僭匕颉?br> 88.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中硫?qū)僭匕?br> 89.如權(quán)利要求79所述的陽極，其中硫?qū)僭匕凇?br> 90.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中ζ= 0. 2。
91.如權(quán)利要求80所述的蓄電池，其中硫?qū)僭匕?，且? 0.2。
92.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中蓄電池包含一個鋰離子電池。
93.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中蓄電池是可充電的。
94.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中所述蓄電池的充電方式是從陰極中萃取鋰離子 然后將所述鋰離子插入陽極。
95.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中所述蓄電池的放電方式是從陰極萃取鋰離子然后將所述鋰離子插入陰極。
96.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，還包含一個至少部分置于兩極之間的分離板。
97.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中在蓄電池充電放電循環(huán)中，至少一部分摻雜材 料會在鈦還原之前還原。
98.如權(quán)利要求97所述的蓄電池，其中在鈦還原之前至少有一部分摻雜材料會還原， 從而減少由于鈦還原而造成的放氣情況。
99.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中與鋰相比，總體電勢在大約1.7V以下。
100.如權(quán)利要求79所述的蓄電池，其中所述陽極還包含石墨。
101.如權(quán)利要求100所述的蓄電池，其中所述陽極還包含一個粘合劑，可以有效將鋰 復(fù)合物與石墨粘合。
102.如權(quán)利要求101所述的蓄電池，其中粘合劑包含聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯酮。
103.如權(quán)利要求101所述的蓄電池，其中與石墨粘合的鋰復(fù)合物置于金屬基底上。
104.一種蓄電池，包含 一個陽極；一個陰極；及 一個電解質(zhì)；其中陽極包含一種鋰復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti5_yMoy012_zXz， 其中X包含硫?qū)僭兀?0 < y彡1 ；及 0 < ζ 彡 2y。
105.如權(quán)利要求104所述的蓄電池，其中硫?qū)僭厥菑陌?、硒及碲的組合中挑選 出來的。
106.如權(quán)利要求105所述的蓄電池，其中硫?qū)僭匕颉?br> 107.如權(quán)利要求104所述的蓄電池，其中ζ= 0. 2。
108.如權(quán)利要求106所述的蓄電池，其中ζ= 0. 2。
109.一種蓄電池，包含 一個陽極；一個陰極；及 一個電解質(zhì)；其中陽極包含一種鋰復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti49Mo0. !Oil8X0. 2' 其中X包含硫?qū)僭亍?br> 110.如權(quán)利要求109所述的蓄電池，其中硫?qū)僭厥菑陌?、硒及碲的組合中挑選 出來的。
111.如權(quán)利要求110所述的蓄電池，其中硫?qū)僭匕颉?br> 112.—種電池，包含一個由復(fù)合物組成的陽極，其復(fù)合物分子式為Li4Ti49MoaiO1USa2 ； 一個陰極；及一個電解質(zhì)。
113.一種復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti5^yMyO12,其中M包含一種摻雜材料，此摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來的；及其中0 < y彡1。
114.如權(quán)利要求113所述的復(fù)合物，其中摻雜材料包含鉬。
115.如權(quán)利要求113所述的復(fù)合物，其中摻雜材料包含鎢。
116.如權(quán)利要求113所述的復(fù)合物，其中摻雜材料包含鋯。
117.如權(quán)利要求113所述的復(fù)合物，其中摻雜材料包含鉿。
118.如權(quán)利要求113所述的復(fù)合物，其中y= 0. 1。
119.如權(quán)利要求114所述的復(fù)合物，其中y= 0. 1。
120.如權(quán)利要求113所述的復(fù)合物，其中所述復(fù)合物是鋰離子電池陽極的活性材料。
