專利名稱：：電化學電池的使用方法電化學電池的使用方法
背景技術：
鋰離子電池一般來講具有陽極、陰極和電解質。石墨基陽極己用于鋰離子電池中。硅對于鋰金屬具有與石墨相比幾乎三倍的理論體積容量；從而硅為有吸引力的用于鋰離子電池的陽極材料。然而，硅在其完全鋰化時的體積膨脹通常過大而不能被用于制造復合電極的傳統粘合劑所忍受，從而導致電化學電池循環操作的陽極故障。
發明內容在一個方面，本發明提供了一種使用電化學電池的方法，所述方法包括以下順序步驟a)提供電化學電池，所述電化學電池包括-含有晶體硅的未調節的陽極，陰極，和電解質；b)對所述電化學電池充電，使得硅陽極達到低于晶體硅的鋰化電勢的電壓；C)對所述電化學電池至少部分放電；和d)重復步驟b)和C)至少一次；和e)操作所述電化學電池，使得所述調節過的陽極電勢保持在晶體硅的鋰化電勢之上。在一個實施例中，步驟a)至e)為連續的。在一個實施例中，電化學電池在步驟c)或d)的至少一個步驟中完全放電。在一些實施例中，硅陽極的最大鋰化程度可在重復的步驟b)中基本上保持恒定。在另一個方面，本發明提供了一種使用電化學電池的方法，所述方法包括以下順序步驟a)提供電化學電池，所述電化學電池包括-含有晶體硅的調節過的陽極，所述陽極通過包括以下順序步驟的工藝制備i)調節硅陽極，使得其達到低于晶體硅的鋰化電勢的電壓；ii)對所述電化學電池至少部分放電；和m)重復步驟i)和ii)至少一次；陰極，和電解質；和b)操作所述電化學電池，使得所述調節過的陽極電勢保持在晶體硅的鋰化電勢之上。在一些實施例中，硅陽極的最大鋰化程度可在重復的步驟ii)中基本上保持恒定。根據本發明，循環操作期間硅被鋰化(即，積聚鋰)的程度可被控制，從而降低體積膨脹并同時保持可接受的體積容量，并降低鋰離子電池中包含硅的陽極的故障率。以下定義適用于整個說明書和權利要求-術語"陽極"是指放電過程期間發生電化學氧化的電極(即，放電期間，陽極進行脫鋰，并且在充電期間，鋰原子添加到該電極上)。術語"陰極"是指放電過程期間發生電化學還原的電極(即，放電期間，陰極進行鋰化，并且在充電期間，鋰原子從該電極上去除)。術語"充電"是指為電化學電池提供電能的工藝。術語"調節"是指陽極的受控鋰化和脫鋰的初始循環。調節步驟制備用于一般用途的電池。經歷調節循環之后，電池可用于可逆地存儲和供給電能。術語"放電"是指從電化學電池中去除電能的工藝(即，放電是利用電化學電池做有用功的工藝)。術語"鋰化"是指將鋰插入到電化學電池的活性電極材料中的工藝。鋰化工藝期間，電極進行電化學還原；術語"脫鋰"是指從電化學電池的活性電極材料中去除鋰的工藝。脫鋰工藝期間，電極進行電化學氧化。術語"鋰離子電化學電池"是指這樣的電化學電池，其中在電池循環操作期間陽極和陰極被鋰化/脫鋰但電池中不存在鋰金屬。術語"鋰化電勢"是指其中晶體硅發生鋰化的電勢。圖1為根據實例1制造的電池的比容量和庫侖效率對循環數的坐標圖。圖2為根據實例2循環至不同的截止電壓的包含硅的電極的比容量的坐標圖。具體實施方式根據本發明的調節過的電化學電池包含具有硅的陽極、陰極、和電解質。根據本發明的陽極和陰極也可包含集電器、粘附促進劑、和粘合劑。電解質可為液體或固體。根據本發明的電化學電池還可例如包括殼體，正如鋰聚合物電池通常包括殼體一樣。此類構造為人們所熟知，并且可見于例如美國專利No.6,322，928(Thackeray等人)中。陽極通常包含多個硅粒子(例如，硅粉末)，盡管也可利用其它形式的硅(例如，大粒子、線材、或板)。因此，為了清楚起見，以下討論針對硅粒子。然而，除非特別注明，應當認識到所述討論也適用于此類其它形式的硅。調節之前，硅粒子通常為晶體，但是在根據本發明的調節之后，所述粒子通常包括晶體硅相和可包含鋰的非晶硅相。晶體硅粒子(即，未調節的硅粒子)通常具有0.5至50微米范圍內的平均粒度，盡管這并不是必要條件。調節過的陽極通常包含基于所述陽極的總重量按重量計至少70%的硅粒子，例如按重量計至少80%的這些粒子，盡管也可采用其它百分比。