(57)【要約】  バッテリー活物質を形成する組成物および方法が提供される。バッテリー活性金属陽イオンおよび反応性陰イオンの溶液を燃料とブレンドすることにより、基板上に堆積するためのバッテリー活物質を合成するのに使用可能な前駆体混合物を得ることができる。バッテリー活性金属陽イオンには、リチウム、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、およびバナジウムなどが含まれる。反応性陰イオンには、硝酸塩、酢酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、マレイン酸塩、アジ化物、アミド、およびその他の低級カルボン酸が含まれる。水混和性であってもよい適切な燃料は、アミノ化合物を含んでいてもよい。アルコールおよび糖を添加して、炭素含量および燃料燃焼特性を調整することができる。発熱反応を行って、金属をバッテリー活性酸化物に変換する。
2014517461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成物であって、
バッテリー活性金属陽イオンおよび反応性陰イオンの水混和性溶液と；
水混和性有機材料と
を含む、化学組成物。
【請求項２】
反応性陰イオンが、硝酸塩、酢酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、アジ化物、アミド、およびこれらの組合せまたは誘導体からなる群からの１種または複数の陰イオンを含む、請求項１に記載の化学組成物。
【請求項３】
燃料をさらに含む、請求項１に記載の化学組成物。
【請求項４】
水混和性有機材料が、尿素、グリシン、ヘキサメチレンテトラミン、カルボヒドラジド、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、マレイン酸ヒドラジド、ジホルミルヒドラジド、テトラホルマルトリサジン、ならびにこれらの組合せおよび誘導体からなる群から選択される化合物である、請求項１に記載の化学組成物。
【請求項５】
水混和性溶液が、リチウム、ニッケル、コバルト、および鉄からなる群からの１種または複数の金属を含む、請求項４に記載の化学組成物。
【請求項６】
水混和性燃料をさらに含み、水混和性有機材料がアルコールである、請求項２に記載の化学組成物。
【請求項７】
水混和性有機材料が、化学組成物の約０．１重量パーセントから約１０重量パーセントの間にある、請求項１に記載の化学組成物。
【請求項８】
水混和性溶液が、２種以上の標準モル溶液のブレンドである、請求項１に記載の化学組成物。
【請求項９】
水混和性有機材料が、アミノ化合物およびアルコールを含む、請求項８に記載の化学組成物。
【請求項１０】
電気化学的材料を形成する方法であって、
それぞれが、水混和性溶媒中に溶解された電気化学的前駆体の塩からなる、複数の標準モル溶液をブレンドすることによって、電気化学的前駆体の溶液を形成すること；
溶液と、アミノ化合物を含む水混和性材料とをブレンドして、前駆体ブレンドを形成すること；および
前駆体ブレンドにエネルギーを加えることにより、前駆体ブレンドを反応させ、電気化学的粉末を形成すること
を含む、方法。
【請求項１１】
各電気化学的前駆体の塩が、硝酸塩、酢酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、アジ化物、またはアミドである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
水混和性材料が、尿素、グリシン、ヘキサメチレンテトラミン、カルボヒドラジド、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、マレイン酸ヒドラジド、ジホルミルヒドラジド、テトラホルマルトリサジン、ならびにこれらの組合せおよび誘導体からなる群から選択される化合物を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
各電気化学的前駆体の塩が硝酸塩である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
エネルギーを前駆体ブレンドに加えることが、前駆体ブレンドを電気化学的材料の粉末に変換する火炎スプレープロセスを行うことを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
