【手続補正書】
【提出日】平成27年7月24日(2015.7.24)
【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】
粒子であって、
第１の組成を含む複数の結晶子であって、該第１の組成が
層状α−ＮａＦｅＯ２型構造を有し、かつ、
前記第１の組成１モルにつき０．１〜１．３モルの量のリチウム、
前記第１の組成１モルにつき０．１〜０．７９モルの量のニッケル、
前記第１の組成１モルにつき０〜０．５モルの量のコバルト、および、
前記第１の組成１モルにつき１．７〜２．３モルの量の酸素を含む、複数の結晶子と、
前記複数の結晶子の隣接する結晶子間の粒界であって、層状α−ＮａＦｅＯ２型構造、立方構造、またはこれらの組合せを有する第２の組成を含む、粒界とを含み、
前記粒界中のコバルトの濃度が、前記結晶子中のコバルトの濃度よりも大きい粒子。
【請求項２】
請求項１に記載の粒子において、前記粒界が、断面視でほぼ直線である粒子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粒子において、前記粒界の表面の向きが、前記粒子の最も近い外表面の接線の方向とは異なる粒子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子において、前記粒子が、第１の粒界および第２の粒界を含み、前記第１の粒界および前記第２の粒界が、それぞれ、前記複数の結晶子のうちの同一の結晶子上に直接存在し、前記第１の粒界および第２の粒界が、前記第１の組成の結晶構造によって決定される角度で交差している粒子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の粒子において、
５０〜１０００ナノメートルの平均粒界長さを有し、
１〜２００ナノメートルの平均粒界厚さを有し、
前記粒界が５０〜１０００ナノメートルの長さを有し、前記長さの方向が隣接する結晶子の表面に対して平行であり、
前記粒界が１〜２００ナノメートルの厚さを有し、前記厚さの方向が前記結晶子表面に対して垂直である粒子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の粒子において、
前記第２の組成が、
前記第２の組成１モルにつき０．１〜１．３モルの量のリチウム、
前記第２の組成１モルにつき０．１〜０．９５モルの量のニッケル、
前記第２の組成１モルにつき０．０２〜０．９９モルの量のコバルト、および、
前記第２の組成１モルにつき１．７〜２．３モルの量の酸素を含む粒子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の粒子において、
前記第１の組成が、追加の金属をさらに含み、前記第１の組成の該追加の金属は、前記第１の組成１モルにつき０．０１〜０．９モルの量で存在し、
前記第２の組成が、追加の金属をさらに含み、前記第２の組成の該追加の金属は、前記第２の組成１モルにつき０．０１〜０．９モルの量で存在し、
前記第１および第２の組成の前記追加の金属が、それぞれ独立に、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｖ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｂ、またはこれらの組合せを含む粒子。
【請求項８】
請求項７に記載の粒子において、
前記第１の組成がＭｎを含み、該Ｍｎは、前記第１の組成中に前記第１の組成１モルにつき０．０１〜０．６モルの量で存在し、
前記第２の組成がＭｎを含み、該Ｍｎは、前記第２の組成中に前記第２の組成１モルにつき０．０１〜０．６モルの量で存在する粒子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の粒子において、
前記第１および第２の組成が、それぞれ独立に、式１の組成：
ＬｉａＱ１ｙＱ２ｚＭ１Ｏ２      （１）
ここで、Ｑ１は、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｚｎ、またはこれらの組合せであり、Ｑ２は、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｉ、Ｇａ、もしくはＢ、またはこれらの組合せであり、Ｍ１は、ＮｉおよびＣｏであり、０．１≦ａ≦１．２、０＜ｙ≦０．２、かつ０≦ｚ≦０．６である組成を含むか、または
前記第１および第２の組成が、それぞれ独立に、式２の組成
