リチウムイオン電池の充電
チタン酸リチウムベースの電気化学セルは、活性化された電気化学セルを形成するために、チタン酸リチウムベースの電気化学セルに電解液を加えることによって充電される。活性化された電気化学セルを第１の充電状態に充電するために、第１の期間の間、活性化された電気化学セルに電流が供給される。電気化学セルはさらに、４０℃から１２０℃の温度範囲にて第２の期間の間、第２の充電状態に充電される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般にリチウムイオン電池の充電に関する。本出願は、より具体的には、電気化学セルが改善された特性を示すような、チタン酸リチウムベースの電気化学セルの充電に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体電解質を含んだリチウムイオン・セルは、黒鉛アノード、およびリチウム金属酸化物またはリチウム金属リン酸塩カソードを含む。
【０００３】
このようなセルは、それらに電解質を充填することによって活性化される。それらは、その後に「形成」され、すなわち望ましいセル性能を達成するためにアノードおよびカソード面が調製される。アノード面の調製は、リチウムイオンに対しては伝導性を有するが導電性ではない固体電解質界面（すなわち、ＳＥＩ）により電極を被覆するものである。一般にＳＥＩ形成は、１つまたは複数の連続する充電／放電サイクルの適用後に生じる。
【０００４】
Fongらは、１サイクル形成手順を考察している。「Studies of Lithium Intercalation into Carbons Using Nonaqueous Electrochemical Cells」、J. Electrochem. Soc. 137: 2009, 1990を参照されたい。セルは、電解質で充填され、その後に封止される。封止されたセルは、０．１４ｍＡ／ｃｍ２の電流で２５から４０時間、充電され、それに約０．１ｍＡ／ｃｍ２でのセル放電が後続する。
【０００５】
米国特許第６，７９０，２４３号は、Fongの形成手順の特許請求された改善を開示している。セルは、電解質で充填され、ある期間そのままで置かれる。次いで、約１／４ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で少なくとも１時間充電され、少なくとも１時間、開回路のまま置かれる。第１の充電より大幅に大きな電流密度にて、セルが所望のセル容量に達するまで、第２の充電が行われる。ガスが放出され、セルは比較的高い電流密度で放電され、リチウムイオン・セルは封止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国仮出願第６０／９４３，８１３号
【特許文献２】米国特許第６，７９０，２４３号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Fongら、「Studies of Lithium Intercalation into Carbons Using Nonaqueous Electrochemical Cells」、J. Electrochem. Soc. 137: 2009, 1990
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この報告されたセル形成手順は、チタン酸リチウムベースの負電極を含んだセルに対しては不利であることが見出されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１つの例示的実施形態では、チタン酸リチウムベースの電気化学セルは、活性化された電気化学セルを形成するために、チタン酸リチウムベースの電気化学セルに電解液を加えることによって充電される。活性化された電気化学セルを第１の充電状態に充電するために、第１の期間の間、活性化された電気化学セルに電流が供給される。電気化学セルはさらに、４０℃から１２０℃の温度範囲にて第２の期間の間、第２の充電状態に充電される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示のチタン酸リチウムベースの電気化学セルを示す図である。
【図２】図１に示されるチタン酸リチウムベースの電気化学セルを充電するための、例示の充電プロセスのフローチャートである。
【図３】チタン酸リチウムベースの電池に対して２５℃および１００％の放電深度（ＤＯＤ）にて行われたサイクル寿命試験を示すグラフである。
【図４】チタン酸リチウムベースの電池の自己放電を示すグラフである。
【図５】チタン酸リチウムベースの電池の電気化学インピーダンス・スペクトル分析（ＥＩＳ）測定を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明は、一般にリチウムイオン電池の充電に関する。以下の説明は、より具体的には、電気化学セルが改善された特性を示すような、チタン酸リチウムベースの電気化学セルの充電に関する。以下の説明はさらに、そのようなプロセスによって充電される電気化学セルに関する。
【００１２】
１．定義
以下の説明では、「フル充電状態」という語句は、セルが、その所定のカットオフ充電電圧まで充電されることを意味するのに用いられる。フル充電状態に相当するセル電圧は、フル充電ステップの直後の１時間の休止の後の、セルの開放セル電圧（ＯＣＶ）として定義される。「過充電状態」は、セル電圧がフル充電状態でのセルＯＣＶ電圧より高く保たれることを意味する。
【００１３】
２．電気化学セルの調製
チタン酸リチウムベースの電気化学セル１００の例示的実施形態は、図１に示される。チタン酸リチウムベースの電気化学セル１００は、正電極１０２、セパレータ１０４、チタン酸リチウムベースの負電極１０６、および電解液１０８を含む。
【００１４】
正電極１０２は、典型的には活性物質、伝導剤、およびバインダを含んだ正電極混合物を調製することによって形成することができる。正電極混合物は、ペーストを生ずるように溶媒内に溶解され、このペーストは、被覆を形成するように第１の集電体に塗布される。第１の集電体の小さな部分は、それにリードが接続されるように、被覆されずに残される。被覆は乾燥され、熱を用いてまたは熱を用いずに加圧されて正電極１０２が形成される。
【００１５】
チタン酸リチウムベースの負電極１０６は、典型的にはチタン酸リチウム・スピネル、伝導剤、およびバインダを含んだ負電極混合物を調製することによって形成することができる。負電極混合物は、ペーストを生ずるように溶媒内に溶解され、このペーストは、被覆を形成するように第２の集電体に塗布される。第２の集電体の小さな部分は、それにリードが接続されるように、被覆されずに残される。被覆は乾燥され、熱を用いてまたは熱を用いずに加圧されてチタン酸リチウムベースの負電極１０６が形成される。
【００１６】
一部の変形形態では、第１の集電体および第２の集電体は、２つの側面を有する。正電極材料および負電極材料は、両方の側面に塗布することができる。
【００１７】
正電極リードおよび負電極リードは、正電極１０２の第１の集電体およびチタン酸リチウムベースの負電極１０６の第２の集電体のそれぞれ被覆されていない部分に取り付けられる。セパレータ１０４は、正電極１０２とチタン酸リチウムベースの負電極１０６の間に置かれる。セパレータ１０４は、典型的にはテープを用いて、電極群を形成するように固定される。電極群は、電池容器（たとえば、ステンレス鋼の缶、またはフォイルの袋）内に挿入される。
【００１８】
