(57)【要約】本発明は、一般に、エネルギー貯蔵粒子（例えば、酸化リチウムエネルギー貯蔵物質）とともに使用するための特有のコーティングに関する。本発明は、粒子のための特有のコーティング、特有の粒子／コーティング組み合わせ、およびコーティングおよび／もしくはコーティングされた粒子を作製するための特有の方法を提供する。本発明の一局面において、コアおよびコーティングを有する粒子が、形成される。上記粒子は、ＬｉＦｅＰＯ４のような物質を有するコアおよびコーティングを含み得る。上記粒子は、いくつかの実施形態において、塩もしくは他の前駆物質の非化学量論的組み合わせを使用し、上記を焼結させて、粒子を形成することによって、形成され得る。ＬｉＦｅＰＯ４は、上記粒子のコアとして形成し得ると同時に、残りの物質は、上記ＬｉＦｅＰＯ４の周りにコーティングを形成し得る。
2010517240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで該コーティングは、組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＯｍ
を有し、ここでｘ、ｚ、ｗ、およびｍは、各々独立して、０より大きく、ｙは、０以上であり、そしてＭは、１種以上の遷移金属を含む、物品。
【請求項２】
ＭはＦｅである、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
ＭはＭｎである、請求項１に記載の物品。
【請求項４】
ＭはＣｏである、請求項１に記載の物品。
【請求項５】
ＭはＮｉである、請求項１に記載の物品。
【請求項６】
数（ｙ／ｘ）は、約０．３以下の数である、請求項１に記載の物品。
【請求項７】
前記数（ｙ／ｘ）は、約０．２以下の数である、請求項６に記載の物品。
【請求項８】
前記数（ｙ／ｘ）は、約０．１以下の数である、請求項７に記載の物品。
【請求項９】
前記数（ｘ／ｚ）は、約１．２および約３を含む、約１．２５〜約３の間の数である、請求項１に記載の物品。
【請求項１０】
前記数（ｘ／ｚ）は、約１．５および約３を含む、約１．５〜約３の間の数である、請求項９に記載の物品。
【請求項１１】
前記数（ｘ／ｚ）は、約２および約３を含む、約２〜約３の間の数である、請求項１０に記載の物品。
【請求項１２】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２以上でありかつ数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２以下である、請求項１に記載の物品。
【請求項１３】
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の数である。請求項１に記載の物品。
【請求項１４】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで該コーティングは、組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＣｖＯ４
を有し、ここでｘ、ｚ、およびｗは、各々独立して、０より大きく、ｙは、０以上であり、そしてｗおよびｖのうちの少なくとも一方は、０より大きく、そしてＭは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、物品。
【請求項１５】
ｗは０であり、ｖは０より大きい、請求項１４に記載の物品。
【請求項１６】
ｖは０であり、ｗは０より大きい、請求項１４に記載の物品。
【請求項１７】
全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有するコーティングされた粒子、を含む物品であって、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該粒子は、ＬｉＭＰＯ４を含むコアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいる、
物品。
【請求項１８】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２および数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２を含む、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２の間である、請求項１７に記載の物品。
【請求項１９】
全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有する粒子を含む物品であって、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約０．９５を含む、約０．５〜約０．９５の間であり、
ｚは、約０．５および約０．９５を含む、約０．５〜約０．９５の間であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約０．３および約１を含む、約０．３〜約１の間の数である、
物品。
【請求項２０】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２および数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２を含む、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２の間である、請求項１９に記載の物品。
【請求項２１】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有する、コーティングされた粒子を含む物品であって、ここで該粒子は、全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有し、ここで
数（ｘ／ｚ）は、約１および約２を含む、約１〜約２の間の数であり、
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１および約３．４を含む、約１〜約３．４の間の数であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間の数であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項２２】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２および数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２を含む、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２の間である、請求項２１に記載の物品。
【請求項２３】
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１および約２．５を含む、約１〜約２．５の間の数である、請求項２１に記載の物品。
【請求項２４】
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間である、請求項２１に記載の物品。
【請求項２５】
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間である、請求項２１に記載の物品。
【請求項２６】
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間である、請求項２１に記載の物品。
【請求項２７】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む、物品であって、ここで該粒子は、全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有し、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該粒子は、約８００℃より低い温度で１種以上の前駆物質を焼結させて、該粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成される、
物品。
【請求項２８】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２および数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２を含む、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２の間である、請求項２７に記載の物品。
【請求項２９】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む、物品であって、ここで該粒子は、全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有し、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該粒子は、最大５．２Ｖに充電された場合、２．５Ｖへと放電されると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与えることができる、
物品。
【請求項３０】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２および数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２を含む、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２の間である、請求項２９に記載の物品。
【請求項３１】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで該粒子は、全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＯｍ
を有し、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｗは、０および約０．１を含む、０〜約０．１の間であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項３２】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ−３ｗ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ＋５ｗ）／２の間である、請求項３１に記載の物品。
【請求項３３】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで該粒子は、全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＣｖＯｍ
を有し、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｖは、０および約０．１を含む、０〜約０．１の間であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項３４】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ−４ｖ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ＋４ｖ）／２の間である、請求項３３に記載の物品。
【請求項３５】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで該粒子は、全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＣｖＯｍ
を有し、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｗは、０および約０．１を含む、０〜約０．１の間であり、
ｖは、０および約０．１を含む、０〜約０．１の間であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項３６】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ−４ｖ−３ｗ）／２および数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ＋４ｖ＋５ｗ）／２を含む、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ−４ｖ−３ｗ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ＋４ｖ＋５ｗ）／２の間である、請求項３５に記載の物品。
【請求項３７】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいる酸化物コーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで該コーティングは、ＬｉおよびＰを含み、透過型電子顕微鏡において不定形であるように見える、物品。
【請求項３８】
前記コーティングは、遷移金属元素をさらに含む、請求項３７に記載の物品。
【請求項３９】
前記コーティングは、鉄をさらに含む、請求項３７に記載の物品。
【請求項４０】
前記コーティングは、マンガンをさらに含む、請求項３７に記載の物品。
【請求項４１】
前記コーティングは、Ｏをさらに含む、請求項３７に記載の物品。
【請求項４２】
前記コーティングは、Ｃおよび／もしくはＮをさらに含む、請求項３７に記載の物品。
【請求項４３】
前記コアは、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｐ、およびＯを含む、請求項３７に記載の物品。
【請求項４４】
前記コアは、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｐ、およびＯを含む、請求項３７に記載の物品。
【請求項４５】
前記コアは、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｐ、およびＯを含む、請求項３７に記載の物品。
【請求項４６】
前記コアは、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｐ、およびＯを含む、請求項３７に記載の物品。
【請求項４７】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいる酸化物コーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで該コーティングは、透過型電子顕微鏡において不定形であるように見える、物品。
【請求項４８】
前記酸化物は、酸化リチウムを含む、請求項４７に記載の物品。
【請求項４９】
前記コアは、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｐ、およびＯを含む、請求項４７に記載の物品。
【請求項５０】
前記コアは、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｐ、およびＯを含む、請求項４７に記載の物品。
【請求項５１】
前記コアは、Ｌｉ、Ｃｏ、Ｐ、およびＯを含む、請求項４７に記載の物品。
【請求項５２】
前記コアは、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｐ、およびＯを含む、請求項４７に記載の物品。
【請求項５３】
前記コーティングは、Ｌｉ、Ｆｅ、ＰおよびＯを含む、請求項４８〜５２のいずれか１項に記載の物品。
【請求項５４】
前記コーティングは、Ｃおよび／もしくはＮをさらに含む、請求項５３に記載の物品。
【請求項５５】
表面上のコーティング、
を含む物品であって、ここで該コーティングは、わずか約２５０ｎｍの厚みおよび以下の組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＯｍ
を有し、ここでｘ、ｙ、ｚ、ｗ、およびｍは、各々独立して０より大きく、そしてＭは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項５６】
基材上のコーティング、
を含む物品であって、ここで該コーティングは、わずか約２５０ｎｍの厚みおよび以下の組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＣｖＯｍ
を有し、ここでｘ、ｙ、ｚ、ｗ、およびｍは、各々独立して０より大きく、そして少なくともｗおよびｖのうちの一方は、０より大きく、Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項５７】
前記コーティングは、透過型電子顕微鏡において不定形であるように見える、請求項１、１４、１７、２１、２６、２９、３１、３３、もしくは３５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項５８】
前記コーティングは、ＴＥＭ回折測定法に対して不定形であるように見える、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、もしくは３５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項５９】
前記コーティングは、前記コアとは異なる結晶構造を有する、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項６０】
前記コーティングは、約７０ｎｍ未満の平均厚を有する、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項６１】
前記コーティングは、約５０ｎｍ未満の平均厚を有する、請求項６０に記載の物品。
【請求項６２】
前記コーティングは、約２０ｎｍ未満の平均厚を有する、請求項６１に記載の物品。
【請求項６３】
前記コーティングは、約１５ｎｍ未満の平均厚を有する、請求項６２に記載の物品。
【請求項６４】
前記コーティングは、約１０ｎｍ未満の平均厚を有する、請求項６３に記載の物品。
【請求項６５】
前記コーティングおよび前記コアは、同じプロセスにおいて形成される、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項６６】
前記コーティングは、前記コアの形成の後に、該コアに付加される、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項６７】
ＭはＦｅである、請求項１、１４、１７、１９、２１、２７、２９、３１、３３、もしくは３５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項６８】
