專利名稱：：鋰電池用負(fù)極活性材料、其制備方法及包括其的鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料、其制備方法及包括其的可再充電鋰電池。
背景技術(shù)：
：可再充電鋰電池作為用于小的便攜式電子設(shè)備的電源近來已經(jīng)引起注意。其使用有機(jī)電解質(zhì)，且因此放電電壓是使用堿性水溶液的常規(guī)電池的兩倍，因此具有高的能量密度。對(duì)于可再充電鋰電池的正極活性材料，已經(jīng)研究了能夠嵌入鋰的鋰-過渡元素復(fù)合氧化物如LiCo02、LiMn204、LiNi02、LiNiLxCox02((Kx〈1)、LiMn。2等。對(duì)于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料，已經(jīng)使用多種碳基材料如人造石墨、天然石墨和硬碳，其都可嵌入和脫嵌鋰離子。碳基材料的石墨增加電池的放電電壓和能量密度，因?yàn)榕c鋰相比，其具有-0.2V的低放電電位。使用石墨作為負(fù)極活性材料的電池具有3.6V的高平均放電電位和優(yōu)異的能量密度。而且，在上述碳基材料中，石墨是最廣泛使用的材料，因?yàn)槭捎谄浣艹龅目赡嫘远ＷC較好的電池循環(huán)壽命。但是，石墨活性材料具有低密度，且因此當(dāng)使用石墨作為負(fù)極活性材料時(shí)，在每單位體積的能量密度方面具有低容量。此外，因?yàn)槭诟叻烹婋妷合驴赡芘c有機(jī)電解質(zhì)反應(yīng)，因此當(dāng)電池誤用、過充電等時(shí)，有一些危險(xiǎn)例如爆炸或燃燒。為了解決這些問題，近來已進(jìn)行了大量對(duì)氧化物負(fù)極的研究。例如，由JapanFujiFilmCo.，Ltd.開發(fā)的無定形氧化錫具有高的每單位重量的容量(800mAh/g)。但是，該氧化物產(chǎn)生一些嚴(yán)重缺陷如高達(dá)50%的高的初始不可逆容量。而且，在充電或放電反應(yīng)過程中部分氧化錫趨于還原為錫，這對(duì)于在電池中使用是不利的。參考另一氧化物負(fù)極，在日本專利公開No.2002-216753中公開了負(fù)極活性材料LiaMgbVOc(0.05SaS3，0.12^b^2，2^2c-a-2b^5)。在2002JapaneseBatteryConference(PreviewNo.3B05)中還提出了包括LiuVo.gC^的鋰二次電池的特性。但是，這種氧化物負(fù)極未顯示出充分的電池性能，且因此需要大量的對(duì)氧化物負(fù)極材料的進(jìn)一步研究。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料，其顯示出高容量和優(yōu)異的循環(huán)壽命特性。本發(fā)明的另一實(shí)施方式提供制備該負(fù)極活性材料的方法。本發(fā)明的再一實(shí)施方式提供包括該負(fù)極活性材料的可再充電鋰電池。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料，包括由下式1表示的化合物[化學(xué)式1]Ll1+XTl1-X.yMy02+Z其中，在上式l中，0.01^x^0.5,-0.2^z^0.2,和M是選自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Ag、Sn、Ge、Si、Al及其組合的元素。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，0.050.2，0SyS0.2，陽(yáng)0.1^z^0.1，和M是選自V、Mo、Fe、Cr及其組合的元素。負(fù)極活性材料在鋰嵌入前的c/a晶格常數(shù)比為2.5-7.0(R-3m)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，負(fù)極活性材料在鋰嵌入后的c/a晶格常數(shù)比為0.3-3.0。負(fù)極活性材料通過鋰嵌入/脫嵌的晶格體積變化為30%或更小。負(fù)極活性材料經(jīng)歷氧化和還原反應(yīng)，使得通過鋰嵌入/脫嵌，負(fù)極活性材料中Ti的平均氧化數(shù)為2-4。負(fù)極活性材料具有相對(duì)于鋰金屬小于或等于IV的氧化還原電位。負(fù)極活性材料具有0.3-3的1(003)/1(104)強(qiáng)度比，其中在X射線衍射峰中，1(003)為在(003)面的強(qiáng)度和I(104)為在(104)面的強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供制備用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料的方法，包括將鋰源材料、Ti源材料和M源材料混合以制備固相混合物；和將該混合物在還原氣氛或惰性氣氛下進(jìn)行熱處理以制備上式1的化合物。鋰源材料包括選自碳酸鋰、氬氧化鋰、硝酸鋰、乙酸鋰及其混合物的含鋰水溶性化合物。Ti源材料包括選自Ti、含Ti氧化物、含Ti氫氧化物及其混合物的至少一種。M源材料包括選自金屬、包括該金屬的氧化物、包括該金屬的氫氧化物及其混合物的至少一種，所述金屬選自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Ag、Sn、Ge、Si、Al及其組合。還原氣氛或惰性氣氛可為選自氫氣氛、氮?dú)夥?、氬氣氛、N2/H2混合氣氛、CO/C02混合氣氛、氦氣氛、及其組合的至少一種。熱處理可在500-1400。C下進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供可再充電鋰電池，包括包含能夠嵌入和脫嵌鋰離子的正極活性材料的正極、包含上式1的負(fù)極活性材料的負(fù)極和非水電解質(zhì)。正極活性材料為選自由下式2-25表示的化合物的至少一種。LiaAYbB，bD'2其中，在上式2中，0.951.1和0^bS0.5。LiaEYbB,b02-cF，c其中，在上式3中，0.95^a^l丄0SbS0.5和0ScS0.05。[化學(xué)式4]L正，2-bB，b04-cF，c其中，在上式4中，0Sb^0.5和0^c^0.05。[化學(xué)式5]LiaNit-b-cC。bB，cD，a其中，在上式5中，0.95Sa^1.1,0SbS0.5,0Sc^0.05和0<aS2。[化學(xué)式6]LiaNU。bB，c02-aF，a其中，在上式6中，0.95SaSl.1,0￡b^0.5，0^c￡0.05和0<a<2。[化學(xué)式7]LiaNi!-b-cCobB，c02—aF，2其中，在上式7中，0,95^a^l,l,0^cS0.05和0<a<2。LiaNi,-b-cMribB，cD，a其中，在上式8中，0.95SaSl.1，0^b^0.5，0^c<0.05和0<aS2。