ＬｉａＮｉ（１−ｘ−ｙ）ＣｏｘＭ２ｙＯｂ      （２）
ここで、Ｍ２は、Ａｌ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｍｎ、またはこれらの組合せであり、０．１≦ａ≦１．３、０．０１≦ｘ≦０．５、０＜ｙ≦０．２、かつ１．７≦ｂ≦２．３である組成を含むか、または
前記第１および第２の組成が、それぞれ独立に、式３の組成：
ＬｉａＮｉ（１−ｘ−ｙ−ｚ）ＣｏｘＭ３ｙＭｎｚＯｂ      （３）
ここで、Ｍ３は、Ａｌ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂ、Ｚｒ、またはこれらの組合せであり、０．１≦ａ≦１．３、０．０１≦ｘ≦０．５、０＜ｙ≦０．１、０．１≦ｚ≦０．６、かつ１．７≦ｂ≦２．３である組成を含むか、または
前記第１および第２の組成が、それぞれ独立に、式４の組成：
ＬｉａＮｉ（１−ｘ）ＣｏｘＯ２      （４）
ここで、０．１≦ａ≦１．３かつ、０＜ｘ＜０．２または０．２＜ｘ＜０．５である組成を含む粒子。
【請求項１０】
請求項９に記載の粒子において、
前記第１の組成が、０＜ｘ＜０．２である式４の組成を含み、かつ、前記第２の組成が、０．２＜ｘ＜０．５である式４の組成を含む粒子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の粒子において、
各々、前記粒子の全原子組成に基づいて、前記結晶子中のコバルトの濃度が０．２５〜１７原子百分率であり、かつ
前記粒界中のコバルトの濃度が０．５〜３２原子百分率である粒子。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の粒子において、層を前記粒子の表面上にさらに含み、前記層が、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、またはＳｉまたはこれらの組合せの酸化物、リン酸塩、ピロリン酸塩、フルオロリン酸塩、炭酸塩、フッ化物、オキシフッ化物、またはこれらの組合せである粒子。
【請求項１３】
粒子であって、
第１の組成を含む複数の結晶子であって、該第１の組成が
層状α−ＮａＦｅＯ２型構造を有し、かつ、
前記第１の組成１モルにつき０．１〜１．３モルの量のリチウム、
前記第１の組成１モルにつき０．９１〜０．９９モルの量のニッケル、
前記第１の組成１モルにつき０〜０．５モルの量のコバルト、および、
前記第１の組成１モルにつき１．７〜２．３モルの量の酸素を含む第１の組成を含む、複数の結晶子と、
前記複数の結晶子の隣接する結晶子間の粒界であって、層状α−ＮａＦｅＯ２型構造、立方構造、またはこれらの組合せを有する第２の組成を含む、粒界とを含み、
前記粒界中のコバルトの濃度が、前記結晶子中のコバルトの濃度よりも大きい粒子。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の粒子を含む電極を備えるリチウムイオン電池。
【請求項１５】
粒子を製造する方法であって、
リチウム化合物、コバルト化合物、およびニッケル化合物を混ぜ合わせて混合物を形成することと、
前記混合物を３０〜２００℃で熱処理して乾燥した混合物を形成することと、
前記乾燥混合物を２００〜５００℃で０．１〜５時間熱処理することと、その後
６００〜９００℃で０．１〜１０時間熱処理して前記粒子を製造することとを含み、
前記粒子が、層状α−ＮａＦｅＯ２型構造を有し、かつＬｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＯを含む第１の組成を含む複数の結晶子であって、
前記Ｌｉが、前記第１の組成１モルにつき０．１〜１．３モルの量で存在し、
ニッケルが、前記第１の組成１モルにつき０．１〜０．７９モルまたは０．９１〜０．９９モルの量で存在し、
コバルトが、前記第１の組成１モルにつき０〜０．５モルの量で存在し、かつ
酸素が、前記第１の組成１モルにつき１．７〜２．３モルの量で存在する、複数の結晶子と；
前記複数の結晶子の隣接する結晶子間の粒界であって、層状α−ＮａＦｅＯ２型構造、立方構造、またはこれらの組合せを有する第２の組成を含む粒界とを含み、
前記粒界中のコバルトの濃度が、前記結晶子中のコバルトの濃度よりも大きい、粒子を製造する方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
