【手続補正書】
【提出日】平成22年8月9日(2010.8.9)
【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】
少なくとも部分的にリチウム化した遷移金属オキシアニオン-系リチウム-イオン可逆電極物質を調製するにあたり、
前記リチウム-イオン可逆電極物質の前駆体を提供する工程と、
前記前駆体を加熱する工程と、
液相を含むオキシアニオンを備える溶融体を生産するのに十分な温度で、それを融解する工程と、
前記溶融体の凝固を誘導し、及びリチウム電池における使用にとっての可逆性リチウムイオンの脱挿入/挿入サイクルを可能にする固体電極を得るための条件下に、それを冷却する工程と
を含む、方法。
【請求項２】
前記オキシアニオン-系リチウム(Li)-イオン可逆電極物質がリン酸塩系であり、及び前記溶融体がリン酸塩含有液相を含む、請求項1の方法。
【請求項３】
前記前駆体が、既に合成された少なくとも部分的なリチウム化遷移金属リン酸塩電極物質、自然発生的なリチウム化遷移金属リン酸塩鉱物、及びリチウム化遷移金属リン酸塩系電極物質を提供し得る化学反応体の混合物からなる群より選ばれる、請求項2の方法。
【請求項４】
前記混合物が、追加的に、リチウム化遷移金属リン酸塩系物質に対する添加又は置換の化学元素、又は炭素(C)、炭素質の化学物質、金属性鉄又はそれらの混合物を包含する還元性元素を含む、請求項3の方法。
【請求項５】
前記加熱及び/又は融解及び/又は凝固を、非反応性又は部分的な還元性の雰囲気下に遂行する、請求項1〜4のいずれか1項の方法。
【請求項６】
前記前躯体を加熱及び/又は融解するときにそれを化学的に反応させる工程を含む、請求項1〜4のいずれか1項の方法。
【請求項７】
融解工程を、少なくとも部分的なリチウム化遷移金属リン酸塩電極物質の融解温度よりも150℃低い温度と、前記温度よりも300℃高い温度との間の温度で遂行する、請求項2の方法。
【請求項８】
融解工程を、少なくとも部分的なリチウム化遷移金属リン酸塩電極物質の融解温度と前記温度よりも150℃高い温度との間の温度で遂行する、請求項2の方法。
【請求項９】
加熱の及び融解の工程を部分的な還元性雰囲気下に遂行し、前記雰囲気が、CO、H2、NH3、HC及び他のガスとのそれらの混合物を含む群から選ばれる少なくとも1種の還元性ガスを備える、請求項2の方法。
【請求項１０】
少なくとも前記加熱及び融解を、不活性又は非-反応性の雰囲気下に遂行する、請求項1〜9のいずれか1項の方法。
【請求項１１】
少なくとも前記加熱及び融解を、炭素、又は固体、液体又は気体の炭素質物質の存在下に遂行する、請求項1〜9のいずれか1項の方法。
【請求項１２】
少なくとも前記加熱及び融解を、炭素の存在下に、炭素の存在が酸化的雰囲気を妨げるのに十分な周囲空気の下に操作される囲い(enclosure、閉鎖容器)において遂行する、請求項1〜9のいずれか1項の方法。
【請求項１３】
炭素の存在が酸化的雰囲気を妨げるのに十分な周囲空気の下に蓋を用いて操作される黒鉛又は黒鉛-ケイ素の坩堝から、囲いが全体的にか又は部分的に作製されている、請求項12の方法。
【請求項１４】
溶融液相が本質的に溶融リン酸塩相であり、及び前記電極前駆体が、合成のリチウム化又は部分的なリチウム化遷移金属リン酸塩-系電極物質、又は自然発生的なリン酸塩-系鉱物か、又はその混合物のいずれかを備え、前記冷却工程の後に得られるリン酸塩-系電極物質のものに似た公称上の化学的調合を持つ、請求項1〜11のいずれか1項の方法。
【請求項１５】
前記前駆体が、望ましい公称上の調合の前記少なくとも部分的なリチウム化遷移金属リン酸塩-系電極物質を提供し得る化学反応体の混合物を備え、化学反応体の前記混合物が、随意に、C(炭素)、炭素質の化合物又は金属性鉄を包含する、追加的な置換元素、化学的添加剤又は還元性薬剤を備える、請求項1〜11のいずれか1項の方法。
【請求項１６】
前記化学反応体間、及び随意に前記化学反応体と、前記加熱及び/又は前記融解中の部分的な還元性雰囲気との間に、少なくとも1種の合成反応を遂行する工程を含み、前記合成反応が、前記電極物質にとって望ましい公称上の調合を提供する、請求項13記載の方法。
【請求項１７】