[化學(xué)式9]LiaNii如cMribB，c02-aF，a其中，在上式9中，0.95Sa^1.1,0Sb^0.5,0^c0.05和0<a<2。[化學(xué)式IO]LiaNi-b-cMnbB，c02-aF，2其中，在上式10中，0.95^a^l.l，0SbS0.5,0ScS0.05和0<a<2。LiaNibE，cG，d02其中，在上式11中，0.9C^aS1.1，0￡bS0.9，0^cS0.5和0.001蘭dSLiaNibCocMndG，e02其中，在上式12中，0.90^1.1,0K).9,0^0.5,0^^0.5和0.001^e^LiaNiG，b02其中，在上式13中，0.90^a^l.l和O.OOlSbSO.l。[化學(xué)式14]UaCoG，b02其中，在上式14中，0.90^a^l,l和O.OOlSb^0.1。LiaMnG,b02其中，在上式15中，0,90^a^l.l和O.OOl^b^0.1。LiaMn2G，b04其中，在上式16中，0.90^a^l.l和O.OOlSb^0.1。Q，02Q，S2LiQ，S2v2o5LiV205Lil,02LiNiV04Li3-fJ，2(P04)3(0化3)[化學(xué)式25]Li3-fFe2(P04)3(0^f蘭2)在上式2-25中，A，選自Ni、Co、Mn及其組合；B，選自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素及其組合；D，選自0、F、S、P及其組合；E，選自Co、Mn及其組合；F，選自F、S、P及其組合；G，選自Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V及其組合；Q，選自Ti、Mo、Mn及其組合；I，選自Cr、V、Fe、Sc、Y及其組合；和J，選自V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu及其組合。電解質(zhì)包括至少一種非水有機(jī)溶劑如選自基于碳酸酯的溶劑、基于酯的溶劑、基于醚的溶劑、基于酮的溶劑、基于醇的溶劑、非質(zhì)子溶劑及其組合的有機(jī)溶劑。鋰鹽的非限制性實(shí)例包括選自LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiC104、LiCF3S03、LiC4F9S03、LiN(CF3S02)2、LiN(C2F5S02)2、LiA102、LiAlCl4、LiN(CpF2pwS02)(CqF2qwS02)(其中p和q是自然數(shù))、LiCl、Lil及其組合的至少一種支持電解質(zhì)鹽。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過參考以下詳細(xì)描述，本發(fā)明更完整的理解以及其許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)將容易地顯現(xiàn)并更好理解，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件，其中圖1A示意性地顯示LiTi02負(fù)極活性材料的結(jié)構(gòu)。圖1B是顯示當(dāng)嵌入1摩爾或更多的鋰時(shí)LiTi02結(jié)構(gòu)變化的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的可再充電鋰電池的示意性橫截面圖。圖3是顯示根據(jù)實(shí)施例1的負(fù)極活性材料的XRD測(cè)量結(jié)果的圖。圖4是顯示根據(jù)實(shí)施例2的負(fù)極活性材料的XRD測(cè)量結(jié)果的圖。圖5是顯示根據(jù)比較例1的負(fù)極活性材料的XRD測(cè)量結(jié)果的圖。圖6是顯示充電后的根據(jù)實(shí)施例1的負(fù)極活性材料的XRD測(cè)量結(jié)果的圖。圖7是顯示充電后的根據(jù)實(shí)施例2的負(fù)極活性材料的XRD測(cè)量結(jié)果的圖。具體實(shí)施例方式對(duì)于用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料，已經(jīng)研究了鋰金屬氧化物。特別地，鋰-過渡金屬氧化物具有其中鋰嵌入/脫嵌平穩(wěn)進(jìn)行的尖晶石和層狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，它們用于有效的負(fù)極活性材料。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，鋰-過渡金屬氧化物如LiCo02的Co被Ti和M(下文稱作"第二金屬元素")取代以制備能夠容易地嵌入和脫嵌鋰離子的用于負(fù)極活性材料的鋰-金屬氧化物。規(guī)石墨活性材料高的每單位體積的能量密度，進(jìn)一步在鋰離子的嵌入/脫嵌過程中顯示出比常規(guī)的金屬或合金基活性材料小的體積變化。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的負(fù)極活性材料由下式l表示。[化學(xué)式1]Ii1+XTi1-X_yMy02+Z其中，在上式l中，0.01^x^0.5,-0.2^z^0.2,和M是選自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Ag、Sn、Ge、Si、Al及其組合的元素。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，M是選自V、Mo、Fe、Cr及其組合的元素。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，在上式1中，0.05^x^0.2,和-0.1^z$0.1。具有R-3m結(jié)構(gòu)的正極活性材料如LiCo02或LiNi02具有氧、鋰和過渡元素的搖椅型層狀結(jié)構(gòu)，其中部分鋰嵌入和脫嵌。R-3m結(jié)構(gòu)是指包括鋰和氧交替的一層以及過渡元素和氧交替的另一層的層狀結(jié)構(gòu)。例如，LiTi02結(jié)構(gòu)如圖1A所示。1摩爾鋰嵌入在LiTi02結(jié)構(gòu)中并可逆地變?yōu)閳DIB中所示結(jié)構(gòu)。如在LiNi02中，也已報(bào)道這種結(jié)構(gòu)變化。部分過渡元素如LiTi02的鈦(Ti)被Li取代，由此獲得富Li化合物?？杀籐i取代的鈦元素存在于氧離子之間，該氧離子存在于六方密堆積位置，即氧八面體位置，并且鋰作為單層存在于氧八面體位置之下。當(dāng)鋰嵌入以得到Li2jTio.902時(shí)，鋰存在于在氧八面體位置之下的雙層中。