【手続補正書】
【提出日】平成19年11月6日(2007.11.6)
【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】
被覆シリコン／炭素粒子の製造方法であって、
ａ）残留炭素形成材料を与えることを有し；
ｂ）シリコン粒子を与えることを有し；
ｃ）前記シリコン粒子を前記残留炭素形成材料によって被覆して被覆シリコン粒子を形成することを有し；
ｄ）炭素質材料の粒子を与えることを有し；
ｅ）前記炭素質材料の粒子を前記残留炭素形成材料によって被覆して被覆炭素質粒子を形成することを有し；
ｆ）前記被覆シリコン粒子を前記被覆炭素質粒子に埋め込んでシリコン／炭素複合粒子を形成することを有し；
ｇ）前記シリコン／炭素複合粒子を前記残留炭素形成材料によって被覆して被覆シリコン／炭素複合粒子を形成することを有し；及び
ｈ）前記被覆複合粒子に酸化反応を受けさせることによって被覆複合粒子を安定化することを有し、
段階ｅ）が段階ｆ）及びｇ）とは別に行われる方法。
【請求項２】
前記残留炭素形成材料は、１つ以上の溶剤と前記残量炭素形成材料とを有する溶液中に与えられる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
シリコン粒子は、残留炭素形成材料の前記溶液と混合する前の１つ以上の溶剤を有する溶液中の懸濁液として与えられる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
炭素質材料の粒子は、残留炭素形成材料の前記溶液と混合する前の１つ以上の溶剤を有する溶液中の懸濁液として与えられる請求項２に記載の方法。
【請求項５】
シリコン／炭素複合粒子は、残留炭素形成材料の前記溶液と混合する前の１つ以上の溶剤を有する溶液中の懸濁液として与えられる請求項２に記載の方法。
【請求項６】
残留炭素形成材料の溶液と粒子との混合物に１つ以上の溶剤を添加することをさらに有する請求項２に記載の方法。
【請求項７】
被覆後にシリコン粒子を安定化することをさらに有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
被覆後に炭素質粒子を安定化することをさらに有する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
シリコン粒子を炭化することをさらに有する請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
炭素質粒子を炭化することをさらに有する請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
被覆シリコン粒子は、不活性雰囲気中で約４００℃から約１５００℃までの温度にて炭化される請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
被覆炭素質粒子は、不活性雰囲気中で約４００℃から約１５００℃までの温度にて炭化される請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
溶剤は、トルエン、ベンゼン、キシレン、キノリン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロナフタレン、ナフタレン、メタノール、アセトン、メチルピロリジノン、シクロヘキサン、エーテル及び水からなるグループから選択される請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
残留炭素形成材料の溶液は高温で混合されて、残留炭素形成材料が１つ以上の溶剤中に溶解される請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
粒子の懸濁液は高温で混合される請求項３から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
残留炭素形成材料溶液と粒子懸濁液との混合物における残留炭素形成材料に対する１つ以上の溶剤の比率は、２：１又はそれよりも大きい請求項３から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
残留炭素形成材料溶液と粒子懸濁液との混合物における残留炭素形成材料に対する１つ以上の溶剤の比率は、４：１又はそれよりも大きい請求項３から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
被覆シリコン粒子及び被覆炭素質粒子は残留炭素形成材料の溶液に添加されて、被覆シリコン粒子が炭素質粒子に埋め込まれる請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
残留炭素形成材料の被覆は、周囲圧力又はそれよりも高い圧力で付着される請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
残留炭素形成材料の被覆は、約−５℃から約４００℃までの温度で付着される請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
残留炭素形成材料の被覆は、均一及び実質的に滑らかである請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
安定化された被覆シリコン／炭素複合粒子は、残留炭素形成材料によってさらに被覆されて、残留炭素形成材料の付加的な被覆層が形成される請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
