【手続補正書】
【提出日】平成23年10月6日(2011.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン電池における正電極活性材料として用いるリチウム遷移金属リン酸塩材料であって、
当該リチウム遷移金属リン酸塩材料は、少なくとも２０ｍ２／ｇの比表面積を有すると共に、ただ一種類の遷移金属を備えるものであり、
前記リチウム遷移金属リン酸塩および前記比表面積は、電池のサイクリング時に少なくとも二つの共存オリビン相を提供するように選択され、
前記二つの共存オリビン相は、リチウムリッチな遷移金属リン酸塩相と、リチウムプアな遷移金属リン酸塩相とを含み、その２つの共存相の間のモル体積の差が約６．４％より小さい、ことを特徴とするリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項２】
２つの相の間のモル体積の差が約６．２５％より小さい請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３】
２つの相の間のモル体積の差が約５．７５％より小さい請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４】
２つの相の間のモル体積の差が約５．５％より小さい請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項５】
少なくとも２つの共存相が結晶性であり、各主軸に対する格子パラメーターを有する単位セルで定義され、単位セルの少なくとも２つの主軸に対する格子パラメーターの差が３％より小さい請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項６】
単位セルの全ての主軸に対する格子パラメーターの差が４．７％より小さい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項７】
単位セルの全ての主軸に対する格子パラメーターの差が４．５％より小さい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項８】
単位セルの全ての主軸に対する格子パラメーターの差が４．０％より小さい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項９】
単位セルの全ての主軸に対する格子パラメーターの差が３．５％より小さい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項１０】
任意の２つの主軸に対する格子パラメーターの最小積（smallest product）の差が１．６％より小さい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項１１】
任意の２つの主軸に対する格子パラメーターの最小積の差が１．５５％より小さい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項１２】
任意の２つの主軸に対する格子パラメーターの最小積の差が１．５％より小さい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項１３】
任意の２つの主軸に対する格子パラメーターの最小積の差が１．３５％より小さい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項１４】
任意の２つの主軸に対する格子パラメーターの最小積の差が１．２％より小さい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項１５】
任意の２つの主軸に対する格子パラメーターの最小積の差が１．０％より小さい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項１６】
任意の２つの主軸に対する格子パラメーターの最大積（largest product）の差が４．７％より大きい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項１７】
任意の２つの主軸に対する格子パラメーターの最大積の差が４．８％より大きい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項１８】
任意の２つの主軸に対する格子パラメーターの最大積の差が４．８５％より大きい請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項１９】
主軸に沿って面積の変化として測定された歪みが約１．６％より小さい任意の主軸で形成される面を含む、請求項５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項２０】
主軸に沿って面積の変化として測定された歪みが約１．５％より小さい任意の主軸で形成される面を含む、請求項１９記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項２１】
主軸に沿って面積の変化として測定された歪みが約１．４％より小さい任意の主軸で形成される面を含む、請求項１９記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項２２】
結晶の任意の主軸で形成される面が８％または７．５％または６％を越える様な歪みを持たない、請求項１９記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項２３】
結晶の任意の主軸で形成される面が７．５％を越える様な歪みを持たない、請求項２２記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項２４】
結晶の任意の主軸で形成される面が６．０％を越える様な歪みを持たない、請求項２２記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項２５】