ＭはＭｎである、請求項１、１４、１７、１９、２１、２７、２９、３１、３３、もしくは３５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項６９】
ＭはＣｏである、請求項１、１４、１７、１９、２１、２７、２９、３１、３３、もしくは３５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項７０】
ＭはＮｉである、請求項１、１４、１７、１９、２１、２７、２９、３１、３３、もしくは３５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項７１】
前記コアは、ＬｉＦｅＰＯ４を含む、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項７２】
前記コアは、ＬｉＦｅＰＯ４から本質的になる、請求項７１に記載の物品。
【請求項７３】
前記コアは、ＬｉＭｎＰＯ４を含む、請求項１、１４、１７、１９、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項７４】
前記コアは、ＬｉＭｎＰＯ４から本質的になる、請求項７３に記載の物品。
【請求項７５】
前記コアは、ＬｉＣｏＰＯ４を含む、請求項１、１４、１７、１９、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項７６】
前記コアは、ＬｉＮｉＰＯ４を含む、請求項１、１４、１７、１９、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項７７】
前記コアは、本質的に結晶性である、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項７８】
前記コアは、約１５０ｎｍ未満の平均粒径を有する、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項７９】
前記コアは、約１００ｎｍ未満の平均粒径を有する、請求項７８に記載の物品。
【請求項８０】
前記コアは、約５０ｎｍ未満の平均粒径を有する、請求項７８に記載の物品。
【請求項８１】
ｙは、ｚ未満である、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、もしくは３５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項８２】
数（ｘ／ｚ）は、約１および約１．５を含む、約１〜約１．５の間の数である、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、もしくは３５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項８３】
数（ｘ／ｚ）は、約１および約１．３を含む、約１〜約１．３の間の数である、請求項８２に記載の物品。
【請求項８４】
数（ｘ／ｚ）は、約１．０５および約１．１５を含む、約１．０５〜約１．１５の間の数である、請求項８３に記載の物品。
【請求項８５】
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１．７および約２．３を含む、約１．７〜約２．３の間の数字である、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、もしくは３５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項８６】
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１．９および約２．１を含む、約１．９〜約２．１の間の数である、請求項８５に記載の物品。
【請求項８７】
前記粒子は、約８００℃より低い温度で１種以上の試薬を焼結させて、該粒子を形成する工程を包含するプロセスによって形成される、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項８８】
約８００℃より低い温度で１種以上の塩を焼結させて、該粒子を生成する工程を包含する、請求項８７に記載の物品。
【請求項８９】
前記焼結するための温度は、約７００℃より低い、請求項８７に記載の物品。
【請求項９０】
前記粒子は、減圧雰囲気において焼結させる工程を包含するプロセスによって形成される、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項９１】
前記減圧雰囲気は、少なくとも部分的に、前記粒子を焼結させることによって生成される、請求項９０に記載の物品。
【請求項９２】
前記粒子は、焼結した場合に、ＣＯおよび／もしくはＣＯ２を生成し、該ＣＯおよび／もしくはＣＯ２は、少なくとも部分的に、前記減圧雰囲気を形成する、請求項９０に記載の物品。
【請求項９３】
前記減圧雰囲気は、Ｎ２を含む、請求項９０に記載の物品。
【請求項９４】
前記減圧雰囲気は、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＨ３、および／もしくはＨ２のうちの１種以上を含む、請求項９０に記載の物品。
【請求項９５】
前記粒子は、窒素含有化合物を含む雰囲気において焼結させる工程を包含するプロセスによって形成される、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項９６】
雰囲気は、Ｌｉ３Ｎ、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、ＮＨ４ＮＯ３、（ＮＨ４）２Ｃ２Ｏ４．２Ｈ２Ｏ、および／もしくは（ＮＨ４）３Ｆｅ（Ｃ２Ｏ４）３・ｘＨ２Ｏのうちの１種以上を含む、請求項９５に記載の物品。
【請求項９７】
前記物品は、最大５．２Ｖに充電された場合、２．５Ｖへと放電すると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において、少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与えることができる、請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の物品。
【請求項９８】
前記物品は、少なくとも約１３０ｍＡ  ｈ／ｇの容量を有する、請求項９７に記載の物品。
【請求項９９】
前記物品は、少なくとも約１５０ｍＡ  ｈ／ｇの容量を有する、請求項９８に記載の物品。
【請求項１００】
前記物品は、少なくとも約１６０ｍＡ  ｈ／ｇの容量を有する、請求項９９に記載の物品。
【請求項１０１】
前記物品は、少なくとも約１７０ｍＡ  ｈ／ｇの容量を有する、請求項１００に記載の物品。
【請求項１０２】
前記粒子は、約５μｍ未満の平均直径を有する、請求項１７もしくは１９のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１０３】
前記粒子は、約１μｍ未満の平均直径を有する、請求項１０２に記載の物品。
【請求項１０４】
前記粒子は、約７５０ｎｍ未満の平均直径を有する、請求項１０３に記載の物品。
【請求項１０５】
前記粒子は、約５００ｎｍ未満の平均直径を有する、請求項１０４に記載の物品。
【請求項１０６】
前記粒子は、約２５０ｎｍ未満の平均直径を有する、請求項１０５に記載の物品。
【請求項１０７】
前記粒子は、約１００ｎｍ未満の平均直径を有する、請求項１０６に記載の物品。
【請求項１０８】
前記粒子は、約７５ｎｍ未満の平均直径を有する、請求項１０７に記載の物品。
【請求項１０９】
前記粒子は、約５０ｎｍ未満の平均直径を有する、請求項１０８に記載の物品。
【請求項１１０】
請求項１、１４、１７、２１、２７、２９、３１、３３、３５、もしくは４７のいずれか１項に記載の粒子を複数含む物品。
【請求項１１１】
ＬｉＭＰＯ４を含むコア、および該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを含むコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで該粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、該粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成され、ここでＭは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項１１２】
ＬｉＭＰＯ４を含むコアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを含むコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで該粒子は、最大５．２Ｖに充電された場合、２．５Ｖへと放電すると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与え、ここでＭは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項１１３】
結晶性ＬｉＭＰＯ４を含むコアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを含むコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで該コアは、約１５０ｎｍ未満の平均粒径を有し、ここでＭは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項１１４】
前記コアは、約１００ｎｍ未満の平均粒径を有する、請求項１１３に記載の物品。
【請求項１１５】
前記コアは、約５０ｎｍ未満の平均粒径を有する、請求項１１３に記載の物品。
【請求項１１６】
前記コーティングは、透過型電子顕微鏡において不定形であるように見える、請求項１１１、１１２、もしくは１１３のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１１７】
前記コーティングは、前記コアとは異なる結晶構造を有する、請求項１１１、１１２、もしくは１１３のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１１８】
前記コーティングは、リチウムを含む、請求項１１１、１１２、もしくは１１３のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１１９】
前記コーティングは、ホスフェートを含む、請求項１１１、１１２、もしくは１１３のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１２０】
前記コーティングは、窒素を含む、請求項１１１、１１２、もしくは１１３のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１２１】
前記コーティングは、鉄を含む、請求項１１１、１１２、もしくは１１３のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１２２】
前記コーティングは、マンガンを含む、請求項１１１、１１２、もしくは１１３のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１２３】
前記コーティングは、コバルトを含む、請求項１１１、１１２、もしくは１１３のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１２４】
前記コーティングは、ニッケルを含む、請求項１１１、１１２、もしくは１１３のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１２５】
１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、ＬｉＭＰＯ４を含むコアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを含むコーティングされた粒子を生成する工程であって、ここでＭは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、工程
を包含する、方法。
【請求項１２６】
エネルギー貯蔵粒子を曝して、電荷を１種以上の前駆物質に保存することができるようにする工程；および
該１種以上の前駆物質を約８００℃未満の温度で焼結させる工程、
を包含する、方法。
【請求項１２７】
充電式Ｌｉ電池において活性貯蔵物質として使用することができるエネルギー貯蔵粒子を曝す工程；および
該１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させる工程、
を包含する、方法。
【請求項１２８】
前記１種以上の前駆物質は、リチウムを含む化合物を含む、請求項１２５、１２６、もしくは１２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２９】
前記１種以上の前駆物質は、鉄を含む化合物を含む、請求項１２５、１２６、もしくは１２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３０】
前記１種以上の前駆物質は、マンガンを含む化合物を含む、請求項１２５、１２６、もしくは１２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３１】
前記１種以上の前駆物質は、コバルトを含む化合物を含む、請求項１２５、１２６、もしくは１２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３２】
前記１種以上の前駆物質は、ニッケルを含む化合物を含む、請求項１２５、１２６、もしくは１２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３３】
前記１種以上の前駆物質は、窒素を含む化合物を含む、請求項１２５、１２６、もしくは１２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３４】
前記１種以上の前駆物質は、リンを含む化合物を含む、請求項１２５、１２６、もしくは１２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３５】
ＬｉＭＰＯ４を含むエネルギー貯蔵粒子を、リチウム源とともに、約８００℃より低い温度で減圧雰囲気において焼結させる工程を包含し、ここでＭは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、工程、
を包含する、方法。
【請求項１３６】
ＬｉＭＰＯ４を含むエネルギー貯蔵粒子を、窒素源とともに、約８００℃より低い温度で減圧雰囲気において焼結させる工程であって、ここでＭは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、工程
を包含する、方法。
【請求項１３７】
エネルギー貯蔵粒子を含む物品であって、該エネルギー貯蔵粒子の少なくとも一部分は、結晶性ＬｉＭＰＯ４から本質的になり、ここで該粒子は、最大５．２Ｖに充電した場合、２．５Ｖへと放電すると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与えることができ、ここでＭは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、物品。
【請求項１３８】
不定形マトリクス内でＬｉＭＰＯ４を結晶化する工程であって、Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、工程、
を包含する、方法。
【請求項１３９】
ＬｉＭＰＯ４を含むコア、および透過型電子顕微鏡において不定形であるように見えるコーティングを含む、コーティングされた粒子
を含む物品であって、該粒子は、全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有し、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、該粒子を形成する工程を包含するプロセスによって形成され、ここで該粒子は、最大５．２Ｖに充電された場合、２．５Ｖへと放電されると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与える、
物品。
【請求項１４０】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２および数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２を含む、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２の間である、請求項１３９に記載の物品。
【請求項１４１】
ＬｉＭＰＯ４を含むコア、および透過型電子顕微鏡において不定形であるように見える第２の部分を含む、コーティングされた粒子、
を含む物品であって、該粒子は、全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有し、ここで
数（ｘ／ｚ）は、約１および約２を含む、約１〜約２の間の数であり、
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１および約３．４を含む、約１〜約３．４の間の数であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、該粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成され、ここで該粒子は、最大５．２Ｖに充填した場合、２．５Ｖへと放電すると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与える、
物品。
【請求項１４２】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２および数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２を含む、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２の間である、請求項１４１に記載の物品。
【請求項１４３】
電池におけるエネルギーを貯蔵するために物質の使用を促進する工程、
を包含する方法であって、該物質は、全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有し、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該物質は、ＬｉＦｅＰＯ４を含む第１の部分および該第１の部分とは区別することができる第２の部分を少なくとも含む、
