(57)【要約】  第一の金属水素化物を含む主要領域と、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分を含む二次領域とを含む不均質な金属水素化物（ＭＨ）組成物は、リチウムイオンセルのアノード材料として適している。第一の金属水素化物は、例えばＭｇＨ２である。前記組成物を製造する方法には、コーティング、機械的粉砕、焼結、加熱処理および急冷技術が含まれる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属水素化物組成物であって、
第一の金属水素化物を含む主要領域と、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分を含む二次領域と
を含む、前記金属水素化組成物。
【請求項２】
前記金属水素化物組成物が、遷移金属水素化物、希土類金属水素化物、アルカリ土類金属水素化物、アルカリ金属水素化物および混合金属水素化物からなる群から選択される１種以上の第二の金属水素化物を含む二次領域を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
前記第二の金属水素化物が、前記第一の金属水素化物よりも弱い金属−水素結合強度を有する、請求項２記載の組成物。
【請求項４】
前記金属水素化物組成物が、金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属リン化物、金属窒化物、金属水酸化物、金属酸化物／水酸化物、金属硫化物および金属炭化物からなる群から選択される１種以上の金属化合物を含む二次領域を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項５】
前記金属水素化物組成物が、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ランタニド、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅおよびこれらの合金からなる群から選択される１種以上の金属および／または金属合金を含む二次領域を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項６】
第一の金属水素化物がＭｇＨ２である、請求項１から５までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項７】
前記主要領域の存在度が、前記金属水素化物組成物の全体を基準として約５０重量％〜約９９重量％である、請求項１から５までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項８】
前記金属水素化物組成物が、粒子の形態をとり、ここで、粒子は、約０．１ミクロン〜約１００ミクロンの平均直径を有する球体であるか、または約０．１ミクロン〜約１００ミクロンの平均最大半径を有する小板、鱗片、薄片、繊維状体または楕円体であり、または前記金属水素化物組成物が、バルクの形態をとる、請求項１から５までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項９】
前記金属水素化物組成物が、前記主要領域内に分散された、前記主要領域上に分散された、前記主要領域上にコーティングされた、前記主要領域内に分散されかつ前記主要領域上に分散された、前記主要領域内に分散されかつ前記主要領域上にコーティングされた、前記主要領域上に分散されかつコーティングされた、または前記主要領域内に分散され、前記主要領域上に分散されかつコーティングされた二次領域を含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の組成物。
【請求項１０】
請求項１から５までのいずれか１項記載の組成物を製造する方法であって、
バルクまたは粒状の第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分でコーティングすること；または
第一の金属水素化物を形成することができるバルクもしくは粒状の金属または合金を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分でコーティングし、かつ水素化すること；または
第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に機械的に粉砕すること；または
第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に機械的に粉砕し、かつ水素化すること；または
第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、かつ固体を機械的に粉砕して粉末を得ること；または
第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、機械的に粉砕して粉末を得て、かつ水素化すること
を含む、前記方法。
【請求項１１】
第一の金属水素化物を加熱し、冷却し、かつ任意に機械的に粉砕することを含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の組成物を製造する方法。
【請求項１２】
アノード、カソードおよび電解質を含む充電式リチウムイオンセルであって、ここで、アノードが、請求項１から５までのいずれか１項記載の金属水素化物組成物を含む、前記セル。
【請求項１３】
アノード、カソードおよび電解質を含む充電式リチウムイオンセルであって、ここで、アノードが、請求項６記載の金属水素化物組成物を含む、前記セル。
【請求項１４】
アノード、カソードおよび電解質を含む充電式リチウムイオンセルであって、ここで、アノードが、請求項７記載の金属水素化物組成物を含む、前記セル。
【請求項１５】