化学的に互いに反応するときに望ましい公称上の調合の前記リチウム化リン酸塩-系電極物質を作製するのに必要な比においてすべての元素を含む原料化学物質を、前記前駆体が備え、化学反応体の前記混合物が、随意に、C、炭素質の化合物又は金属性鉄を包含する、追加的な置換元素、化学的添加剤又は還元性薬剤を備える、請求項2の方法。
【請求項１８】
前駆体が、H3PO4、P2O5、アンモニウム又はリチウムのモノ又はジ-ヒドロゲノリン酸塩、Li3PO4、Li2CO3、LiCl、LiF及びLiOHを備える群から選ばれる難なく入手可能な化学物質を含み、及び酸化還元遷移金属の場合、2、3又は4の酸化状態を有する少なくとも1種の金属酸化物又はリン酸塩、もしあるなら鉄、Fe0、FeO、Fe2O3及びFe3O4の場合において、Fe3(PO4)3、FePO4及びその混合物を含み; 前記汎用化学物質が、加熱工程に先立ち化学的に接触されるか、又は組み合わせられる、請求項15の方法。
【請求項１９】
融解工程を、液-液又は液-固の相分離を前記液相において提供するための条件下に遂行し、そこで、前記少なくとも部分的なリチウム化遷移金属リン酸塩-含有液を、C粉体、FexP、未反応の固体、又は他の固体又は液体の非-混和性相を包含する、何らかの残留不純物から分離する、請求項2〜16のいずれか1項の方法。
【請求項２０】
冷却工程を、望ましい公称上の調合及び結晶構造を有する前記電極物質の結晶化を許す条件下に遂行する、請求項2〜18のいずれか1項の方法。
【請求項２１】
前駆体がまた、少なくとも1種のドーピングの添加剤、又はリン酸塩-含有液相において可溶か、又は部分的に可溶な少なくとも1種の置換物の元素を含み、前記ドーピングの元素又は置換物の元素が、冷却及び凝固の際の少なくとも部分的なリチウム化遷移金属リン酸塩固体相において可溶又は不溶である、請求項2〜20のいずれか1項の方法。
【請求項２２】
前駆体がまた、酸化物、ハライド、オキシアニオン又は有機金属化合物及びそれらの混合物として導入される金属及びアニオンを備えるドーピングの添加剤又は置換物の元素を含む、請求項21の方法。
【請求項２３】
冷却工程が、結晶構造又は微細に分散した離れた相における欠陥の内包物、物質をLi-イオン可逆電極として用いるときに電子導電性又はLi-イオンの拡散性に寄与するパーコラント(percolant)又はそれ以外を伴って制御される結晶性成長を許す、少なくとも部分的なリチウム化遷移金属リン酸塩相の熱処理を含む、請求項21の方法。
【請求項２４】
前記冷却を、望ましい公称上の調合を有する前記電極物質の急冷、及びアモルファス(非晶質)又は短-距離-結晶性構造(short-distance-crystalline structures)であって、随意に、物質をLi-イオン可逆電極として用いるときに電子導電性又はLi-イオンの拡散性に寄与する構造的に統合されるドーピング、置換及び追加的な元素を含むものを許す条件下に遂行する、請求項21の方法。
【請求項２５】
ドーピングの添加剤が、酸化物、オキソ・アニオン、オキソ・ハライド、ハライド、有機金属性のもの又はそれらの混合物として導入されるモリブデンを含み、及びそのモリブデンが、リチウム化遷移金属リン酸塩相の構造においてか、又は結晶粒(crystal grains)の外側の離れたモリブデン豊富相としてか、又は双方で存在し、及びLi-イオン可逆電極として物質性能に寄与する、請求項23又は24の方法。
【請求項２６】
モリブデンが、リチウム化遷移金属リン酸塩相において存在する他のすべての遷移金属に対して比較して、0.1及び10%原子の間の濃度で存在する、請求項25の方法。
【請求項２７】
前記加熱及び融解を、同じ物質の蓋を用いて遂行する、請求項2〜10のいずれか1項の方法。
【請求項２８】
坩堝が同じ物質(黒鉛又は黒鉛-ケイ素)の蓋を持ち、及び坩堝及び蓋が、少なくとも加熱の工程及び融解の工程の間に周囲空気中に設置される、請求項13の方法。
【請求項２９】
次いで、固体電極物質の空気に対する短い暴露(露出)及び水/油における急冷を行う、請求項1〜28のいずれか1項の方法。
【請求項３０】
固体電極物質を、粉末形態又は小粒子の小さな凝集物に小さくする工程を含む、請求項2〜29のいずれか1項の方法。
【請求項３１】