多数被覆シリコン／炭素複合粒子は、残留炭素形成材料によってまたさらに被覆されて、残留炭素形成材料の付加的な被覆層が形成される請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
シリコン／炭素複合粒子の最終的な被覆層は炭化される請求項２２又は請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
炭素質粒子は、石油ピッチ、か焼石油コークス、非か焼石油コークス、高度結晶化コークス、コールタールコークス、合成黒鉛、天然黒鉛、有機ポリマーから誘導された軟質炭素、及び天然ポリマーから誘導された軟質炭素からなるグループから選択された粉状炭素質材料を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
炭素質粒子は、約５０μｍまでの平均粒径を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
炭素質粒子は、約１μｍから約３０μｍまでの平均粒径を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
シリコン粒子は、約５０μｍまでの平均粒径を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
シリコン粒子は、約０．０３μｍから約２０μｍまでの平均粒径を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
残留炭素形成材料は、残留炭素形成材料が粒子上に選択的に析出されることによって粒子表面に付着される請求項２に記載の方法。
【請求項３１】
残留炭素形成材料は、石油由来の重質芳香族残留物、化学プロセスのピッチ、パルプ産業からのリグニン、フェノール樹脂、並びに炭水化物材料からなるグループから選択されたポリマー材料である請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
残留炭素形成材料は、石油ピッチ、コールタールピッチ及び化学プロセスによって製造されたピッチからなるグループから選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
酸化反応は酸化剤の存在下で行われる請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
酸化反応は高温で行われる請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
高温は温度勾配期間及び温度維持期間による制御された方法で与えられる請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
酸化反応は低圧で行われる請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
被覆シリコン及び被覆炭素質粒子のコアを有する被覆シリコン／炭素複合粒子であって、安定化及び炭化された残留炭素形成材料の被覆層をさらに有しており、炭素被覆が均一で実質的に滑らかである被覆シリコン／炭素複合粒子。
【請求項３８】
複合粒子は、石油ピッチ、か焼石油コークス、非か焼石油コークス、高度結晶化コークス、コールタールコークス、合成黒鉛、天然黒鉛、有機ポリマーから誘導された軟質炭素、及び天然ポリマーから誘導された軟質炭素からなるグループから選択された粉状炭素質材料を有する請求項３７に記載の被覆複合粒子。
【請求項３９】
複合粒子は、か焼石油コークス、非か焼石油コークス、高度結晶化コークス、合成黒鉛、及び天然黒鉛からなるグループから選択された粉状炭素質材料である請求項３７に記載の被覆複合粒子。
【請求項４０】
リチウムイオン電池の製造方法であって、請求項３７の被覆炭素質粒子が正極材料として使用され、かかるリチウムイオン電池は、プロピレンカーボネート溶剤を含まない電解質によってテストされる際に、リチウムに対する１ボルトのカットオフ電位にて９０％よりも大きな第１サイクル充電効率を示す製造方法。
【請求項４１】
請求項３７に記載の被覆炭素質粒子を有する蓄電池。
【請求項４２】
蓄電池は再充電可能蓄電池である請求項４１に記載の蓄電池。
【請求項４３】
請求項３７に記載の被覆複合粒子を蓄電池の正極に組み込むことを有する蓄電池の製造方法。
【請求項４４】
酸化残留炭素形成材料から形成された実質的に滑らかな被覆を有する被覆シリコン／炭素複合粒子の製造方法であって、
ａ）石油ピッチ及びコールタールピッチからなるグループから選択された残留炭素形成材料の第１溶液を与えることを有し、前記第１溶液は、トルエン、キシレン、キノリン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロナフタレン、及びナフタレンからなるグループから選択された１つ以上の溶剤を有し；
ｂ）か焼又は非か焼石油コークス、天然黒鉛及び合成黒鉛からなるグループから選択された炭素質材料の粒子を与えることを有し、前記粒子は１つ以上の溶剤を有する第２の溶液中に与えられ；
ｃ）第１溶液と第２溶液とを高温で混合することを有し；
ｄ）残留炭素形成材料の被覆を炭素質粒子の表面上に付着させて被覆炭素質粒子を形成することを有し；
ｅ）シリコン粒子を与えることを有し、前記シリコン粒子は１つ以上の溶剤を有する第３溶液中に与えられ；
ｆ）第１溶液と第３溶液とを高温で混合することを有し；
ｇ）残留炭素形成材料の被覆をシリコン粒子の表面上に付着させて被覆シリコン粒子を形成することを有し；
ｈ）更なる第１溶液を、被覆シリコン粒子及び被覆炭素質粒子と高温で混合することを有し；
ｉ）残留炭素形成材料の被覆を被覆シリコン粒子及び被覆炭素質粒子に付着させて被覆炭素質粒子に被覆シリコン粒子を埋め込むことによって被覆シリコン／炭素複合粒子を形成することを有し、前記被覆の合計量、分子量及び融点は溶剤と残留炭素形成材料との比率及び溶液の温度を調節することによって制御され；