電気化学的粉末を導電性基板上に堆積することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般にリチウムイオンバッテリーに関し、より詳細には、そのようなバッテリーを製造するための方法および組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパーキャパシタおよびリチウム（Ｌｉ）イオンバッテリーなどの、高速充電大容量のエネルギーストレージデバイスは、携帯用電子機器、医療用デバイス、輸送、系統連系大エネルギーストレージ、再生可能エネルギーストレージ、および無停電電源（ＵＰＳ）を含め、増え続ける適用例で使用される。最新の充電式エネルギーストレージデバイスでは、集電体が導電体で作製されている。正極集電体（カソード）用の材料の例には、アルミニウム、ステンレス鋼、およびニッケルが含まれる。負極集電体（アノード）用の材料の例には、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼、およびニッケル（Ｎｉ）が含まれる。そのような集電体は、厚さが一般に約６から５０μｍに及ぶ箔、フィルム、または薄板の形をとることができる。
【０００３】
Ｌｉイオンバッテリーの正極の活性電極材料は、典型的には、リチウム遷移金属酸化物、例えばＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、またはＮｉ、Ｌｉ、Ｍｎ、およびＣｏ酸化物の組合せから選択され、炭素または黒鉛などの導電性粒子、および結合剤材料を含む。そのような正極材料は、導電材料の量が典型的には０．１重量％から１５重量％の範囲にあるリチウムインターカレーション化合物と見なされる。
【０００４】
黒鉛は、通常、負極の活性電極材料に使用され、直径が約１０μｍのメソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）で作製されたリチウムインターカレーションＭＣＭＢ粉末の形をとることができる。リチウムインターカレーションＭＣＭＢ粉末は、ポリマー結合剤マトリックス中に分散される。結合剤マトリックス用のポリマーは、ゴム弾性を有するポリマーを含む熱可塑性ポリマーで作製される。ポリマー結合剤は、集電体表面の亀裂の形成およびＭＣＭＢ粉末の崩壊を管理するために、ＭＣＭＢ材料粉末を一まとめに結合する役割をする。ポリマー結合剤の量は、典型的には０．５重量％から３０重量％の範囲にある。
【０００５】
Ｌｉイオンバッテリーのセパレータは、典型的には、ポリエチレンフォームなどの微孔性ポリオレフィンポリマーから作製され、個別の製造ステップで付着される。
【０００６】
Ｌｉイオンバッテリーは、電力供給にとってより重要になるので、費用効果のある大量製造方法が必要である。Ｌｉイオンバッテリーの電極は一般に、バッテリー活物質のペーストを薄膜として基板に付着し、次いで乾燥して最終的な構成要素を生成する、ゾルゲルプロセスを使用して作製される。ＣＶＤおよびＰＶＤプロセスも、薄膜バッテリー用のバッテリー活性層を形成するのに従来から使用されている。しかし、そのようなプロセスのスループットは限られており、大量製造での費用効果がない。
【０００７】
したがって当技術分野では、Ｌｉイオンバッテリーを作製するための、費用効果のある大量製造方法と、そのような方法に適切な新しい材料とが求められている。
【発明の概要】
【０００８】
バッテリー活性層を基板上に形成する組成物および方法が、提供される。バッテリー活性金属陽イオンおよび反応性陰イオンの溶液を添加物と共に混合することにより、基板上に堆積されるバッテリー活物質を合成するのに使用可能な前駆体混合物が得られる。溶液は、水、またはメタノールやエタノールなどの有機イオン溶媒などの、溶媒を含んでいてもよい。バッテリー活性金属陽イオンには、リチウム、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、およびバナジウムなどが含まれる。反応性陰イオンには、硝酸塩、酢酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、マレイン酸塩、アジ化物、アミド、およびその他の低級カルボン酸が含まれる。水混和性であってもよい適切な添加物は、アミノ化合物を含んでいてもよい。アルコールおよび糖を、炭素含量および溶液燃焼特性を調整するのに添加してもよい。発熱反応またはその他の加熱プロセスを、金属をバッテリー活性酸化物に変換するのに行ってもよい。
【０００９】
したがって、上記列挙された本発明の特徴を詳細に理解することができるように、上記にて簡単にまとめた本発明のより具体的な記述を、そのいくつかが添付図面に例示されている実施形態を参照することにより示すことができる。しかし添付図面は、本発明の典型的な実施形態を例示するだけであり、したがってその範囲を限定するとは見なされず、本発明ではその他の均等で有効な実施形態を認めることができることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による方法をまとめた流れ図である。