アノード、カソードおよび電解質を含む充電式リチウムイオンセルであって、ここで、アノードが、請求項８記載の金属水素化物組成物を含む、前記セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善されたリチウム吸収／脱離特性を有する金属水素化物組成物に関する。この組成物は、例えば、リチウムイオンバッテリーにおけるアノードとしての使用に適している。
【０００２】
政府支援声明
本発明は、政府支援により、頑丈で安価な次世代エネルギー貯蔵プログラム（ＲＡＮＧＥ）の一環でエネルギー先端研究計画局（Advanced Research Projects Agency-Energy）によって認められたＤＥ−ＡＲ００００３８６のもとでなされた。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
【０００３】
発明の背景
マグネシウム水素化物、ＭｇＨ２は、リチウムイオンバッテリー用のアノードとして使用することが検討されてきた。理論的には、ＭｇＨ２は、充電時にＬｉＨマトリックスに埋め込まれたＭｇに変換し、かつＭｇＨ２は、放電時にリチウムイオンと電子の放出により再構成される。このアノードは、充電中にリチウムを貯蔵する。イオン性化合物ＬｉＨの形成は、可逆性が殆どないかまたは全くないことから不利である。
【０００４】
発明の概要
本発明はこの問題に対処するものである。本発明は、別個の分離領域を有する不均質な金属水素化物組成物を対象とする。本組成物は、リチウムの侵入を可能にし、かつ単独ＬｉＨ相の形成を抑制する。本発明は、充電式リチウムイオンバッテリーにおけるアノードのサイクル安定性を拡張する。
【０００５】
第一の金属水素化物を含む主要領域と、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分を含む二次領域とを含む不均質な金属水素化物（ＭＨ）組成物を開示している。
【０００６】
また、アノード、カソードおよび電解質を含み、ここで、アノードが、上記金属水素化物組成物を含む、充電式リチウムイオンセルも開示している。
【０００７】
詳細な開示
金属水素化物には、遷移金属水素化物、希土類金属水素化物、アルカリ土類金属水素化物、アルカリ金属水素化物および混合金属水素化物が包含される。
【０００８】
例として、金属水素化物には、ＭｇＨ２、ＮａＨ、ＴｉＨ２、ＬａＮｉ５Ｈ５、ＬａＮｉ５Ｈ６、ＬａＮｉ５Ｈ７、Ｍｇ２ＮｉＨ４、ＮｉＨ、ＺｒＨ２、ＮａＡｌＨ４、Ｌｉ３ＡｌＨ６、ＬｉＡｌＨ４、ＬｉＨ、ＰｄＨ、ＺｎＭｎ２Ｈ３、ＣａＨ２、ＹＨ２、ＬｉＭｇ（ＡｌＨ４）３、ＬｉＭｇＡｌＨ６、Ｖ２Ｈ、ＶＨ、ＦｅＴｉＨ、ＦｅＴｉＨ２およびＺｒＨ２が包含される。
【０００９】
金属水素化物にはまた、ＬａＮｉ４．５Ａｌ０．５、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９、ＭｍＮｉ５、ＴｉＭｎ２、ＹＮｉ５およびＺｒ４Ｓｃ１Ｆｅ１０の水素化物も包含される。金属水素化物にはまた、ＺｒＭｎ２Ｌａ０．８Ｎｄ０．２Ｎｉ２Ｃｏ３、Ｔｉ０．５Ｚｒ０．５Ｆｅ０．５Ｎｉ０．５Ｖ０．７、ＭｍＮｉ３．７Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．６、ＭｍＮｉ３．５５Ｍｎ０．２Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、Ｚｒ０．５Ｔｉ０．５Ｖ０．７６Ｎｉ１．４８Ｆｅ０．０４、Ｔｉ０．５Ｚｒ０．５Ｍｏ０．２ＣｅＮｉ１．２Ｖ１．８、Ｚｒ０．９Ａｌ０．１Ｍｎ０．５Ｃｒ０．３Ｎｉ１．２、Ｔｉ０．３Ｚｒ１．０Ｎｉ１．４Ｃｒ０．３およびＴｉ０．３Ｃｒ０．３Ｚｒ０．５Ｎｉ０．７Ｖ１．２Ｃｕ０．１の水素化物も包含される。
【００１０】
金属水素化物にはまた、（ＭｇｘＮｉ１−ｘ）ａＭｂ合金の水素化物も包含され、ここで、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔｈ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｃｄ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｌａ、Ｍｍ、Ｐｄ、ＰｔおよびＣａからなる群から選択される１種以上の元素であり、ｂは、０〜約３０原子パーセントであり、ａ＋ｂ＝１００原子パーセントであり、かつｘは、約０．２５〜約０．７５である。
【００１１】
金属水素化物にはまた、ＺｒＭｎｗＶｘＭｙＮｉｚ合金の水素化物も包含され、ここで、Ｍは、ＦｅまたはＣｏであり、かつｗ、ｘ、ｙおよびｚは、モル量であり、ここで、ｗは、約０．４〜約０．８であり、ｘは、約０．１〜約０．３であり、ｙは、０〜約０．２であり、ｚは、約１．０〜約１．５であり、かつｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚは、約２．０〜約２．４である。
【００１２】
金属水素化物にはまた、ＬａＮｉ５型合金の水素化物も包含され、ここで、Ｌａおよび／またはＮｉは、約０．１〜約２５の原子パーセントにおいて、ランタニド以外のＩａ族、ＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族およびＶａ族の金属からなる群から選択される１種以上の金属によって置換されている。
【００１３】
金属水素化物にはまた、式ＴｉＶ２−ｘＮｉｘの合金の水素化物も包含され、ここで、ｘは約０．２〜約０．６である。
【００１４】
金属水素化物にはまた、式ＴｉａＺｒｂＮｉｃＣｒｄＭｘの合金の水素化物も包含され、ここで、Ｍは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、ＡｇおよびＰｄからなる群から選択される１種以上の元素であり、ａは、約０．１〜約１．４であり、ｂは、約０．１〜約１．３であり、ｃは、約０．２５〜約１．９５であり、ｄは、約０．１〜約１．４であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄは、約３であり、かつｘは、０〜約０．２である。