如圖1B所示，Li2jTio.902結(jié)構(gòu)包括可被Li取代的鈦層、氧層和鋰雙層，以及然后的氧層和也可被Li取代的鈦層。當(dāng)部分鈦(Ti)被Li和第二金屬如V、Mo、Cr、Al等取代時(shí)，如圖1A和1B所示發(fā)生鋰的可逆嵌入/脫嵌。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在鈦層中的部分鈦被鋰和任選的第二金屬(M)取代以促進(jìn)在低電位下平穩(wěn)的鋰嵌入和脫嵌，使得晶格常數(shù)(即軸之間的距離)增加。因此，如圖1B所示鋰層之間的間距變寬，因此鋰的嵌入/脫嵌在鋰插入晶體結(jié)構(gòu)中容易地進(jìn)行。這種平穩(wěn)的鋰嵌入/脫嵌增加在充電和放電過程中的鋰擴(kuò)散速率，使得改善循環(huán)壽命和高速率特性。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)化的上式1組成的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的負(fù)極活性材料，利用以上晶格結(jié)構(gòu)變化，誘導(dǎo)在低電位下的平穩(wěn)的鋰嵌入/脫嵌。在電化學(xué)反應(yīng)過程中，上式1的化合物的Ti的平均氧化數(shù)范圍為+2至+4。氧化還原反應(yīng)在+2至+4范圍內(nèi)發(fā)生，這表示相對(duì)于鋰金屬小于或等于IV的氧化還原電位。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，該化合物的氧化還原電位范圍為0.01-lV。在鋰離子電池中常規(guī)的氧化釩正極活性材料的氧化數(shù)范圍為+3至+4、或+4至+5,其初始氧化還原電位相對(duì)于鋰金屬超過2V。相反，本發(fā)明的化合物具有相對(duì)于鋰金屬小于或等于1V的氧化還原電位，這使得氧化還原反應(yīng)在顯著較好的電位下進(jìn)行。因此，當(dāng)用作負(fù)極活性材料時(shí)，上式1的化合物預(yù)計(jì)具有較好的電池放電電壓。在上式l的化合物中，當(dāng)X、y和z在所述范圍之外，或其結(jié)構(gòu)與所述不同時(shí)，鈦具有+3至+4的氧化數(shù)，使得相對(duì)于鋰金屬的平均電位超過l.OV,這顯著地高且因此降低電池的放電電壓。負(fù)極活性材料在鋰嵌入前的c/a晶格常數(shù)比(其中，a和c表示晶格常數(shù)，該晶格常數(shù)是指軸間距)為2.5-7.0(R-3m)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，負(fù)極活性材料在鋰嵌入前的c/a晶格常數(shù)比為3.5-7.0。當(dāng)在鋰嵌入前的c/a晶格常數(shù)比在2.5-7.0的范圍之外時(shí)，鋰離子的嵌入和脫嵌困難，在鋰離子嵌入和脫嵌時(shí)的電位增加0.6V或更多，且氧陰離子參與反應(yīng)以誘發(fā)滯后現(xiàn)象，其中嵌入和脫嵌之間的電位差增加。負(fù)極活性材料在鋰嵌入后的c/a晶格常數(shù)比為0.3-3.0(P-3ml)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，負(fù)極活性材料在鋰嵌入后的c/a晶格常數(shù)比為1.0-3.0。當(dāng)該比小于0.3時(shí)，由于嵌入的鋰的晶格變化小，因此鋰擴(kuò)散困難，而當(dāng)其超過3.0時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)難以保持。負(fù)極活性材料通過鋰嵌入/脫嵌的晶格體積變化為30%或更小。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，負(fù)極活性材料的晶格體積變化為大于0%且小于或等于27%。當(dāng)晶格體積變化超過30%時(shí)，由于體積變化會(huì)發(fā)生電極破裂，因此導(dǎo)電通路會(huì)中斷，活性材料會(huì)從電極脫離，內(nèi)阻會(huì)增加，且由于鄰近粒子的分離可惡化容量和循環(huán)壽命特性。負(fù)極活性材料的(003)面對(duì)(104)面的X射線衍射強(qiáng)度比(I(003)/I(104))為0.3-3,其中在X射線衍射峰中，1(003)為在(003)面的強(qiáng)度和I(104)為在(104)面的強(qiáng)度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，負(fù)極活性材料的1(003)/1(104)強(qiáng)度比范圍為0.5-2。當(dāng)1(003)/1(104)強(qiáng)度比在0.3-3的范圍內(nèi)時(shí)，可產(chǎn)生最優(yōu)的層狀化合物，而當(dāng)其在該范圍之外時(shí)，不能產(chǎn)生層狀化合物。X射線衍射峰的強(qiáng)度通過在10-80。的26范圍內(nèi)在0.027秒的掃描速率下使用CuKaX射線(1.5418A，40kV/30mA)的X射線衍射分析測(cè)量。通常，常規(guī)的碳(石墨)活性材料在恒流和恒壓下充電。但是，當(dāng)用于高容量活性材料的近來研究的活性材料如金屬或金屬/石墨復(fù)合物在恒壓下充電時(shí)，由于不同的鋰嵌入/脫嵌機(jī)理，其結(jié)構(gòu)會(huì)由于鋰嵌入而崩潰，或鋰不能擴(kuò)散到晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)，導(dǎo)致鋰在活性材料表面上沉積。因此，活性材料的可逆性和安全性會(huì)顯著惡化。這些缺點(diǎn)使得難以在電池中使用金屬或金屬/石墨復(fù)合物。但是，根據(jù)本實(shí)施方式的新型負(fù)極活性材料可在恒流/恒壓下充電以應(yīng)用于電池。負(fù)極活性材料的理論的每單位體積的密度為4.06g/cc，和實(shí)際的每單位體積的密度為約3.0g/cc。當(dāng)其每單位重量的容量為308mAh/g時(shí)，可獲得理論的每單位體積的容量為超過1200mAh/cc,和可獲得實(shí)際的每單位體積的容量為大于900mAh/cc。相反，常規(guī)石墨負(fù)極活性材料的理論的每單位體積的密度為2.0g/cc,和實(shí)際的每單位體積的密度為1.6g/cc,和當(dāng)其每單位重量的容量為360mAh/g時(shí)，可獲得實(shí)際的每單位體積的容量為570mAh/cc。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的負(fù)極活性材料的能量密度為石墨的能量密度的兩倍。