図２は、図１に示されるチタン酸リチウムベースの電気化学セル１００を充電する、例示の充電プロセス２００を示す。ステップ２０２では、セルに電解液が加えられる。具体的には、図１を参照すると、電極群を含んだ電池容器内に電解液１０８が注入され、容器は封止される。一部の変形形態では、容器は気密封止される。これにより、充電の準備が整った活性化された電気化学セルが用意される。
【００１９】
溶液１０８は典型的には、その中にリチウム塩が溶解された混合溶媒を含む。用いることができる溶媒の例としては、エチレン・カーボネート（ＥＣ）、エチルメチル・カーボネート（ＥＭＣ）、プロピレン・カーボネート（ＰＣ）、ブチレン・カーボネート（ＢＣ）、ビニレン・カーボネート（ＶＣ）、ジエチレン・カーボネート（ＤＥＣ）、ジメチレン・カーボネート（ＤＭＣ）、γ-ブチロラクトン、スルホラン、酢酸メチル（ＭＡ）、プロピオン酸メチル（ＭＰ）、およびギ酸メチル（ＭＦ）が含まれる。リチウム塩の例としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、およびＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２が含まれる。
【００２０】
図２を参照すると、ステップ２０４では、電気化学セルが活性化された後に、活性化された電気化学セルを第１の充電状態に充電するために、電流が供給される。セル活性化と、この第１の充電ステップの間の時間フレームはセル性能に影響せず、数分から数ヶ月の範囲とすることができる。一部の変形形態では、セルは、第１の充電状態に充電した後に、ある期間、ＯＣＶにて保たれる。一部の変形形態では、この期間は、約０．１から２４時間の範囲とすることができる。しかしこのステップに、より長い期間を用いることが、セルの特性に悪影響を及ぼすことはない。
【００２１】
ステップ２０４の後に、ステップ２０６ではセルは再び、第２の充電状態に充電される。セルは典型的には、約０．２５または０．５時間、高温にて充電され第２の充電状態に保たれる。一部の変形形態では、第２の充電状態は、約０．７５または１時間、高温にて維持される。一部の変形形態では、第２の充電状態は、約０．２５から４８時間、０．５から４８時間、または１から４８時間の範囲の期間の間、高温にて維持される。別法としてセルは、周囲温度にて第２の充電状態に充電し、次いで高温にてある期間の間、第２の充電状態に維持することができる。
【００２２】
セルの充電、および第２の充電状態での維持は、典型的には約４０℃から１２０℃の範囲の温度にて生ずる。一部の変形形態では、充電は、約６０℃から１２０℃、６０℃から１００℃、または７０℃から９０℃の範囲の温度にて実行される。一部の変形形態では、充電は、約８０℃から８５℃の範囲の温度にて実行される。別法としてセルは、周囲温度にて第２の充電状態に充電し、次いで約４０℃から１２０℃の範囲の温度にてある期間の間、第２の充電状態に維持することができる。
【００２３】
充電の後に、ガス抜きステップを行うことができる。このオプションのステップは、典型的には、封止に対して真空を適用し、これにより発生したガスを除去し、電気化学セルの気密封止または再封止が後続するものである。
【００２４】
一部の変形形態では、第１および／または第２の充電状態は、ある電圧を有する過充電状態である。一部の変形形態では、電圧は、フル充電状態での電気化学セルの開放セル電圧より、約１０ｍＶだけ高くすることができる。一部の変形形態では、電圧は、フル充電状態の電気化学セルの開放セル電圧より、約５０ｍＶだけ高くすることができる。
【００２５】
図１を再び参照すると、セル１００は、チタン酸リチウムベースの負電極１０６の容量と、正電極１０２の容量とによって制御される容量を有する。具体的には、チタン酸リチウムベースの負電極１０６と、正電極１０２は、それぞれ容量を有する。一部の変形形態では、チタン酸リチウムベースの負電極１０６の容量と、正電極１０２の容量の比は、約１．０５である。一部の変形形態では、比は約１．１０または１．１５である。一部の変形形態では、比は約１．２０または１．２５である。
【００２６】
例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電された、セル１００のような電気化学セルは、典型的に、従来の充電プロセスを用いて充電されたセルに比べて改善された特性を示す。たとえば、２つの同一のチタン酸リチウムベースのセルをとり、一方を例示の充電プロセス２００（図２）により充電し、他方を従来の充電プロセスで充電した場合、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電されたセルは典型的に、改善されたサイクル寿命、自己放電プロファイル、および電力保持を示す。たとえば、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電されたセルは典型的に、従来の充電プロセスを用いて充電されたセルと比較して、少なくとも２倍のサイクル数に対して、その容量の少なくとも８０％を保持する。一部の変形形態では、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電されたセルは、従来の充電プロセスによって充電されたセルと比較して、少なくとも３倍または４倍のサイクル数に対して、その容量の少なくとも８０％を保持する。一部の変形形態では、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電されたセルは、従来の充電プロセスによって充電されたセルと比較して、少なくとも５倍、７倍、または１０倍のサイクル数に対して、その容量の少なくとも８０％を保持する。一部の変形形態では、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電された、充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セル１００は、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧は、４．２５％以下である。一部の変形形態では、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電された、充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セル１００は、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧は、５％以下である。
【実施例１】
【００２７】
３．実施例１
電気化学セルを、組立てた。負電極はナノＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２から調製され、正電極はＬｉＣｏＯ２から調製された。
【００２８】
負電極は以下のステップを用いて調製され、すなわち、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を、ＮＭＰ溶媒に溶解された１０％カーボン・ブラックおよび８％ＰＶＤＦバインダと混合してスラリを形成し、スラリはアルミニウム・フォイル上に塗布されＮＭＰ溶媒を蒸発させるために加熱され、乾燥した電極はつや出しされ、約３８ｃｍ２の２インチ×３インチのサイズを有する矩形のサンプル電極に切断された。
【００２９】
正電極は、負電極の調製について述べたのと同じ手順を用いて、ＬｉＣｏＯ２により調製された。
【００３０】
２つの調製された電極は、ＥＣ：ＥＭＣ／ＬｉＰＦ６電解質と共にソフトパック電気化学セル内に配置された。
【００３１】