【００１５】
金属水素化物にはまた、式ＺｒＭｏｄＮｉｅの合金の水素化物も包含され、ここで、ｄは、約０．１〜約１．２であり、かつｅは、約１．１〜約２．５である。
【００１６】
金属水素化物にはまた、式Ｔｉ１−ｘＺｒｘＭｎ２−ｙ−ｚＣｒｙＶｚの合金の水素化物も包含され、ここで、ｘは、約０．０５〜約０．４であり、ｙは、約０．４〜約１．０であり、かつｚは、０〜約０．４である。
【００１７】
金属水素化物には、式ＬｎＭ５の合金の水素化物が包含され、ここで、Ｌｎは、１種以上のランタニドであり、かつＭは、Ｎｉおよび／またはＣｏである。
【００１８】
金属水素化物には、元素周期律表の第ＩＩ族、第ＩＶ族および第Ｖ族から選択される合金の約４０〜約７５重量％を形成する少なくとも１種の遷移金属と、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、ＦｅおよびＣｒ−Ｎｉ鋼からなる群から選択される少なくとも１種の追加の金属とを含む合金の水素化物が包含される。
【００１９】
Ｍｍは、ミッシュメタルであり、希土類元素の混合物である。例として、Ｍｍは、Ｌａ、ＮｄおよびＰｒを含有する混合物、例として、Ｃｅ、Ｌａ、ＮｄおよびＰｒを含有する混合物である。
【００２０】
金属水素化物にはまた、ＴｉおよびＭｎを含有する合金の水素化物、Ｔｉ、ＶおよびＭｎを含有する合金の水素化物、Ｔｉ、ＶおよびＦｅを含有する合金の水素化物ならびにＴｉ、ＶおよびＮｉを含有する合金の水素化物も包含される。適切な合金は、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、ＣｒおよびＶ；Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、ＣｒおよびＦｅ；Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｎ、ＶおよびＭｏ；Ｔｉ、ＶおよびＮｉ；Ｔｉ、Ｖ、ＮｉおよびＺｒ；Ｔｉ、Ｖ、ＮｉおよびＺｒ；Ｔｉ、Ｖ、ＮｉおよびＣｒ；Ｔｉ、Ｖ、ＮｉおよびＡｌ；またはＴｉ、Ｖ、Ｚｒ、ＮｉおよびＣｒを含有する。これらの合金は、様々な金属を様々な原子レベルで含有してよい。
【００２１】
金属水素化物には、Ｔｉ、ＶおよびＭｎ（Ｔｉ−Ｖ−Ｍｎ合金）を含有する合金ならびにＴｉ、ＶおよびＦｅを含有する合金の水素化物が包含される。例として、約３１〜約４６原子パーセントのＴｉ、約５〜約３３原子パーセントのＶおよび約３６〜約５３原子パーセントのＭｎおよび／またはＦｅを含有する合金の水素化物が挙げられる。適切な合金は、例として、米国特許第４１１１６８９号明細書(U.S. Pat. No. 4,111,689)において教示されている。
【００２２】
金属水素化物には、式ＡＢｘの合金の水素化物が包含され、ここで、Ａは、約５０〜約１００原子パーセント未満のＴｉを含み、かつ残部は、Ｚｒおよび／またはＨｆであり、ならびにＢは、約３０〜１００原子パーセント未満のＭｎを含み、かつ残部は、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕおよび希土類元素から選択される１種以上の元素であり、ならびにｘは、約１〜約３である。これらの合金は、例えば、米国特許第４１６００１４号明細書(U.S. Pat. No. 4,160,014)に教示されている。
【００２３】
金属水素化物には、式（ＴｉＶ２−ｘＮｉｘ）１−ｙＭｙ［式中、ｘは、約０．２〜約１．０であり、かつＭは、Ａｌおよび／またはＺｒである］の合金の水素化物；式Ｔｉ２−ｘＺｒｘＶ４−ｙＮｉｙ［式中、ｘは、０〜約１．５であり、かつｙは、約０．６〜約３．５である］の合金の水素化物；ならびに式Ｔｉ１−ｘＣｒｘＶ２−ｙＮｉｙ［式中、ｘは、０〜約０．７５であり、かつｙは、約０．２〜約１．０である］の合金の水素化物が包含される。これらの合金は、例えば、米国特許第４５５１４００号明細書(U.S. Pat. No. 4,551,400)に開示されている。
【００２４】
金属水素化物には、式（Ｔｉ２−ｘＺｒｘＶ４−ｙＮｉｙ）１−ｚＣｒｚの合金の水素化物が包含され、ここで、ｘは、０〜約１．５であり、ｙは、約０．６〜約３．５であり、かつｚは、≦０．２である。これらの合金は、例として、米国特許第４７２８５８６号明細書(U.S. Pat. No. 4,728,586)に教示されている。
【００２５】
金属水素化物には、ＬａＮｉ５型合金の水素化物、ＴｉおよびＮｉを含有する合金ならびにＭｇおよびＮｉを含有する合金の水素化物が包含される。ＴｉおよびＮｉを含有する合金は、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｏ、ＬａまたはＭｍ（ミッシュメタル）の１種以上をさらに含有してよい。ＭｇおよびＮｉを含有する合金は、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｔｈ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｃｄ、Ｎａ、Ｐｂ、Ｌａ、Ｍｍ、Ｐｄ、ＰｔおよびＣａから選択される１種以上の元素をさらに含有してよい。適切な合金は、例として、米国特許第５５５４４５６号明細書(U.S. Pat. No. 5,554,456)に教示されている。
【００２６】
混合金属水素化物は、２種以上の金属を含有する金属水素化物、例えば、金属合金水素化物である。
【００２７】
金属水素化物にはまた、部分的に放出された金属水素化物；すなわち、水素を含有するが、水素の全容量を含有しない金属または合金も含まれる。例えば、部分的に放出（またはチャージ）されたＡＢ５Ｈｘ合金であって、ここで、ｘは、６．６未満である。Ａは、水素化物を形成する元素であり、かつＢは、ＬａＮｉ５などの水素化物の形成が弱いまたは水素化物を形成しない元素である。