【図２】２つの実施形態の充放電性能を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするため、これらの図に共通する同一要素を示すのに可能であれば同一の符号を使用した。一実施形態に開示される要素は、その他の実施形態で特別な説明なしに有益に利用できることが企図される。
【００１２】
バッテリー活物質を合成するための前駆体調合物は、添加物と共に活物質合成に必要なイオンを含む。図１は、一実施形態による、バッテリー活性層を基板上に形成するための、またはバッテリー活物質を合成し収集するための、方法１００をまとめた流れ図である。１０２では、添加物を含むバッテリー前駆体溶液がディスペンサに供給される。バッテリー前駆体溶液は、一般に、バッテリー活物質に変換されることになる金属イオンの金属塩溶液である。溶媒は、水、またはメタノールやエタノールなどの有機イオン溶媒、またはイオン溶媒の混合物であってもよい。添加物の１種または複数は、水混和性であってもよく、例えば燃焼によって、溶解した金属イオンからのバッテリー活物質の合成を促進させる炭素含有種または有機材料であってもよい。１種または複数の添加物は、イオンと錯体を形成することにより、高品質の活物質の形成を容易にすることもできる。
【００１３】
一態様では、金属塩溶液は、適正にエネルギーが加えられたときに反応することができる陰イオンから形成される。そのような陰イオンの例は、酢酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、マレイン酸塩、硝酸塩、アジ化物、およびアミドなどの低級カルボン酸である。バッテリー活性金属の硝酸溶液は、熱合成反応で都合良く使用することができる。１種または複数の金属硝酸塩の水性またはアルコール溶液を、発熱反応により放出されたエネルギーにまたは抵抗電気加熱もしくはプラズマ放電などの任意の熱源からの熱に、曝すことができる。適正にエネルギーが加えられると、溶媒は蒸発し、分解または燃焼する可能性があり、塩は分解し、発生した化学種は酸素と反応する。金属イオンは酸素と反応して、バッテリー活性結晶を形成する。その他の酸素の反応は、金属イオンから金属−酸素結晶への変換が進行するようにエネルギーを発する。炭素含有種がこの反応に関与する場合、例えばエネルギーが酸素欠乏燃焼反応によって供給される場合には、金属−酸素結晶をアモルファスカーボン粒子のコーティングにより覆うことができる。
【００１４】
金属−酸素結晶は、種々の金属イオンと酸素原子との錯体マトリックスである。金属イオンの割合は、一般に、バッテリー活物質前駆体溶液中の様々な金属イオンの割合に従う。結晶中の酸素の割合は、一般に様々なイオンの原子価殻を満たすものであり、マトリックス中の変動原子価のイオンの正確な割合に依存する。ニッケルイオンがバッテリー活物質に使用される場合、ニッケルイオンは典型的には原子価＋２でバッテリー活性結晶マトリックスに関与する。コバルトイオンは、典型的には原子価＋３を有し、マンガンは＋４である。リチウムイオンは、一般に原子価＋１を有する。しかし、バッテリー活物質中のイオンおよび原子の原子価状態は、変化してもよい。例えば、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．３Ｃｏ０．２Ｏ２などの材料では、ニッケル原子またはイオンの一部が原子価状態＋３を有していてもよい。充電中、リチウムイオンは、カソード材料から外に出て、セパレータ材料中に配置された電解質を通してアノード内に移動し、任意のニッケルまたはコバルトイオンはその原子価を増加させて電気化学的バランスを回復させる。
【００１５】
一実施形態では、金属硝酸塩の標準モル溶液を、リチウム、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、およびバナジウムなどの任意の所望のバッテリー活性金属から調製することができる。次いで異なる金属の標準モル溶液を、任意の所望の方策に従って水性前駆体に混合してもよい。様々な金属溶液の混合比は、合成されるバッテリー活物質の金属組成、したがってその性質を、定めることになる。硝酸リチウムの１Ｍ溶液を、硝酸マンガンの１Ｍ溶液、硝酸ニッケルの１Ｍ溶液、硝酸コバルトの１Ｍ溶液などに所望の比で混合して、特定の金属組成を有する前駆体混合物を形成してもよい。バッテリー活物質に変換されたとき、バッテリー活物質は、実質的に同じ比の金属イオンを有することになる。したがって合成されたバッテリー活物質の組成は、様々な標準モル溶液のブレンド比を制御することによって、制御することができる。リチウム、ニッケル、マンガン、コバルト系では、リチウムが、典型的にはニッケル、マンガン、およびコバルトの合計よりも過剰に供給され、例えば最大で約１０％、化学量論的に過剰である。いくつかの実施形態では、上記にて言及される硝酸リチウムの標準モル溶液は、３Ｍ溶液であってもよい。