對(duì)于有機(jī)電解質(zhì)溶液，根據(jù)本實(shí)施方式的負(fù)極活性材料比碳基負(fù)極活性材料具有更加改善的安全性。負(fù)極活性材料可通過包括如下步驟的方法制備通過將鋰源材料、Ti源材料和M源材料混合制備固相混合物；和將該混合物在還原氣氛下進(jìn)行熱處理。以下更詳細(xì)地描述該方法。首先，將鋰源材料、Ti源材料和M源材料以及任選的添加劑固相混合以制備混合物。鋰源材料、Ti源材料和M源材料可以預(yù)定的比例混合以獲得具有化學(xué)式1的化合物。鋰源材料包括，但不限于，選自碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰、乙酸鋰及其混合物的含鋰水溶性化合物。Ti源材料包括，但不限于，選自Ti、含Ti氧化物、含Ti氫氧化物及其混合物的至少一種。Ti源材料的具體實(shí)例包括Ti、Ti02等，但不限于此。M源材料包括，但不限于，選自金屬、包括該金屬的氧化物、包括該金屬的氫氧化物及其混合物的至少一種，所述金屬選自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Ag、Sn、Ge、Si、Al及其組合。M源材料的具體實(shí)例包括0~203、Mo03、W03、Zr02、VO、V203、V204、V205、V407、VOS04.nH20或NH4V03。隨后，將該固相混合物在還原氣氛或惰性氣氛下進(jìn)行熱處理以獲得上式1的化合物。熱處理可在500-1400。C下進(jìn)行。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，熱處理可在900-1200。C下進(jìn)行。當(dāng)熱處理在500-1400。C的范圍之外的溫度下進(jìn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)相，由此容量和循環(huán)壽命特性會(huì)惡化。熱處理在還原氣氛下進(jìn)行。還原氣氛或惰性氣氛可為氫氣氛、氮?dú)夥?、氬氣氛、N2/H2混合氣氛、CO/C02混合氣氛、氦氣氛、及其組合。還原氣氛或惰性氣氛中氧的分壓可小于2x10"atm。當(dāng)還原氣氛或惰性氣氛中氧分壓為2x10"atm或更大時(shí)，氣氛變?yōu)檠趸瘹夥?，使得可合成氧化的金屬氧化物、富氧相，或具?個(gè)或更多氧的其他雜質(zhì)可共存。制備的由上式1表示的負(fù)極活性材料具有優(yōu)異的每單位體積的容量以及改善的初始效率和循環(huán)壽命特性。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，可再充電鋰電池包括包含所述負(fù)極活性材料的負(fù)極、包含正極活性材料的正極和電解質(zhì)。根據(jù)隔膜的存在和在電池中所用的電解質(zhì)的種類，可再充電鋰電池可分為鋰離子電池、鋰離子聚合物電池和鋰聚合物電池?？稍俪潆婁囯姵乜删哂懈鞣N形狀和尺寸，包括圓柱、棱柱或硬幣型電池，且可為薄膜電池或尺寸相當(dāng)大。關(guān)于本發(fā)明的鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和制造方法是本領(lǐng)域公知的。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的可再充電鋰電池的結(jié)構(gòu)。參考圖2，可再充電鋰電池3可如下制造將包括正極5、負(fù)極6以及插入在正極5和負(fù)極6之間的隔膜7的電極組件4置于電池殼8中；通過電池殼8的開口提供電解質(zhì)；和用蓋板(capplate)ll和襯墊12密封電池殼8。負(fù)極6包括集電體和配置在集電體上的負(fù)極活性材料層，且負(fù)極活性材料層包括負(fù)極活性材料。負(fù)極活性材料與上述相同，且其含量為基于負(fù)極活性材料層總重量的1-99重量％。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，負(fù)極活性材料含量可為10-98重量％。當(dāng)負(fù)極活性材料含量在1-99重量。/。范圍之外時(shí)，容量會(huì)惡化，或粘合劑的相對(duì)量降低，由此惡化負(fù)極活性材料層和集電體之間的粘合。負(fù)極可如下制造。通過將負(fù)極活性材料、粘合劑和任選的導(dǎo)電劑混合制備負(fù)極活性材料組合物，然后將該組合物涂覆在負(fù)極集電體如銅上。負(fù)極制造方法是公知的，因此在本說明書中不詳細(xì)描述。粘合劑的實(shí)例包括，但不限于，聚乙烯醇、羧曱基纖維素、鞋丙基纖維素、二乙酸纖維素、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯。任何導(dǎo)電材料可用作導(dǎo)電劑，除非其引起化學(xué)變化。導(dǎo)電劑的實(shí)例包括天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴(ketjen)黑、碳纖維、包括銅、鎳、鋁、銀等的金屬粉末或金屬纖維、或聚苯衍生物。溶劑可為N-曱基吡咯烷酮，但不限于此。集電體可選自銅箔、鎳箔、不銹鋼箔、鈦箔、鎳泡沫體、銅泡沫體、涂覆有導(dǎo)電金屬的聚合物基底、及其組合。正極包括正極活性材料，該正極活性材料包括能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰的鋰化的插層化合物。鋰化的插層化合物可包括包含鋰和選自鈷、錳、鎳、鉬、鈦及其組合的金屬的復(fù)合氧化物，且更具體列舉下式2-25的化合物。LiaAYbB，bD'2其中，在上式2中，0.951.1和0^b^0.5。[化學(xué)式3]LiaE，！-bB，b02-cF，c其中，在上式3中，0,95SaS1.1,0SbS0.5和0Sc^0.05。[化學(xué)式4]L正，2-bB，b04-cF，c其中，在上式4中，0SbS0.5和0^cS0.05。[化學(xué)式5]LiaM!如cCObB，cD,a其中，在上式5中，0.95SaSl.1,0Sb^0.5,0Sc^0.05和0<aS2。[化學(xué)式6]LiaNiub-cC。bB，c02-aF，a其中，在上式6中，0.95^a^l.l,0SbS0.5和0^c^0.05,0<a<2。[化學(xué)式7]LiaNh—b-cCObB，c02-aF'2其中，在上式7中，0.95SaS1.1,0Sb^0.5，0^cS0.05和0<a<2。LiaNiub-cMnbB，cD，a其中，在上式8中，0.95^a^l.l,0Sb^0.5,0^c^0.05和0<a化[化學(xué)式9]LiaNh-b-cMnbB'cOWa其中，在上式9中，0.95^a^l.l，0$b$0.5,05c^0.05和0<a<2。[化學(xué)式IO]LiaNi!