例示の充電プロセス２００（図２）により、電解質によるセルの活性化の後に、セルは２．８Ｖに充電され、次いで約１６時間、ＯＣＶに保たれた。次いでセルは、８０℃に予熱された炉に入れられ、炉の内部で再び２．８Ｖに充電され、炉内で約８時間、この電圧に保たれた。次にセルは、周囲温度まで冷却され、ガス抜きされた。最後に、２５℃にてサイクル試験が行われた。
【００３２】
４．比較例１
実施例１と同じ負電極および正電極を有する電気化学セルが、実施例１で述べた手順により調製された。セルは、実施例１と同じ電解質によって活性化された。活性化の後にセルは、３つの連続する充電／放電サイクルによって充電され、これは一般のリチウムイオン電池に対する従来の充電プロセスである。次いでセルは、ガス抜きされ、２５℃にてサイクル試験が行われた。
【００３３】
２つの異なる充電プロセスによって形成されたセルのサイクル性能の比較は、図３に示される。図３に示されるように、例示の充電プロセス２００（図２）により充電されたセルは、最初の６００サイクルの間、その容量は変化せず（図３に四角を用いて示されるデータ点で、キャプションでは実施例１として注記される）、一方、従来の充電プロセスにより充電されたセルは、同じサイクル数においてその容量の約２０％を失った（図３に三角を用いて示されるデータ点で、キャプションでは比較例１として注記される）。図３はまた、２０００サイクルの後に、例示の充電プロセス２００（図２）により充電されたセルは、その初期容量の２から３％を失っただけであることを示す。
【実施例２】
【００３４】
５．実施例２
電気化学セルを、調製した。実施例１と同じ手順を用いて、負電極はナノＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２から調製され、正電極はＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２から調製された。
【００３５】
例示の充電プロセス２００（図２）により、実施例１で述べたのと同じ電解質によるセル活性化の後に、セルは２．７Ｖに充電され、約８時間、そのＯＣＶに保たれた。次いでセルは、再び２．７Ｖに充電され、８０℃に予熱された炉に入れられた。その後にセルは、周囲温度まで冷却され、ガス抜きされた。次いでセルは、再び２．７Ｖに充電され、セルの自己放電率を計算するために、時間と共にＯＣＶが監視された。
【００３６】
６．比較例２
実施例２と同じ負電極、および実施例２と同じ正電極ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２を有する電気化学セルが、実施例１で述べた手順により調製された。活性化の後に、セルは比較例１のように３つの連続する充電／放電サイクルにより従来の充電プロセスを用いて充電された。次いでセルは、ガス抜きされ、２．７Ｖに充電され、セル自己放電率を示すものとして時間と共にＯＣＶが監視された。
【００３７】
２つの異なる充電プロセスによって形成されたセルの自己放電率の比較は、図４に示される。例示の充電プロセス２００（図２）により充電されたセルのセル電圧低下（図４に菱形を用いて示されるデータ点で、キャプションでは実施例２として注記される）は、従来の充電プロセスを用いて充電されたセルの電圧低下（図４に三角を用いて示されるデータ点で、キャプションでは比較例２として注記される）より大幅に小さい。さらに、図４に示されるように、従来の充電プロセスを用いて充電されたセルは、約１６時間後に９８％充電状態に相当する２．５８Ｖに達し、一方、例示の充電プロセス２００（図２）によるセル充電は、約４８０時間後に前記電圧および充電状態に達する。これは、例示の充電プロセス２００（図２）は、セルの自己放電率を約３０分の１に抑制することを示唆している。
【実施例３】
【００３８】
７．実施例３
電気化学セルを、調製した。実施例１で述べたのと同じ手順を用いて、負電極はナノＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２から調製され、正電極はＬｉＭｎ２Ｏ４から調製された。
【００３９】
例示の充電プロセス２００（図２）により、実施例１で述べたのと同じ電解質によるセル活性化の後に、セルは２．９Ｖに充電され、約６時間、そのＯＣＶに保たれた。次いでセルは、再び２．９Ｖに充電され、８０℃に予熱された炉に入れられた。その後にセルは、周囲温度まで冷却され、ガス抜きされた。次にセルは、その充電状態（ＳＯＣ）の７０％まで放電され、２ｍＶの振幅で１０３〜１０−２Ｈｚの周波数範囲にてＥＩＳインピーダンス測定が行われた。
【００４０】
８．比較例３
実施例３と同じ負電極、および実施例３と同じ正電極ＬｉＭｎ２Ｏ４を有する電気化学セルが、実施例１で述べた手順により調製された。活性化の後にセルは、比較例１のように３つの連続する充電／放電サイクルによる従来の充電プロセスを用いて充電された。次いでセルは、ガス抜きされ、その充電状態（ＳＯＣ）の７０％まで放電され、実施例３のように２ｍＶの振幅で１０３〜１０−２Ｈｚの周波数範囲にてＥＩＳインピーダンス測定が行われた。
【００４１】
２つの異なる充電プロセスを用いて充電されたセルのＥＩＳインピーダンスの比較は、図５に示される。図示のように、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電されたセルのインピーダンス（図５に丸を用いて示されるデータ点で、キャプションでは実施例３として注記される）は、従来の充電プロセスを用いたセル充電のインピーダンス（図５に四角を用いて示されるデータ点で、キャプションでは比較例３として注記される）より約５０％低い。
【００４２】
本明細書で述べた方法および装置は、一部の変形形態に関連して説明してきたが、これは本明細書に記載された特定の形に限定されるものではない。そうではなく、本明細書で述べた方法および装置の範囲は、特許請求の範囲のみによって限定されるものである。さらに、特徴は、特定の変形形態に関連して述べられたように見え得るが、当業者なら、説明した変形形態の様々な特徴は、本明細書で述べた方法および装置により組み合わせ得ることが理解されよう。
【００４３】
さらに、個々に列挙されているが、複数の手段、要素、または方法ステップは、たとえば単一の装置または方法によって実施することができる。さらに、個々の特徴は、異なる請求項に含まれ得るが、これらは有利に組み合わせることができ、異なる請求項に含まれていることは、特徴を組み合わせることが、実施可能ではなくかつ／または有利ではないということを意味しない。また、特徴が１つのカテゴリの請求項に含まれていることは、そのカテゴリへの限定を意味せず、その特徴は必要に応じて他の請求項のカテゴリに等しく適用可能であり得る。
【００４４】