【００１６】
一般に、カソード材料の組成の調整では、組成、密度、多孔度の影響を受ける充放電容量、電圧、および安定性といった性質のバランスをとる必要がある。マンガンなどのイオンは、マトリックスの安定性に寄与するが容量には寄与せず、一方、ニッケルなどのイオンは容量および電圧に寄与するが、高濃度中に存在する場合には安定性を低下させる可能性がある。コバルトは、一部では両方の性質に寄与するが、費用がかかり毒性がある可能性がある。
【００１７】
標準モル溶液は、この溶液に混和性のある炭素含有材料と混合してもよい。燃料であってもよい炭素含有材料は、窒素含有材料であってもよい。この点に関して有用な化合物の種類には、アミノ化合物、ヒドラジド、ヒドラゾン、アジド、アジン、アゾール、およびこれらの組合せが含まれる。アルコール、ケトン、カルボン酸、およびアルデヒドなどの混和性有機化合物は、前駆体混合物に含まれてもよい。糖またはポリマーを、余分な炭素含量に合わせて混合物に添加してもよく、混合物の密度および粘度を調整するために、望む場合には反応性スプレー堆積プロセスを目的として流体の性質を制御するために、添加してもよい。
【００１８】
１０４では、エネルギーをバッテリー活物質溶液に加えることにより、溶媒を蒸発させまたは分解し、塩を分解し、金属イオンを溶液中で酸素と反応させてバッテリー活物質の粒子を形成する。一般に、エネルギーは、混和性燃料および炭素種を前駆体混合物中で燃焼させるのに十分な速度で加えられ、即ち反応のためエネルギーを供給するのに十分な速度で加えられる。燃焼反応を使用して反応用のエネルギーを発生させてもよいが、電磁放射線、例えばマイクロ波などのその他のエネルギー源も使用してもよい。反応は、１０６で基板上に堆積されまたは収集されるバッテリー活物質の粉末をもたらす。混和性有機物は、得られる結晶の構造および形態を修正するように溶液中でイオンと錯体を形成する、燃料および／または反応制御剤としての役割をすることもできる。燃焼により、有機物は炭素粒子をバッテリー活物質に付加することができる。一部では燃焼反応での過剰な炭素から得られるアモルファスカーボン粒子は、堆積された／合成されたバッテリー活物質の導電性を改善することができる。
【００１９】
燃料の混合物は、エネルギー入力量および燃焼反応速度を調整するのに使用されてもよい。アルコールなどの分子量がより低い有機化合物は、一般に、アミノまたは窒素含有燃料よりもゆっくりとかつより低い温度で燃焼する。燃焼の強度の調整は、例えば前駆体溶液の潜熱を調整するとき、または原子化プロセスが行われる場合には原子化性能を調整するときに、役立てることができる。水は、比較的高い潜熱を有し、蒸発するのにかなりのエネルギーを必要とする。混合物中の水の量を低減させるのに混和性有機化合物を使用すると、溶液の潜熱を低減させることができ、バッテリー活物質を乾燥するのに必要なエネルギーが低減する。
【００２０】
反応へのエネルギーの入力は、結晶の構造、形態、および密度に影響があることにより、活物質の性質に影響を及ぼす可能性がある。ある温度範囲では、高温高エネルギー反応が、より稠密な、より多孔性の低い材料をもたらすことになる。低多孔度は、より多くのエネルギーを貯蔵するための大量の活物質を提供するが、より低い電力性能をもたらす可能性がある。高多孔度は、エネルギーストレージ用に少ない活物質をもたらすが、電力性能はより高い。ほとんどの実施形態で、堆積された層は約２．５〜４．０ｇ／ｃｃの間のバルク密度を有することになる。
【００２１】
水混和性燃料として使用することができる、いくつかの例示的な窒素含有材料は、下記の通りである：
尿素
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グリシン
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ヘキサメチレンテトラミン
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カルボヒドラジド
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シュウ酸ジヒドラジド