陽極通常還包含分散在聚合物粘合劑中的導電稀釋劑。示例性導電稀釋劑包含炭黑、片狀石墨、金屬、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硅化物、金屬硼化物、以及它們的組合。例如，代表性的導電高表面碳稀釋劑包括炭黑，諸如以商標名"SUPERP"和"SUPERS"得自MMMCarbon,Belgium、以商標名"SHAWANIGANBLACK"得自ChevronChemicalCo.，Houston,Texas的那些、乙炔黑、爐法炭黑、燈煙炭黑、石墨、碳纖維、以及它們的組合。硅粒子和導電稀釋劑通常分散在聚合物粘合劑中。示例聚合物粘合劑包括聚酰亞胺。通常，聚酰亞胺可借助在諸如N-甲基吡咯烷酮的非質子極性溶劑中二酐與二胺之間的縮合反應來制備。該反應導致聚酰胺酸的形成，而后續的化學或熱環化導致聚酰亞胺。多種合適的聚酰亞胺在2005年9月1日提交的名稱為"PolyimideElectrodeBinders"的普通轉讓的共同未決的美國專利申請11/218,448(Krause等人)中有所描述。聚酰亞胺在進行評價時能夠進行電化學電荷輸送，如L.J.Krause等人在"ElectronicConductioninPolyimides"，J.E.Electrochem.Soc.，第136巻，第5期，1989年5月中所描述的。陽極組合物可以可選地包括粘附促進劑，其促進硅粒子或導電稀釋劑粘附到聚合物粘合劑上。粘附促進劑與聚酰亞胺粘合劑的組合可幫助粘合劑更好地適應重復鋰化/脫鋰循環中可發生在粉末材料中的體積變化。如果使用的話，可選的粘附促進劑可添加到導電稀釋劑中，和/或可形成粘合劑的一部分(例如，以官能團的形式)，和/或可為施加到硅粒子表面上的涂層形式。用于后者的材料的實例為人們所熟知，并且包括硅烷、鈦酸酯和膦酸酯。可用硅垸的實例包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅垸、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、Y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅垸、Y-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅垸、Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、Y-氨基丙基三甲氧基硅垸、N-e-(氨基乙基)-Y-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-e-(氨基乙基)-Y-氨基丙基三乙氧基硅垸、Y-脲丙基三乙氧基硅垸、Y-脲丙基三甲氧基硅烷、e-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基硅垸、P-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基硅垸、Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅垸、Y-巰丙基三甲氧基硅烷、Y-巰丙基三乙氧基硅烷、Y-氯丙基三甲氧基硅烷、Y-氯丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅垸。可用鈦酸酯的實例包括N-(三乙醇氨)異丙醇鈦和以商標名"TYZOR"商貝勾自E.I.duPontdeNemoursandCompany(Wilmington,Delaware)的那些。