この文書内で用いられる用語および語句、およびその変形は、別に明記しない限り、限定的ではなく、拡張可能と解釈されるべきである。上記の例として、「含む」という用語は「非限定的に、含む」などを意味すると解釈されるべきであり、「実施例」または「一部の変形形態」という用語は考察の項目の例示の事例を示すために用いられるものであり、その網羅的なまたは限定的なリストではなく、「従来の」、「伝統的な」、「通常の」、「標準の」、「知られている」などの形容詞、および同様な意味の用語は記述される項目を所与の期間、または所与の時点で利用可能な項目に限定するものと解釈されるべきではなく、その代わりに現在または将来における任意の時点で利用可能または知られている、従来の、伝統的な、通常の、または標準の技術を包含するものと解釈されるべきである。同様に、「および」という接続詞で結合された１群の項目は、それらの項目の１つ１つがグルーピング内に存在する必要があると解釈されるべきではなく、別に明記しない限り、「および／または」と解釈されるべきである。同様に、「または」という接続詞で結合された１群の項目は、その群の中で互いに排他的である必要があると解釈されるべきではなく、これも別に明記しない限り「および／または」と解釈されるべきである。さらに、本明細書で述べた方法および装置の項目、要素、または構成要素は、単数形で記述され、または特許請求されている場合があるが、単数への限定が明記されない限り、複数形がそれらの範囲内であることが企図されている。一部の場合に「１つまたは複数の」、「少なくとも」、「非限定的に」、「一部の変形形態では」、または他の同様な語句などの、拡大する語および語句が存在することは、このような拡大する語句がない場合に、狭いケースが意図されるまたは求められることを意味すると解釈されるべきではない。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般にリチウムイオン電池の充電に関する。本出願は、より具体的には、電気化学セルが改善された特性を示すような、チタン酸リチウムベースの電気化学セルの充電に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体電解質を含んだリチウムイオン・セルは、黒鉛アノード、およびリチウム金属酸化物またはリチウム金属リン酸塩カソードを含む。
【０００３】
このようなセルは、それらに電解質を充填することによって活性化される。それらは、その後に「形成」され、すなわち望ましいセル性能を達成するためにアノードおよびカソード面が調製される。アノード面の調製は、リチウムイオンに対しては伝導性を有するが導電性ではない固体電解質界面（すなわち、ＳＥＩ）により電極を被覆するものである。一般にＳＥＩ形成は、１つまたは複数の連続する充電／放電サイクルの適用後に生じる。
【０００４】
Fongらは、１サイクル形成手順を考察している。「Studies of Lithium Intercalation into Carbons Using Nonaqueous Electrochemical Cells」、J. Electrochem. Soc. 137: 2009, 1990を参照されたい。セルは、電解質で充填され、その後に封止される。封止されたセルは、０．１４ｍＡ／ｃｍ２の電流で２５から４０時間、充電され、それに約０．１ｍＡ／ｃｍ２でのセル放電が後続する。
【０００５】
米国特許第６，７９０，２４３号は、Fongの形成手順の特許請求された改善を開示している。セルは、電解質で充填され、ある期間そのままで置かれる。次いで、約１／４ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で少なくとも１時間充電され、少なくとも１時間、開回路のまま置かれる。第１の充電より大幅に大きな電流密度にて、セルが所望のセル容量に達するまで、第２の充電が行われる。ガスが放出され、セルは比較的高い電流密度で放電され、リチウムイオン・セルは封止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国仮出願第６０／９４３，８１３号
【特許文献２】米国特許第６，７９０，２４３号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Fongら、「Studies of Lithium Intercalation into Carbons Using Nonaqueous Electrochemical Cells」、J. Electrochem. Soc. 137: 2009, 1990
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この報告されたセル形成手順は、チタン酸リチウムベースの負電極を含んだセルに対しては不利であることが見出されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１つの例示的実施形態では、チタン酸リチウムベースの電気化学セルは、活性化された電気化学セルを形成するために、チタン酸リチウムベースの電気化学セルに電解液を加えることによって充電される。活性化された電気化学セルを第１の充電状態に充電するために、第１の期間の間、活性化された電気化学セルに電流が供給される。電気化学セルはさらに、４０℃から１２０℃の温度範囲にて第２の期間の間、第２の充電状態に充電される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示のチタン酸リチウムベースの電気化学セルを示す図である。
【図２】図１に示されるチタン酸リチウムベースの電気化学セルを充電するための、例示の充電プロセスのフローチャートである。
【図３】チタン酸リチウムベースの電池に対して２５℃および１００％の放電深度（ＤＯＤ）にて行われたサイクル寿命試験を示すグラフである。
【図４】チタン酸リチウムベースの電池の自己放電を示すグラフである。
【図５】チタン酸リチウムベースの電池の電気化学インピーダンス・スペクトル分析（ＥＩＳ）測定を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明は、一般にリチウムイオン電池の充電に関する。以下の説明は、より具体的には、電気化学セルが改善された特性を示すような、チタン酸リチウムベースの電気化学セルの充電に関する。以下の説明はさらに、そのようなプロセスによって充電される電気化学セルに関する。
【００１２】
１．定義
以下の説明では、「フル充電状態」という語句は、セルが、その所定のカットオフ充電電圧まで充電されることを意味するのに用いられる。フル充電状態に相当するセル電圧は、フル充電ステップの直後の１時間の休止の後の、セルの開放セル電圧（ＯＣＶ）として定義される。「過充電状態」は、セル電圧がフル充電状態でのセルＯＣＶ電圧より高く保たれることを意味する。
【００１３】
２．電気化学セルの調製
チタン酸リチウムベースの電気化学セル１００の例示的実施形態は、図１に示される。チタン酸リチウムベースの電気化学セル１００は、正電極１０２、セパレータ１０４、チタン酸リチウムベースの負電極１０６、および電解液１０８を含む。
【００１４】
正電極１０２は、典型的には活性物質、伝導剤、およびバインダを含んだ正電極混合物を調製することによって形成することができる。正電極混合物は、ペーストを生ずるように溶媒内に溶解され、このペーストは、被覆を形成するように第１の集電体に塗布される。第１の集電体の小さな部分は、それにリードが接続されるように、被覆されずに残される。被覆は乾燥され、熱を用いてまたは熱を用いずに加圧されて正電極１０２が形成される。
【００１５】
チタン酸リチウムベースの負電極１０６は、典型的にはチタン酸リチウム・スピネル、伝導剤、およびバインダを含んだ負電極混合物を調製することによって形成することができる。負電極混合物は、ペーストを生ずるように溶媒内に溶解され、このペーストは、被覆を形成するように第２の集電体に塗布される。第２の集電体の小さな部分は、それにリードが接続されるように、被覆されずに残される。被覆は乾燥され、熱を用いてまたは熱を用いずに加圧されてチタン酸リチウムベースの負電極１０６が形成される。
【００１６】
一部の変形形態では、第１の集電体および第２の集電体は、２つの側面を有する。正電極材料および負電極材料は、両方の側面に塗布することができる。
【００１７】