前記固体電極物質を、複合電極としてのその電気化学的性能を最適化するために、破壊、粉砕、微粒化、ジェットミリング、メカノフュージョン、篩別又は分級によって粉末形態又は小粒子の小さな凝集物に小さくする、請求項30の方法。
【請求項３２】
個々の平均粒度が20ナノメータ及び5ミクロン(マイクロメータ)の間であり、及び凝集物平均粒度が100ナノメータ及び15ミクロンの間である、請求項30又は31の方法。
【請求項３３】
リチウム-イオン可逆電極性能を最適化するために、電池産業において用いるC又は他の化学的添加剤を、化学的にか、又は機械的に適用することによって、個々の粒子又は凝集物を外的に処理する工程を含む、請求項30〜32のいずれか1項の方法。
【請求項３４】
請求項1の方法であって、
公称上の式AB(XO4)Hで、 
式中、Aはリチウムであり、それはA金属の20%原子未満で示される別のアルカリ金属を用いて部分的に置換され得、
Bは、Fe、Mn、Ni又はそれらの混合物の中から選ばれる、+2の酸化レベルでの主要な酸化還元金属であり、それは、+1及び+5の間の酸化レベルでの1種又はそれよりも多い種類の追加的金属によって部分的に置換され得、及び前記主要な+2の酸化還元金属の0を包含する35%原子未満を示し、
XO4は、XがP、S、V、Si、Nb、Mo又はその組合せのいずれかである任意のオキシアニオンであり、
Hは、XO4オキシアニオンの0を包含する35%原子未満を示すフッ化物、水酸化物又は塩素アニオンである
の少なくとも部分的にリチウム化した電極物質を製造する、方法。
【請求項３５】
前記少なくとも部分的なリチウム化電極物質が、秩序化か、又は修飾化したかんらん石構造を持つ、請求項34の方法。
【請求項３６】
前記少なくとも部分的なリチウム化電極物質が、少なくともリン酸塩-系電極物質を備える、請求項34の方法。
【請求項３７】
リン酸塩-系電極物質が公称上の式LiFePO4を持つ、請求項36の方法。
【請求項３８】
リン酸塩-系電極物質が、公称上の式LiFePO4を持ち、及び何らのC添加剤も伴わない固体状態反応によって作製されるLiFePO4と比較して、優れた電子伝導を持つ、請求項37の方法。
【請求項３９】
リン酸塩-系電極物質が、公称上の式Li(Fex-Mnl-x)PO4を持ち、式中1≧x≧0であり、及び電気を通し得る、請求項36の方法。
【請求項４０】
請求項1〜31のいずれか1項の方法であって、
公称上の式Li3-xM′yM″2-y(XO4)3で、
式中:0≦x<3、0≦y≦2であり、ここで、M′及び M″は同じか、又は異なる金属であり、そのうちの1種は少なくとも酸化還元遷移金属であり、及びXO4は、主として、非置換か、又はXがP、S、V、Si、Nb、Mo又はその組合せのいずれかである任意のオキシアニオンを用いて部分的に置換されるPO4である
の少なくとも部分的にリチウム化した電極物質を調製する、方法。
【請求項４１】
前記融解を、わずかに非-化学量論的な電極物質を得る形(方法)で行い、このような非-化学量論が、電気を通し得る電極物質を製造するのに十分であり、及び/又は前記わずかに非-化学量論的な電極物質における優れたリチウム-イオン拡散を持つ、請求項31又は40の方法。
【請求項４２】
リチウム化したか、又は部分的にリチウム化したオキシアニオン-系リチウム-イオン可逆電極物質であって、請求項1〜34のいずれか1項に規定する方法によって得られる、電極物質。
【請求項４３】
ミクロン寸法の粒子およびサブミクロン寸法の粒子を含み、前記ミクロン寸法の粒子およびサブミクロン寸法の粒子は公称上の式LiFePO4をもつ、純粋な、部分的に置換したか又はドープしたリチウムイオン可逆電極物質。
【請求項４４】
前記物質はサブミクロン寸法の粒子の40%までを含む粒度分布をもつ、請求項43記載の電極物質。
【請求項４５】
前記粒子はおよそ1.5μmの平均寸法をもつ、請求項43記載の電極物質。
【請求項４６】
前記粒子はおよそ1μmからおよそ5μmまでの平均寸法をもつ、請求項43記載の電極物質。
【請求項４７】
前記粒子は熱分解炭素堆積物をもつ、請求項43〜46のいずれか1項記載の電極物質。
【請求項４８】
請求項43〜47のいずれか1項記載の電極物質を含む、カソード電極。