另外的實例包括異丙基三(異硬脂酰基)鈦酸酯、異丙基三(十二烷基苯磺酰基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸酯、四異丙基二(二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯、四辛基二(雙十三垸基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯、四(2,2-二烯丙氧基甲基)二(雙十三垸基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酰氧基)含氧乙酸鈦酸酯、雙(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸乙二酯、異丙基三辛酰基鈦酸酯、異丙基二甲基丙烯酰基異硬脂酰基鈦酸酯、異丙基異硬脂酰基二丙烯酰基鈦酸酯、異丙基三(二辛基磷酸)鈦酸酯、異丙基三枯基苯基鈦酸酯、異丙基三(N-氨基乙基)鈦酸酯、二枯基苯基含氧乙酸鈦酸酯、以及二異硬脂酰基鈦酸乙二酯。可用的膦酸酯的實例包括l-羥基乙烯-l，l-二膦酸。還可用粘附促進劑，諸如描述于美國公布專利申請2004/0058240Al(Christensen)中的那些。如果粘附促進劑作為用于硅粒子的涂層被包括，其通常以按硅粒子的重量計0.1至20份每100份范圍內，更典型地在按硅粒子的重量計1至10份每100份之間的量存在。所述涂層可完全或部分覆蓋粒子表面。任何包含鋰的材料或合金可用作根據本發明的電池中的陰極材料。用于包含液體電解質的電池的合適陰極組合物的實例包括LiCo02、LiCoQ.2Nio.802、和Li!.07MllL9304。用于包含固體電解質的電池的合適陰極組合物的實例包括LiV308、LiV205、LiV3013、和LiMn02。可用于根據本發明的陰極組合物的其它實例可見于美國公布專利申請2003/0027048Al(Lu等人)；2005/0170249Al(Lu等人)；2004/0121234Al(Lu);2003/0108793Al(Dahn等人)；2005/0112054Al(Eberman等人)；"(M/Ol79993Al(Dahn等人)；以及美國專利6,680,145Bl(Obrovac等人)和5,900,385Al(Dahn等人)中。可用電解質通常包含一種或多種鋰鹽以及固體、液體或凝膠形式的帶電介質。示例鋰鹽在電池電極可在其內操作的電化學窗口和溫度范圍(例如，-30°C至70°C)內穩定，可溶解于所選的帶電介質中，并且在所選的鋰離子電池中運行良好。示例性鋰鹽包括LiPF6、LiBF4、LiC104、雙草酸硼酸鋰、LiN(CF3S02)2、LiN(C2F5S02)2、LiAsF6、LiCXCF3S02h、它們的組合、以及本領域內的技術人員熟悉的其它鋰鹽。示例性帶電介質在電池電極可在其內操作的電化學窗口和溫度范圍內穩定而無凝固或沸騰，能夠溶解足夠量的鋰鹽，以使得適量電荷由正極傳送至負極，并且在所選的鋰離子電池中運行良好。可用的固體帶電介質包括聚合物介質，例如聚環氧乙烷。示例性液體帶電介質包括碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞丁酯、碳酸亞乙烯酯、氟化碳酸亞乙酯、氟化碳酸亞丙酯、Y-丁內酯、二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、二甲氧基乙垸、二甘醇二甲醚(即，雙(2-甲氧基乙基)醚)、四氫呋喃、二氧戊環、它們的組合、以及本領域內的技術人員熟悉的其它介質。示例性帶電介質凝膠包括描述于美國專利6,387,570(Nakamura等人)和6,780,544(Noh)中的那些。可通過添加合適的助溶劑來改善帶電介質的增溶能力。示例助溶劑包括與包含所選電解質的Li離子電池相容的芳族材料。代表性的助溶劑包括甲苯、環丁砜、二甲氧基乙垸、它們的組合、以及本領域內的技術人員熟悉的其它助溶劑。電解質可包括本領域內的技術人員熟悉的其它添加劑。