正電極リードおよび負電極リードは、正電極１０２の第１の集電体およびチタン酸リチウムベースの負電極１０６の第２の集電体のそれぞれ被覆されていない部分に取り付けられる。セパレータ１０４は、正電極１０２とチタン酸リチウムベースの負電極１０６の間に置かれる。セパレータ１０４は、典型的にはテープを用いて、電極群を形成するように固定される。電極群は、電池容器（たとえば、ステンレス鋼の缶、またはフォイルの袋）内に挿入される。
【００１８】
図２は、図１に示されるチタン酸リチウムベースの電気化学セル１００を充電する、例示の充電プロセス２００を示す。ステップ２０２では、セルに電解液が加えられる。具体的には、図１を参照すると、電極群を含んだ電池容器内に電解液１０８が注入され、容器は封止される。一部の変形形態では、容器は気密封止される。これにより、充電の準備が整った活性化された電気化学セルが用意される。
【００１９】
溶液１０８は典型的には、その中にリチウム塩が溶解された混合溶媒を含む。用いることができる溶媒の例としては、エチレン・カーボネート（ＥＣ）、エチルメチル・カーボネート（ＥＭＣ）、プロピレン・カーボネート（ＰＣ）、ブチレン・カーボネート（ＢＣ）、ビニレン・カーボネート（ＶＣ）、ジエチレン・カーボネート（ＤＥＣ）、ジメチレン・カーボネート（ＤＭＣ）、γ-ブチロラクトン、スルホラン、酢酸メチル（ＭＡ）、プロピオン酸メチル（ＭＰ）、およびギ酸メチル（ＭＦ）が含まれる。リチウム塩の例としては、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、およびＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２が含まれる。
【００２０】
図２を参照すると、ステップ２０４では、電気化学セルが活性化された後に、活性化された電気化学セルを第１の充電状態に充電するために、電流が供給される。セル活性化と、この第１の充電ステップの間の時間フレームはセル性能に影響せず、数分から数ヶ月の範囲とすることができる。一部の変形形態では、セルは、第１の充電状態に充電した後に、ある期間、ＯＣＶにて保たれる。一部の変形形態では、この期間は、約０．１から２４時間の範囲とすることができる。しかしこのステップに、より長い期間を用いることが、セルの特性に悪影響を及ぼすことはない。
【００２１】
ステップ２０４の後に、ステップ２０６ではセルは再び、第２の充電状態に充電される。セルは典型的には、約０．２５または０．５時間、高温にて充電され第２の充電状態に保たれる。一部の変形形態では、第２の充電状態は、約０．７５または１時間、高温にて維持される。一部の変形形態では、第２の充電状態は、約０．２５から４８時間、０．５から４８時間、または１から４８時間の範囲の期間の間、高温にて維持される。別法としてセルは、周囲温度にて第２の充電状態に充電し、次いで高温にてある期間の間、第２の充電状態に維持することができる。
【００２２】
セルの充電、および第２の充電状態での維持は、典型的には約４０℃から１２０℃の範囲の温度にて生ずる。一部の変形形態では、充電は、約６０℃から１２０℃、６０℃から１００℃、または７０℃から９０℃の範囲の温度にて実行される。一部の変形形態では、充電は、約８０℃から８５℃の範囲の温度にて実行される。別法としてセルは、周囲温度にて第２の充電状態に充電し、次いで約４０℃から１２０℃の範囲の温度にてある期間の間、第２の充電状態に維持することができる。
【００２３】
充電の後に、ガス抜きステップを行うことができる。このオプションのステップは、典型的には、封止に対して真空を適用し、これにより発生したガスを除去し、電気化学セルの気密封止または再封止が後続するものである。
【００２４】
一部の変形形態では、第１および／または第２の充電状態は、ある電圧を有する過充電状態である。一部の変形形態では、電圧は、フル充電状態での電気化学セルの開放セル電圧より、約１０ｍＶだけ高くすることができる。一部の変形形態では、電圧は、フル充電状態の電気化学セルの開放セル電圧より、約５０ｍＶだけ高くすることができる。
【００２５】
図１を再び参照すると、セル１００は、チタン酸リチウムベースの負電極１０６の容量と、正電極１０２の容量とによって制御される容量を有する。具体的には、チタン酸リチウムベースの負電極１０６と、正電極１０２は、それぞれ容量を有する。一部の変形形態では、チタン酸リチウムベースの負電極１０６の容量と、正電極１０２の容量の比は、約１．０５である。一部の変形形態では、比は約１．１０または１．１５である。一部の変形形態では、比は約１．２０または１．２５である。
【００２６】
例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電された、セル１００のような電気化学セルは、典型的に、従来の充電プロセスを用いて充電されたセルに比べて改善された特性を示す。たとえば、２つの同一のチタン酸リチウムベースのセルをとり、一方を例示の充電プロセス２００（図２）により充電し、他方を従来の充電プロセスで充電した場合、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電されたセルは典型的に、改善されたサイクル寿命、自己放電プロファイル、および電力保持を示す。たとえば、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電されたセルは典型的に、従来の充電プロセスを用いて充電されたセルと比較して、少なくとも２倍のサイクル数に対して、その容量の少なくとも８０％を保持する。一部の変形形態では、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電されたセルは、従来の充電プロセスによって充電されたセルと比較して、少なくとも３倍または４倍のサイクル数に対して、その容量の少なくとも８０％を保持する。一部の変形形態では、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電されたセルは、従来の充電プロセスによって充電されたセルと比較して、少なくとも５倍、７倍、または１０倍のサイクル数に対して、その容量の少なくとも８０％を保持する。一部の変形形態では、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電された、充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セル１００は、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧は、４．２５％以下である。一部の変形形態では、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電された、充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セル１００は、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧は、５％以下である。
【実施例１】
【００２７】
３．実施例１
電気化学セルを、組立てた。負電極はナノＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２から調製され、正電極はＬｉＣｏＯ２から調製された。
【００２８】
負電極は以下のステップを用いて調製され、すなわち、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を、ＮＭＰ溶媒に溶解された１０％カーボン・ブラックおよび８％ＰＶＤＦバインダと混合してスラリを形成し、スラリはアルミニウム・フォイル上に塗布されＮＭＰ溶媒を蒸発させるために加熱され、乾燥した電極はつや出しされ、約３８ｃｍ２の２インチ×３インチのサイズを有する矩形のサンプル電極に切断された。