121.—種復(fù)合物，其分子式為Li4Ti5_yMy012_zXz，其中M包含一種摻雜材料，此摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來的； 其中X包含硫?qū)僭兀?0 < y彡1 ；及 0 < ζ 彡 2y。
122.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中摻雜材料包含鉬。
123.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中摻雜材料包含鎢。
124.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中摻雜材料包含鋯。
125.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中摻雜材料包含鉿。
126.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中y= 0. 1。
127.如權(quán)利要求122所述的復(fù)合物，其中y= 0. 1。
128.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭厥菑陌颉⑽绊诘慕M合中挑選 出來的。
129.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕颉?br> 130.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕?br> 131.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕凇?br> 132.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中ζ= 0. 2。
133.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕?，且? 0. 2。
134.如權(quán)利要求121所述的復(fù)合物，其中所述復(fù)合物是鋰離子電池陽極的活性材料。
135.一種復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti5_yMoy012_zXz，其中X包含硫?qū)僭兀?0 < y彡1 ；及 0 < ζ 彡 2y。
136.如權(quán)利要求135所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭厥菑陌颉⑽绊诘慕M合中挑選出來的。
137.如權(quán)利要求135所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕颉?br> 138.如權(quán)利要求135所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕?br> 139.如權(quán)利要求135所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕凇?br> 140.如權(quán)利要求135所述的復(fù)合物，其中ζ= 0. 2。
141.如權(quán)利要求135所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕?，且? 0. 2。
142.如權(quán)利要求135所述的復(fù)合物，其中所述復(fù)合物是鋰離子電池陽極的活性材料。
143.一種復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti49Mo0. !Oil8X0. 2'其中X包含硫?qū)僭亍?br> 144.如權(quán)利要求143所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕颉?br> 145.如權(quán)利要求143所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕?br> 146.如權(quán)利要求143所述的復(fù)合物，其中硫?qū)僭匕凇?br> 147.如權(quán)利要求143所述的復(fù)合物，其中所述復(fù)合物是鋰離子電池陽極的活性材料。
148.一種復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti49Mo0. A1.8S02,其中所述復(fù)合物是鋰離子電池陽極的活性材料。