本開示は典型的な実施形態を説明するものであるが、当業者は、開示される実施形態の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、等価物をその要素に置き換えることができることを理解するであろう。さらに、特定の状況または材料を本開示の教示に適合させるために、その範囲から逸脱することなく、多くの修正を行うことができる。従って本開示は、本開示を実行するために考えられる最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されるものではない。また、本明細書において開示される実施形態は、記述的な意味のみで、制限を目的とするものでないと考えられるべきであることも理解される。各々の実施形態の特徴または局面の記述は、他の実施形態のその他の同様の特徴または局面に利用可能とみなされる。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
［態様１］
粒子であって、
第１の組成を含む複数の結晶子であって、該第１の組成が
層状α−ＮａＦｅＯ２型構造を有し、かつ、
前記第１の組成１モルにつき約０．１〜約１．３モルの量のリチウム、
前記第１の組成１モルにつき約０．１〜約０．７９モルの量のニッケル、
前記第１の組成１モルにつき０〜約０．５モルの量のコバルト、および、
前記第１の組成１モルにつき約１．７〜約２．３モルの量の酸素を含む、複数の結晶子と、
前記複数の結晶子の隣接する結晶子間の粒界であって、層状α−ＮａＦｅＯ２型構造、立方構造、またはこれらの組合せを有する第２の組成を含む、粒界とを含み、
前記粒界中のコバルトの濃度が、前記結晶子中のコバルトの濃度よりも大きい粒子。
［態様２］
態様１に記載の粒子において、前記粒界が、断面視でほぼ直線である粒子。
［態様３］
態様１または２に記載の粒子において、前記粒界の表面の向きが、前記粒子の最も近い外表面の接線の方向とは異なる粒子。
［態様４］
態様１〜３のいずれか一項に記載の粒子において、前記粒子が、第１の粒界および第２の粒界を含み、前記第１の粒界および前記第２の粒界が、それぞれ、前記複数の結晶子のうちの同一の結晶子上に直接存在し、前記第１の粒界および第２の粒界が、前記第１の組成の結晶構造によって決定される角度で交差している粒子。
［態様５］
態様１〜４のいずれか一項に記載の粒子において、
約５０〜約１０００ナノメートルの平均粒界長さを有し、
約１〜約２００ナノメートルの平均粒界厚さを有し、
前記粒界が約５０〜約１０００ナノメートルの長さを有し、前記長さの方向が隣接する結晶子の表面に対して平行であり、
前記粒界が約１〜約２００ナノメートルの厚さを有し、前記厚さの方向が前記結晶子表面に対して垂直である粒子。
［態様６］
態様１〜５のいずれか一項に記載の粒子において、
前記第２の組成が、
前記第２の組成１モルにつき約０．１〜約１．３モルの量のリチウム、
前記第２の組成１モルにつき約０．１〜約０．９５モルの量のニッケル、
前記第２の組成１モルにつき約０．０２〜約０．９９モルの量のコバルト、および、
前記第２の組成１モルにつき約１．７〜約２．３モルの量の酸素を含む粒子。
［態様７］
態様１〜６のいずれか一項に記載の粒子において、
前記第１の組成が、追加の金属をさらに含み、前記第１の組成の該追加の金属は、前記第１の組成１モルにつき約０．０１〜約０．９モルの量で存在し、
前記第２の組成が、追加の金属をさらに含み、前記第２の組成の該追加の金属は、前記第２の組成１モルにつき約０．０１〜約０．９モルの量で存在し、
前記第１および第２の組成の前記追加の金属が、それぞれ独立に、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｖ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｂ、またはこれらの組合せを含む粒子。
［態様８］
態様１〜７のいずれか一項に記載の粒子において、
前記第１の組成がＭｎを含み、該Ｍｎは、前記第１の組成中に前記第１の組成１モルにつき約０．０１〜約０．６モルの量で存在し、
前記第２の組成がＭｎを含み、該Ｍｎは、前記第２の組成中に前記第２の組成１モルにつき約０．０１〜約０．６モルの量で存在する粒子。。
［態様９］
態様１〜８のいずれか一項に記載の粒子において、
前記第１および第２の組成が、それぞれ独立に、式１の組成：
ＬｉａＱ１ｙＱ２ｚＭ１Ｏ２      （１）