物品。
【請求項１４４】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２および数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２を含む、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２の間である、請求項１４３に記載の物品。
【請求項１４５】
電池においてエネルギーを貯蔵するために物質の使用を促進する工程、
を包含する方法であって、該物質は、全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有し、ここで
数（ｘ／ｚ）は、約１および約２を含む、約１〜約２の間の数であり、
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１および約３．４を含む、約１〜約３．４の間の数であり、
ｍは、約１．６および約５．４を含む、約１．６〜約５．４の間であり、
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該物質は、ＬｉＦｅＰＯ４を含む第１の部分および該第１の部分とは区別できる第２の部分を少なくとも含む、
物品。
【請求項１４６】
ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２および数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２を含む、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２〜数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２の間である、請求項１４５に記載の物品。
【請求項１４７】
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１および約２．５を含む、約１〜約２．５の間の数である、請求項１４３もしくは１４５のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１４８】
組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＯｍ
を有するマトリクスを含む物品であって、ここでｘ、ｙ、ｚ、ｗ、およびｍは、各々独立して、０より大きく、該マトリクスは、組成ＬｉＭＰＯ４を有する粒子を含み、そしてここでＭは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項１４９】
全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有するマトリクスを含む物品であって、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｍは、約１．６〜約５．４の間であり、
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該マトリクスは、組成  ＬｉＭＰＯ４を有する粒子を含む、
物品。
【請求項１５０】
ｘ：ｙ：ｚ：４の比で元素Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含むコーティングされた粒子、
を含む物品であって、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該粒子は、ＬｉＭＰＯ４を含むコア、および該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを含む、
物品。
【請求項１５１】
ｘ：ｙ：ｚ：４の比で元素Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含む粒子、
を含む物品であって、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約０．９５を含む、約０．５〜約０．９５の間であり、
ｚは、約０．５および約０．９５を含む、約０．５〜約０．９５の間であり、
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１および約３．４を含む、約１〜約３．４の間の数であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項１５２】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む物品であって、該粒子は、ｘ：ｙ：ｚ：４の比で元素Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含み、ここで
数（ｘ／ｚ）は、約１および約２を含む、約１〜約２の間の数であり、
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１および約３．４を含む、約１〜約３．４の間の数であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉである、
物品。
【請求項１５３】
数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１および約２．５を含む、約１〜約２．５の間の数である、請求項１５１もしくは１５２のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１５４】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む物品であって、
該粒子は、ｘ：ｙ：ｚ：４の比で元素Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含み、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、該粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成される、物品。
【請求項１５５】
コアおよび該コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子、
を含む物品であって、該粒子は、ｘ：ｙ：ｚ：４の比で元素Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含み、ここで
ｘは、約０．０１および約１．１を含む、約０．０１〜約１．１の間であり、
ｙは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、
ｚは、約０．５および約１．１を含む、約０．５〜約１．１の間であり、そして
Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、および／もしくはＮｉであり、
該粒子は、最大５．２Ｖに充填した場合、２．５Ｖへと放電すると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与えることができる、
物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、Ｃｅｄｅｒらにより２００７年１月２５日に出願された、米国仮特許出願第６０／８９７，３２４号（発明の名称「Ｏｘｉｄｅ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｏｎ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」）の利益を主張し、この仮特許出願は本明細書において参考として援用される。
【０００２】
（政府の財政的支援）
本発明の種々の局面を導く研究は、少なくとも一部は、ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎの助成金番号ＤＭＲ−０２１３２８２により後援された。米国政府は本発明において一定の権利を有し得る。
【０００３】
（発明の分野）
本発明は、一般に、特定のリチウム含有物質に関する。このような物質は、種々のエネルギー貯蔵適用において目的のものである。
【背景技術】
【０００４】
（背景）
ＬｉＭＰＯ４物質（ここでＭは、遷移金属である）は、エネルギー貯蔵適用について、例えば、充電式リチウム電池について目的のものである。適切な遷移金属の例は、鉄である。軽量であることが要求されているので、このような物質のエネルギー貯蔵における高エネルギー密度電池（例えば、乗り物もしくは携帯式電子デバイスに動力を供給するため）改善が、必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の要旨）
本発明は、一般に、特定の酸化リチウム物質に関する。本発明の主題は、いくつかの場合において、相互関係のある製品、特定の問題に対する代わりの解決策、ならびに／または１種以上のシステムおよび／もしくは物品の複数の異なる使用を包含する。
【０００６】
一局面において、本発明は、物品に関する。上記物品は、１セットの実施形態において、コアおよび上記コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子を含む。一実施形態において、上記コーティングは、組成  ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＯｍを有し、ここでｘ、ｚ、ｗ、およびｍは、各々独立して、０より大きく、ｙは、０以上である。別の実施形態において、上記コーティングは、組成  ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＣｖＯ４を有し、ここでｘ、ｚ、およびｗは、各々独立して、０より大きく、ｙは、０以上であり、そしてｗおよびｖのうちの少なくとも一方は、０より大きい。なお別の実施形態において、上記粒子は、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＯ４を有し、ここで数（ｘ／ｚ）は、約１〜約２の間の数であり、数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１〜約３．４もしくは約２．５の間の数である。これら構造において、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。上記遷移金属は、当業者に公知であるように、周期表（例えば、第３族〜第１２族）のｄブロックの元素である。
【０００７】
上記粒子は、別の実施形態において、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＯ４を有し、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、そしてｚは、約０．５〜約１．１の間である。Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。いくつかの場合において、上記粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、上記粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成される。特定の場合において、上記粒子は、最大５．２Ｖに充電された場合、２．５Ｖへと放電されると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量（ｃａｐａｃｉｔｙ）を与えることができる。
【０００８】
なお別の実施形態において、上記粒子は、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＯ４を有し、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、ｚは、約０．５〜約１．１の間であり、そしてｗは、０〜約０．１の間である。なお別の実施形態によれば、上記粒子は、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＣｖＯ４を有し、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、ｚは、約０．５〜約１．１の間であり、そしてｖは、０〜約０．１の間である。別の実施形態において、上記粒子は、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＣｖＯ４，を有し、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、ｚは、約０．５〜約１．１の間であり、ｗは、約０〜約０．１の間であり、そしてｖは、０〜約０．１の間である。これら構造において、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。
【０００９】
別のセットの実施形態において、上記物品は、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＯ４を有するコーティングされた粒子を含み、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、ｚは、約０．５〜約１．１の間である。一実施形態において、上記粒子は、ＬｉＭＰＯ４を含むコア、および上記コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを含む。別の実施形態において、数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約０．３〜約１の間の数である。Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。
【００１０】
上記物品は、さらに別のセットの実施形態において、ＬｉＭＰＯ４を含むコアおよび上記コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを含むコーティングされた粒子を含む。Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。一実施形態において、上記粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、上記粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成される。別の実施形態において、上記粒子は、最大５．２Ｖに充電した場合、２．５Ｖへと方ですると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与える。
【００１１】
上記物品は、なお別のセットの実施形態において、結晶性ＬｉＭＰＯ４を含むコアおよび上記コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを含むコーティングされた粒子を含む。Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。特定の場合において、上記コアは、約１５０ｎｍ未満、例えば、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、もしくは約１０ｎｍ未満の平均粒径を有する。
【００１２】
本発明のさらに別のセットの実施形態は、エネルギー貯蔵粒子に関する。一実施形態において、エネルギー貯蔵粒子は、リチウムを含む化合物、鉄、マンガン、コバルト、および／もしくはニッケルを含む化合物、ならびに窒素およびリンを含む化合物を、約８００℃より低い温度で焼結させて、上記粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成される。別の実施形態において、エネルギー貯蔵粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、上記粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成される。上記粒子は、最大５．２Ｖに充電した場合、２．５Ｖへと放電されると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与える。
【００１３】
なお別の実施形態において、上記エネルギー貯蔵粒子の少なくとも一部分は、結晶性ＬｉＭＰＯ４から本質的になる。Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。いくつかの場合において、上記粒子は、最大５．２Ｖに充電した場合、２．５Ｖへと放電されると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与える。
【００１４】
１セットの実施形態において、本発明の物品は、ＬｉＭＰＯ４を含むコアおよび透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）において（例えば、ＴＥＭ回折測定法において）不定形であるように見えるコーティングを含むコーティングされた粒子を含む。いくつかの場合において、上記粒子は、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＯ４を有し得、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、ｚは、約０．５〜約１．１の間である。一実施形態において、上記粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、上記粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成される。上記粒子は、最大５．２Ｖに充電した場合、２．５Ｖへと放電されると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与え得る。これら構造において、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。
【００１５】