-b-cMnbB，c02-aF，2其中，在上式10中，0.95^a^l.l，0Sb^0.5,0^cS0.05和0<a<2。LiaNibE，cG，d02其中，在上式ll中，0.90^a^l,l，0^b^0.9，0^c^0.5和0.001Sd^LiaNibCocMndG，e02其中，在上式12中，0.90^1.1,0K).9,0^0.5，0^d^0.5和0.001^e^LiaNiG，b02其中，在上式13中，0.90Sa^l.l和O.OOlSbSO.l。LiaCoG，b02其中，在上式14中，0.90^a^l.l和O.OOlSb^0丄LiaMnG，b02其中，在上式15中，0"0^a^l.l和O.OOlSbSO.l。LiaMn2G,b04其中，在上式16中，0.90^a￡l.l和O,OOl^b^0丄Q，02Q，S2LiQ，S2[化學(xué)式20]v2o5LiV205uro2LiNiV04Li3-fJ，2(P04)3(0SfS3)[化學(xué)式25]Li3-fFe2(P04)3(0SfS2)在上式2-25中，A，選自Ni、Co、Mn及其組合；B，選自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素及其組合；D，選自O(shè)、F、S、P及其組合；E，選自Co、Mn及其組合；F，選自F、S、P及其組合；G，選自Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、鑭系元素、及其組合；Q，選自Ti、Mo、Mn及其組合；I，選自Cr、V、Fe、Sc、Y及其組合；和J，選自V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu及其組合。或者，正極活性材料可為選自元素硫(Ss)和基于硫的化合物如Li2Sn(r^l)、溶于正極電解質(zhì)(catholyte)的Li2Sn(n^l)、有機(jī)硫化合物或碳-硫聚合物((C2Sf)n:f=2.5-50,r^2)的至少一種。正極可根據(jù)與用于上述負(fù)極相同的方法如下制造將正極活性材料、粘合劑和任選的導(dǎo)電劑混合制備正極活性材料組合物，然后將該正極活性材料組合物涂覆在正極集電體如鋁上。包括在可再充電鋰電池中的電解質(zhì)可為非水電解質(zhì)或固體電解質(zhì)。非水電解質(zhì)是溶解在非水有機(jī)溶劑中的鋰鹽。鋰鹽作為鋰離子源，幫助基本的電池運(yùn)行。鋰鹽的非限制性實(shí)例包括選自LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiC104、LiCF3S03、LiC4F9S03、LiN(CF3S02)2、LiN(S02C2F5)2、LiA102、LiAlCl4、LiN(CpF2p+1S02)(CqF2q+1S02)^P和q是自然數(shù))、LiCl、Lil、雙草酸根合硼酸鋰、及其組合的至少一種支持電解質(zhì)鹽。鋰鹽可以0.6-2.0M的濃度使用。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，鋰鹽可以0.7-1.6M鋰鹽可以0.6-2.0M的濃度使用。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，鋰鹽可以0.7-1.6M的濃度使用。當(dāng)鋰鹽濃度低于0.6M時(shí)，由于低的電解質(zhì)傳導(dǎo)率，電解質(zhì)性能會(huì)惡化，而當(dāng)其大于2.0M時(shí)，由于電解質(zhì)粘度的增加，鋰離子遷移率會(huì)降低。水有機(jī)溶劑可包括基于碳酸酯、基于酯、基于醚、基于酮、基于醇或非質(zhì)子的溶劑。基于碳酸酯的溶劑的實(shí)例可包括碳酸二曱酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸曱丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酉旨(MEC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞丁酯(BC)等?；邗サ娜軇┑膶?shí)例可包括乙酸曱酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、二曱基乙酸酯、丙酸曱酯、丙酸乙酯、Y-丁內(nèi)酯、癸內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、曱羥戊內(nèi)酯、己內(nèi)酯等?；诿训娜軇┑膶?shí)例包括二丁醚、四甘醇二曱醚、二甘醇二曱醚、二曱氧基乙烷、2-曱基四氫呋喃、四氫呋喃等，且基于酮的溶劑的實(shí)例包括環(huán)己酮等?；诖嫉娜軇┑膶?shí)例包括乙醇、異丙醇等，和非質(zhì)子溶劑的實(shí)例包括腈如R-CN(其中R是C2-C20直鏈、支鏈或環(huán)狀烴、雙鍵、芳族環(huán)或醚鍵)、酰胺如二曱基曱酰胺、二氧戊環(huán)如1,3-二氧戊環(huán)、環(huán)丁砜等。非水有機(jī)溶劑可單獨(dú)使用或以混合物使用。當(dāng)有機(jī)溶劑以混合物使用時(shí)，可根據(jù)所需電池性能控制混合比?；谔妓狨サ娜軇┛砂ōh(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合物。環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯可以1:1至1:9的體積比混合在一起，且當(dāng)該混合物用作電解質(zhì)時(shí)，電解質(zhì)性能可提高。另外，本發(fā)明的電解質(zhì)可進(jìn)一步包括基于碳酸酯的溶劑和基于芳族烴的溶劑的混合物。基于碳酸酯的溶劑和基于芳族烴的溶劑優(yōu)選以1:1至30:1的體積比混合在一起?；诜甲鍩N的有機(jī)溶劑可由下式26表示E4其中，Ri至R6獨(dú)立地選自氫、卣素、Cl-C10烷基、C1-C10卣代烷基、<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>基于芳族烴的有機(jī)溶劑可包括，但不限于，選自以下的至少一種苯、氟代苯、1,2-二氟苯、1,3-二氟苯、1，4-二氟苯、1,2，3-三氟苯、1,2，4-三氟苯、氯代苯、1，2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1，2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、碘代苯、1,2-二碘苯、1,3-二碘苯、1,4-二碘苯、1,2，3-三碘苯、1，2,4-三碘苯、曱苯、氟代曱苯、1,2-二氟甲苯、1,3-二氟曱苯、1,4-二氟曱苯、1，2,3-三氟曱苯、1,2,4-三氟曱苯、氯代曱苯、1,2-二氯甲苯、1,3-二氯甲苯、1,4-二氯曱苯、1，2,3-三氯曱苯、1，2，4-三氯曱苯、碘代曱苯、1,2-二碘曱苯、1,3-二碘曱苯、1，4-二碘曱苯、1,2,3-三碘曱苯、1,2,4-三碘曱苯、二曱苯、及其組合。