【００２８】
第一の金属水素化物と第二の金属水素化物とは、異なる金属水素化物であってよいが、必ずしもそうである必要はない。主要領域と二次領域との間には明確な境界が存在する。それらは、例として、同一の金属または合金を有してよく、かつ異なるレベルの水素を有する。
【００２９】
金属には、標準的な周期律表の第１族〜第１６族の金属が包含される。遷移金属、希土類金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属、貧金属および半金属が包含される。
【００３０】
遷移金属には、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＷおよびＰｔが包含される。
【００３１】
希土類金属には、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａおよびランタニドが包含される。
【００３２】
アルカリ土類金属には、Ｂｅ、Ｍｇ、ＣａおよびＳｒが包含される。
【００３３】
アルカリ金属には、Ｎａ、ＫおよびＬｉが包含される。
【００３４】
貧金属には、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ＢｉおよびＳｎが包含される。
【００３５】
半金属には、Ｇｅ、Ａｓ、ＳｂおよびＴｅが包含される。
【００３６】
金属合金は、上記金属を含有する金属混合物である。
【００３７】
更なる金属化合物は、元素金属、金属合金および金属水素化物以外の金属化合物である。例えば、金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属リン化物、金属窒化物、金属水酸化物、金属酸化物／水酸化物、金属硫化物および金属炭化物が包含される。
【００３８】
金属酸化物は、例えば、Ｓｂ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｌａ、Ｙ、Ｓｃ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｗ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＳｒおよびＭｏからなる群から選択される金属を含めた酸化物である。金属酸化物には、混合金属酸化物、例として、ＦｅＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｎａ２Ｚｎ（ＯＨ）４および圧電性混合酸化物が包含される。混合金属酸化物は、２種以上の金属を含有する金属酸化物である。
【００３９】
適切な金属酸化物には、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｃｏ３Ｏ４、Ｆｅ３Ｏ４、Ｐｂ３Ｏ４、ＰｂＯ２、ＰｂＯ、Ｍｎ３Ｏ４、Ａｇ２Ｏ２、Ｃｕ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ａｇ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＡｌＯ、ＣａＯ、ＣｒＯ、ＣｏＯ、ＣｕＯ、ＦｅＯ、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＰｄＯ、ＳｎＯ、ＴｉＯ、ＶＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｉ２Ｏ３、Ｒｈ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３、Ｗ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｒＯ２、ＧｅＯ２、ＨｆＯ２、ＰｂＯ２、ＭｎＯ２、ＲｈＯ２、ＳｅＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＷＯ２、ＶＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＣｒＯ３、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｍｎ２Ｏ７、ＩｒＯ４、ＦｅＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２およびＮａ２Ｚｎ（ＯＨ）４が包含される。
【００４０】
適切な金属ハロゲン化物には、例として、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｌａ、Ｓｂ、ＡｓおよびＭｏからなる群から選択される金属が包含される。
【００４１】
包含される適切な金属ハロゲン化物は、ＰｄＣｌ２、ＳｎＣｌ４、ＦｅＣｌ３、ＦｅＢｒ３、ＦｅＦ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＢｒ２、ＦｅＦ２、ＮｉＣｌ２、ＡｕＣｌ３、ＡｇＢｒ、ＴｉＣｌ４、ＭｎＣｌ２、ＣｏＣｌ２、ＣｕＣｌ２、ＣｕＣｌ、ＢｅＦ２、ＭｎＦ２、ＣｏＦ２、ＮｉＦ２、ＣｕＦ２、ＶＦ４、ＺｒＦ４、ＨｆＦ４、ＭｎＦ４、ＹＦ３、ＬａＦ３、ＳｎＦ４、ＭｏＣｌ２、ＭｏＣｌ５、ＳｂＦ３、ＳｂＣｌ３、ＳｂＢｒ３、ＳｂＩ３、ＳｂＦ５、ＳｂＣｌ５、ＡｓＦ５およびＭｏＦ６である。
【００４２】
金属リン化物には、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｎｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、ＦｅおよびＧａからなる群から選択される金属が包含される。金属リン化物には、混合金属リン化物が包含される。混合金属リン化物は、２種以上の金属を含有する金属リン化物である。