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マロン酸ジヒドラジド
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マレイン酸ヒドラジド
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ジホルミルヒドラジド（ＤＦＨ）    ＨＯＣＮ−ＮＣＯＨ
テトラホルマルトリサジン（ＴＦＴＡ）
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【００２２】
使用してもよい例示的な水混和性有機物には、エチレングリコールまたはプロピレングリコールなどの低級グリコール、ポリビニルアルコール、およびポリアクリル酸が含まれる。
【００２３】
前駆体混合物の含水量は、金属塩の種々の標準モル溶液を使用することにより、水中での塩の溶解限度まで、調整することができる。水中での様々な金属塩の溶解限度は、塩および溶液の温度に応じて、一般に約０．１Ｍから約１４Ｍのモル濃度範囲に到達する。したがって、約０．１Ｍから約１０Ｍの間のモル濃度、例えば約１Ｍから約６Ｍの間のモル濃度を有する標準モル溶液を使用して、精密に指定された組成を有する前駆体ブレンドを形成することができる。より高い濃度の塩溶液は、ある場合には、より高い密度および／または粘度を有する可能性があり、燃焼合成プロセスでのその性能に影響を及ぼす可能性があり、その作用は、より低い密度または粘度を有する水混和性有機物を使用することによって軽減することができる。より高い密度および粘度の有機物は、ブレンドの密度または粘度を増加させるのに使用することができる。そのような調整は、燃焼合成プロセスと併せて使用できる原子化プロセスを調整するのに有用と考えられる。ブレンドの体積も、所望の反応滞留時間が実現するようにブレンド成分の濃度を調整することによって、調整することができる。
【００２４】
スクロースなどの糖も、密度、粘度、および／または熱化学的性質を調整するために前駆体混合物に添加することができる。糖分子中の炭素は、バッテリー活物質と共に同時堆積する導電性炭素の形成に寄与することもできる。
【００２５】
混合物の燃料含量は、使用される燃料ブレンドに応じて、一般に約０．１重量％から約２０重量％の間であり、例えば約０．１重量％から約１０重量％の間、例えば約５重量％である。例示的な実施形態では、硝酸リチウム、硝酸マンガン、硝酸ニッケル、および硝酸コバルトのそれぞれの３Ｍ溶液は、約３：１：１：１の体積流量でスプレーリアクタに供給される。いくつかの実施形態では、僅かに過剰な硝酸リチウムを、例えば３．３：１：１：１の比で使用して、リチウムに富むカソード活物質を形成することができる。次いで尿素を添加して、約２Ｍから約４Ｍの間、例えば約３Ｍの尿素濃度を実現する。ブレンドは、スプレーリアクタに２８ｍｌ／分の速度で供給され、このリアクタは、プロパン、アセチレン、天然ガス、またはこれらの混合物などであってアセチレンであることが好ましい燃料約１２ｓＬｍを、酸素に富む炎で燃焼させる。前駆体混合物中の可燃物が反応し、金属の酸化反応にエネルギーが与えられて、混合金属酸化物粉末が約１ｇ／分から約１０００ｇ／分の間の速度で生成される。代替の実施形態では、加熱壁または輻射源などのエネルギー入力機構を備えたチャンバにブレンドを供給することによって、エネルギーをブレンドに加えることで、ブレンドをターゲット温度に加熱し、溶媒を追い出し、反応を行うことによってバッテリー活物質を生成することができる。
【００２６】
燃料として本明細書に記述される成分は、燃焼の他にも効果を発揮することができる。いくつかのそのような化合物は、前駆体溶液中の陽イオンと配位結合することによって、結晶形成のメカニズムに影響を及ぼす可能性がある。そのようなメカニズムは、一部の陽イオンについて、他の陽イオンよりも大きくその反応速度に様々な影響を及ぼす可能性があり、したがってバッテリー活物質の性質に影響を及ぼす可能性がある。その他の化合物は、核形成部位を設けることによって、球状粒子の形成を容易にすることができる。いくつかの化合物は、触媒としてさらなる効果を発揮することができる。したがって所与の化合物は、これらの方法のいずれかまたは全てにおける堆積促進剤であってもよい。
【００２７】