例如，電解質可包含氧化還原化學穿梭，諸如描述于美國專利No.5，709，968(Shimizu)、No.5，763，119(Adachi)、No.5,536，599(Alamgir等人)、No.5,858,573(Abraham等人)、No.5,882，812(Visco等人)、No.6，004,698(Richardson等人、698)、No.6，045，952(Kerr等人)和No.6，387,571Bl(Lain等人)中；提交于2005年3月31日名稱為"RedoxShuttleforRechargeableLithium-ionCell"的美國專利申請系列No.11/094,927中，以及PCT公布專利申i青WO01/29920A1(Richardson等人、920)中的那些。集電器可與陽極和陰極之一或兩者聯合使用。用于導電集電器的合適材料的實例包含諸如銅、鉻、鎳、銀、以及它們的組合的金屬。在固定的電壓界限之間循環而無預調節的晶體硅陽極一般來講會造成晶體硅陽極變得越來越更加被鋰化。不受理論的約束，我們認為在鋰化/脫鋰循環期間，非晶態硅在晶體硅粒子的表面上形成。進一步鋰化導致該表面的增厚。通過仔細的電化學測量，我們已發現晶體硅發生初始鋰化的電壓相對23。C時的鋰金屬小于170mV。根據本發明，硅粒子被調節，使得其包含可含有鋰的非晶相和晶相。這種兩相結構通過由規定的調節循環方案循環晶體硅陽極而形成。調節循環完成之后，晶體硅相在后續循環中固定電壓界限內的進一步鋰化被阻止或者完全不發生，其中電壓保持在晶體硅的鋰化電勢之上且兩相結構被保持。根據本發明調節的包含硅的陽極可通過調節使用以下方法在電化學電池中就地生產1)首先對包括晶體硅陽極的鋰離子電化學電池充電，使得陽極開始部分鋰化。此充電步驟中陽極電壓通常小于晶體硅在環境溫度下的鋰化電勢，例如相對23°C時的金屬Li小于170mV。2)隨后對該鋰離子電化學電池至少部分放電。3)放電后可緊跟著進行另外的充電調節循環，循環期間陽極電壓降至低于晶體硅的鋰化電勢(例如，相對23°C時的金屬Li小于約170mV)，例如，直至所需量的晶體硅已轉換為非晶硅。在后續的充電-放電循環中，相對于23°C時的鋰金屬，陽極電壓可保持等于或高于170mV、175mV，或者甚至等于或高于180mV。在這種方式中，晶體硅的進一步鋰化被阻止或者完全不發生，并且保持非晶硅相與晶體硅相的相對量。調節期間的充電-放電循環總數為至少兩次，但是也可為至少3次、4次、5次、6次、7次、或更多次。調節之后，電化學電池可在晶體硅的鋰化電勢之上操作，而剩余的晶體硅很少或者沒有進一步鋰化。通過以下非限制性實例進一步說明了本發明的目的和優點，但是不應用這些實例中敘述的特定材料及其用量、以及其它條件和細節對本發明進行不當限定。實例除非另外指明，實例和其余說明書中的所有份數、百分比、比率等均以重量計，并且用于實例中的所有試劑均獲自或可得自普通的化學品供應商，例如Sigma-AldrichCompany,SaintLouis，Missouri或者可通過傳統方法合成。在實例中"mAh/g"是指毫安-小時每克；"mA/g"是指毫安每克；"g"是指克；"mV"是指毫伏。實例1至3中的電化學循環在23°C的環境溫度下進行。預備實例1將4，4'-二氨基二苯醚(3g，0.015摩爾)添加到圓底容器中的44.4克N-甲基吡咯垸酮(新鮮蒸餾于CaH2)中。將3，3，,4，4'-二苯酮四羧酸二酐(4.83g)添加到反應混合物中。使溶液在干氮下攪拌過夜，以形成芳族聚酰亞胺前體溶液(BTDA-ODA溶液)。實例1通過以下方法制備復合硅電極。將1.7g硅粉末(1至20微米，99.985%純度，獲自AlfaAesar，WardHill,Massachusetts)、0.255g炭黑(以商標名"SUPERP"獲自MMMCarbon,Belgium)、1.133g預備實例1的BTDA-ODA溶液和4.5gN-甲基吡咯垸酮(即，NMP)添加到45ml的碳化鎢混煉容器(Fritsch#50.708.00)中，所述容器具有兩個0.5英寸(1.3cm)和十個0.25英寸(0.64cm)的碳化鉤球。