非水電解質(zhì)可進(jìn)一步包括過充電抑制添加劑如焦碳酸酯等。固體電解質(zhì)的實(shí)例包括，但不限于，聚環(huán)氧乙烷聚合物電解質(zhì)，或包括至少一個(gè)聚有機(jī)硅氧烷側(cè)鏈或聚氧化烯側(cè)鏈的聚合物電解質(zhì)，或硫化物電解質(zhì)如Li2S-SiS2、Li2S-GeS2、Li2S-P2S5或Li2S-B2S3，或無機(jī)電解質(zhì)如Li2S-SiS2-Li3P04或Li2S-SiS2-Li3S04。可再充電鋰電池通常包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)。如需要，電池可進(jìn)一步包括隔膜。隔膜可包括在常規(guī)鋰二次電池中使用的任何材料。合適的隔膜材料的非限制性實(shí)例包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯，及其多層如聚乙烯/聚丙烯雙層隔膜、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三層隔膜或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三層隔膜。以下實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。但是，這些實(shí)施例無論如何不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1將Li2C03和Ti02以固相混合，使得Li:Ti的摩爾比為l.l:0.9。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理，并冷卻至室溫以制備用于可再充電鋰電池的LiuTio.902負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例2將Li2C03、Ti02和V204以固相混合,使得Li:Ti:V的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTi。.89Vo.(n02負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例3將Li2C0s、1102和0"203以固相混合,使得Li:Ti:Cr的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTi0.89Cr0.01O2負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例4將Li2C03、Ti02和Mn02以固相混合，使得Li:Ti:Mn的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTio.89Mno.(n02負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例5將Li2C03、Ti。2和Fe203以固相混合，使得Li:Ti:Fe的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTio.89Feo.M02負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例6將Li2C03、Ti02和0)203以固相混合，使得Li:Ti:Co的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTio.89Coo.(n02負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例7將Li2C03、Ti02和Ni02以固相混合,使得Li:Ti:Ni的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTi0.89Ni0.01O2負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例8將Li2C03、Ti02和CuO以固相混合，使得Li:Ti:Cu的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?10(TC下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTio.89Cu。.(n02負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例9將Li2C03、Ti。2和ZnC03以固相混合，使得Li:Ti:Zn的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性贗IO(TC下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTio.89Zno.0,02負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例10將Li2C03、Ti02和Zr02以固相混合，使得Li:Ti:Zr的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTi。.89Zro.(M02負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例11將Li2C03、Ti02和Nb203以固相混合，使得Li:Ti:Nb的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性贗IO(TC下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTi0.89Nb0.01O2負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例12將Li2C03、Ti。