【００４３】
適切な金属リン化物には、Ｋ３Ｐ、ＫＰおよびＫ３Ｐ７を含めた９つのＫリン化物、Ｎｉ３Ｐ、Ｎｉ５Ｐ２、Ｎｉ１２Ｐ５、Ｎｉ２Ｐ、Ｎｉ５Ｐ４、ＮｉＰ、ＮｉＰ２、ＮｉＰ３、Ｍｇ３Ｐ２、Ｎａ３Ｐ、Ｃａ３Ｐ２、ＧａＰ、Ｃｕ３Ｐ、ＩｎＰ、ＡｌＰ、Ｚｒ６．４５Ｎｂ４．５５Ｐ４、Ｈｆ５．０８Ｍｏ０．９Ｐ３、ＭｏＰ、ＷＰ、ＮｉＭｏＰおよびＦｅ２Ｐが包含される。
【００４４】
金属窒化物には、例として、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｃ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＧｄおよびＬｉからなる群から選択される金属が包含される。金属窒化物には、混合金属窒化物が包含される。混合金属窒化物は、２種以上の金属を含有する金属窒化物である。
【００４５】
適切な金属窒化物には、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｌｉ３Ｎ、ＷＮ、ＶＮ、Ｍｇ３Ｎ２、ＮｂＮ、Ｂｅ３Ｎ２、ＡｌＮ、ＩｎＮ、Ｃａ３Ｎ２、ＧａＮ、Ｓｒ３Ｎ２、Ｂａ３Ｎ２、Ｆｅ２Ｎ、ＳｃＮ、Ｃｕ３Ｎ、ＹＮ、Ｚｎ３Ｎ２、Ｇｄ２ＳｃＮおよびＣｒＮが包含される。
【００４６】
金属水酸化物には、例えば、Ａｌ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｍｇ、ＦｅおよびＴｉからなる群から選択される金属が包含される。金属水酸化物には、混合金属水酸化物が包含される。混合金属水酸化物は、２種以上の金属を含有する金属水酸化物である。
【００４７】
適切な金属水酸化物には、Ａｌ（ＯＨ）３、Ｂｅ（ＯＨ）２、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｃｕ（ＯＨ）２、Ａｕ（ＯＨ）３、Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｎｉ（ＯＨ）２、Ｓｎ（ＯＨ）２、Ｚｎ（ＯＨ）２、Ｚｒ（ＯＨ）４、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｌａ（ＯＨ）３、Ｃｅ（ＯＨ）４、Ｙ（ＯＨ）３、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）３およびＴｉ（ＯＨ）４が包含される。
【００４８】
金属酸化物−水酸化物には、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＮｉＯ（ＯＨ）およびＦｅＯ（ＯＨ）が包含される。
【００４９】
金属硫化物には、例として、Ｃｄ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｓ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｃｓ、Ｇｅ、Ｂｉ、ＷおよびＮａからなる群から選択される金属が包含される。金属硫化物には、混合金属硫化物が包含される。混合金属硫化物は、２種以上の金属を含有する金属硫化物である。
【００５０】
適切な金属硫化物には、例として、ＣｄＳ、Ａｇ２Ｓ、ＰｂＳ、ＭｏＳ２、ＮｉＳ、Ｓｂ２Ｓ３、ＺｎＳ、ＦｅＳ２、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＳ、Ａｓ４Ｓ４、ＡｓＳ、Ｎａ２Ｓ、（Ｆｅ，Ｎｉ）９Ｓ８、ＣｕＦｅＳ２、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＳｎＳ３、Ｃｕ５ＦｅＳ４、Ｃｕ５ＡｌＳ４、ＭｏＷＳ４、ＳｎＳ、Ｓｂ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＣｓＳｍＧｅＳ４および（Ｚｎ，Ｆｅ）Ｓが包含される。
【００５１】
金属炭化物は、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属および第３族の金属からなる群から選択される金属を含有する。第３族の金属には、Ｓｃ、ＹおよびＬａが包含される。適切な金属炭化物には、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｍｎ、ＣｏおよびＮｉの炭化物が包含される。金属炭化物には、メタナイド、アセチリド、セスキカーバイド、塩様炭化物、共有結合性炭化物、侵入型炭化物、中間遷移金属炭化物および分子状炭化物が包含される。
【００５２】
二次領域は、金属水素化物主要領域内に分散されているか、金属水素化物主要領域上に分散されているか、または金属水素化物主要領域上にコーティングされている。二次領域は、主要領域内に分散されかつ主要領域上に分散されていてもよいか、主要領域内に分散されかつ主要領域上にコーティングされていてもよいか、主要領域上に分散されかつ主要領域上にコーティングされていてもよいか、または主要領域内に分散され、主要領域上に分散されかつ主要領域上にコーティングされていてよい。
【００５３】
「〜上にコーティングされ」とは、完全に連続したまたは部分的に連続した（半連続的な）二次領域の層が主要領域の表面に存在することを意味する。完全に連続したコーティング層は、コア主要領域とシェル二次領域とを有するコア−シェル構造として構想され得る。部分的に連続した層では、二次領域は、主要領域を完全にはカプセル化せず、コア−シェル構造を形成しない。
【００５４】
「〜上に分散されかつ〜内に分散され」とは、二次領域が、非常に多数の領域を主要領域の表面に含むか、または主要領域内に埋め込まれていることをそれぞれ意味する。「〜表面に」との用語には、主要領域の表面中に部分的に埋め込まれている二次領域が包含される。「多数の」とは、複数、例として２以上を意味する。
【００５５】