別のセットの実施形態において、本発明の物品は、ＬｉＭＰＯ４を含むコア、および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）において（例えば、ＴＥＭ回折測定法において）不定形であるように見える第２の部分を含むコーティングされた粒子を含む。いくつかの場合において、上記粒子は、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＯ４を有し得、ここで数（ｘ／ｚ）は、約１〜約２の間の数であり、数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１〜約３．４の間、もしくは約１〜約２．５の間の数である。一実施形態において、上記粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、上記粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成される。上記粒子は、最大５．２Ｖに充電した場合、２．５Ｖへと放電されると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与え得る。これら構造において、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。
【００１６】
上記物品は、別のセットの実施形態によれば、マトリクスを含む。一実施形態において、上記マトリクスは、組成  ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＯｍを有し、ここでｘ、ｙ、ｚ、ｗ、およびｍは、各々独立して、０より大きい。別の実施形態において、上記マトリクスは、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＯ４を有し、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、ｚは、約０．５〜約１．１の間である。これらの場合のうちのいくつかにおいて、上記マトリクスは、組成  ＬｉＭＰＯ４有する粒子を含む。これら構造において、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。
【００１７】
他のセットの実施形態は、ｘ：ｙ：ｚ：４の比で元素Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含むコーティングされた粒子を含む物品を含み、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、そしてｚは、約０．５〜約１．１の間である。いくつかの場合において、上記粒子は、ＬｉＭＰＯ４を含むコア、および上記コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを含む。別のセットの実施形態は、ｘ：ｙ：ｚ：４の比で元素Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含む粒子を含む物品を含み、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約０．９５の間であり、ｚは、約０．５〜約０．９５の間であり、そして数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約０．３〜約１の間の数である。これら構造において、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。
【００１８】
なお別のセットの実施形態は、コアおよび上記コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有するコーティングされた粒子を含む物品を含む。一実施形態において、上記粒子は、ｘ：ｙ：ｚ：４の比で元素Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含み得、ここで数（ｘ／ｚ）は、約１〜約２の間の数であり、数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１〜約３．４の間、もしくは約１〜約２．５の間の数である。上記粒子は、別の実施形態において、ｘ：ｙ：ｚ：４の比で元素Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含み得、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、ｚは、約０．５〜約１．１の間である。いくつかの場合において、上記粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、上記粒子を生成する工程を包含するプロセスによって形成される。なお別の実施形態において、上記粒子は、ｘ：ｙ：ｚ：４の比で元素Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含み得、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、ｚは、約０．５〜約１．１の間である。上記粒子は、最大５．２Ｖに充電された場合、２．５Ｖへと放電されると、少なくとも１７０ｍＡ／ｇの電流速度において少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇの容量を与え得る。これら構造において、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。
【００１９】
本発明の別の局面は、方法に関する。１セットの実施形態において、上記方法は、１種以上の前駆物質に電荷を貯蔵することができるエネルギー貯蔵粒子を曝す工程、および上記１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させる工程を包含する。別のセットの実施形態において、上記方法は、ＬｉＭＰＯ４を含むエネルギー貯蔵粒子を、リチウム源とともに約８００℃より低い温度で減圧雰囲気において焼結させる工程を包含する。なお別のセットの実施形態において、上記方法は、ＬｉＭＰＯ４を含むエネルギー貯蔵粒子を、窒素源とともに約８００℃より低い温度で減圧雰囲気において焼結させる工程を包含する。これら構造において、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。
【００２０】
上記方法は、１セットの実施形態において、ＬｉＭＰＯ４を不定形マトリクス内で結晶化する工程を包含する。
【００２１】
別のセットの実施形態において、上記方法は、電池にエネルギーを貯蔵するための物質の使用を促進する工程を包含する。一実施形態において、上記物質は、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＯ４を有し、ここでｘは、約０．０１〜約１．１の間であり、ｙは、約０．５〜約１．１の間であり、ｚは、約０．５〜約１．１の間である。いくつかの場合において、上記物質は、ＬｉＭＰＯ４を含む第１の部分および上記第１の部分から区別できる第２の部分を少なくとも含む。別の実施形態によれば、上記物質は、全体組成  ＬｉｘＭｙＰｚＯ４を有し、ここで数（ｘ／ｚ）は、約１〜約２の間の数であり、数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１〜約３．４の間、もしくは約１〜約２．５の間の数である。特定の場合において、上記物質は、ＬｉＭＰＯ４を含む第１の部分および上記第１の部分から区別できる第２の部分を少なくとも含む。これら構造において、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。
【００２２】
別の局面において、本発明は、本明細書に記載される実施形態のうちの１つ以上を作製するための方法に関する。別の局面において、本発明は、本明細書に記載される実施形態のうちの１つ以上を使用するための方法に関する。
【００２３】
本発明の他の利点および新規な特徴は、添付の図面とともに考慮される場合、本発明の種々の非限定的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかになる。本明細書および参考として援用される文献が矛盾するおよび／もしくは一致しない開示を含む場合、本明細書が優先するものとする。参考として援用される２つ以上の文献が、互いに矛盾するおよび／もしくは一致しない開示を含む場合、より最近の有効日を有する文献が、優先するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明の非限定的実施形態は、添付の図面を参照して、例示によって記載される。上記添付の図面は、模式的でありかつ縮尺どおりに書かれているとは意図されない。この図面において、示される各同一もしくはほぼ同一の構成要素は、代表的には、単数形で示されている。明らかにする目的で、すべての構成要素は、すべての図面に示されなくてもよく、例示が必ずしも、当業者に本発明を理解させる必要がない場合、示される本発明の各実施形態のすべての構成要素でなくてもよい。図面において
【図１】図１は、Ｌｉ−Ｆｅ−Ｐ−Ｏ相図解の一部分の模式図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施形態に従って、インサイチュ技術（ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用して形成される種々の粒子を図示するＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施形態に従って、インサイチュ技術（ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用して形成される種々の粒子を図示するＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の一実施形態に従って、インサイチュ技術（ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用して形成される種々の粒子を図示するＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の一実施形態に従って、インサイチュ技術（ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用して形成される種々の粒子を図示するＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明の一実施形態に従って、インサイチュ技術（ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用して形成される種々の粒子を図示するＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、本発明の一実施形態に従って、インサイチュ技術（ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用して形成される種々の粒子を図示するＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の別の実施形態に従って、エクスサイチュ技術（ｅｘ  ｓｉｔｕ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用して形成される種々の粒子を図示するＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の別の実施形態に従って、エクスサイチュ技術（ｅｘ  ｓｉｔｕ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用して形成される種々の粒子を図示するＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の別の実施形態に従って、エクスサイチュ技術（ｅｘ  ｓｉｔｕ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を使用して形成される種々の粒子を図示するＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の一実施形態に従って、インサイチュ技術を使用して形成される種々の粒子を図示するＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の一実施形態に従って、インサイチュ技術を使用して形成される種々の粒子を図示するＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の一実施形態に従って、インサイチュ技術を使用して形成される種々の粒子を図示するＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施形態に従って、エクスサイチュ技術を使用して形成される種々の粒子を図示するＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施形態に従って、エクスサイチュ技術を使用して形成される種々の粒子を図示するＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の一実施形態に従って、エクスサイチュ技術を使用して形成される種々の粒子を図示するＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の一実施形態に従って、エクスサイチュ技術を使用して形成される種々の粒子を図示するＴＥＭ顕微鏡写真である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態において、化学量論的物質および非化学量論的物質を図示するＸＰＳデータである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に従って生成されるインサイチュの非化学量論的物質を図示するＸＲＤデータである。
【図８】図８Ａ〜８Ｃは、ＬｉＦｅＰＯ４を不定形マトリクス内で結晶化する工程を示す模式図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の特定の実施形態についての伝導性データを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の特定の実施形態についての伝導性データを示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の一実施形態において、種々の窒素含有粒子を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の一実施形態において、種々の窒素含有粒子を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１１】図１１は、本発明の別の実施形態において、特定の窒素含有粒子についての電子化学的性能データを示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の種々の実施形態についての電子化学的性能データを示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の種々の実施形態についての電子化学的性能データを示す。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明の種々の実施形態についての電子化学的性能データを示す。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、本発明の種々の実施形態についての電子化学的性能データを示す。
【図１２Ｅ】図１２Ｅは、本発明の種々の実施形態についての電子化学的性能データを示す。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の種々の実施形態についての電子化学的性能データを示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の種々の実施形態についての電子化学的性能データを示す。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の特定の実施形態についての速度データを示す。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の特定の実施形態についての速度データを示す。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、本発明の特定の実施形態についての速度データを示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の特定の実施形態についてのＸＲＤおよび電子化学的性能データを示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本発明の特定の実施形態についてのＸＲＤおよび電子化学的性能データを示す。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、本発明の特定の実施形態についてのＸＲＤおよび電子化学的性能データを示す。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の種々の実施形態についてのデータを示す。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の種々の実施形態についてのデータを示す。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、本発明の種々の実施形態についてのデータを示す。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、本発明の種々の実施形態についてのデータを示す。
【図１６Ｅ】図１６Ｅは、本発明の種々の実施形態についてのデータを示す。
【図１６Ｆ】図１６Ｆは、本発明の種々の実施形態についてのデータを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（詳細な説明）
本発明は、一般に、エネルギー貯蔵粒子（例えば、酸化リチウムエネルギー貯蔵物質）とともに使用するための特有のコーティングに関する。本発明は、粒子のための特有のコーティング、特有の粒子／コーティング組み合わせ、ならびにコーティングおよび／もしくはコーティングされた粒子を作製するための特有の方法を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、小さな粒子を作製するための特有の方法を提供する。
【００２６】