2和Mo03以固相混合，使得Li:Ti:Mo的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTio.MMoo.cnC^負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例13將Li2C03、Ti02和W03以固相混合,使得Li:Ti:W的摩爾比為l.l:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTi0.89W0.01O2負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例14將Li2C03、Ti02和Ag2C03以固相混合，使得Li:Ti:Ag的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性贗IO(TC下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTi0.89Ag0.01O2負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例15將Li2C03、1102和Sn02以固相混合，使得Li:Ti:Sn的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTi0.89Sn0.01O2負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例16將Li2C03、Ti02和Ge02以固相混合，使得Li:Ti:Ge的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTi。.89Geo.(n02負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例17將Li2C03、Ti02和Si02以固相混合，使得Li:Ti:Si的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性?100。C下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTio.89Sio.(n02負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。實(shí)施例18將Li2C03、Ti02和Al203以固相混合，使得Li:Ti:Al的摩爾比為1.1:0.89:0.01。將該混合物在氮?dú)夥罩性贗IO(TC下熱處理以制備用于可再充電鋰電池的LiuTio.89Al。.(n02負(fù)極活性材料。制備的負(fù)極活性材料顯示出包括R-3M晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案。比較例1根據(jù)與實(shí)施例i相同的方法制備用于可再充電鋰電池的LiuVo.902負(fù)極活性材料，除了將Li2C03和V204以固相混合，使得Li:V的摩爾比為1.1:0.9以外。比較例2石墨用作負(fù)極活性材料。負(fù)極活性材料的結(jié)構(gòu)分析使用X射線衍射(PhilipsX，pertX-rayDiff.)測(cè)量根據(jù)實(shí)施例1和2以及比較例1的負(fù)極活性材料。X射線衍射分析使用CuKaX射線(1.5418A,40kV/30mA)在10-80°的26范圍內(nèi)在0.027秒的掃描速率下進(jìn)行。圖3-5分別顯示了根據(jù)實(shí)施例1和2以及比較例1的負(fù)極活性材料的XRD測(cè)量結(jié)果。如圖3-5所示，實(shí)施例1的負(fù)極活性材料具有六方晶體結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)a為2.47lA，晶格常數(shù)c為14.518A，和c/a晶格常數(shù)比為5.88。實(shí)施例2的負(fù)極活性材料具有六方晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案，晶格常數(shù)a為2.475A,晶格常數(shù)c為14.518A,和c/a晶格常數(shù)比為5.87。比較例1的負(fù)極活性材料具有六方晶體結(jié)構(gòu)的單相衍射圖案，晶格常數(shù)a為2.853A，晶格常數(shù)c為14.698A，和c/a晶格常數(shù)比為5.15。電池特性的評(píng)價(jià)通過如下方法測(cè)量包括根據(jù)實(shí)施例1和2以及比較例1制備的負(fù)極活性材料的負(fù)極的電化學(xué)特性(容量和循環(huán)壽命特性)。通過將80重量％的根據(jù)實(shí)施例1和2制備的負(fù)極活性材料、10重量％石墨導(dǎo)電材料和10重量％聚四氟乙烯粘合劑在N-曱基吡咯烷酮溶劑中混合，分別制備負(fù)極活性材料漿料。將負(fù)極活性材料漿料涂覆在銅箔集電體上以制備負(fù)極。通過使用制造的負(fù)極作為工作電極、金屬鋰片作為對(duì)電極、和用于使工作電極和對(duì)電極之間絕緣的多孔聚丙烯膜隔膜，制造2016硬幣型半電池。1(mol/L)的溶于碳酸亞丙酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸亞乙酯(EC)(體積比PC:DEC:EC=1:1:l)的混合溶劑中的LiPF6用作電解質(zhì)溶液。在0.1CH0.1C(—次充電和放電)的條件下，在0.01-2.0V之間檢測(cè)電池的電特性。在充電和放電后，使用XRD分析實(shí)施例1和2的負(fù)極活性材料。結(jié)果示于下圖6和圖7中。圖6是顯示在充電后其中鋰嵌入的實(shí)施例1的負(fù)極活性材料Li2jTio.902的XRD測(cè)量結(jié)果的圖，和圖7是顯示在充電后其中鋰嵌入的實(shí)施例2的負(fù)極活性材料Li2.!Tio.89Mo謹(jǐn)02的XRD測(cè)量結(jié)果的圖，如圖6和7所示，通過在充電時(shí)的根據(jù)實(shí)施例1和2的負(fù)極材料的XRD測(cè)量各晶格常數(shù)和體積變化。根據(jù)實(shí)施例1的負(fù)極活性材料的晶格常數(shù)a為2.681A,晶格常數(shù)c為5.1336A，并與充電前相比顯示出24.88%的體積增加。根據(jù)實(shí)施例2的負(fù)極活性材料的晶格常數(shù)a為2.685A,晶格常數(shù)c為5.1393A，并與充電前相比顯示出24.98%的體積增加。此外，測(cè)量在充電和放電過程中負(fù)極活性材料的每單位重量的初始放電容量和初始效率，結(jié)果示于下表l中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>如表1所示，與包括根據(jù)比較例1和2的負(fù)極活性材料的電池相比，包括根據(jù)實(shí)施例1和2的負(fù)極活性材料的電池顯示出優(yōu)異的初始放電容量和/或充電和放電效率。制造包括根據(jù)實(shí)施例3-18的負(fù)極活性材料的電池，然后根據(jù)與以上相同的方法測(cè)量在充電和;故電過程中每單位重量的初始放電容量和初始效率。作為測(cè)量結(jié)果，包括根據(jù)實(shí)施例3-18的負(fù)極活性材料的可再充電鋰電池顯示出與包括根據(jù)實(shí)施例2的負(fù)極活性材料的電池等效的初始放電容量牙口#刀士臺(tái)步文申。