「二次領域」との用語は、主要領域上の二次領域のコーティング層を指すか、または主要領域内および／または主要領域上に分散された多数の領域を指してよい。一緒に合わせられた多数の二次領域は、「二次領域」全体とみなされ得る。
【００５６】
主要領域と二次領域とは離散しており、それらの間には明確な境界がある。
【００５７】
第二の金属水素化物は、有利には、主要領域の第一の金属水素化物よりも弱いＭ−Ｈ（金属−水素）結合強度を有してよい。
【００５８】
主要領域の存在度(abundance)は、二次領域の存在度と等しいかまたはそれより大きい。存在度は、全金属水素化物組成物を基準とした重量パーセント（重量％）である。例として、主要領域は、全組成物を基準として約５０重量％〜約９９重量％の存在度で存在する。例えば、主要領域は、全組成物を基準として約６０重量％〜約９９重量％、約７０重量％〜約９８重量％、約７５重量％〜約９８重量％、約８０重量％〜約９８重量％または約８５重量％〜約９８重量％で存在する。主要領域は、全組成物を基準として約５５重量％、６５重量％、９０重量％、９５重量％、９６重量％または９７重量％の存在度で存在していてよい。
【００５９】
二次領域は、本質的に、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分から構成され得る。主要領域は、本質的に、第一の金属水素化物から構成され得る。
【００６０】
金属水素化物組成物は、粒子の形態をとる。粒子は、例えば、小板、鱗片、薄片、繊維状体、球体、楕円体または他の形態であってよい。粒子は、例えば、実質的に球形であり、例として、ミクロンスケールの球体または楕円体である。粒状球体の平均直径は、例として、約０．１〜約１００ミクロンである。小板または他の形態の最大半径は、平均して約０．１〜約１００ミクロンであってもよい。最大半径は、最大線寸法である。
【００６１】
金属水素化物組成物はまた、バルク形態をとってもよい。バルク形態は、粒子形態よりもいくらか大きい。バルク形態は、例として、ｃｍオーダーの大きさであってよいインゴットであり、例として、約０．５ｃｍ〜約１０ｃｍ、例として、約１ｃｍ、約２ｃｍ、約３ｃｍ、約４ｃｍ、約５ｃｍ、約６ｃｍ、約７ｃｍ、約８ｃｍまたは約９ｃｍの長さおよび／または幅を有する。
【００６２】
例として、多数の二次領域が主要領域にバルク形態で分散されている。 多数の二次領域が主要領域上に粒子形態で分散されていてよい。連続的または半連続的な層は、主要領域上に粒子またはバルクの形態でコーティングされていてよい。
【００６３】
多数の二次領域は、例として、平均直径約３ｎｍ〜約１０ミクロンのスケールであってよい。例として、多数の二次領域は、平均直径約５ｎｍ〜約７ミクロン、約１０ｎｍ〜約５ミクロンまたは約１０ｎｍ〜約３ミクロンである。直径は、離散的な二次領域の最大線寸法を指す。
【００６４】
本金属水素化物組成物は、様々な方法によって製造される。
【００６５】
例として、第一の金属水素化物の粉末と１種以上の追加の成分とが混合され、圧縮され、かつアニールされる。アニーリングは、例えば、約２８０℃〜約６００℃の温度で約６時間〜約１５時間にわたって行われる。アニーリングは、高められた温度でかつ第一の金属水素化物および１種以上の追加の成分の溶融温度よりも低い温度で行われる。
【００６６】
粉末は粒状である。
【００６７】
あるいは、第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金の粉末と１種以上の追加の成分とが混合され、圧縮され、かつアニールされる。アニーリングは、高められた温度でかつ金属または合金および追加の成分の溶融温度よりも低い温度で行われる。これに続けて、典型的には、水素化が行われて第一の金属水素化物が形成される。
【００６８】
あるいは、第一の金属水素化物または第一の金属水素化物を形成することができる金属もしくは合金の粉末と１種以上の追加の成分とが、第一の金属水素化物または金属もしくは合金の溶融温度より高い温度で不活性雰囲気において撹拌または混合して一緒に加熱され、かつ急冷される。これに続けて、典型的には、第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金の場合には水素化が行われる。
【００６９】
急冷法には、二次撹拌コイル、不活性ガスバブリング、回転るつぼなどの、液体中での適切な撹拌をともなう、溶融紡糸、片ロッドおよび両ロッドストリップキャスティング、遠心噴霧、ガス噴霧、水噴霧が包含される。これらの方法の組み合わせを用いることもできる。
【００７０】
別の方法では、第一の金属水素化物の粉末と１種以上の追加の成分とが混合され、機械的に合金化される。
【００７１】
機械的合金化には、アトライターにより行われるボールミル粉砕が含まれる。機械的合金化はまた、高エネルギー衝撃ボールミル粉砕とも呼ばれる。
【００７２】
あるいは、第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金の粉末と１種以上の追加の成分とが混合され、かつ機械的に合金化される。この混合物は、機械的合金化の前または後に水素化される。
【００７３】
他の方法では、１種以上の追加の成分は、気相成長、電解コーティングまたは無電極コーティング(electrodeless coating)によって第一の金属水素化物粒子の表面に適用される。
【００７４】
あるいは、１種以上の追加の成分は、溶融紡糸、ガス噴霧、超音波噴霧、遠心噴霧、プラナーフローキャスティング、プラズマ溶射または機械的合金化またはこれらの組み合わせによって第一の金属水素化物粒子の表面に適用される。これらの方法はまた、多数の二次領域が中に分散された主な第一の金属水素化物主要領域を製造するのにも適している。「表面に適用された」とは、「〜上にコーティングされた」ことを意味する。
【００７５】
１種以上の追加の成分は、第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金粒子の表面に適用してよく、典型的には、水素化が続けて行われる。