材料が少なくとも約２５ｍ2／ｇの比表面積を有する請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項２６】
材料が少なくとも約３５ｍ2／ｇの比表面積を有する請求項１記載のリチウム遷移金属ン酸塩材料。
【請求項２７】
材料が少なくとも約５０ｍ2／ｇの比表面積を有する請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項２８】
材料がＬｉ１−ｘＭＰＯ４の全体組成を有し、ＭはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉよりなる群から選ばれた１つの第１列遷移金属を含み、ｘは０〜１の範囲で使用される請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項２９】
ＭがＦｅである請求項２８記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３０】
材料が、０＜ｘ＜０．３０、および／または、０．８＜ｘ＜１、の組成範囲にわたって固溶体（solid solution）を示す請求項２８記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３１】
材料が、０から少なくとも約０．１５の間のｘ、および／または、０．９＜ｘ＜１、の組成範囲にわたって安定な固溶体を示す請求項２８記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３２】
材料が、０から少なくとも約０．０７の間のｘ、および／または、０．９５＜ｘ＜１、の組成範囲にわたって安定な固溶体を示す請求項２８記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３３】
リチウムリッチな遷移金属リン酸塩相が組成ＬｉｙＭＰＯ4を有し、リチウムプアな遷移金属リン酸塩相が組成Ｌｉ１−ｘＭＰＯ４を有し、ここで、０．０２＜ｙ＜０．２、および、０．０２＜ｘ＜０．３、である請求項２８記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３４】
固溶体がｙ＋ｘで定義されるリチウムの組成範囲の割合を占める請求項３３記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３５】
材料がＬｉ１−ｘ−ｚＭ１−ｚＰＯ４の全体組成を有し、ＭはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉよりなる群から選ばれる１つの第１列遷移金属を含み、ｘは０〜１であり、ｚは正または負である請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３６】
ＭがＦｅである請求項３５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３７】
ｚが約０．１５と−０．１５との間である請求項３５記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３８】
材料が粒子、凝集粒子、繊維および皮膜よりなる群から選ばれる形状である請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項３９】
形状が約７５ｎｍ以下の平均最小断面寸法を有する請求項３８記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４０】
平均最小断面寸法が約６０ｎｍ以下である請求項３８記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４１】
平均最小断面寸法が約４５ｎｍ以下である請求項３８記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４２】
材料が凝集粒子の形状であり、Ｘ線回折で測定した平均結晶サイズが約８００ｎｍ未満である請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４３】
Ｘ線回折で測定した平均結晶サイズが約６００ｎｍ未満である請求項４２記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４４】
Ｘ線回折で測定した平均結晶サイズが約５００ｎｍ未満である請求項４２記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４５】
Ｘ線回折で測定した平均結晶サイズが約３００ｎｍ未満である請求項４２記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４６】
形状が３重量％未満の実質的に非リチウム貯蔵導電相（non-lithium-storing conductive phase）を含む請求項４２記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４７】
材料が結晶性である請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４８】
材料が非晶質である請求項１記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料。
【請求項４９】
請求項１記載の材料を含む陰極。
【請求項５０】
請求項４９記載の陰極を含む電気化学電池。
【請求項５１】
請求項２８記載の材料を含む陰極。
【請求項５２】
請求項５１記載の陰極を含む電気化学電池。
【請求項５３】
少なくとも約２０ｍ2／ｇの比表面積を有すると共に、ただ一種類の遷移金属を備える、脱リチウム化またはリチウム化で無秩序（disordered）となるナノスケール結晶性リチウム遷移金属リン酸塩。
【請求項５４】
リチウム欠損（lithium deficient）リチウム遷移金属リン酸塩が形成される請求項５３記載のナノスケール結晶性リチウム遷移金属リン酸塩。
【請求項５５】
