【手続補正書】
【提出日】平成31年4月5日(2019.4.5)
【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】
複合粒子を含む電池電極組成物であって、
各複合粒子が、
電池作動時にイオンと電気化学的反応させるために用意された活物質と、
前記活物質がその内に配置されている多孔質導電性骨格マトリックスとを含み、
前記骨格マトリックスは前記活物質と電気的に相互接続するモノリス粒子である電池電極組成物。
【請求項２】
前記活物質と前記イオンとの前記電気化学的反応は前記活物質の体積が１０％を超える変化を引き起こす請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項３】
前記骨格マトリックスは少なくとも部分的に前記活物質の体積の前記変化に対応する請求項２に記載の電池電極組成物。
【請求項４】
前記骨格マトリックスの少なくとも一部に付着されたバインダをさらに含む請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項５】
前記活物質の平均粒子寸法は、３〜１００ｎｍの範囲である請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項６】
前記骨格マトリックスにおける細孔の平均細孔径は、０．４〜５０ｎｍの範囲である請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項７】
前記骨格マトリックスにおける前記細孔の平均細孔径は、０．５〜５ｎｍの範囲である請求項６に記載の電池電極組成物。
【請求項８】
前記骨格マトリックスは、平均細孔径が２ｎｍ未満である１つ以上のミクロ細孔と、平均細孔径が２〜５０ｎｍの１つ以上のメソ細孔と、を有する請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項９】
前記骨格マトリックスは、メソ細孔を１つ以上有し、細孔総体積が前記骨格マトリックス内の０．０５ｃｃ／ｇを超える請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項１０】
前記活物質の平均粒子寸法は、前記複合粒子の０．１〜５０％の範囲内である請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項１１】
前記活物質は、６００℃を超える融点を有する請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項１２】
前記イオンは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、及びＣａのうち１つ以上を含む請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項１３】
各複合粒子が、前記活物質及び前記骨格マトリックスを少なくとも部分的に包み込むシェルを更に含み、該シェルが、前記活物質と電気化学的に反応する前記イオンに対して実質的に透過性である請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項１４】
前記シェルは、平均の厚みが１〜５０ｎｍである請求項１３に記載の電池電極組成物。
【請求項１５】
前記シェルは、ポリマーを含む請求項１３に記載の電池電極組成物。
【請求項１６】
前記シェルの体積は、前記活物質と前記イオンとの前記電気化学的反応の間、１０％未満となる請求項１３に記載の電池電極組成物。
【請求項１７】
前記シェルが、電解質溶媒分子に対して実質的に非透過性である材料から形成される保護層を備える請求項１３に記載の電池電極組成物。
【請求項１８】
アノード向けであり、前記シェル内の前記活物質の一部が４００ｍＡｈ／ｇ未満の容量である請求項１３に記載の電池電極組成物。
【請求項１９】
カソード向けであり、前記シェル内の前記活物質の一部が２５０ｍＡｈ／ｇ未満の容量である請求項１３に記載の電池電極組成物。
【請求項２０】
前記シェルが、内層及び外層を備える複合材料である、請求項１３に記載の電池電極組成物。
【請求項２１】
前記内層が、前記骨格マトリックスよりも小さい平均細孔径を有する多孔質層であり、前記外層が、（ｉ）電解質溶媒分子に対して実質的に非透過性である材料から形成される保護層、または（ｉｉ）前記骨格マトリックス内に配置されている前記活物質とは異なる活物質から形成される活物質層である請求項２０に記載の電池電極組成物。
【請求項２２】
各複合粒子が、前記骨格マトリックスの外表面から前記骨格マトリックスの中心に対して延在する外部チャネル細孔を更に含み、前記イオンの平均拡散距離を縮小することによって、前記骨格マトリックス内に配置されている前記活物質への前記イオンのより速い拡散のためのチャネルを提供する請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項２３】
電池作動時の前記活物質の体積の変化が、前記骨格マトリックスの対応する体積変化を１００％超上回る請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項２４】
前記活物質が、高濃度にドープされた、ドープされた、又は、ドープされていないＳｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｍｇ、それらの金属の他の金属及び／又は半金属との合金、又はこれらの組み合わせを含む請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項２５】
前記活物質は、Ｓｉを含む請求項２４に記載の電池電極組成物。
【請求項２６】
前記活物質は、金属、金属酸化物、金属フッ化物、金属オキシフッ化物、金属リン化物、金属硫化物、又はこれらの組み合わせの１つ以上を含む請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項２７】
請求項１に記載の電池電極組成物を含む、円筒形、プリズム又はポーチの電池。
【請求項２８】
前記骨格マトリックスは１つ以上の追加の元素がドープされた炭素を含む請求項１に記載の電池電極組成物。
【請求項２９】
複合粒子を含む電池電極組成物を作製する方法であって、
電池作動時にイオンと電気化学的反応する活物質を用意すること、並びに
前記活物質がその内に配置されているモノリス粒子としての多孔質導電性骨格マトリックスであり、該骨格マトリックスが前記活物質を電気的に相互接続する前記多孔質導電性骨格マトリックスを形成することを含む方法。
【請求項３０】
前記骨格マトリックスを形成することが、
炭素含有前駆体を形成すること、
前記炭素含有前駆体を炭化して、炭化粒子を形成すること、並びに
前記炭化粒子を高温で活性化して、前記骨格マトリックスを形成することを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記活性化は、前記炭化粒子をＣＯ２、Ｈ２Ｏ、又はこれらの混合物を含むガスで処理することを含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記形成は、溶液又は懸濁液から前記活物質を含む活性ナノ粒子及びポリマー前駆体ナノ粒子を凝固させること、及び
前記凝固した溶液又は懸濁液をアニーリングして前記複合粒子を形成することを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記形成は、前記骨格マトリックスに前駆体ナノ粒子を浸透させること、及び
前記前駆体ナノ粒子を前記活物質へと変換することを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記骨格マトリックスを形成することが、（ｉ）化学気相成長法、（ｉｉ）溶液浸透に続く溶媒蒸発、（ｉｉｉ）溶液浸透に続く溶媒蒸発及びアニーリング、（ｉｖ）溶液浸透に続く非溶媒添加時の沈殿、（ｖ）ゾルゲル、（ｖｉ）蒸気浸透、（ｖｉｉ）原子層成長法、（ｖｉｉｉ）電気めっきまたは（ｉｘ）溶解浸透による、前記骨格マトリックスへの前記活物質の浸透を更に含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記活物質及び前記骨格マトリックスを少なくとも部分的に包み込むシェルを形成することを更に含み、前記シェルが、前記活物質と電気化学的反応する前記イオンに対して実質的に透過性である請求項２９に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
従って、図３を参照すると、活物質１０２及び活物質シェル層３０８に２種の異なる活物質を使用することが有利となることがある。特に、活物質１０２の第１の活物質は、中〜低容量活物質として選択することができる活物質シェル層３０８の第２の活物質に対して実質的により高い容量を有する高容量活物質として選択することができる。このようにして、上記高容量材料が、（１種または複数の）低〜中容量活物質（例えば、Ｌｉイオン電池アノードでは約４００ｍＡｈ／ｇ未満、Ｌｉイオン電池カソードでは約２５０ｍＡｈ／ｇ未満）と有利に組み合わさったハイブリッド構造が提供される。