【００７６】
他の方法では、１種以上の追加の成分は、レーザーアブレーション、スパッタリングまたは真空蒸着によって第一の金属水素化物粒子の表面に適用される。そのような技術は、例として、米国特許第５５５４４５６号明細書(U.S. Pat. No. 5,554,456)および米国特許出願公開第２００５／０１２６６６３号明細書(U.S. Pub. No. 2005/0126663)に教示されている。
【００７７】
例として、適切な本方法は、
バルクまたは粒状の第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分でコーティングすること；
第一の金属水素化物を形成することができるバルクもしくは粒状の金属または合金を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分でコーティングし、かつ水素化すること；
バルクまたは粒状の第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物を形成することができる金属または合金でコーティングし、かつ任意に水素化すること；
第一の金属水素化物を形成することができるバルクもしくは粒状の金属または合金を、第二の金属水素化物を形成することができる金属または合金でコーティングし、かつ水素化すること；
第一の金属水素化物を形成することができるバルクもしくは粒状の金属または合金を、第二の金属水素化物でコーティングし、かつ水素化すること；
バルクまたは粒状の第一の金属水素化物を第二の金属水素化物でコーティングすること；
第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に機械的に粉砕し、次いで粒子を水素化して、１種以上の追加の成分を含む多数の二次領域がその中にかつ／またはその上に分散された第一の金属水素化物粒子を形成すること；
第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に機械的に粉砕し、これにより、有利には、１種以上の追加の成分を含む多数の二次領域がその中にかつ／またはその上に分散された第一の金属水素化物粒子を形成すること；
水素化物を形成することができる２種以上の金属または合金を一緒に機械的に粉砕し、かつ水素化して、第一の金属水素化物粒子と、その中にかつ／またはその上に分散された第二の金属水素化物領域とを形成すること；
第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物と一緒に機械的に粉砕し、かつ水素化して、第一の金属水素化物を含む主要領域と、その中にかつ／またはその上に分散された第二の金属水素化物を含む二次領域とを有する粒子を形成すること；
第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物を形成することができる金属または合金と一緒に機械的に粉砕し、かつ任意に水素化して、第一の金属水素化物を含む主要領域と、その中にかつ／またはその上に分散された多数の二次領域とを有する粒子を形成すること；
第一の金属水素化物を第二の金属水素化物と機械的に粉砕して、第一の金属水素化物を含む主要領域と、その中にかつ／またはその上に分散された第二の金属水素化物を含む多数の二次領域とを有する粒子を形成すること；
第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、固体を機械的に粉砕して粉末を得て、水素化して、１種以上の二次金属水素化物、金属または金属化合物の多数の二次領域がその中に分散された第一の金属水素化物粒子を形成すること；
第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、固体を機械的に粉砕して粉末を得て、第一の金属水素化物を含む主要領域と、その中に分散された追加の成分を含む多数の二次領域とを含む粒子を形成すること；
第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物を形成することができる金属または合金と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、固体を機械的に粉砕して粉末を得て、かつ水素化して、第一の金属水素化物を含む主要領域と、第二の金属水素化物を含む多数の二次領域とを含む粒子を形成すること、ならびに
第一の金属水素化物を第二の金属水素化物と混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、かつ固体を機械的に粉砕して粉末を得ること
を含む。
【００７８】
金属または部分的に放出された金属水素化物を含む二次領域でコーティングされたバルクまたは粒状の第一の金属水素化物を製造する方法は、バルクまたは粒状の第一の金属水素化物を加熱し、かつ冷却することを含む。バルクまたは粒状の第一の金属水素化物の表面は、水素が完全にまたは部分的に放出されて金属または第二の金属水素化物コーティング層を形成する。例として、バルクまたは粒状の第一の金属水素化物は、約２００℃〜約５００℃の温度に加熱され、かつ約２５℃に急速に冷却される。組成物を、機械的粉砕にさらに供して、部分的に放出された金属水素化物領域がその上にかつ／またはその中に分散された第一の金属水素化物粒子を製造することができる。
【００７９】
粉砕（機械的粉砕）は、粗いインゴットを砕いて約２００ミクロン（２００メッシュ）のサイズにするプロセスである。それは、典型的には、ジョークラッシャーおよび遠心粉砕システムを用いて行われる。それは、電動式の乳鉢と乳棒を使って、または瑪瑙製の乳鉢と乳棒を使って手で行ってもよい。
【００８０】
混合（機械的混合）は、例として、クロム鋼球と粉末を用いるボールミルで行われる。