代替の実施形態では、約６００ＭＨｚから約１０ＴＨｚ、例えば２．４５ＧＨｚの周波数、および約５００Ｗから約１００，０００Ｗの間の電力レベルを有するマイクロ波に、前駆体混合物を曝すことによって、エネルギーを混合物に連結してもよい。例えば、上述のブレンド約５ｍＬを、約５００Ｗで約２分間、２．４５ＧＨｚのマイクロ波エネルギーに曝すことにより、バッテリー活性乾燥粉末が得られる。マイクロ波放射線への短時間の曝露は、後続の結晶化プロセスのために結晶成長を核状にするのに使用してもよい。
【００２８】
下記の例示的なプロセスは、リチウムイオンカソード電極に適切なバッテリー活物質をもたらすことが予測される。酸素中に３７体積％のアセチレンが含まれる可燃性混合物を、火炎スプレー器に３２．５ｓＬｍの流量で供給し、点火して、火炎噴流を形成する。次いで液体前駆体混合物を、火炎スプレー器に２８ｍｌ／分の全体流量で供給する。液体前駆体は、硝酸リチウム、硝酸マンガン、硝酸ニッケル、および硝酸コバルトの３Ｍ溶液の混合物である。溶液４１６ｍｌを、３Ｍ硝酸リチウム２１８ｍｌと、硝酸マンガン、硝酸ニッケル、および硝酸コバルトのそれぞれ６６ｍｌとを混合することにより調製する。次いで尿素１モルを溶液に添加する。
【００２９】
液体前駆体は、この前駆体を原子化ノズルに流して、数百ナノメートルから数十マイクロメートルに及ぶサイズの液滴を形成することにより、火炎スプレー器内に原子化される。液体前駆体の液滴は、均一に分散される。アセチレン炎から、または抵抗ヒータなどのその他の熱源からのエネルギーは、溶媒を追い出しまたは分解し、金属を酸化して、バッテリー活性粒子を形成する。一範疇では、粒子は、ＬｉｘＮｉｙＭｎｚＣｏｗＭｖＯ２−ｕＦｕ（式中、ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、およびｚはそれぞれ約０から２の間であり、Ｍは、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム、亜鉛、クロム、チタン、および鉄からなる群から選択される金属である。）の組成を有していてもよい。別の範疇では、粒子は、ＬｉｘＭ１ｙＭ２２−ｙＯ４−ｕＦｕ（式中、ｘ、ｙ、およびｕは０から２の間であり、Ｍ１およびＭ２はそれぞれ、ニッケル、マンガン、マグネシウム、鉄、コバルト、ホウ素、アルミニウム、モリブデン、クロム、亜鉛、ゲルマニウム、および銅から独立して選択される元素である。）の組成を有していてもよい。第３の範疇では、粒子は、ＬｉｘＭ１ｙＭ２ｖＰＯ４（式中、ｘ、ｙ、およびｖは０から１の間であり、Ｍ１およびＭ２はそれぞれ、鉄、ニッケル、マンガン、およびコバルトからなる群から選択される金属である。）の組成を有していてもよい。
【００３０】
バッテリー活性粒子は、ポリマーを含む結合剤材料と共に基板上に同時堆積される。ポリマーは、例えばスチレン−ブタジエンゴムを水中に有する溶液、懸濁液、またはエマルジョンとして提供され、バッテリー活物質の高温噴流内にスプレーされる。噴流の残留エネルギーは水を気化し、粒子の周りのポリマーを合体させる。ポリマーでコーティングされた粒子を基板上に堆積し、ポリマーが冷却され、架橋して、バッテリー活性粒子を基板上に固定化する。あるいはバッテリー活物質は、サイクロンなどの固形分収集器を使用して収集してもよく、後で使用するために、例えば導電性のまたは部分的に導電性の基板上に堆積しまたは付着させるために、貯蔵しまたは輸送してもよい。
【００３１】
本明細書に記述される方法および組成物を使用して作製されたバッテリー活物質は、２．７Ｖから４．３Ｖで充電する１つの場合には、典型的には約１７０から３５０ｍＡｈ／ｇの間、例えば約１７４．４ｍＡｈ／ｇの充電容量を有する。放電容量は、上記の場合、約１５０から３００ｍＡｈ／ｇの間、例えば約１５５．０ｍＡｈ／ｇである。典型的なクーロン効率は、約８０％超であり、例えば約８５％超である。上記実施例では、クーロン効率が約８８．９％である。充電サイクル当たりの比容量低下は、典型的には約０．３％未満である。上記実施例では、サイクル当たりの比容量低下が約０．１７％である。
【００３２】
図２は、本明細書に記述された方法および組成物により作製された、１つの例示的なバッテリー活物質に関する充放電グラフ２００を示す。２１０の充電曲線は、比容量３００ｍＡｈ／ｇ超で４．８Ｖまでの充電を示す。２２０の放電曲線は、比容量約２５９ｍＡｈ／ｇで４．８Ｖからの放電を示す。
【００３３】
前述の内容は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的範囲から逸脱することなく、本発明のその他およびさらなる実施形態を考え出すことができる。
【図１】
2014517461.tif 000011
【図２】
2014517461.tif 000012
【国際調査報告】
2014517461.tif 000013
2014517461.tif 000014