將研磨碗裝入行星式研磨機(可以商標名"PLANETARYMICROMILLPULVERISETTE7"得自FritschGmbH,D-55743Idar-Oberstein，Germany)中，并以8的速度設定研磨一小時。研磨后，隨后使用5密耳間隙的切口桿將漿料涂布到鎳箔上。涂層在75°C下干燥1小時，接著于空氣中在200°C下熱處理1小時，然后在250°C下熱處理1小時。然后由電極沖壓出圓形電極(面積=2cm2)。利用作為對電極的金屬鋰和30微米厚的聚丙烯隔板構造硬幣電池(型號2325)。電解質為碳酸亞乙酯(EC)/碳酸二乙酯(DEC)混合物(1:2體積/體積)中的一摩爾LiPF6。所述電池在電池循環儀(以商標名"MACCORSERIES2000BATTERYTESTSYSTEM"獲自Maccor，Inc.,Tulsa，Oklahoma)上進行測試。這些電池中的一個根據表1(如下)中的方案進行循環。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在表1(如上)中，"L"是指硅電極正在進行鋰化，"D"是指硅電極正在進行脫鋰。電池的頭四個循環通過循環至固定的鋰化容量進行調節。在這些調節循環中，使硅電極的電壓暴露于小于170mV的電壓，造成一些硅開始鋰化。頭四個循環之后，將電池循環至170mV的下截止電壓。圖1示出由鋰化/脫鋰循環數決定的比容量和庫侖效率對電池循環數的坐標圖。頭四個循環之后，電池的比容量(充電或放電)不增加，表明頭五個循環后沒有新的硅被鋰化，并且粒子的兩相結構被保持。實例2通過將1.7g元素硅、0.255g特級磷(導電稀釋劑)和1.133g按重量計15%的聚酰亞胺粘合劑溶液組合在NMP中來制備包含硅的電極。聚酰亞胺形成于3，3，,4，4，-二苯酮四羧酸二酐與二氨基二苯醚在NMP中的縮合。將另外的3至4克NMP添加到漿料中，接著將該混合物放置于碳花鎢罐中并在行星式研磨機(如實例1中，裝置號3)研磨1小時。隨后使用5密耳間隙的切口桿將漿料涂布到鎳箔上。涂層在75°C下干燥1小時，接著于空氣中在200°C下熱處理1小時，然后在250°C下熱處理1小時。電極組合物為按重量計80%的硅、按重量計12%的導電稀釋劑和按重量計8%的聚酰亞胺。然后由電極沖壓出圓形電極(面積=2cm2)，并利用作為對電極的金屬鋰和30微米厚的聚丙烯隔板構造硬幣電池(型號2325)。電解質為EC/DEC混合物(1:2體積/體積)中的一摩爾LiPF6。所有電池最初以150mA/g鋰化至1200mAh/g，然后以150mA/g脫鋰至相對鋰金屬0.9伏。該首次循環之后，每個電池以150mA/g鋰化至不同的截止電壓。使電流在各自電壓下涓流至30mA/g。由鋰化/脫鋰循環數決定測量的這些電池的比容量在120mV至170mV范圍內的不同截止電壓下測量，并記錄于圖2中。圖2示出相對23°C時的鋰金屬低于nOmV的截止電壓下不穩定并在每次循環中產生增加的容量。實例3如實例2中構造的具有硅電極和鋰對電極的硬幣電池根據表2中的方案進行循環。在調節循環中，電池在具有1.1A/g限制電流的恒定電壓下進行循環。在調節期間(循環1至10)利用截止容量，使得硅的整個鋰化程度與初始鋰化循環的鋰化程度相同。此外，在調節循環2至10中，陽極僅僅部分脫鋰。調節循環之后，電池以130mA/g的恒定電流在卯0mV和170mV之間的固定電壓界限下循環，所述電流在170mV的截止電壓下具有13mA/g的涓流。在此規律性的循環期間，陽極在完全鋰化下的鋰化程度僅僅比初始鋰化循環中實現的最大鋰化程度小約50mAh/g。此外，在規律性的循環期間，電池的比容量(充電或放電)不增加，表明規律性的循環期間沒有新的硅被鋰化，并且粒子的兩相結構被保持。表2<<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>在表2(如上)中，"L"是指硅電極正在進行鋰化，"D"是指硅電極正在進行脫鋰。