【００２９】
正電極は、負電極の調製について述べたのと同じ手順を用いて、ＬｉＣｏＯ２により調製された。
【００３０】
２つの調製された電極は、ＥＣ：ＥＭＣ／ＬｉＰＦ６電解質と共にソフトパック電気化学セル内に配置された。
【００３１】
例示の充電プロセス２００（図２）により、電解質によるセルの活性化の後に、セルは２．８Ｖに充電され、次いで約１６時間、ＯＣＶに保たれた。次いでセルは、８０℃に予熱された炉に入れられ、炉の内部で再び２．８Ｖに充電され、炉内で約８時間、この電圧に保たれた。次にセルは、周囲温度まで冷却され、ガス抜きされた。最後に、２５℃にてサイクル試験が行われた。
【００３２】
４．比較例１
実施例１と同じ負電極および正電極を有する電気化学セルが、実施例１で述べた手順により調製された。セルは、実施例１と同じ電解質によって活性化された。活性化の後にセルは、３つの連続する充電／放電サイクルによって充電され、これは一般のリチウムイオン電池に対する従来の充電プロセスである。次いでセルは、ガス抜きされ、２５℃にてサイクル試験が行われた。
【００３３】
２つの異なる充電プロセスによって形成されたセルのサイクル性能の比較は、図３に示される。図３に示されるように、例示の充電プロセス２００（図２）により充電されたセルは、最初の６００サイクルの間、その容量は変化せず（図３に四角を用いて示されるデータ点で、キャプションでは実施例１として注記される）、一方、従来の充電プロセスにより充電されたセルは、同じサイクル数においてその容量の約２０％を失った（図３に三角を用いて示されるデータ点で、キャプションでは比較例１として注記される）。図３はまた、２０００サイクルの後に、例示の充電プロセス２００（図２）により充電されたセルは、その初期容量の２から３％を失っただけであることを示す。
【実施例２】
【００３４】
５．実施例２
電気化学セルを、調製した。実施例１と同じ手順を用いて、負電極はナノＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２から調製され、正電極はＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２から調製された。
【００３５】
例示の充電プロセス２００（図２）により、実施例１で述べたのと同じ電解質によるセル活性化の後に、セルは２．７Ｖに充電され、約８時間、そのＯＣＶに保たれた。次いでセルは、再び２．７Ｖに充電され、８０℃に予熱された炉に入れられた。その後にセルは、周囲温度まで冷却され、ガス抜きされた。次いでセルは、再び２．７Ｖに充電され、セルの自己放電率を計算するために、時間と共にＯＣＶが監視された。
【００３６】
６．比較例２
実施例２と同じ負電極、および実施例２と同じ正電極ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２を有する電気化学セルが、実施例１で述べた手順により調製された。活性化の後に、セルは比較例１のように３つの連続する充電／放電サイクルにより従来の充電プロセスを用いて充電された。次いでセルは、ガス抜きされ、２．７Ｖに充電され、セル自己放電率を示すものとして時間と共にＯＣＶが監視された。
【００３７】
２つの異なる充電プロセスによって形成されたセルの自己放電率の比較は、図４に示される。例示の充電プロセス２００（図２）により充電されたセルのセル電圧低下（図４に菱形を用いて示されるデータ点で、キャプションでは実施例２として注記される）は、従来の充電プロセスを用いて充電されたセルの電圧低下（図４に三角を用いて示されるデータ点で、キャプションでは比較例２として注記される）より大幅に小さい。さらに、図４に示されるように、従来の充電プロセスを用いて充電されたセルは、約１６時間後に９８％充電状態に相当する２．５８Ｖに達し、一方、例示の充電プロセス２００（図２）によるセル充電は、約４８０時間後に前記電圧および充電状態に達する。これは、例示の充電プロセス２００（図２）は、セルの自己放電率を約３０分の１に抑制することを示唆している。
【実施例３】
【００３８】
７．実施例３
電気化学セルを、調製した。実施例１で述べたのと同じ手順を用いて、負電極はナノＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２から調製され、正電極はＬｉＭｎ２Ｏ４から調製された。
【００３９】
例示の充電プロセス２００（図２）により、実施例１で述べたのと同じ電解質によるセル活性化の後に、セルは２．９Ｖに充電され、約６時間、そのＯＣＶに保たれた。次いでセルは、再び２．９Ｖに充電され、８０℃に予熱された炉に入れられた。その後にセルは、周囲温度まで冷却され、ガス抜きされた。次にセルは、その充電状態（ＳＯＣ）の７０％まで放電され、２ｍＶの振幅で１０３〜１０−２Ｈｚの周波数範囲にてＥＩＳインピーダンス測定が行われた。
【００４０】
８．比較例３
実施例３と同じ負電極、および実施例３と同じ正電極ＬｉＭｎ２Ｏ４を有する電気化学セルが、実施例１で述べた手順により調製された。活性化の後にセルは、比較例１のように３つの連続する充電／放電サイクルによる従来の充電プロセスを用いて充電された。次いでセルは、ガス抜きされ、その充電状態（ＳＯＣ）の７０％まで放電され、実施例３のように２ｍＶの振幅で１０３〜１０−２Ｈｚの周波数範囲にてＥＩＳインピーダンス測定が行われた。
【００４１】
２つの異なる充電プロセスを用いて充電されたセルのＥＩＳインピーダンスの比較は、図５に示される。図示のように、例示の充電プロセス２００（図２）を用いて充電されたセルのインピーダンス（図５に丸を用いて示されるデータ点で、キャプションでは実施例３として注記される）は、従来の充電プロセスを用いたセル充電のインピーダンス（図５に四角を用いて示されるデータ点で、キャプションでは比較例３として注記される）より約５０％低い。
【００４２】
本明細書で述べた方法および装置は、一部の変形形態に関連して説明してきたが、これは本明細書に記載された特定の形に限定されるものではない。そうではなく、本明細書で述べた方法および装置の範囲は、特許請求の範囲のみによって限定されるものである。さらに、特徴は、特定の変形形態に関連して述べられたように見え得るが、当業者なら、説明した変形形態の様々な特徴は、本明細書で述べた方法および装置により組み合わせ得ることが理解されよう。
【００４３】
さらに、個々に列挙されているが、複数の手段、要素、または方法ステップは、たとえば単一の装置または方法によって実施することができる。さらに、個々の特徴は、異なる請求項に含まれ得るが、これらは有利に組み合わせることができ、異なる請求項に含まれていることは、特徴を組み合わせることが、実施可能ではなくかつ／または有利ではないということを意味しない。また、特徴が１つのカテゴリの請求項に含まれていることは、そのカテゴリへの限定を意味せず、その特徴は必要に応じて他の請求項のカテゴリに等しく適用可能であり得る。
【００４４】