充電式Ｌｉ電池は、代表的には、充電および放電の間に、Ｌｉを交換する電極を有する。このＬｉが交換され得る速度は、高い充電および／もしくは放電速度が電池に求められる多くの適用において重要である。高速可能出力（ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）を達成するために、Ｌｉ＋イオンおよび電子は、その電極構造を通って活性物質の表面へと迅速に動くことができ、次いで、上記活性物質によって迅速に吸着され得る。カソード物質については、Ｌｉ＋および電子は、上記電池の放電の間に吸着され、このプロセスは、充電の間に反対になる。本発明はカソードに限定されないが、本明細書において使用される場合、「充電」はＬｉ除去を示し、そして「放電」とはＬｉ挿入をいう。
【００２７】
ＬｉＦｅＰＯ４（多くの望ましい電池特性を有する物質）は、乏しい電子伝導体（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）であることが理解され、一般に、Ｌｉを、１つの特定の結晶表面を通して拡散させるのみである。従って、Ｌｉ＋イオンおよび電子をＬｉＦｅＰＯ４の表面に迅速に動かし、イオンおよび電子が上記物質の中に挿入するために遠くに移動しなくてもよいように、粒子径を小さく維持することは重要である。対照的に、本発明のいくつかの局面において、コーティングは、イオンおよび電子の迅速な輸送を可能にするように提供される。同時に、多くの実施形態において、粒子径は、合成の間に小さく維持される。
【００２８】
リン酸Ｌｉは、一般に、Ｌｉ＋イオンの妥当な良好な固体状態伝導体であることが公知である。特に、Ｌｉ３ＰＯ４は、窒素原子でドープした場合、固体−薄膜電池（ｓｏｌｉｄ−ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｂａｔｔｅｒｙ）において固体状態電解液として使用され得る。図１は、Ｌｉ−Ｆｅ−Ｐ−Ｏ相図解の関連部分を示す。これは、模式図に過ぎず、示される相の詳細は、種々の合成条件（例えば、酸素分圧、温度、不純物の存在など）に依存し得ることが理解されるべきである。しかし、本発明の特定の局面において、組成的に、いくらかのＦｅおよびＮを組み込んで、Ｌｉ３ＰＯ４およびＬｉ４Ｐ２Ｏ７に近いコーティングが、形成される。上記コーティングは、これら化合物の異なる結晶相として存在しなくてもよいが、いくつかの実施形態においてこの組成に近い混合物として存在し得ることが理解されるべきである。本発明の特定の実施形態において、上記コーティング物質は、以下でより詳細に議論されるように、実際に不定形である。一実施形態において、上記コーティングは、ＬｉＦｅＰＯ４物質上で、ＬｉＦｅＰＯ４および他の物質が単一のプロセスで形成されるように、試薬の非化学量論的混合物で出発することによって、インサイチュで調製される。図１は従って、使用され得る１つの非化学量論的（ｏｆｆ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）方法が、約２：１の比で上記物質のＦｅ含有量およびＰ含有量を減少させることであることを示す。このことは、ＬｉＦｅＰＯ４に形成に加えて、例えば、リン酸Ｌｉが豊富な物質を作り出す。このような非化学量論的（ｏｆｆ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）方法は驚くべきである。なぜなら、先行技術において、非化学量論（ｏｆｆ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ）は、性能に負の影響（ｉｍｐａｒｔ）を有すると考えられ、そしてＦｅ−酸化物もしくはＦｅ−リン酸化物のような相を作り出した。例えば、１：１の比でのＦｅおよびＰの非化学量論的（ｏｆｆ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）比は、不活性化しかつ絶縁性のＦｅ酸化物を生成することが予測されたので、非効率的かつ望ましくないと考えられた。
【００２９】
本発明の一局面において、粒子は、コアおよびコーティングを有するように形成される。上記粒子は、ＬｉＭＰＯ４のような物質を有するコアおよびコーティングを含み得、ここでＭは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。上記粒子は、いくつかの実施形態において、塩もしくは他の前駆物質の非化学量論的組み合わせを使用して、これらを焼結して、粒子を形成することによって形成され得る。ＬｉＭＰＯ４は、上記粒子のコアとして形成され得る一方で、残りの物質は、ＬｉＭＰＯ４の周りにコーティングを形成し得る。代表的には、上記ＬｉＭＰＯ４は結晶性である一方で、上記コーティングは概して不定形であり、いくつかの場合において、上記コーティングは、ＬｉＭＰＯ４の大きな結晶が形成されないようにし得る。しかし、他の実施形態において、コーティングは、上記粒子の形成後に粒子に適用されて、コア／コーティング構造を形成し得る。いくつかの場合において、複数の「コア」は、粒子内に存在し得、コーティング（例えば、図８に示されるように）によって囲まれ得る。本明細書で開示される粒子は、比較的高いエネルギー容量を有す得るので、電池および他のエネルギー貯蔵デバイスにおける使用を見いだし得る。本発明の他の局面は、このような粒子を含むデバイス、このような粒子を作製するための方法、このような粒子を作製するためのキット、このような粒子の作製もしくは使用を促進するための方法などに関する。
【００３０】
本発明のいくつかの局面は、一般に、コーティングされた粒子に関する。コーティング粒子は、コアおよび上記コアの少なくとも一部分を囲んでいるコーティングを有し得る。いくつかの実施形態において、上記コアおよび上記コーティングは、同時に形成される；他の場合においては、上記コアは、最初に形成され、次いで、上記コーティングが、上記コアに適用される。以下に詳細に議論されるように、上記コアは、特定の実施形態において、当該分野で公知のエネルギー貯蔵粒子であり得る一方で、上記コアの少なくとも一部分を囲んでいる上記コーティングは、本明細書で議論されるように、特有であり得る。一般に、上記コアおよびクラッディング（ｃｌａｄｄｉｎｇ）は、コーティングされた粒子内で別個に同定され得る。例えば、上記コアおよび上記クラッディングは、異なる構造（例えば、結晶性もしくは結晶構造の異なる程度）、異なる組成、および／もしくは異なる形態（例えば、コアおよび上記コアを囲んでいるコーティングとして容易に同定可能であり、これはしばしば、比較的薄い）を有すると同定され得、このような領域は、光学顕微鏡もしくはＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）のような技術を使用して容易に同定され得る。他の技術は、以下に詳細に記載される。従って、例えば、結晶構造（例えば、純粋な結晶性、微結晶性、結晶性が乏しい、もしくは不定形の範囲に及ぶ）の相対量が、粒子について決定され得、そして上記コアの存在および上記コーティングを決定するために使用され得る。特定の例として、コーティングされた粒子は、結晶性コアおよび結晶性が低い（例えば、結晶性であるが、低い程度に微結晶性であるか、またはさらに不定形である）コーティングを含み得る。
【００３１】
いくつかの場合において、２つ以上の粒子は形成の間に「溶融」し得、１つより多いコアを含む粒子、および／もしくは別個の相（コア）および連続相（上記コーティング（これは、上記コアを含むマトリクスと考えられ得る））が存在する凝集物の組み合わせを生じる。従って、「コア」および「クラッディング」はしばしば単数形においてしばしば本明細書で使用されるが、これは、単に例示に過ぎず、他の実施形態において、粒子は、複数のコアを含み得、本明細書で議論される特徴を有する粒子の凝集が存在し得るなどが理解されるべきである。上記粒子は、任意の様式で（例えば、均一に、不均一になど）、上記マトリクス内で分布させられ得る。いくつかの場合において、上記マトリクスは、多孔性であり得る。
【００３２】
代表的には、粒子は、約５μｍ未満の平均直径を有する。ここで「平均直径」とは、上記粒子と同じ体積を有する完全球体の直径である。いくつかの場合において、上記粒子は、約１μｍ未満、約７５０ｎｍ未満、約５００ｎｍ未満、約２５０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約７５ｎｍ未満、もしくは約５０ｎｍ未満の平均直径を有し得る。いくつかの場合において、上記コーティングは、上記粒子の比較的小さな部分を含む。例えば、上記コーティングは、約２５０ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１５０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約７０ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、約１５ｎｍ未満、もしくは約１０ｎｍ未満の平均厚を有し得る。
【００３３】
１セットの実施形態において、上記粒子は、以下の全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ
を有し、ここでｘ、ｙ、ｚ、およびｍは、各々独立して０より大きく、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）である。Ｏは、特定の場合において、４に正規化され得る。他の場合において、ｍは、例えば、約１．６〜約５．４の間、約３〜約５．４の間、もしくは約３〜約４の間などであり得る。本明細書において使用される場合、粒子の「全体組成」は、上記粒子内の元素の位置、上記粒子の物理的構造（例えば、上記コアもしくはコーティング内であろうとそうでなかろうと）、上記粒子の分子組成などに拘わらず、上記粒子の平均組成である。従って、ｘ、ｙ、およびｚは、必ずしも整数でなくてもよいが、分数もしくは小数であり得、そしていくつかの場合において、Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯは、非化学量論的比で存在する。従って、例えば、ｘは、約０．０１〜約１．１の間、いくつかの場合において、約０．５〜約１．１の間、約０．７５〜約１．１の間、約０．９〜約１．１の間、もしくは約０．９５〜約１．０５の間であり得る。同様に、ｙは、約０．５〜約１．１の間、いくつかの場合において、約０．７５〜約１．１の間、約０．９〜約１．１の間、もしくは約０．９５〜約１．０５の間であり得る。ｚは、独立して、約０．５〜約１．１の間、およびいくつかの場合において、約０．７５〜約１．１の間、約０．９〜約１．１の間、もしくは約０．９５〜約１．０５の間であり得る。いくつかの場合において、ｙは、ｚと等しくなく、そして特定の場合において、ｙは、ｚより小さい、すなわち、上記粒子は、Ｍより多くのＰを含む。特定の場合において、以下に詳細に議論されるように、Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、および／もしくはＯの非化学量論的比は、上記粒子を形成するために使用される。
【００３４】
別の例として、いくつかの場合において、上記粒子内に、ｘ、ｙ、および／もしくはｚの特定の比（すなわち、Ｌｉ、Ｍ、および／もしくはＰの特定の比）が存在し得る。例えば、一実施形態において、粒子全体におけるＬｉ  対  Ｐの比を表す数（ｘ／ｚ）は、約１〜約２の間の数である。例えば、（ｘ／ｚ）は、約１．２、約１．４、約１．６、約１．８、もしくは約２であり得る。驚くべきことに、このような非化学量論的比の使用は、機能しない物質（すなわち、エネルギーを貯蔵するために適していないもの）を生じないが、代わりに、このような非化学量論的比の使用が、本明細書に記載されるような特定の条件下で、ＬｉＦｅＰＯ４を含み、エネルギーを貯蔵するために使用され得るコアおよび上記コアを囲んでいるコーティングの形成を生じ得ることを見いだした。いくつかの実施形態において、数（ｘ／ｚ）は、約１〜約１．５の間、約１〜約１．４の間、約１および約１．３を含む、約１〜約１．３の間、約１．０５〜約１．２の間、約１．０５〜約１．１５の間などである。
【００３５】
別の例として、数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１〜約３．４の間、もしくは約１〜約２．５の間の数であり得る。ここで（１−ｙ）／（１−ｚ）は、いわゆる、粒子全体内のＬｉおよびＯに対するＭおよびＰの相対的欠乏の尺度である。いくつかの場合において、数（１−ｙ）／（１−ｚ）は、約１．５〜約２．５の間、約１．７〜約２．３の間、約１．８〜約２．２の間、もしくは約１．９〜約２．１の間の数である。
【００３６】
さらに別の例として、数（２ｚ−ｙ−１）の絶対値（すなわち、数｜２ｚ−ｙ−１｜）は、約０．３未満、約０．２未満、もしくは約０．１未満であり得る、すなわち、Ｍの欠乏は、ＬｉおよびＯに対して、Ｐに関しておよそ２倍欠乏している。一実施形態において、上記粒子は、全体組成  ＬｉＦｅ１−２ａＰ１−ａＯ４を有し、すなわち、ここで組成  ＬｉｘＭｙＰｚＯｍに対して、ｘ＝１、ｙ＝１−２ａ、およびｚ＝１−ａであり、ａは、０〜１の間、代表的には、０〜０．５の間の数である。
【００３７】
本発明の特定の実施形態において、窒素源は、Ｎを上記コーティングの中に組み込むために使用され得る。例えば、上記粒子は、別のセットの実施形態において、以下の全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＯｍ
を有し得、ここでｘ、ｙ、ｚ、ｗ、およびｍは、各々独立して０より大きく、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）である。いくつかの場合において、Ｏは、ｍ＝４に正規化され得る。他の場合において、ｍは、例えば、約１．６〜約５．４の間、約３〜約５．４の間、もしくは約３〜約４の間などであり得る。ｗは、約０．０１〜約１．１の間、もしくは０〜約０．１の間であり得、そしてｘ、ｙ、およびｚは、上記で議論されるものと同じである（ｘ、ｙ、およびｚの間の上記比を含む）。このような粒子は、Ｎの付加以外は、ＬｉｘＭｙＰｚＯ４に類似している。Ｎを上記粒子に付加することは、イオン伝導度（例えば、上記コーティングを通るＬｉイオン輸送）を増強し得ると考えられる。
【００３８】
さらに別のセットの実施形態において、本発明の粒子は、Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、およびＣを含み得、ここでＭは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）である。例えば、上記粒子は、別のセットの実施形態において、以下の全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＣｖＯｍ
を有し得、ここでｘ、ｙ、ｚ、ｖ、およびｍは、各々独立して、０より大きい。いくつかの場合において、Ｏは、ｍ＝４に正規化される。他の場合において、ｍは、例えば、約１．６〜約５．４の間、約３〜約５．４の間、もしくは約３〜約４の間などであり得る。いくつかの実施形態において、ｖは、約０．０１〜約１．１の間もしくは０〜約０．１の間であり得、ｘ、ｙ、およびｚは、上記で議論されるものと同じである（ｘ、ｙ、およびｚの間の上記の比を含む）。このような粒子は、上記で議論されるものに類似である。
【００３９】
なお別の実施形態において、本発明の粒子は、Ｌｉ、Ｍ、Ｐ、Ｎ、およびＣを含み得、ここでＭは、遷移金属であり；例えば、粒子は、別のセットの実施形態において、以下の全体組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＣｖＯｍ
を有し得、ここでｘ、ｙ、ｚ、ｗ、ｖ、およびｍは、各々独立して、０より大きい。Ｏは、特定の場合において、４に正規化され得る。他の場合において、ｍは、例えば、約１．６〜約５．４の間、約３〜約５．４の間、もしくは約３〜約４の間などであり得る。いくつかの場合において、ｖおよびｗは、各々独立して、約０．０１〜約１．１の間もしくは０〜約０．１の間であり得、そしてｘ、ｙ、およびｚは、上記で議論されているものと同じである（ｘ、ｙ、およびｚの間の上記の比を含む）。
【００４０】
さらに別のセットの実施形態において、本発明の粒子は、Ｌｉ：Ｍ：Ｐ：Ｏの比がｘ：ｙ：ｚ：４として定義され得るような比のＬｉ、Ｍ、Ｐ、およびＯを含み、ここでｘ、ｙ、およびｚは、上記のように定義される（すなわち、Ｏは、４に正規化される）。Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）である。上記粒子はまた、他の種を含み得る。例えば、上記粒子はまた、Ｎおよび／もしくはＣ、ならびに／または他の元素（例えば、Ｈ）を含み得る。しかし、一実施形態において、上記粒子は、本質的にＣを含まない。粒子の上記元素組成は、当業者に公知の技術（例えば、誘導結合高周波プラズマ発光（ＩＣＰ）技術）を使用して測定され得る。
【００４１】
コーティングされた粒子は、本発明の一局面によれば、以下の組成：
ＬｉｘＭｙＰｚＯｍ、ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＯｍ、ＬｉｘＭｙＰｚＣｖＯｍ、ＬｉｘＭｙＰｚＮｗＣｖＯｍ
を有するコーティングを含み、ここでｘ、ｚ、ｗ、ｖ、およびｍは、各々独立して、０より大きく、そしてＭは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）である。ｙは、いくつかの場合において、０以上であり得る（すなわち、いくつかの実施形態において、上記コーティングに存在する遷移金属はない可能性がある）。ｍは、いくつかの場合において、４に正規化され得る。他の場合において、ｍは、例えば、約１．６〜約５．４の間、約３〜約５．４の間、もしくは約３〜約４の間などであり得る。いくつかの場合において、数（ｙ／ｘ）は、約０．４未満、約０．３未満、約０．２未満、もしくは約０．１未満の数であり、ここで（ｙ／ｘ）は、Ｍ  対  Ｌの比を表す。特定の実施形態において、数（ｘ／ｚ）は、粒子全体におけるＬｉ  対  Ｐの比を表し、約１〜約２の間の数である。例えば、（ｘ／ｚ）は、約１．２５〜約３の間、約１．５〜約３の間、約２〜約３の間などであり得る。一実施形態において、ｍは、数（ｘ＋２ｙ＋５ｚ）／２より大きくかつ数（ｘ＋３ｙ＋５ｚ）／２より小さい。一般に、この数は、上記コーティング内のＭの原子価もしくは酸化状態の尺度であり、これは、約＋２〜約＋３の間であり得る。上記Ｍの酸化状態は、上記コーティング内の電荷平衡によって決定され得る。
【００４２】
一局面において、コーティングされた粒子は、結晶性であるかもしくは少なくとも本質的に結晶性であるコアを含む。物質の結晶性部分は、当業者に公知の技術を使用して（例えば、Ｘ線回折測定法（例えば、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、電子回折技術、もしくは透過型電子顕微鏡を使用する（例えば、ＴＥＭ回折測定法を介する）観察を適用することによって）決定され得る。
【００４３】