ここで、Ｑ１は、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｚｎ、またはこれらの組合せであり、Ｑ２は、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｓｉ、Ｇａ、もしくはＢ、またはこれらの組合せであり、Ｍ１は、ＮｉおよびＣｏであり、０．１≦ａ≦１．２、０＜ｙ≦０．２、かつ０≦ｚ≦０．６である組成を含むか、または
前記第１および第２の組成が、それぞれ独立に、式２の組成
ＬｉａＮｉ（１−ｘ−ｙ）ＣｏｘＭ２ｙＯｂ      （２）
ここで、Ｍ２は、Ａｌ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｍｎ、またはこれらの組合せであり、０．１≦ａ≦１．３、０．０１≦ｘ≦０．５、０＜ｙ≦０．２、かつ１．７≦ｂ≦２．３である組成を含むか、または
前記第１および第２の組成が、それぞれ独立に、式３の組成：
ＬｉａＮｉ（１−ｘ−ｙ−ｚ）ＣｏｘＭ３ｙＭｎｚＯｂ      （３）
ここで、Ｍ３は、Ａｌ、Ｖ、Ｔｉ、Ｂ、Ｚｒ、またはこれらの組合せであり、０．１≦ａ≦１．３、０．０１≦ｘ≦０．５、０＜ｙ≦０．１、０．１≦ｚ≦０．６、かつ１．７≦ｂ≦２．３である組成を含むか、または
前記第１および第２の組成が、それぞれ独立に、式４の組成：
ＬｉａＮｉ（１−ｘ）ＣｏｘＯ２      （４）
ここで、０．１≦ａ≦１．３かつ、０＜ｘ＜０．２または０．２＜ｘ＜０．５である組成を含む粒子。
［態様１０］
態様１〜９のいずれか一項に記載の粒子において、
前記第１の組成が、０＜ｘ＜０．２である式４の組成を含み、かつ、前記第２の組成が、０．２＜ｘ＜０．５である式４の組成を含む粒子。
［態様１１］
態様１〜１０のいずれか一項に記載の粒子において、
各々、前記粒子の全原子組成に基づいて、前記結晶子中のコバルトの濃度が約０．２５〜約１７原子百分率であり、かつ
前記粒界中のコバルトの濃度が約０．５〜約３２原子百分率である粒子。
［態様１２］
態様１〜１１のいずれか一項に記載の粒子において、層を前記粒子の表面上にさらに含み、前記層が、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂ、またはＳｉまたはこれらの組合せの酸化物、リン酸塩、ピロリン酸塩、フルオロリン酸塩、炭酸塩、フッ化物、オキシフッ化物、またはこれらの組合せである粒子。
［態様１３］
粒子であって、
第１の組成を含む複数の結晶子であって、該第１の組成が
層状α−ＮａＦｅＯ２型構造を有し、かつ、
前記第１の組成１モルにつき約０．１〜約１．３モルの量のリチウム、
前記第１の組成１モルにつき約０．９１〜約０．９９モルの量のニッケル、
前記第１の組成１モルにつき０〜約０．５モルの量のコバルト、および、
前記第１の組成１モルにつき約１．７〜約２．３モルの量の酸素を含む第１の組成を含む、複数の結晶子と、
前記複数の結晶子の隣接する結晶子間の粒界であって、層状α−ＮａＦｅＯ２型構造、立方構造、またはこれらの組合せを有する第２の組成を含む、粒界とを含み、
前記粒界中のコバルトの濃度が、前記結晶子中のコバルトの濃度よりも大きい粒子。
［態様１４］
態様１から１３のいずれかに記載の粒子を含む電極を備えるリチウムイオン電池。
［態様１５］
粒子を製造する方法であって、
リチウム化合物、コバルト化合物、およびニッケル化合物を混ぜ合わせて混合物を形成することと、
前記混合物を約３０〜約２００℃で熱処理して乾燥した混合物を形成することと、
前記乾燥混合物を約２００〜約５００℃で約０．１〜約５時間熱処理することと、その後
６００〜約９００℃で約０．１〜約１０時間熱処理して前記粒子を製造することとを含み、
前記粒子が、層状α−ＮａＦｅＯ２型構造を有し、かつＬｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＯを含む第１の組成を含む複数の結晶子であって、
前記Ｌｉが、前記第１の組成１モルにつき約０．１〜約１．３モルの量で存在し、
ニッケルが、前記第１の組成１モルにつき約０．１〜約０．７９モルまたは約０．９１〜約０．９９モルの量で存在し、
コバルトが、前記第１の組成１モルにつき０〜約０．５モルの量で存在し、かつ
酸素が、前記第１の組成１モルにつき約１．７〜約２．３モルの量で存在する、複数の結晶子と；
前記複数の結晶子の隣接する結晶子間の粒界であって、層状α−ＮａＦｅＯ２型構造、立方構造、またはこれらの組合せを有する第２の組成を含む粒界とを含み、
前記粒界中のコバルトの濃度が、前記結晶子中のコバルトの濃度よりも大きい、粒子を製造する方法。