少なくとも約２０ｍ2／ｇの比表面積を有すると共に、ただ一種類の遷移金属を備える、１５０℃未満の温度で脱リチウム化により生成するリチウム欠損固溶体リチウム遷移金属リン酸塩。
【請求項５６】
リチウム遷移金属リン酸塩が秩序化（ordered）されたオリビン（olivine）構造を有する請求項５５記載のリチウム欠損固溶体リチウム遷移金属リン酸塩。
【請求項５７】
欠損が秩序化オリビンのリチウムまたはＭ１部位で生じる、請求項５６記載のリチウム欠損固溶体リチウム遷移金属リン酸塩。
【請求項５８】
無秩序化が秩序化オリビンのＭ１部位で生じる、請求項５６記載のリチウム欠損固溶体リチウム遷移金属リン酸塩。
【請求項５９】
最初の充電でリチウム欠損固溶体を有する無秩序オリビンに転移し、この様な固溶体を１５０℃未満の温度で保持するリチウム遷移金属リン酸塩であって、
当該リチウム遷移金属リン酸塩は、少なくとも約２０ｍ2／ｇの比表面積を有すると共に、ただ一種類の遷移金属を備える、ことを特徴とするリチウム遷移金属リン酸塩。
【請求項６０】
この様な固溶体を１００℃未満の温度で保持する請求項５９記載のリチウム遷移金属リン酸塩。
【請求項６１】
この様な固溶体を５０℃未満の温度で保持する請求項５９記載のリチウム遷移金属リン酸塩。
【請求項６２】
請求項１に記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料で構成された陰極と；
陽極と；
陽極と陰極とに接触し、両者を分離する電解質と；
陰極と電子的に連通するする陰極集電子と；
陽極と電子的に連通するする陽極集電子と、を有する高出力蓄電池であって、
前記バッテリーが米国先進バッテリー・コンソーシアム（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）で定義された比エネルギーおよび比出力標準に合致し、蓄電池が所定の使用条件より下になる前に１５０,０００回より大きいサイクル寿命を有する高出力蓄電池。
【請求項６３】
請求項１に記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料で構成された陰極と；
陽極と；
陽極と陰極とに接触し、両者を分離する電解質と；
陰極と電子的に連通する陰極集電子と；
陽極と電子的に連通する陽極集電子と、を有する高出力蓄電池であって、
５Ｃ−表示放電で、容量が８０％減少する前に蓄電池が少なくとも１０００回のサイクル寿命を有する高出力蓄電池。
【請求項６４】
請求項１に記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料で構成された陰極と；
陽極と；
陽極と陰極とに接触し、両者を分離する電解質と；
陰極と電子的に連通する陰極集電子と；
陽極と電子的に連通する陽極集電子と、を有する高出力蓄電池であって、
少なくとも約１００Ｗｈ／ｋｇ（２０５Ｗｈ／Ｌ）の比エネルギーで少なくとも約５００Ｗ／ｋｇ（１０００Ｗ／Ｌ）の比出力を示す高出力蓄電池。
【請求項６５】
少なくとも約９０Ｗｈ／ｋｇ（１８０Ｗｈ／Ｌ）の比エネルギーで少なくとも約１３００Ｗ／ｋｇ（２５００Ｗ／Ｌ）の比出力を示す請求項６４記載の高出力蓄電池。
【請求項６６】
約１００ｎｍ以下の平均最小断面寸法を有する、請求項１に記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料で構成された、粒子、繊維または皮膜を含む陰極と；
陽極と；
陽極および陰極と接触し、両者を分離する電解質と；
陰極と電子的に連通する陰極集電子と；
陽極と電子的に連通する陽極集電子と、を含む高出力蓄電池であって、
少なくとも約１００Ｗｈ／ｋｇ（２０５Ｗｈ／Ｌ）の比エネルギーで少なくとも約５００Ｗ／ｋｇ（１０００Ｗ／Ｌ）の比出力を示す高出力蓄電池。
【請求項６７】
少なくとも約９０Ｗｈ／ｋｇ（１８０Ｗｈ／Ｌ）の比エネルギーで少なくとも約１３００Ｗ／ｋｇ（２５００Ｗ／Ｌ）の比出力を示す請求項６６記載の高出力蓄電池。
【請求項６８】
式Ｌｉ１−ｘＭＰＯ４の組成物を含む陰極であって、Ｍは一種類の遷移金属であり、０と少なくとも０．３の間のｘ、および／または、０．８＜ｘ＜１、の組成範囲にわたって安定な固溶体を示すと共に、前記組成物は少なくとも約２０ｍ２／ｇの比表面積を有する、陰極と；
陽極と；
陽極および陰極と接触し、両者を分離する電解質と；
陰極と電子的に連通する陰極集電子と；
陽極と電子的に連通する陽極集電子と、を有する高出力蓄電池であって、
少なくとも約１００Ｗｈ／ｋｇ（２０５Ｗｈ／Ｌ）の比エネルギーで少なくとも約５００Ｗ／ｋｇ（１０００Ｗ／Ｌ）の比出力を示す高出力蓄電池。
【請求項６９】
少なくとも約９０Ｗｈ／ｋｇ（１８０Ｗｈ／Ｌ）の比エネルギーで少なくとも約１３００Ｗ／ｋｇ（２５００Ｗ／Ｌ）の比出力を示す請求項６８記載の高出力蓄電池。
【請求項７０】
式Ｌｉ１−ｘＭＰＯ4の組成物の粒子、繊維または皮膜を含む陰極であって、Ｍは、一種類の遷移金属であり、粒子は約７５ｎｍ以下の平均最小断面寸法を有し、組成物は０と少なくとも０．３の間のｘ、および／または、０．８＜ｘ＜１、の組成範囲にわたって安定な固溶体を示すと共に、前記組成物は少なくとも約２０ｍ２／ｇの比表面積を有するところの、陰極と；
陽極と；
陽極と陰極とに接触し、両者を分離する電解質と；
陰極と電子的に連通する陰極集電子と；
陽極と電子的に連通する陽極集電子と、を含む高出力蓄電池であって、
少なくとも約１００Ｗｈ／ｋｇ（２０５Ｗｈ／Ｌ）の比エネルギーで少なくとも約５００Ｗ／ｋｇ（１０００Ｗ／Ｌ）の比出力を示す蓄電池。
【請求項７１】
少なくとも約９０Ｗｈ／ｋｇ（１８０Ｗｈ／Ｌ）の比エネルギーで少なくとも約１３００Ｗ／ｋｇ（２５００Ｗ／Ｌ）の比出力を示す請求項７０記載の高出力蓄電池。
【請求項７２】
請求項１に記載のリチウム遷移金属リン酸塩材料を脱リチウム化および部分的に再リチウム化する工程を含む電気化学エネルギーの使用法であって；
５Ｃ−表示放電で蓄電池を放電し、次いで再充電する工程を有し、容量で８０％減少する前に前記蓄電池が少なくとも１０００回のサイクル寿命を有する電気化学エネルギーの使用方法。