非限定的例として、銅金属（１．５４０１Åの特徴的波長）が、ＸＲＤにおけるＸ線源として使用され得る。上記物質は、粉末形態において（例えば、瑪瑙乳鉢を使用することによって）調製され得、そして上記Ｘ線が、上記粉末に指向され得る。相互作用後、上記Ｘ線は、反射もしくは透過させられ、そしてこれらＸ線は、代表的には、上記入射ビームとは異なる波長を有する。結晶性物質は、代表的には、このような技術を使用して研究した場合に、例えば、ＸＲＤピークの拡がりもしくはＦＨＷＭ（最大半値（ｈａｌｆ  ｍａｘｉｍｕｍ）での全幅）におけるピークの比較を測定することによって測定される場合、一連の鋭い、分離したピークを有する。結晶性が乏しいもしくは不定形の物質は、結晶性物質と比較した場合、より大きなＦＨＷＭ値もしくはより大きなピーク拡がりを有し得る。例えば、ＸＲＤデータは、「不定形ハンプ（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｈｕｍｐ）」を示し得、これは、低角度範囲（代表的には、３０°未満）あたりの広いハンプである。上記不定形相はまた、例えば、通常、ケイ素もしくはＡｌ２Ｏ３によるＲｉｅｔｖｅｌｄ精製を使用して特徴づけられ得る。さらに、上記不定形相は、いくつかの場合において、異なる温度サンプルに対するＸＲＤ測定値を使用して、決定され得る。
【００４４】
電子回折および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）はまた、結晶構造を決定するために使用され得る。これら技術は、代表的には、ＸＲＤより詳細な空間分離を有し、そして結晶構造における局所的変動を観察するために使用され得る。このような技術は、当業者によって、例えば、上記コーティングが、不定形もしくは結晶性が乏しい場合に、上記コアを上記コーティングから区別するために使用され得る。例えば、電子回折については、上記電子ビームは、サンプルの異なる領域において（例えば、上記コアおよび上記コアのコーティングにおいて）指向され得、それら領域の回折の程度は、結晶構造を決定するために決定され得る。従って、コアに指向される電子ビームは、高度の回折を示し得、このことは、上記コアが結晶性であることを示すが、コーティングに指向される上記電子ビームは、全く回折を示さないか、または比較的低度の回折を示し得、このことは、上記コーティングが、不定形であるかもしくは結晶性が乏しいことを示す。
【００４５】
いくつかの実施形態において、上記結晶性物質の粒径はまた、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）のような技術を使用して、決定され得る。例えば、上記コアは、いくつかの場合において、約１５０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、約１０ｎｍ未満、もしくは約５ｎｍ未満の平均粒径を有し得る。以下で議論されるように、このような粒子の粒径は、いくつかの場合において、制御され得る。
【００４６】
１セットの実施形態において、上記コアはＬｉＭＰＯ４を含み、これは、いくつかの場合のように、結晶性形態で存在し得る。このような結晶性コアは、いくつかの場合において、上記ＬｉＭＰＯ４コアからの不純物もしくは偏差は、以下で議論されるもののようなシステムおよび方法を介して排除され得るので、ＬｉＭＰＯ４から本質的になり得る。上記のように、Ｍは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）であり得る。
【００４７】
上記コーティングは、一局面によれば、完全に結晶性でなくてもよく、ＴＥＭによって試験される場合、不定形であるように見えるかもしれず、すなわち、上記コーティング内の結晶相の存在を示す上記コーティングの電子回折画像において、領域は観察することができない。このようなコーティングは、不定形であってもよいし、ある程度の結晶構造（例えば、微結晶性構造を有する）を有していてもよい。上記ＴＥＭは、画像化モード（例えば、その後の研究のために画像を生成する）、もしくは回折モード（例えば、結晶構造の量を示す回折パターンを生成する）において行われ得る。コーティングは、従って、上記粒子の上記コーティングが測定されるか、または別の方法でＴＥＭを使用して決定される場合、結晶性シグナルがなければ不定形であるように見え得る。例えば、ＴＥＭ回折モードにおいて、結晶性物質は、結晶性構造もしくは原子周期性に対応するいくつかの点を有する一方で、不定形物質もしくは結晶性が乏しい物質は、このような点を生成しないかもしれない。別の例として、ＨＲ−ＴＥＭ（高分離能ＴＥＭ）において、結晶性物質は、代表的には、格子縞もしくは構造を示す一方で、不定形物質は、格子縞を示さない。例えば、図４Ａ（これは、結晶性領域（並行した直線状構造によって一般的に特徴づけられる）および不定形領域（これは、このような構造を示さない）を示す）を参照のこと。
【００４８】
種々の元素は、上記コーティング（これは、上記コアの形成の間に上記コアから排除される元素、または上記粒子が形成されるときに存在する他の元素を含み得る）内に存在し得る。例えば、上記コーティングは、Ｌｉ、Ｐ、Ｍ、Ｎおよび／もしくはＣを含み得、ここでＭは、遷移金属（例えば、鉄、マンガン、コバルト、ニッケルなど）である。このような物質は、上記コアが結晶化されるプロセスにおいて上記コアからこのような原子の排除に起因して、上記コーティング内で存在し得る。いくつかの局面において、上記コーティングは、イオン伝導性（例えば、Ｌｉイオンに対して）および電子伝導性（電子に対して）の両方であり得る。
【００４９】
コーティングおよび上記コーティングの特性（例えば、結晶構造）を決定するために使用され得る別の技術、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）である。当業者は、ＸＰＳ技術を認識している。一般に、ＸＰＳにおいて、Ｘ線は、サンプル（または上記サンプルの一部）に指向され、そして放射された電子（光電子）のエネルギーが、上記電子の結合エネルギーを決定するために測定され、これは、上記表面組成を決定するために使用される。
【００５０】
上記コーティングは、いくつかの実施形態において、上記サンプルのバルクの結晶構造を測定するＸＲＤ測定値もしくは他の測定値、およびＴＥＭもしくは上記サンプルの表面の結晶構造を測定する他の表面測定値の比較によって、上記コアから区別され得る。上記バルク測定値と上記表面測定値との間の差異は、次いで、上記コアおよび／もしくは上記コーティングの存在および／もしくは特性を決定するために使用され得る。
【００５１】
上記コーティングは、いくつかの場合において、上記結晶性コアからの物質の排除を通じて形成される。例えば、ＬｉｘＭｙＰｚＯ４の非化学量論的全体組成が使用される場合、相分離が生じ得、上記コーティングを生成する。いくつかの場合において、前駆物質の選択は、非化学量論的全体組成を生じ得る。例えば、鉄およびリンの前駆物質を導入することによって、非化学量論的組成が生じ得る。特定の例として、いかなる理論にも束縛されることを望まないが、式ＬｉＦｅ１−２ａＰ１−ａＯ４を有する組成は、以下のように反応し得る：
ＬｉＦｅ１−２ａＰ１−ａＯ４−−＞（１−２ａ）（ＬｉＦｅＰＯ４）＋（２ａ）（Ｌｉ２Ｏ）＋（ａ）Ｐ２Ｏ５＋Ｏ２
ここでａは、０〜１の間、代表的には、０〜０．５の間の数である。上記部分（１−２ａ）（ＬｉＦｅＰＯ４）は、上記コアの形成を促進し得る一方で、上記部分（２ａ）（Ｌｉ２Ｏ）および／もしくは（ａ）Ｐ２Ｏ５は、上記粒子の上記コーティングを形成し得る。上記物質Ｌｉ２ＯおよびＰ２Ｏ５は、別個の相を形成する必要はないが、いくつかの場合において、例えば、Ｌｉ３ＰＯ４とＬｉ４Ｐ２Ｏ７との間で組成式を有するガラス状混合物を形成し得る。本発明の一実施形態において、上記組成物の残り（ＬｉＭＰＯ４が形成された後）は、少量のＦｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、および／もしくはＮとともに、Ｌｉ、Ｐ、およびＯを含む単一相のガラス状相を形成する。
【００５２】
本発明のなお別の局面は、このような粒子を作製するためのシステムおよび方法に関する。１セットの実施形態において、このような特性を有する粒子は、１種以上の前駆物質を約８００℃より低い温度で焼結させて、上記粒子を生成する工程によって生成され得る。上記粒子の前駆物質は、上記最終的な粒子に存在する元素を有する塩もしくは他の種（例えば、Ｌｉ、Ｐ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、および／もしくはＮ）を含み得、上記焼結プロセスの間に追い払われ得る他の種（例えば、Ｏ、Ｈなど）を有し得る。上記前駆物質は、焼結する前に、いくつかの実施形態において、例えば、ボールミル処理によって、微細に分割される。
【００５３】
前駆物質の非限定的例として、リチウムの前駆物質は、塩もしくは他のリチウムを含む化合物（例えば、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）もしくはリン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４））であり得る。鉄の前駆物質は、塩もしくは他の鉄を含む化合物（例えば、シュウ酸鉄（ＦｅＣ２Ｏ４）、炭酸鉄（ＩＩ）（ＦｅＣＯ３）、および／もしくは酢酸鉄（Ｆｅ（ＣＨ３ＣＯＯ）２））であり得る。マンガンの前駆物質は、塩もしくは他のマンガンを含む化合物（例えば、炭酸マンガン（ＭｎＣＯ３））であり得る。リンの前駆物質は、塩もしくは他のリンを含む化合物（例えば、リン酸リチウム（Ｌｉ３ＰＯ４）もしくはリン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４））であり得る。窒素の前駆物質は、塩もしくた他の窒素を含む化合物（例えば、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ３）、硝酸アンモニウム（ＮＨ４ＮＯ３）、リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）、および／もしくはリン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４））であり得る；窒素前駆物質の他の非限定的な例としては、アンモニアイオン（ＮＨ４＋）、硝酸イオン（ＮＯ３−）、および／もしくは亜硝酸イオン（ＮＯ２−）を含む化合物が挙げられる。いくつかの場合において、前駆物質化合物は、Ｌｉ、Ｐ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉおよび／もしくはＮのうちの１つより多い前駆物質（例えば、ＬｉＮＯ３もしくはＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）であり得る。リチウム、鉄（もしくは別の遷移金属）およびリンの前駆物質は、いっしょに焼結される場合、ＬｉＦｅＰＯ４もしくはＬｉＭＰＯ４の生成を生じ得る。上記前駆物質が、非化学量論的比において存在する（例えば、Ｆｅおよび／もしくはＰの欠乏が存在する）場合、非化学量論的全体組成（例えば、上記で記載されるもの）を有する粒子が形成され得る。いかなる理論にも束縛されることを望まないが、ＬｉＦｅＰＯ４のような物質は、上記粒子の上記コア内で化学量論的に形成する一方で、過剰なＬｉ、Ｆｅ、および／もしくはＰが、上記粒子の周りにコーティングを形成するために排除され得ることが考えられる。従って、上記コーティングは、このような場合に、上記コアを生成する同じプロセスにおいて形成される。議論されるように、特定の場合において、上記ＬｉＭＰＯ４コアは、結晶性であってもよいし、本質的に結晶性であってもよい一方で、上記コーティングは、Ｌｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、および／もしくはＰ、ならびにおそらく他の種（例えば、Ｎおよび／もしくはＣ）を含み、電子顕微鏡のような標準的特徴付けツールにおいて、不定形であってもよいし、少なくとも不定形であるように見える。しかし、一実施形態において、上記前駆物質はＣを含まず、その結果、それによって形成される粒子は、炭素を含まない（または炭素を少なくとも本質的に含まない）。
【００５４】
いくつかの場合において、以前に議論されたように、上記粒子は、窒素（Ｎ）および／もしくは炭素（Ｃ）を含み得る。窒素および／もしくは炭素は、前駆物質（例えば、窒素および／もしくは炭素を含む塩もしくは他の化合物）から導入され得、そして／または上記窒素および／もしくは炭素は、例えば、大気中に存在する窒素含有物質（例えば、アンモニウム、Ｌｉ３Ｎ、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、ＮＨ４ＮＯ３、（ＮＨ４）２Ｃ２Ｏ４．２Ｈ２Ｏおよび／もしくは（ＮＨ４）３Ｆｅ（Ｃ２Ｏ４）３・ｘＨ２Ｏ）から上記前駆物質が焼結される場合に導入され得る。
【００５５】
いくつかの場合において、上記粒子は、比較的低温で（例えば、約８００℃未満、約７５０℃未満、もしくは約７００℃未満）で焼結され得る。低温は、不定形コーティングが上記粒子上で形成されるのを可能にし得、そしていくつかの場合において、上記不定形コーティング（またはマトリクス）は、上記粒子の上記コア内での粒子成長を制限し得る。従って、上記コア内で形成されるＬｉＭＰＯ４の結晶の大きさは、上記結晶性ＬｉＭＰＯ４を囲んでいる上記不定形コーティングもしくはマトリクスの成長を制御することによって、制御され得る。例えば、図８に示されるように、低い焼結温度で、マトリクスの形成は、粒子成長を妨げるか、または少なくとも制限する（図８Ａ）；高い焼結温度で、より高い結晶化が起こり、そして上記不定形マトリクスは、粒子増殖を効率的に妨げも制限もしない（図８Ｂおよび８Ｃ）。粒子性庁の制限は、以下で議論されるように、エネルギー貯蔵のために使用される場合、上記粒子の充電／放電のより高い速度を可能にするために有用であり得る。
【００５６】
いくつかの実施形態において、上記前駆物質の焼結は、減圧雰囲気中で起こる。減圧雰囲気は、分子状酸素（Ｏ２）、および／もしくは他の酸化する種を含まないものである。例えば、上記減圧雰囲気は、Ｈ２および／もしくはＨ２Ｏ、ＣＯおよび／もしくはＣＯ２、Ｎ２、Ａｒもしくは他の希ガス（ＮＨ３など）、ならびにこれらのすべての組み合わせを含み得る。上記減圧雰囲気は、いくつかの場合において、少なくとも部分的に、上記前駆物質化合物を焼結することから生成され得る。特定の非限定的例として、上記前駆物質内に含まれる炭素は、焼結させられて、ＣＯおよび／もしくはＣＯ２を形成し得、これらは、上記減圧雰囲気に寄与し得る。特定の場合において、Ｏ２は存在し得るが、Ｏ２の周囲濃度より低い濃度（わずかな無視できる量の酸化が、上記焼結プロセスの間に起こる濃度を含む）で存在し得る。いくつかの場合において、減圧雰囲気における上記前駆物質の焼結は、コア／コーティング形成、および／もしくは窒素の、上記粒子への組み込みを促進し得る。
【００５７】
他の工程は、上記焼結プロセスにおいて存在し得る。例えば、いくつかの場合において、上記前駆物質は、低温で加熱されて、有機源（例えば、炭酸、シュウ酸など）を分解する。例えば、上記前駆物質は、約３００℃未満、約３５０℃未満、もしくは約４００℃未満の温度で最初に加熱され得る。いくつかの場合において、上記前駆物質は、不活性雰囲気および／もしくは減圧雰囲気の下で加熱され得る。
【００５８】
別のセットの実施形態において、本発明の粒子は、適切なコアを不定形コーティングでコーティングすることによって生成され得る。本明細書に記載されるもの（例えば、化学量論的比を使用する）、もしくは当業者に公知の他の粒子を含む、任意の適切な技術（ボールミル処理、溶液混合などを含む）によって、上記コア（例えば、ＬｉＦｅＰＯ４コア）を生成した後、コーティングは、上記コアに適用され得る。上記コーティングは、前駆物質（例えば、Ｌｉ、Ｐ、Ｆｅ、Ｍｎ、もしくはＮのうちの１つ以上の非化学量論的比を有する前駆物質）から形成され得る。上記コーティングは、上記のもののような技術を使用して、上記コア上に焼結されられ得る。いくつかの場合において、上記前駆物質は、例えば、ボールミル処理によって微細に分割され得る。上記コアが、必ずしもＬｉＦｅＰＯ４ではないが、任意の適切な物質（例えば、電荷を貯蔵することができる任意の粒子）であり得ることに注意すべきである。例えば、上記コアは、ＬｉＭＰＯ４物質を含み得、ここでＭは、任意の金属（例えば、遷移金属（例えば、マンガン、コバルト、ニッケルなど））である。
【００５９】
本発明の種々の局面によれば、本明細書に記載されるモノのような物質は、広く種々の目的で使用され得る。１セットの実施形態において、上記物質は、電池物質（例えば、電力ツール、ハイブリッド電気自動車、携帯式電子デバイス、ラップトップコンピューターなどにおける使用のため）として使用され得る。このような実施形態によれば、本発明の物質は、充電（例えば、電荷）を貯蔵することが可能であり得る。
【００６０】
例えば、１セットの実施形態において、上記粒子は、例えば、電荷／単位体積において測定される場合、比較的高い荷電密度もしくはエネルギー密度（すなわち、上記粒子が電荷を含む能力）を示し得る。このような特性を有する粒子は、充電式リチウム電池のような適用および電子エネルギーの貯蔵が望まれる類似の適用のために有用であり得る。例えば、いくつかの場合において、本発明の粒子は、１Ｃ（Ｃ＝１７０ｍＡ／ｇ）の放電速度で測定される場合、少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇのエネルギー密度もしくは容量、およびいくつかの場合において、少なくとも約１１０ｍＡ  ｈ／ｇ、少なくとも約１２０ｍＡ  ｈ／ｇ、およびいくつかの場合において、少なくとも約１３０ｍＡ  ｈ／ｇ、少なくとも約１４０ｍＡ  ｈ／ｇ、少なくとも約１５０ｍＡ  ｈ／ｇ、少なくとも約１６０ｍＡ  ｈ／ｇ、もしくは少なくとも約１７０ｍＡ  ｈ／ｇなどのエネルギー密度もしくは容量を示し得る。別の例として、いくつかの場合において、本発明の粒子は、６０Ｃの放電速度で測定される場合、少なくとも約５０ｍＡ  ｈ／ｇ、少なくとも約６０ｍＡ  ｈ／ｇ、少なくとも約８０ｍＡ  ｈ／ｇ、もしくは少なくとも約１００ｍＡ  ｈ／ｇのエネルギー密度もしくは容量を示し得る。このようなエネルギー密度は、例えば、電子化学的セルにおいてＬｉアノードに対して正電極として上記粒子を使用し、上記粒子を最大４．６Ｖ、４．９Ｖ、もしくは５．２Ｖ（充電していない状態に対して）に充電し、次いで、上記粒子を少なくとも約１７０ｍＡ／ｇの速度で２．５Ｖへと放電することによって、測定され得る。上記粒子の電流密度は、電極として使用される場合、約１ｍＡ／ｃｍ２未満の電極表面であるべきである。さらに別のセットの実施形態において、本発明の粒子は、他の粒子に対して増強された循環特性（すなわち、反復して充電および放電される能力）を示し得る。