この文書内で用いられる用語および語句、およびその変形は、別に明記しない限り、限定的ではなく、拡張可能と解釈されるべきである。上記の例として、「含む」という用語は「非限定的に、含む」などを意味すると解釈されるべきであり、「実施例」または「一部の変形形態」という用語は考察の項目の例示の事例を示すために用いられるものであり、その網羅的なまたは限定的なリストではなく、「従来の」、「伝統的な」、「通常の」、「標準の」、「知られている」などの形容詞、および同様な意味の用語は記述される項目を所与の期間、または所与の時点で利用可能な項目に限定するものと解釈されるべきではなく、その代わりに現在または将来における任意の時点で利用可能または知られている、従来の、伝統的な、通常の、または標準の技術を包含するものと解釈されるべきである。同様に、「および」という接続詞で結合された１群の項目は、それらの項目の１つ１つがグルーピング内に存在する必要があると解釈されるべきではなく、別に明記しない限り、「および／または」と解釈されるべきである。同様に、「または」という接続詞で結合された１群の項目は、その群の中で互いに排他的である必要があると解釈されるべきではなく、これも別に明記しない限り「および／または」と解釈されるべきである。さらに、本明細書で述べた方法および装置の項目、要素、または構成要素は、単数形で記述され、または特許請求されている場合があるが、単数への限定が明記されない限り、複数形がそれらの範囲内であることが企図されている。一部の場合に「１つまたは複数の」、「少なくとも」、「非限定的に」、「一部の変形形態では」、または他の同様な語句などの、拡大する語および語句が存在することは、このような拡大する語句がない場合に、狭いケースが意図されるまたは求められることを意味すると解釈されるべきではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン酸リチウムベースの電気化学セルを充電する方法であって、
（ａ）活性化された電気化学セルを形成するために、前記チタン酸リチウムベースの電気化学セルに電解液を加えることと、
（ｂ）前記活性化された電気化学セルを第１の充電状態に充電するために、第１の期間の間、前記活性化された電気化学セルに電流を供給することと、
（ｃ）充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルを形成するために、前記電気化学セルを、４０℃から１２０℃の温度範囲にて第２の期間の間、第２の充電状態にさらに充電することと
を含む方法。
【請求項２】
前記チタン酸リチウムベースの電気化学セルからガスを除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｂ）と（ｃ）の間で、０．１から２４時間の範囲の期間の間、前記活性化された電気化学セルを開放セル電圧にて維持することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の期間が、０．２５から４８時間の範囲である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の期間が、０．２５から１時間の範囲である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｃ）が、６０℃から１２０℃の温度範囲にて行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｃ）が、７０℃から９０℃の温度範囲にて行われる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｃ）が、８０℃から８５℃の温度範囲にて行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記電気化学セルが負電極と正電極とを備え、前記電気化学セルは容量を有し、前記容量は前記負電極によって制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記負電極は負電極容量を有し、前記正電極は正電極容量を有し、前記負電極容量と前記正電極容量の比は少なくとも１．０５である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記負電極容量と前記正電極容量の比が少なくとも１．１０である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｂ）と（ｃ）の間で、前記活性化された電気化学セルを０．１から２４時間、開放セル電圧にて維持することをさらに含み、前記第２の期間は０．２５から４８時間の範囲であり、ステップ（ｃ）は６０℃から１２０℃の温度範囲にて行われる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１および／または第２の充電状態が、ある電圧を有する過充電状態であり、前記電圧は、フル充電状態での前記電気化学セルの開放セル電圧より、少なくとも１０ｍＶだけ高い、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１および／または第２の充電状態が、ある電圧を有する過充電状態であり、前記電圧は、フル充電状態での前記電気化学セルの開放セル電圧より、少なくとも５０ｍＶだけ高い、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルは、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧が４．２５％以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルは、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧が５％以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
チタン酸リチウムベースの電気化学セルを充電する方法であって、
（ａ）活性化された電気化学セルを形成するために、前記チタン酸リチウムベースの電気化学セルに電解液を加えることと、
（ｂ）前記活性化された電気化学セルを第１の充電状態に充電するために、第１の期間の間、前記活性化された電気化学セルに電流を供給することと、
（ｃ）前記電気化学セルを、第２の充電状態にさらに充電することと、
（ｄ）充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルを形成するために、前記電気化学セルを第２の期間の間、４０℃から１２０℃の温度範囲にて維持することと
を含む方法。
【請求項１８】
充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルであって、
チタン酸リチウムベースの負電極と、
正電極と、
電解液と、
セパレータと
を備え、第１の期間の間、第１の充電状態に充電され、４０℃から１２０℃の温度範囲にて第２の期間の間、第２の充電状態にさらに充電された、充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セル。
【請求項１９】
前記充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルは、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧が４．２５％以下である、請求項１８に記載の充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セル。
【請求項２０】
前記充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルは、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧が５％以下である、請求項１８に記載の充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セル。