ｊ）被覆複合粒子を、粒子に酸化反応を受けさせることによって安定化することを有し；及び
ｋ）被覆複合粒子を炭化することを有し、
段階ｄ）、ｇ）及びｉ）が別々に行われる方法。
【請求項４５】
被覆複合粒子は、不活性雰囲気中で約４００℃よりも高い温度にて炭化される請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
被覆複合粒子は、不活性雰囲気中で約５５０℃から約１５００℃までの温度にて炭化される請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
請求項４４の方法によって製造された酸化残留炭素形成材料から形成された被覆層を有する被覆シリコン／炭素複合粒子。
【請求項４８】
請求項４４に記載の方法によって製造された被覆粒子を有する蓄電池。
【請求項４９】
蓄電池は再充電可能な蓄電池である請求項４８に記載の蓄電池。
【請求項５０】
請求項４４に記載の方法によって製造された被覆粒子を有する蓄電池の正極。
【請求項５１】
蓄電池は再充電可能な蓄電池である請求項５０に記載の蓄電池の正極。
【請求項５２】
蓄電池の製造方法であって、酸化残留炭素形成材料から形成された被覆層を有する、被覆シリコン粒子及び被覆炭素質粒子を有する被覆シリコン／炭素複合材料を蓄電池の正極に組み込むことを有する方法。
【請求項５３】
粒子の被覆は、粒子表面への残留炭素形成材料の部分的析出によってもたらされる請求項２に記載の方法。
【請求項５４】
部分的析出は、残留炭素形成材料の濃縮溶液を、同じ溶剤又は１つ以上の異なる溶剤をさらに添加して希釈することによってもたらされる請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
濃縮溶液中の残留炭素形成材料に対する溶剤の比率は２：１又はそれよりも小さく、希釈溶液中の残留炭素形成材料に対する溶剤の比率は２：１よりも大きい請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
濃縮溶液中の残留炭素形成材料に対する溶剤の比率は２：１又はそれよりも小さく、希釈溶液中の残留炭素形成材料に対する溶剤の比率は５：１よりも大きい請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
残留炭素形成材料の部分的析出は、被覆ステップ中にシリコン粒子及び炭素質粒子並びに残留炭素形成材料の混合物を冷却することによってもたらされる請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
残留炭素形成材料の被覆は周囲圧力又はそれよりも高い圧力下で付着される請求項２に記載の方法。
【請求項５９】
リチウムイオン電池中の正極材料として使用される際に、リチウム金属に対する０．５ボルトのカットオフ電位にて９０％よりも大きな第１サイクル充電効率を示す請求項４５に記載の被覆炭素質材料。
【請求項６０】
酸化残留炭素形成材料から形成された実質的に滑らかな被覆を有する被覆シリコン／炭素複合粒子の製造方法であって、
ａ）石油ピッチ及びコールタールピッチからなるグループから選択された残留炭素形成材料の第１溶液を与えることを有し、前記第１溶液は、トルエン、キシレン、キノリン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロナフタレン、及びナフタレンからなるグループから選択された１つ以上の溶剤を有し；
ｂ）か焼又は非か焼石油コークス、天然黒鉛及び合成黒鉛からなるグループから選択された炭素質材料の粒子を与えることを有し、前記粒子は１つ以上の溶剤を有する第２の溶液中に与えられ；
ｃ）第１溶液と第２溶液とを高温で混合することを有し；
ｄ）残留炭素形成材料の被覆を炭素質粒子の表面上に付着させて被覆炭素質粒子を形成することを有し；
ｅ）シリコン粒子を与えることを有し、前記シリコン粒子は１つ以上の溶剤を有する第３溶液中に与えられ；
ｆ）第１溶液を、シリコン粒子及び被覆炭素質粒子と高温で混合することを有し；
ｇ）シリコン粒子及び被覆炭素質粒子の表面に残留炭素形成材料の被覆を付着させて被覆炭素質粒子にシリコン粒子を埋め込むことで、被覆シリコン／炭素複合粒子を形成することを有し；
ｈ）残留炭素形成材料の層をシリコン／炭素複合粒子の表面に付着させることを有し、前記被覆の合計量、分子量及び融点は溶剤と残留炭素形成材料との比率及び溶液の温度を調節することで制御され；
ｉ）被覆複合粒子を、粒子に酸化反応を受けさせることによって安定化することを有し；及び
ｊ）被覆複合粒子を炭化することを有し、
段階ｄ）、ｇ）及びｈ）が別々に行われる方法。
【請求項６１】
被覆粒子は、不活性雰囲気中で約４００℃よりも高い温度にて炭化される請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
被覆粒子は、不活性雰囲気中で約５５０℃から約１５００℃までの温度にて炭化される請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
請求項６０の方法によって製造された酸化残留炭素形成材料から形成された被覆層を有する被覆シリコン／炭素複合粒子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】リチウムイオン電池用正極材料としての炭素被覆シリコン粒子パウダ及びその製造方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007519182.tif 000001