149.一種制備鋰復(fù)合物的方法，此種方法的步驟包括在容器內(nèi)加入一定量的第一種材料、第二種材料及第三種材料，其中第一種材料包含 鋰，第二種材料包含鈦和氧氣，第三種材料包含摻雜材料和硫?qū)僭兀?在容器內(nèi)研磨第一種材料，第二種材料及第三種材料；及 在高溫下加熱磨碎的材料一段時間，以形成鋰復(fù)合物。
150.如權(quán)利要求149所述的方法，還包括在加熱磨碎的材料之后進(jìn)行冷卻的步驟。
151.如權(quán)利要求149所述的方法，還包括在容器內(nèi)加入第四種材料，其中第四種材料 包含氣體。
152.如權(quán)利要求151所述的方法，其中氣體包含空氣。
153.如權(quán)利要求151所述的方法，其中氣體包含氧氣。
154.如權(quán)利要求149所述的方法，其中摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選 出來的。
155.如權(quán)利要求149所述的方法，其中硫?qū)僭厥菑陌?、硒及碲的組合中挑選出 來的。
156.如權(quán)利要求149所述的方法，其中第一種材料包含碳酸鋰。
157.如權(quán)利要求149所述的方法，其中第二種材料包含二氧化鈦。
158.如權(quán)利要求149所述的方法，其中第二種材料包含銳鈦型二氧化鈦。
159.如權(quán)利要求149所述的方法，其中第三種材料包含二硫化鉬。
160.如權(quán)利要求149所述的方法，其中第一種材料包含碳酸鋰，第二種材料包含銳鈦 型二氧化鈦，第三種材料包含二硫化鉬。
161.如權(quán)利要求149所述的方法，其中研磨步驟是使用研缽和杵來完成的。
162.如權(quán)利要求149所述的方法，其中研磨步驟是使用球磨機來完成的。
163.如權(quán)利要求149所述的方法，其中研磨步驟包括在第一個容器內(nèi)研磨，加熱步驟 包括在第二個容器內(nèi)加熱。
164.如權(quán)利要求163所述方法，其中第一個容器包含一個研缽，第二個容器包含一個 白金坩堝。
165.如權(quán)利要求151所述的方法，其中在加熱步驟中，通過流動的方式將第四種材料 加入到容器內(nèi)。
166.如權(quán)利要求149所述的方法，其中時間大約為24小時。
167.如權(quán)利要求149所述的方法，其中高溫的溫度大約為900°C。
168.如權(quán)利要求150所述的方法，還包括在鋰復(fù)合物冷卻到900°C以下后研磨鋰復(fù)合 物的步驟。
169.如權(quán)利要求150所述的方法，還包括將鋰復(fù)合物保存到塑料容器內(nèi)的步驟。
170.如權(quán)利要求169所述的方法，其中塑料容器是不透光的。
171.如權(quán)利要求149所述的方法，其中鋰復(fù)合物包含一種復(fù)合物，其分子式為Li4Ti5_yMy012_zXz，其中M包含摻雜材料，摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來的； X包含硫?qū)僭?，硫?qū)僭厥菑陌?、硒及碲的組合中挑選出來的； 0 < y彡1 ；及 0 < ζ 彡 2y。
172.如權(quán)利要求171所述的方法，其中ζ= 0. 2。
173.如權(quán)利要求121所述的方法，其中摻雜材料包含鉬，硫?qū)僭匕?，? 0. 2。
174.如權(quán)利要求149所述的方法，其中鋰復(fù)合物包含Li4Ti49MoaiCV8Sa2tj
175.一種制備鋰復(fù)合物的方法，此種方法的步驟包括 在容器內(nèi)添加碳酸鋰、銳鈦型二氧化鈦及二硫化鉬； 在容器內(nèi)研磨碳酸鋰、銳鈦型二氧化鈦及二硫化鉬；及 在高溫下加熱磨碎的材料一段時間，以形成鋰復(fù)合物。
176.如權(quán)利要求175所述的方法，還包括在加熱磨碎的材料之后進(jìn)行冷卻的步驟。
177.如權(quán)利要求175所述的方法，其中時間大約為24小時，高溫的溫度大約為900°C。
178.如權(quán)利要求175所述的方法，其中鋰復(fù)合物包含Li4Ti49MoaiO1USia2t5
179.—種制備至少一部分陽極的方法，此種方法的步驟包括 制備鋰復(fù)合物，此種方法的步驟包括在容器內(nèi)加入一定量的第一種材料、第二種材料及第三種材料，其中第一種材料包含 鋰，第二種材料包含鈦和氧氣，第三種材料包含摻雜材料和硫?qū)僭兀?在容器內(nèi)研磨第一種材料，第二種材料及第三種材料；及 在高溫下加熱磨碎的材料一段時間，以形成鋰復(fù)合物；及 冷卻鋰復(fù)合物；及在容器內(nèi)加入鋰復(fù)合物、傳導(dǎo)介質(zhì)、石墨來源及粘合劑；在容器內(nèi)攪拌鋰復(fù)合物、傳導(dǎo)介質(zhì)、石墨來源及粘合劑，以形成一種混合物；及將混合 物置于金屬基底上，以形成至少一部分的陽極。
180.如權(quán)利要求179所述的方法，還包括在容器內(nèi)加入第四種材料，其中第四種材料包含氧氣。