【請求項１】
チタン酸リチウムベースの電気化学セルを充電する方法であって、
（ａ）活性化された電気化学セルを形成するために、前記チタン酸リチウムベースの電気化学セルに電解液を加えることと、
（ｂ）前記活性化された電気化学セルを第１の充電状態に充電するために、第１の期間の間、前記活性化された電気化学セルに電流を供給することと、
（ｃ）充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルを形成するために、前記電気化学セルを、４０℃から１２０℃の温度範囲にて第２の期間の間、第２の充電状態にさらに充電することと
を含む方法。
【請求項２】
前記チタン酸リチウムベースの電気化学セルからガスを除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｂ）と（ｃ）の間で、０．１から２４時間の範囲の期間の間、前記活性化された電気化学セルを開放セル電圧にて維持することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の期間が、０．２５から４８時間の範囲である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の期間が、０．２５から１時間の範囲である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｃ）が、６０℃から１２０℃の温度範囲にて行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｃ）が、７０℃から９０℃の温度範囲にて行われる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｃ）が、８０℃から８５℃の温度範囲にて行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記電気化学セルが負電極と正電極とを備え、前記電気化学セルは容量を有し、前記容量は前記負電極によって制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記負電極は負電極容量を有し、前記正電極は正電極容量を有し、前記負電極容量と前記正電極容量の比は少なくとも１．０５である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記負電極容量と前記正電極容量の比が少なくとも１．１０である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｂ）と（ｃ）の間で、前記活性化された電気化学セルを０．１から２４時間、開放セル電圧にて維持することをさらに含み、前記第２の期間は０．２５から４８時間の範囲であり、ステップ（ｃ）は６０℃から１２０℃の温度範囲にて行われる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１および／または第２の充電状態が、ある電圧を有する過充電状態であり、前記電圧は、フル充電状態での前記電気化学セルの開放セル電圧より、少なくとも１０ｍＶだけ高い、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１および／または第２の充電状態が、ある電圧を有する過充電状態であり、前記電圧は、フル充電状態での前記電気化学セルの開放セル電圧より、少なくとも５０ｍＶだけ高い、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルは、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧が４．２５％以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルは、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧が５％以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
チタン酸リチウムベースの電気化学セルを充電する方法であって、
（ａ）活性化された電気化学セルを形成するために、前記チタン酸リチウムベースの電気化学セルに電解液を加えることと、
（ｂ）前記活性化された電気化学セルを第１の充電状態に充電するために、第１の期間の間、前記活性化された電気化学セルに電流を供給することと、
（ｃ）前記電気化学セルを、第２の充電状態にさらに充電することと、
（ｄ）充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルを形成するために、前記電気化学セルを第２の期間の間、４０℃から１２０℃の温度範囲にて維持することと
を含む方法。
【請求項１８】
充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルであって、
チタン酸リチウムベースの負電極と、
正電極と、
電解液と、
セパレータと
を備え、第１の期間の間、第１の充電状態に充電され、４０℃から１２０℃の温度範囲にて第２の期間の間、第２の充電状態にさらに充電された、充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セル。
【請求項１９】
前記充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルは、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧が４．２５％以下である、請求項１８に記載の充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セル。
【請求項２０】
前記充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セルは、１００時間の自己放電の後に失うセル電圧が５％以下である、請求項１８に記載の充電されたチタン酸リチウムベースの電気化学セル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１０−５３０１２２（Ｐ２０１０−５３０１２２Ａ）
【公表日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１２３８７（Ｐ２０１０−５１２３８７）
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６６９３６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５７３６３
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０７０１２０４３）アルテアーナノ，インコーポレーテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６６９３６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５７３６３
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０７０１２０４３）アルテアーナノ，インコーポレーテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
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