本發(fā)明的負(fù)極活性材料具有高容量和優(yōu)異的循環(huán)壽命特性，特別是可提供在高速率充電和放電下具有高容量的可再充電鋰電池。盡管已就目前被認(rèn)為是實(shí)踐的示例性實(shí)施方式的內(nèi)容描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明不限于公開的實(shí)施方式，而是相反，旨在覆蓋在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)包括的各種改進(jìn)和等價(jià)配置。權(quán)利要求1、用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料，包括由式1表示的化合物L(fēng)i1+xTi1-x-yMyO2+z(1)其中，在上式1中，0.01≤x≤0.5，0≤y≤0.3，-0.2≤z≤0.2，和M是選自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Ag、Sn、Ge、Si、Al及其組合的元素。2、權(quán)利要求1的負(fù)極活性材料，其中0.05^x^0.2，0玍yS0.2,和-0.13、權(quán)利要求1的負(fù)極活性材料，其中M選自V、Mo、Fe、Cr及其組合。4、權(quán)利要求1的負(fù)極活性材料，其中該負(fù)極活性材料在鋰嵌入前的c/a晶格常數(shù)比為2.5-7.0。5、權(quán)利要求1的負(fù)極活性材料，其中該負(fù)極活性材料在鋰嵌入后的c/a晶格常數(shù)比為0.3-3.0。6、權(quán)利要求1的負(fù)極活性材料，其中該負(fù)極活性材料通過鋰嵌入/脫嵌的晶格體積變化為30%或更小。7、權(quán)利要求1的負(fù)極活性材料，其中該負(fù)極活性材料中Ti的平均氧化數(shù)為2-4。8、權(quán)利要求1的負(fù)極活性材料，其中該負(fù)極活性材料具有相對(duì)于鋰金屬小于或等于1V的氧化還原電位。9、權(quán)利要求1的負(fù)極活性材料，其中該負(fù)極活性材料具有0.3-3的1(003)/1(104)強(qiáng)度比，其中在X射線衍射峰中，1(003)為在(003)面的強(qiáng)度和1(104)為在(104)面的強(qiáng)度。10、用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料的制備方法，包括將鋰源材料、Ti源材料和M源材料混合以制備固相混合物；和將該混合物在還原氣氛或惰性氣氛下進(jìn)行熱處理以制備式1的化合物，Lh+xTVx-yMy02+z(1)其中，在上式1中，-0,2^z^0.2,和M是選自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Ag、Sn、Ge、Si、Al及其組合的元素。11、權(quán)利要求10的方法，其中該鋰源材料為含鋰水溶性化合物。12、權(quán)利要求10的方法，其中該鋰源材料選自碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰、乙酸鋰及其混合物。13、權(quán)利要求10的方法，其中該Ti源材料包括選自Ti、含Ti氧化物、含Ti氫氧化物及其混合物的至少一種。14、權(quán)利要求10的方法，其中該M源材料包括選自金屬、包括該金屬的氧化物、包括該金屬的氪氧化物及其混合物的至少一種，所述金屬選自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Ag、Sn、Ge、Si、Al及其組合。15、權(quán)利要求10的方法，其中該還原氣氛或惰性氣氛為選自氫氣氛、氮?dú)夥?、氬氣氛、N2/H2混合氣氛、CO/C02混合氣氛、氦氣氛、及其組合的至少一種。16、權(quán)利要求10的方法，其中該熱處理在500-1400。C下進(jìn)行。17、可再充電鋰電池，包括包含能夠嵌入和脫嵌鋰離子的正極活性材料的正極；包含式1的負(fù)極活性材料的負(fù)極Li!+xTh-x-yMy02+z(1)其中，在上式l中，0.01^x^0.5,0SyS0.3,-0.2^z^0.2,和M是選自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Ag、Sn、Ge、Si、Al及其組合的元素；和非水電解質(zhì)。18、權(quán)利要求17的可再充電鋰電池，其中0.05Sx^0.2，0Sy^0.2，和-0.1Sz^0丄19、權(quán)利要求17的可再充電鋰電池，其中M選自V、Mo、Fe、Cr及其組合。20、權(quán)利要求17的可再充電鋰電池，其中該負(fù)極活性材料在鋰嵌入前的c/a晶格常數(shù)比為2.5-7.0。21、權(quán)利要求17的可再充電鋰電池，其中該負(fù)極活性材料在鋰嵌入后的c/a晶格常數(shù)比為0.3-3.0。22、權(quán)利要求17的可再充電鋰電池，其中該負(fù)極活性材料通過鋰嵌入/脫嵌的晶格體積變化為30%或更小。23、權(quán)利要求17的可再充電鋰電池，其中該負(fù)極活性材料中Ti的平均氧化數(shù)為2-4。24、權(quán)利要求17的可再充電鋰電池，其中該負(fù)極活性材料具有相對(duì)于鋰金屬小于或等于1V的氧化還原電位。25、權(quán)利要求17的可再充電鋰電池，其中該負(fù)極活性材料具有0.3-3的1(003)/1(104)強(qiáng)度比，其中在X射線衍射峰中，1(003)為在(003)面的強(qiáng)度和1(104)為在(104)面的強(qiáng)度。全文摘要用于可再充電鋰電池的負(fù)極活性材料包括由下式1表示的化合物，其中在式1中，0.01≤x≤0.5，0≤y≤0.3，-0.2≤z≤0.2，和M是選自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、W、Ag、Sn、Ge、Si、Al及其組合的元素。該負(fù)極活性材料具有高容量和優(yōu)異的循環(huán)壽命特性，特別是可提供在高速率充電和放電下具有高容量的可再充電鋰電池。Li_1+xTi_1-x-yM_yO_2+z(1)。文檔編號(hào)H01M4/58GK101188296SQ20071019282公開日2008年5月28日申請(qǐng)日期2007年11月20日優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日發(fā)明者尹日柱,崔完旭,金俊燮,金性洙,金洋洙申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社