181.如權(quán)利要求180所述的方法，其中在加熱步驟中，通過流動的方式將第四種材料 加入到容器內(nèi)。
182.如權(quán)利要求179所述的方法，其中摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選 出來的。
183.如權(quán)利要求179所述的方法，其中硫?qū)僭厥菑陌?、硒及碲的組合中挑選出 來的。
184.如權(quán)利要求179所述的方法，其中第一種材料包含碳酸鋰。
185.如權(quán)利要求179所述的方法，其中第二種材料包含二氧化鈦。
186.如權(quán)利要求179所述的方法，其中第二種材料包含銳鈦型二氧化鈦。
187.如權(quán)利要求179所述的方法，其中第三種材料包含二硫化鉬。
188.如權(quán)利要求179所述的方法，其中第一種材料包含碳酸鋰，第二種材料包含銳鈦 型二氧化鈦，第三種材料包含二硫化鉬。
189.如權(quán)利要求179所述的方法，其中時間為大約24小時。
190.如權(quán)利要求179所述的方法，其中高溫的溫度大約為900°C。
191.如權(quán)利要求179所述的方法，還包括在鋰復(fù)合物冷卻到900°C以下之后研磨鋰復(fù) 合物的步驟。
192.如權(quán)利要求179所述的方法，其中傳導(dǎo)介質(zhì)包含乙炔黑。
193.如權(quán)利要求179所述的方法，其中粘合劑包含聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯酮。
194.如權(quán)利要求179所述的方法，其中從粘度計(大約每秒20轉(zhuǎn)的速度)來看，當(dāng)混 合物的粘性達(dá)到大約5100cP至5300cP之間時，攪拌步驟即算完成。
195.如權(quán)利要求179所述的方法，其中金屬基底包含銅箔。
196.如權(quán)利要求179所述的方法，其中將混合物置于金屬基底的步驟包括將混合物穿 過一個固定間隙的插槽模具然后到達(dá)金屬基底，金屬基底圍繞一個卷軸旋轉(zhuǎn)。
197.如權(quán)利要求196所述的方法，其中固定間隙為5微米。
198.如權(quán)利要求179所述的方法，還包括在真空狀態(tài)將至少一部分陽極高溫烘干一段 時間的步驟。
199.如權(quán)利要求198所述的方法，其中時間為大約15小時，高溫的溫度大約為120°C。
200.如權(quán)利要求198所述的方法，還包括在真空狀態(tài)下將至少一部分陽極冷卻的步馬聚ο
201.如權(quán)利要求200所述的方法，還包括將至少一部分陽極保存在分層的箔袋內(nèi)的步馬聚ο
202.—種蓄電池，包含 一個陽極；一個陰極；及 一個電解質(zhì)；其中陽極包含一個尖晶石和至少一種摻雜物(從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出 來)。
203.如權(quán)利要求202所述的蓄電池，其中尖晶石包括至少一種鋰金屬氧化物。
204.如權(quán)利要求202所述的蓄電池，其中至少一種鋰金屬氧化物包含Li4Ti5012。
205.一種汽車，包含 一種電池，包含一個陽極； 一個陰極；及 一個電解質(zhì)；其中陽極包含一種鋰復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti5^yMyO12,其中M包含一種摻雜材料，皮摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來的；及其中0 < y≤1。
206.一種汽車，包含 一種電池，包含一個陽極； 一個陰極；及 一個電解質(zhì)；其中陽極包含一種鋰復(fù)合物，其分子式為 Li4Ti5_yMy012_zXz，其中M包含一種摻雜材料，此摻雜材料是從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來的； X包含硫?qū)僭?，硫?qū)僭厥菑陌颉⑽绊诘慕M合中挑選出來的； 0 < y彡1 ；及 0 < ζ ≤ 2y。
全文摘要
本發(fā)明提供了不同的混合物以及制備這些混合物的方法，例如可以用于制備本申請的一種或多種陽極。例如此種陽極可用于制備一種或多種蓄電池，而此種蓄電池可用于本文所引用的汽車。在本申請披露的至少一個陽極實施例中，此陽極包含鋰復(fù)合物，其分子式為Li4Ti5-yMyO12-zXz，其中M包含一種摻雜材料(從包含鉬、鎢、鋯及鉿的組合中挑選出來)，X包含硫?qū)僭?從包含硫、硒及碲的組合中挑選出來)，0＜y≤1，且0＜z≥2y。
文檔編號H01M4/58GK101960655SQ200980107900
公開日2011年1月26日 申請日期2009年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者尼爾·M·戈洛溫, 泰松·譚 申請人:埃納德爾公司