【００６１】
本発明はまた、いくつかの局面において、本明細書に記載される技術および組成のいずれかに従う電池において、エネルギーを貯蔵するための物質の使用を促進することを包含する。本明細書において使用される場合、「促進される」は、例えば、本明細書で議論されるように、本発明の方法および組成物と関連し得るビジネスを行うためのすべての方法（販売方法、広告方法、譲渡方法、ライセンス契約方法、契約方法、指示方法、教育方法、調査方法、輸入方法、輸出方法、協議方法、資金調達方法、貸し出し方法、貿易方法、売却方法、再販方法、普及方法、置換方法などが挙げられるが、これらに限定されない）を包含する。促進することはまた、いくつかの場合において、政府当局から承認を求めることを包含し得る。促進の方法は、任意の団体（ビジネス（公的もしくは私的）、契約代理店もしくは副契約代理店（ｃｏｎｔｒａｃｔｕａｌ  ｏｒ  ｓｕｂ−ｃｏｎｔｒａｃｔｕａｌ  ａｇｅｎｃｉｅｓ）、教育機関（例えば、単科大学および総合大学）、研究機關、政府機関などが挙げられるが、これらに限定されない）によって行われ得る。促進活動は、本発明と明確に関連した任意の形態の（例えば、文書化した、口頭の、および／もしくは電子的伝達手段）の説明もしくは伝達（例えば、ｅ−メール、電話による、ファックス、インターネット、ウェブベースなどが挙げられるが、これらに限定されない）を含み得る。本明細書において使用される場合、「説明（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）」とは、説明用ユーティリティー（例えば、指示（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）、ガイド、警告書、ラベル、注意書き、ＦＡＱ（「よくある質問」）など）の構成要素を定義し得、そして代表的には、上記組成物と関連したおよび／もしくは上記組成物のパッケージに伴う文書化された説明を包含する。説明はまた、例えば、本明細書で擬路されるように、上記説明が上記組成物と関連しているものであるということをユーザーが明らかに認識するような任意の様式で提供される、任意の形態の説明用伝達手段（例えば、口頭の、電子的、デジタルの、光学の、視覚的ななど）を含み得る。
【００６２】
以下の文献は、本明細書に参考として援用される：米国仮特許出願第６０／７２１，８８５号（２００５年９月２９日出願、発明の名称「Ｏｘｉｄｅｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ」、Ｃｅｄｅｒらによる；米国特許出願第１１／３３３，８００号（２００６年１月１７日出願、発明の名称「Ｏｘｉｄｅｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ」、Ｃｅｄｅｒらによる；および国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３７８３８（２００６年９月２９日出願、発明の名称「Ｏｘｉｄｅｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ」、Ｃｅｄｅｒらによる。本明細書にさらに参考として援用されるのは、米国仮特許出願第６０／８９７，３２４号（２００７年１月２５日出願、発明の名称「Ｏｘｉｄｅ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｏｎ  Ｌｉｔｈｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、Ｃｅｄｅｒらによる。
【００６３】
以下の実施例は、本発明の特定の実施形態を例示することを意図するが、本発明の全範囲を例示しない。
【実施例】
【００６４】
（実施例１）
この実施例は、インサイチュコーティング技術を使用する粒子の生成を例示する。この実施例における出発物質は、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、シュウ酸鉄（ＦｅＣ２Ｏ４．２Ｈ２Ｏ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４であった。アセトン溶媒中でのボールミル処理を使用して、均一な混合物を形成した。上記ボールミル容器は、ポリプロピレンボトルであり、ボールミルは、球形のジルコニアボール（３ｍｍもしくは５ｍｍの半径を有する）であった。ボールミル処理を一晩（約１２時間）行った。ボールミル処理した後、その均一化した混合物を、マグネチックスターラー付きのホットプレートを使用して乾燥させた。上記乾燥させた物質を、手動プレスを使用して、円盤形の型によってペレット化した。
【００６５】
２工程加熱方法を使用した。加熱をアルゴン（Ａｒ）下で行って、鉄（ＩＩ）の酸化を防止した。最初に、上記物質を３５０℃に加熱して、有機源（炭酸、シュウ酸、およびリン酸二水素アンモニウム）を分解した。このことは、管状炉を使用して、Ａｒ下で行った。次に、上記物質を、瑪瑙乳鉢によってすりつぶした。次いで、上記物質を、Ａｒ下で７００℃において加熱した。熱処理を完了した後、その得られた粒子を、種々の技術（ＳＥＭおよびＸＲＤを含む）を使用して特徴づけた。
【００６６】
いくつかのサンプルを、上記反応物の比を変動させて、化学量論を変化させるか、または焼鈍雰囲気を変動させるかのいずれかで作製した。化学量論的サンプルは、Ａｒ雰囲気を使用して上記物質を加熱するために上記で概説した手順に従って、Ｌｉ２ＣＯ３（０．９３６９ｇ）、ＦｅＣ２Ｏ４．２Ｈ２Ｏ（４．５６１９ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．９１６９ｇ）から作製した。図２Ａおよび２Ｂは、この物質のＳＥＭ画像であり、ＬｉＦｅＰＯ４（存在するコーティングはなし）を示す。上記粒子径は、およそ１５０ｎｍである。上記粒子の最終組成は、ＬｉＦｅＰＯ４／Ｆｅ２Ｐ（わずかな量）であった。図２Ｃは、前駆物質ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（１．０４９１ｇ）、Ｆｅ２Ｏ３（１．９９６１ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．８７５８ｇ）を用いて、５％  Ｈ２および９５％  Ａｒ下で形成される類似の粒子を例示する。これら粒子の最終組成は、ＬｉＦｅＰＯ４／Ｌｉ３ＰＯ４（少量）／Ｆｅ２Ｐ（少量）であった。
【００６７】
非化学量論的粒子を、Ａｒ下で、前駆物質Ｌｉ２ＣＯ３（０．９３６９ｇ）、ＦｅＣ２Ｏ４．２Ｈ２Ｏ（４．１０５７ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．７７１０ｇ）を使用して形成した。これら反応物によって合成された生成物の全体組成はＬｉＦｅ１−２ａＰ１−ａＯ４−δであり、ここでａは０．０５である。図２Ｄおよび２Ｅは、非化学量論的に生成された、インサイチュコーティングされた粒子についてのＳＥＭ画像である。これら画像における上記粒子径は、およそ５０ｎｍである。上記コアの最終組成は、ＬｉＦｅＰＯ４／Ｆｅ２Ｐ（少量）であった。結果として、上記コーティングは、少量の鉄、Ｃ、およびＮを有する、Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７からＬｉ３ＰＯ４の範囲における組成を有する不定形もしくは結晶性物質であった。Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を使用して、窒素が上記表面の上に存在することを示した。
【００６８】
図２Ｆは、前駆物質ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（１．０４９１ｇ）、Ｆｅ２Ｏ３（１．７９６５ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．７３２０ｇ）を使用して、５％  Ｈ２および９５％  Ａｒ下で形成される、類似の非化学量論的粒子を例示する。ここで示されるように、非化学量論（ｏｆｆ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ）は、より小さな粒子径に役立ち、これは、上記電極物質の性能を改善し得る。これら粒子の上記コアの組成は、ＬｉＦｅＰＯ４／Ｆｅ２Ｐ（少量）／Ｌｉ３ＰＯ４（少量）／Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７（少量）であった。上記コーティングは、リン酸Ｌｉガラス相を含んでいた。ＸＰＳは、繰り返すと、上記表面への窒素の組み込みを示した。
【００６９】
図４Ａおよび４Ｂは、非化学量論的に生成される、インサイチュでコーティングされた粒子のＴＥＭ画像である。上記不定形コーティング相は、約１０ｎｍ未満の厚みを有することが分かった。この実施例における上記前駆物質は、Ａｒ下で、Ｌｉ２ＣＯ３（０．９３６９ｇ）、ＦｅＣ２Ｏ４．Ｈ２Ｏ（４．１０５７ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．７７１０ｇ）であった。図４Ｃにおいて、類似のＴＥＭ画像は、約１０ｎｍ未満のコーティングを有する粒子とともに示される。上記コアの最終組成は、ＬｉＦｅＰＯ４／Ｆｅ２Ｐ（少量）であり、上記コーティングは、前の実施例におけるコーティングに類似していた。
【００７０】
図６は、化学量論的物質および２つにインサイチュでコーティングされた非化学量論的物質の両方のＸＰＳスキャンである。上記鉄環境は、両方の場合において、非常に類似していた。図７は、インサイチュでコーティングされた非化学量論的物質のＸＲＤデータを示す。この物質を、８００℃で焼成させた。このより高い焼成温度（８００℃）において、上記不定形コーティングは、Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７、Ｌｉ３ＰＯ４、および／もしくはＦｅ２Ｐへと結晶化するようであった。
【００７１】
（実施例２）
この実施例において、以前に合成された粒子の上にコーティングを生成するためのエクスサイチュプロセスが、実証される。２種の材料を、別個に調製した。一方は、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、および少量のＦｅＣ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏを、ジルコニアボールでのボールミル処理を使用して合わせることによって合成したコーティング物質である。出発量は、Ｌｉ２ＣＯ３（０．９３６９ｇ）、ＦｅＣ２Ｏ４．２Ｈ２Ｏ（０．２２８１ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（１．４５８３ｇ）であった。上記コーティングにおけるＬｉ、Ｐ、およびＦｅのモル比は、２：１：０．１であった。コンピューターシミュレーションに基づいて、この組成は、少量の鉄を有するＬｉ４Ｐ２Ｏ７の近似組成を有する物質を生じると考えられた。従って、上記コーティング物質は、Ｌｉ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃ（ＦｅＣ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏから）、およびＮ（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４から）を有した。ＣおよびＮは、上記物質が調製された上記減圧雰囲気が原因で、上記コーティング物質中に存在し得た。しかし、Ｃの量は、Ｎの量より少ないと考えられる。少量の遷移金属は、上記コーティング物質の特性（例えば、イオン伝導性および／または電子伝導性）改善し得る。従って、上記コーティング物質の組成は、以下に近かった：
Ｌｉ２ＰＦｅ０．１ＣｘＮｙ（ｘ＜＜ｙ）。
【００７２】
この実施例において調製される他の物質は、橄欖石ＬｉＦｅＰＯ４物質（例えば、前駆物質ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（１．０６３９ｇ）、Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ（１０．２４３６ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．９１６５ｇ）を使用することによって、５％  Ｈ２／９５％  Ａｒ下で合成した橄欖石物質）であった。この橄欖石物質を、本明細書に記載の技術を使用してコーティングした。上記の組成を有するコーティング物質を、硝酸鉄源から合成した標準的橄欖石物質に適用した。その２種の物質（コーティング物質および通常の橄欖石物質）をいっしょに混合して、約２日間、アセトン溶媒中にジルコニアボールを備えるボールミル処理を使用して、またはコーティングを作製するための加熱前に乳鉢と乳棒によって手動ですりつぶして、均一な混合物を作製した。上記２種の物質の重量比は、１：０．１（橄欖石  対  コーティング物質）であった。均一な混合（ボールミル処理もしくはマグネチックスターラーを用いた手動混合）の後に、上記混合物を加熱して、減圧雰囲気（Ｎ２、Ａｒ，Ｈ２／ＣＯ２／ＣＯ、もしくはＮＨ３）下で、橄欖石合成が起こるより低い温度で（例えば、約５５０℃で）表面コーティングを形成した。この加熱は、上記橄欖石物質のバルク特性を変化させることなく、表面コーティングを上記橄欖石物質上に形成させた。この実施例において示されるように、ＸＲＤ測定値による上記粒子径およびバルク構造は、コーティング前に類似していた。
【００７３】
図３Ａは、上記コーティングされていない化学量論的ＬｉＦｅＰＯ４についてのＳＥＭ画像である。上記粒子径は、約０．６μｍであった。図３Ｂは、同じ物質の、コーティング後のＳＥＭ画像である。上記粒子径は、約０．６μｍのままであった。図３Ｃは、類似の粒子のＴＥＭ画像である。
【００７４】
図５Ａにおいて、エクスサイチュでコーティングされた粒子のＴＥＭ画像が示される。上記粒子径は、約０．６μｍである。図５Ｂは、図５Ａの四角で囲んだ領域についての回折パターンであり、上記領域が結晶性であるように見えることを例示する。この実施例において、上記前駆物質は、５％  Ｈ２および９５％  Ａｒ下での、ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（１．０６３９ｇ）、Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ（１０．２４３６ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．９１６５ｇ）であった。同様に、図５Ｃにおいて、不定形領域が同定され、図５Ｄは、上記領域が、不定形であるか、または少なくとも結晶性が乏しいように見えることを示す図５Ｃにおける四角で囲んだ領域の回折パターンを図示する。図５に認められ得るように、粒子の縁部は、粒子内部と比較すると、不定形であるか、または結晶性が乏しい。従って、上記コーティング物質は、通常の橄欖石物質に適用され得る。
【００７５】
（実施例３）
この実施例において、本発明の種々の物質の伝導性が、異なるブロッキング電極（ｂｌｏｃｋｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を使用して、例示される。図９Ａにおいて、Ｌｉ  対  Ｐのモル比＝２を有するサンプルの伝導性およびＦｅ含有なしが示される。この図において、「裸の」は、リチウムブロッキング電極を表し、ここで電子のみが、伝導性に寄与することができる一方で、「リチウム金属」は、非ブロッキング電極を表し、すなわち、ここで電子およびリチウムイオンの両方が、上記伝導性に寄与することができる。この物質を、Ａｒ下で、３５０℃および７００℃での２回の焼結工程で、上記前駆物質Ｌｉ２ＣＯ３（１．８７３５ｇ）およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．９１６６ｇ）から調製した。
【００７６】
図９Ｂにおいて、モル比  Ｌｉ：Ｐ：Ｆｅ（２：１：０．１）を有する物質の伝導性を、異なるブロッキング電極を用いて例示する。銀ペースト（「Ａｇペースト」）を、電子が上記Ａｇペーストを介して通過することができたので、上記リチウムブロッキング電極のために使用した。リチウム金属を上記非ブロッキング電極のために使用した。ここで上記電子およびリチウムイオンの両方は、上記伝導性全体に寄与し得る。この物質を、Ａｒ下で、３５０℃および７００℃での２回の焼結工程で、上記前駆物質Ｌｉ２ＣＯ３（１．８７３５ｇ）、ＦｅＣ２Ｏ４．Ｈ２Ｏ（０．４５６１ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．９１６６ｇ）によって生成した。より高い電子伝導性は、鉄を付加することによって達成し得る。上記粒子の最終組成は、Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７／Ｌｉ３ＰＯ４／ＬｉＦｅＰＯ４（少量）であった。
【００７７】
（実施例４）
この実施例は、本発明の特定の実施形態に従って、物質における非化学量論的効果が、化学量論的物質より小さな粒子径を生じ得ることを例示する。
【００７８】
図１０Ａは、窒素源（ＮＨ４ＮＯ３）として作用し得る反応物から作製される化学量論的物質（ＬｉＦｅＰＯ４）についてのＳＥＭ画像である。この画像において上記粒子径は、約１．２μｍであった。上記粒子を、上記前駆物質ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（１．０４９１ｇ）、Ｆｅ２Ｏ３（１．９９６１ｇ）およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．８７５８ｇ）を使用して、５％  Ｈ２および９５％  Ａｒ下で形成した。その最終組成は、ＬｉＦｅＰＯ４／Ｆｅ２Ｐ／Ｌｉ３ＰＯ４であった。
【００７９】
図１０Ｂは、全体組成  ＬｉＦｅ１−２ａＰ１−ａＯ４を有する、インサイチュでコーティングされた非化学量論的物質についてのＳＥＭ画像である。ここでａは、窒素源（ＮＨ４ＮＯ３）として作用し得る反応物からの０．０５である。この画像における上記粒子径は、約０．５μｍであった。上記粒子を、上記前駆物質ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（１．０９４１ｇ）、Ｆｅ２Ｏ３（１．７９６５ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．７３２０ｇ）を使用して、５％  Ｈ２および９５％  Ａｒ下で形成した。その最終組成は、ＬｉＦｅＰＯ４／Ｌｉ３ＰＯ４／Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７／Ｆｅ２Ｐであった。
【００８０】