在不脫離本發明的范圍和精神的前提下，本領域的技術人員可對本發明進行多種修改和更改，而且應該理解，本發明不受本文中所述示例性實施例的不當限制。權利要求1.一種使用電化學電池的方法，所述方法包括以下順序步驟a)提供電化學電池，所述電化學電池包括含有晶體硅的未調節的陽極，陰極，和電解質；b)對所述電化學電池充電，使得所述硅陽極達到低于晶體硅的鋰化電勢的電壓；c)對所述電化學電池至少部分放電；和d)重復步驟b)和c)至少一次；和e)操作所述電化學電池，使得所述調節過的陽極電勢保持在晶體硅的所述鋰化電勢之上。2.根據權利要求1所述的方法，其中步驟b)和c)重復至少4次。3.根據權利要求1所述的方法，步驟a)至e)為連續的。4.根據權利要求1所述的方法，其中所述陽極的最大鋰化程度在重復的步驟b)中基本上保持恒定。5.根據權利要求1所述的方法，其中所述陽極還包含聚合物粘合劑和導電稀釋劑。6.根據權利要求1所述的方法，其中所述聚合物粘合劑包含聚酰亞胺。7.根據權利要求1所述的方法，其中所述導電稀釋劑包含高表面碳。8.根據權利要求1所述的方法，其中所述電化學電池在步驟C)或d)的至少一個步驟中完全放電。9.根據權利要求1所述的方法，其中所述電化學電池在步驟c)或d)的至少一個步驟中部分放電。10.根據權利要求1所述的方法，其中所述陽極包含多個晶體硅粒子。11.根據權利要求10所述的方法，其中所述晶體硅粒子具有0.5至50微米范圍內的平均粒度。12.根據權利要求1所述的方法，其中所述陰極包含鋰。13.根據權利要求1所述的方法，其中所述電解質包含氟化碳酸亞乙酯、聚環氧乙垸、六氟磷酸鋰、或它們的組合中的至少一種。14.根據權利要求1所述的方法，其中電化學電池用相對鋰金屬為170mV或更大的陽極電勢進行操作。15.—種使用電化學電池的方法，所述方法包括以下順序步驟a)提供電化學電池，所述電化學電池包括含有晶體硅的調節過的陽極，所述陽極通過包括以下順序步驟的工藝制備i)調節所述硅陽極，使其達到低于晶體硅的鋰化電勢的電壓；ii)對所述電化學電池至少部分放電；和iii)重復步驟i)和ii)至少一次；陰極，和電解質；和b)操作所述電化學電池，使得所述調節過的陽極電勢保持在所述晶體硅的鋰化電勢之上。16.根據權利要求15所述的方法，其中步驟i)和ii)重復至少4次。17.根據權利要求15所述的方法，其中所述陽極的最大鋰化程度在重復的步驟ii)中基本上保持恒定。18.根據權利要求15所述的方法，其中所述陽極還包含聚合物粘合劑和導電稀釋劑。19.根據權利要求15所述的方法，其中所述聚合物粘合劑包含聚酰亞胺。20.根據權利要求15所述的方法，其中所述導電稀釋劑包含高表面碳。21.根據權利要求15所述的方法，其中所述電化學電池在步驟i)或ii)的至少一個步驟中完全放電。22.根據權利要求15所述的方法，其中所述陽極包含多個晶體硅粒子。23.根據權利要求22所述的方法，其中所述晶體硅粒子具有0.5至50微米范圍內的平均粒度。24.根據權利要求15所述的方法，其中所述陰極包含鋰。25.根據權利要求15所述的方法，其中所述電解質包含氟化碳酸亞乙酯、聚環氧乙烷、六氟磷酸鋰、或它們的組合中的至少一種。26.根據權利要求15所述的方法，其中所述電化學電池用相對鋰金屬為170mV或更大的陽極電勢進行操作。全文摘要作為用于根據本發明的鋰離子電池的陽極材料的硅提供用于電池制造的方法。循環操作期間所述硅被鋰化的程度可受控制，從而降低體積膨脹并同時保持可接受的體積容量，并降低鋰離子電池中包含硅的陽極的故障率。首先對所述晶體硅陽極充電，以使所述陽極開始部分鋰化。此充電步驟中所述陽極電壓通常小于晶體硅在環境溫度下的鋰化電勢，例如相對鋰金屬小于17OmV。調節期間充電-放電循環總數為至少兩次或更多次。文檔編號H01M10/44GK101288200SQ200680038036公開日2008年10月15日申請日期2006年10月2日優先權日2005年10月13日發明者拉里·J·克勞斯,馬克·N·奧布羅瓦茨申請人:3M創新有限公司