（実施例５）
この実施例において、窒素源（ＮＨ４ＮＯ３）として作用し得る反応物からの化学量論的物質の電子化学的性能、および窒素源として作用し得る反応物からの非化学量論的物質の電子化学的性能を、比較する。これら結果を、図１１に示す。これら結果を、種々の放電速度で上記物質を充電および放電し、そして上記物質の容量を決定することによって生成した。この図において、四角は、上記化学量論的物質を示す一方で、丸は、上記非化学量論的物質を表す。これらデータは、非化学量論的物質での窒素の包含が、特定の利点を提供し得ることを示す。
【００８１】
（実施例６）
この実施例において、本発明の種々の物質の電子化学的性能を示す。図１２Ａにおいて、コーティングなしの化学量論的物質（ＬｉＦｅＰＯ４）の放電が、示される。この物質は、Ａｒ下で、化学量論的比において（Ｌｉ２ＣＯ３（０．９３６９ｇ）、ＦｅＣ２Ｏ４．２Ｈ２Ｏ（４．５６１９ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．９１６９ｇ）の量で）、上記前駆物質Ｌｉ２ＣＯ３、ＦｅＣ２Ｏ４．２Ｈ２Ｏ、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４を使用して生成した。図１２Ｂは、同じ物質の循環性を示す。放電速度は、この図に示されるとおりである。
【００８２】
対照的に、図１２Ｃは、非化学量論的比を使用する、特定のインサイチュ表面コーティング物質についての速度能力を示す。上記粒子径は、およそ５０ｎｍであった。これらデータを、定電流低電圧（「ＣＣＣＶ」）法を使用して生成した。この方法において、上記物質を定電流（Ｃ／２）で充電し、４．３Ｖに達した後、電流が０．００００１Ａに達するまで、一定の４．３Ｖで充電した。この実施例において上記粒子を、上記前駆物質Ｌｉ２ＣＯ３（０．９３６９ｇ）、ＦｅＣ２Ｏ４．Ｈ２Ｏ（４．１０５７ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．７７１０ｇ）を使用して、Ａｒ下で生成した。上記粒子の最終組成は、ＬｉＦｅＰＯ４／Ｆｅ２Ｐ（少量）であった。図１２Ｄは、２０Ｃでの同じ物質の循環性を示す一方で、図１２Ｅは、６０Ｃでの同じ物質の循環性を示す。
【００８３】
（実施例７）
この実施例において、インサイチュでコーティングされた、非化学量論的物質の種々の特性が例示される。従って、上記物質を、上記前駆物質ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（１．０４９１ｇ）、Ｆｅ２Ｏ３（１．７０６５ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．７３２０ｇ）を使用して、５％  Ｈ２および９５％  Ａｒ下で、形成した。上記粒子の最終組成は、ＬｉＦｅＰＯ４／Ｌｉ３ＰＯ４／Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７／Ｆｅ２Ｐであった。図１３Ａは、コーティングの非存在下で、化学量論的物質（ＬｉＦｅＰＯ４）についての電子化学的性能を示す。上記粒子径は、約１μｍであった。図１３Ｂは、窒素源（例えば、ＮＨ４ＮＯ３）を使用することによってコーティングされた非化学量論的物質についての電子化学的性能を示す。上記粒子径は、約０．５μｍであった。
【００８４】
（実施例８）
この実施例において、類似の平均サイズ（約７００ｎｍ）を有する２セットの粒子を例示する。１セットの粒子を、エクスサイチュコーティングを使用して表面修飾した。両方の場合において、上記物質を、上記前駆物質ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ（１．０６３９ｇ）、Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ（１０．２４３６ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．９１６５ｇ）を使用して、５％  Ｈ２および９５％  Ａｒ下で形成した。上記粒子の最終組成は、ＬｉＦｅＰＯ４／Ｌｉ３ＰＯ４およびＬｉＦｅＰＯ４／Ｌｉ３ＰＯ４／Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７（表面修飾した場合について）であった。
【００８５】
図１４Ａにおいて、コーティングなしの化学量論的物質の速度能力を示す。上記粒子径は、約０．６μｍであった。対照的に、図１４Ｂにおいて、エクスサイチュコーティング後の上記物質についての速度能力を示す。繰り返すと、上記粒子径は、約０．６μｍであった。図１４Ｃは、両方の物質の循環性の比較を示す。四角は、エクスサイチュコーティングなしの上記物質を表す一方で、三角は、エクスサイチュコーティングを有する物質を表し、これは、遙かに改善された循環性を示す。
【００８６】
（実施例９）
この実施例は、インサイチュコーティング技術を使用して、粒子全体内のＬｉおよびＯに対して、ＭｎおよびＰが欠損した粒子の生成を例示する。この実施例における出発物質は、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、シュウ酸マンガン（ＭｎＣ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４であった。アセトン溶媒中のボールミル処理を使用して、均一な混合物を形成した。上記ボールミル処理容器は、ポリプロピレンボトルであり、上記ボールミルは、球形ジルコニアボール（３ｍｍもしくは５ｍｍの半径を有する）であった。ボールミル処理を一晩（約１２時間）行った。ボールミル処理後、その均一にした混合物を、マグネチックすいたーらー付きのホットプレートを使用して乾燥させた。上記乾燥させた物質を、手動プレスを使用して、円盤形の型によってペレット化した。
【００８７】
２工程加熱法を使用した。加熱をアルゴン（Ａｒ）下で行った。最初に、上記物質を３５０℃に加熱して、有機源（炭酸、シュウ酸、およびリン酸二水素アンモニウム）を分解した。このことは、管状炉を使用して、Ａｒ下で行った。次に、上記物質を、瑪瑙乳鉢によってすりつぶした。次いで、上記物質を、Ａｒ下で７００℃において加熱した。熱処理を完了した後、その得られた粒子を、種々の技術（ＸＲＤおよび電子化学的試験を含む）を使用して特徴づけた。
【００８８】
２種のサンプルを、化学量論を変化させるための反応物の比を変動させることで作製した。化学量論的サンプルを、Ａｒ雰囲気を使用して上記物質を加熱するために上記で概説される手順に従って、Ｌｉ２ＣＯ３（０．９３６８ｇ）、ＭｎＣ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏ（４．７６５３ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．９１６７ｇ）から作製した。図１５Ａは、この物質のＸＲＤ測定値であり、これは、ＬｉＭｎＰＯ４相（存在するコーティングはない）を示す。上記粒子径は、およそ１００ｎｍである。上記粒子の最終組成は、ＬｉＭｎＰＯ４であった。
【００８９】
非化学量論的粒子を、Ａｒ下で、上記前駆物質Ｌｉ２ＣＯ３（０．９３６８ｇ）、ＭｎＣ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏ（４．０８４５ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．７７０８ｇ）を使用して形成した。これら反応物によって合成された生成物の全体組成は、ＬｉＭｎ１−２ａＰ１−ａＯ４−δであった。ここでａは０．０５である。（Ｂ）は、図１５Ａにおいて、非化学量論的に生成されたインサイチュコーティングされた粒子および化学量論的に生成された非コーティング粒子についてのＸＲＤ測定値である。ＸＲＤ改善に基づく上記粒子径は、５０ｎｍ未満であった。上記コアの最終組成はＬｉＭｎＰＯ４であった。上記コーティングは、少量のＭｎ、Ｃ、およびＮとともに、Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７−Ｌｉ３ＰＯ４の範囲の組成を有する、不定形もしくは結晶性物質を含んでいた。Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を、窒素が上記表面に存在することを示すために使用した。
【００９０】
図１５ＢおよびＣは、速度能力および循環性に関して、非コーティング物質（Ｂ）およびインサイチュでコーティングされた物質（Ａ）の電子化学的性能を示す。これら図において、インサイチュコーティングされた物質は、非コーティング物質より小さな過電圧および良好な循環性を示す。
【００９１】
（実施例１０）
この実施例は、粒子全体内でＭｎおよびＯに対して過剰なＬｉおよびＰ（２：１）を伴うインサイチュコーティング技術を使用する、粒子の生成を図示する。この実施例における出発物質は、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、シュウ酸マンガン（ＭｎＣ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４であった。
【００９２】
２種のサンプルを、上記化学量論を変化させるために反応物の比を変動させて作製した。化学量論的サンプルを、Ａｒ雰囲気を使用して上記物質を加熱するために上記で概説した手順に従って、Ｌｉ２ＣＯ３（０．９３６８ｇ）、ＭｎＣ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏ（４．７６５３ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（２．９１６７ｇ）を作製した。（Ｂ）は、図１６Ａにおいて、この物質のＸＲＤ測定値であり、ＬｉＭｎＰＯ４相（存在するコーティングはない）を示す。上記粒子径は、およそ１００ｎｍであった。上記粒子の最終組成は、ＬｉＭｎＰＯ４であった。
【００９３】
非化学量論的粒子を、前駆物質Ｌｉ２ＣＯ３（１．０３０ｇ）、ＭｎＣ２Ｏ４・２Ｈ２Ｏ（４．５３８４ｇ）、およびＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（３．０６２５ｇ）を使用してＡｒ下で形成した。これら反応物によって合成した生成物の全体組成は、Ｌｉ１＋２ａＭｎＰ１＋ａＯ４＋δであった。ここでａは、０．０５である。図１６Ｂは、非化学量論的に生成したインサイチュコーティングされた粒子のＳＥＭ画像を示す。図１６Ｃは、インサイチュコーティングされた物質についての高分離能ＴＥＭ画像であり、インサイチュコーティングされた物質が、５ｎｍ未満であったコーティング層を有することを示す。これらの画像における上記粒子径は、５０ｎｍ未満であった。上記コアの最終組成はＬｉＭｎＰＯ４であった。上記コーティングは、少量のＭｎ、Ｃ、およびＮを有する範囲Ｌｉ４Ｐ２Ｏ７−Ｌｉ３ＰＯ４において組成を有する、不定形もしくは結晶性物質を含んでいた。Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を、窒素が上記表面に存在することを示すために使用した。
【００９４】
図１６Ｄ、Ｅ、およびＦは、速度能力および循環性に関して、非コーティング物質（Ｂ）およびインサイチュでコーティングした物質（Ａ）の電子化学的性能を示す。これら図において、上記インサイチュコーティングされた物質は、非コーティング物質より良好な性能を示した。
【００９５】
本発明のいくつかの実施形態は、本明細書において記載されかつ例示されてきたが、当業者は、機能を発揮しそして／または結果を得るための種々の他の手段および／もしくは構造、ならびに／または本明細書に記載される利点の１種以上を容易に想定する。そしてこのようなバリエーションおよび／もしくは改変の各々は、本発明の範囲内であるとみなされる。より一般には、当業者は、すべてのパラメーター、寸法、物質、および本明細書中に記載される構成が、例示であることを意味しかつ実際のパラメーター、寸法、物質、および／もしくは構成が、本発明の技術が使用される特定の適用に依存することを容易に認識する。当業者は、単なる慣用的実験を使用して、本明細書に記載される本発明の特定の実施形態に対する多くの等価物を認識し、確認することができる。従って、前述の実施形態は、単に例示によって示され、そして添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内で、本発明が具体的に記載されかつ特許請求されているもの以外のもので実施され得ることが理解されるべきである。本発明は、本明細書に記載される各個々の特徴、システム、物品、物質、キット、および／もしくは方法に関する。さらに、このような特徴、システム、物品、物質、キット、および／もしくは方法の２種以上の任意の組み合わせは、このような特徴、システム、物品、物質、キット、および／もしくは方法が相互に不一致でない場合に、本発明の範囲内に含まれる。
【００９６】
すべての定義は、本明細書中で定義されかつ使用される場合、辞書の定義、参考として援用される文献中の定義、および／もしくは定義される用語の通常の意味に優先することが理解されるものとする。
【００９７】
不定冠詞「１つの、ある（ａ）」および「１つの、ある（ａｎ）」は、本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、矛盾することが明らかに示されなければ、「少なくとも１つ」を意味することが理解されるものとする。
【００９８】
語句「および／もしくは」は、本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、そのように結合した要素の「いずれかもしくは両方」、すなわち、いくつかの場合において接続して存在し、および他の場合において分離して存在する要素を意味することが理解されるものとする。「および／もしくは」とともに記載された複数の要素は、同じ様式で、すなわち、そのように結合した上記要素のうちの「１つ以上」を解釈されるものとする。他の要素は、具体的に同定される要素と関連していようといまいと、必要に応じて、「および／もしくは」節によって具体的に同定される要素以外に存在しうる。従って、非限定的例として、「Ａおよび／もしくはＢ」への言及は、開放系のことば（例えば、「含む」）とともに使用される場合、一実施形態において、Ａのみ（必要に応じて、Ｂ以外の要素を含む）に言及し得；別の実施形態において、Ｂのみ（必要に応じて、Ａ以外の要素を含む）に言及し得；なお別の実施形態において、ＡおよびＢの両方（必要に応じて、他の要素を含む）に言及し得る；など。
【００９９】
本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、「もしくは」は、上記で定義されるように「および／もしくは」と同じ意味を有することが理解されるものとする。例えば、リスト中で項目を分離する場合、「もしくは」または「および／もしくは」は、含む、すなわち、少なくとも１つの包含として解釈されるが、多くの要素もしくは要素のリストのうちの１つより多く、および必要に応じて、さらなる列挙されていない項目を含むとも解釈される。そうでないことを明らかに示した、唯一の、のみ（Ｏｎｌｙ）の用語（例えば、「唯一の」もしくは「正確に１つの」、または特許請求の範囲において使用される場合、「からなる」は、多くの要素もしくは要素のリストのうちの正確に１つの要素の包含をいう。一般に、用語「もしくは」は、本明細書で使用される場合、排他的に（例えば、「いずれか」、「のうちの一方」、「のうちの一方のみ」、もしくは「のうちの正確に一方」の用語が前につく場合、排除選択肢（すなわち、「一方もしくは他方であるが、両方ではない」）を示すと解釈されるに過ぎないものとする。「から本質的になる」とは、添付の特許請求の範囲において使用される場合、特許法の分野で使用されているものとしてその通常の意味を有するものとする。
【０１００】
１種以上の要素の列挙を参照して、本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、語句「少なくとも１つ」とは、要素の列挙における要素のうちのいずれか１種以上から選択される少なくとも１つの要素を意味するが、要素の列挙内に具体的に列挙される各要素およびすべての要素のうちの少なくとも１つを必ずしも含まず、要素の列挙における要素の任意の組み合わせを排除しないことが理解されるべきである。この定義はまた、要素が、具体的に同定される要素に関連しようがしまいが、語句「少なくとも１つ」が言及する要素の列挙内に具体的に同定される要素以外に必要に応じて存在しうることを可能にする。従って、非限定的例として、「ＡおよびＢのうちの少なくとも一方」（または、等しくは、「ＡもしくはＢのうちの少なくとも一方」または、等しくは「Ａおよび／もしくはＢのうちの少なくとも一方」）は、一実施形態において、少なくとも１つのＡ（必要に応じて、１つより多いＡを含む）、およびＢが存在しない（および必要に応じて、Ｂ以外の要素を含む）に言及し得；別の実施形態において、少なくとも１つのＢ（必要に応じて、１つより多いＢを含む）、およびＡが存在しない（および必要に応じて、Ａ以外の要素を含む）に言及し得；なお別の実施形態において、少なくとも１つのＡ（必要に応じて、１つより多いＡを含む）、および少なくとも１つのＢ（必要に応じて、１つより多いＢを含む）（および必要に応じて、他の要素を含む）に言及し得る；など。
【０１０１】
別段反対に示されない限り、１つより多い工程または行為を含む特許請求された任意の方法において、上記方法の工程もしくは行為の順が、上記方法の工程もしくは行為が記載される順に必ずしも限定されないことがまた、理解されるべきである。
【０１０２】
特許請求の範囲および本明細書において、すべての接続する語句（例えば、「含む」、「包含する」、「保有する」、「有する」、「含有する」、「包含する」、「保持する」、「から構成される」などは、開放型である、すなわち、（〜が挙げられるが、限定されないを意味する）と理解されるべきである。接続する語句「からなる」および「から本質的になる」のみが、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｏｆｆｉｃｅ  Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｐａｔｅｎｔ  Ｅｘａｍｉｎｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ，Ｓｅｃｔｉｏｎ  ２１１１．０３に示されるように、それぞれ、閉鎖型もしくは半閉鎖型の接続する語句であるとする。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【国際調査報告】
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