【００８１】
有利には、混合物は、粉砕または混合の前および／または後に焼結してよい。焼結は、混合物を各成分の溶融温度よりも低い温度で加熱すること、例えば、低融点成分の溶融温度の約２／３の温度に加熱することを含む。焼結は、空気中、水素下、不活性ガス下または真空下で行ってよい。焼結は、アニーリングと同義であり得る。
【００８２】
「金属水素化物を形成することができる金属または合金」との用語は、金属または合金が水素を吸収することができることを意味する。水素が金属または合金中に吸収または「チャージ」されたら、それは、例えば、前で記載した金属水素化物の１種である。
【００８３】
「混合物を溶融する」との用語は、少なくとも第一の金属水素化物または第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金が溶融されることを意味する。
【００８４】
水素化（水添）は、例として、水素ガスのもとに大気圧よりも高い圧力で行われる。水素圧は、例として、約２気圧〜約２０気圧である。水素化は、例として、約２５℃〜約５００℃の上昇させられた温度で行うことができる。
【００８５】
形成された二次領域コーティングは、例えば、約１ｎｍ〜約１ミクロンの厚さである。例として、コーティングは、約５ｎｍ〜約５００ｎｍまたは約５ｎｍ〜約４００ｎｍの平均厚さを有する。
【００８６】
それに、本金属水素化物組成物を含むアノードを提供すること、カソードを提供すること、電解質を提供すること、およびアノード、カソードおよび電解質を含むセルを組み立てることを含む、充電式リチウムイオンセルを組み立てる方法も開示している。本発明によるリチウム二次バッテリーは、カソードとアノードを有する電極群をバッテリーケース内に挿入し、かつ電解質をケース内に注入することによって製造することができる。バッテリーケースは、金属積層体からなる金属缶形状またはパウチ形状を有してよい。
【００８７】
充電式リチウムイオンバッテリー（セル）は、アノード、カソードおよび有機溶媒中のリチウム塩の水性電解質溶液を含む。本発明において、アノードは、アノード活物質としての本金属水素化物組成物を含む。電極は、電解質と接触しており、かつセパレーターによって分離されている。
【００８８】
カソード活物質には、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（ＮＣＭ、ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２）、リチウムマンガン酸化物（ＬＭＯ、ＬｉＭｎ２Ｏ４）、リチウムニッケル酸化物およびリチウム鉄リン酸塩（ＬＦＰ、ＬｉＦｅＰＯ４）からなる群から選択される１種以上の化合物が包含される。
【００８９】
本発明のアノードは、１種以上の従来のアノード活物質をさらに含有してよい。従来のアノード活物質には、天然グラファイト、人造グラファイト、膨張グラファイト、グラフェン、カーボンファイバー、難黒鉛化性炭素、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンおよび活性炭などのカーボンおよびグラファイト材料；Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｐｄ、ＰｔおよびＴｉなどのリチウムと合金化可能な金属およびそのような元素を含めた化合物；金属またはそれらの化合物とカーボン材料またはグラファイト材料との複合材料；ならびにリチウム含有窒化物が包含される。例えば、結晶質炭素、非晶質炭素、シリコンベースの活物質、錫ベースの活物質、シリコン−カーボンベースの活物質およびこれらの混合物を、アノード活物質として用いることができる。
【００９０】
カソードおよびアノード活物質に加えて、電極は、バインダーおよび／または導電性材料および／または他の添加剤をさらに含んでよい。電極アセンブリは、これらの混合物を金属箔のような集電体に付着して含むことができる。
【００９１】
バインダーは、活物質と導電性材料と混合物とが集電体に結合し易くする。バインダー−には、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）、アクリロニトリルとブタジエンとのコポリマー（ＮＢＲ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、デンプン、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、これらのコポリマーおよびこれらの混合物が包含される。バインダーは、電極アセンブリの全重量を基準として約１〜約５０重量％で用いられることができる。
【００９２】
導電性材料は、電極アセンブリの全重量を基準として約１〜約２０重量％であってよい。導電性材料には、天然グラファイト、人造グラファイトなどのグラファイト材料、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャネルブラック、ファーネスブラックまたはランプブラックなどのカーボンブラック、カーボンファイバーまたは金属ファイバーなどの導電性ファイバー、フッ化カーボン、アルミニウムまたはニッケル粉末などの金属粉末、酸化亜鉛、チタン酸カリウムまたは酸化チタンなどの導電性金属酸化物およびポリフェニレン誘導体などの他の導電性材料が包含される。
【００９３】
フィラーは、アノードの膨張を制御するための成分として用いられることができる。フィラーには、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーおよびガラスファイバーまたはカーボンファイバーなどの繊維材料が包含される。
【００９４】
カソードとアノードとの間にはセパレーターが置かれており、これは、例として、高いイオン透過率を保証する絶縁薄膜である。セパレーターは、一般的に、約０．０１ミクロン〜約１０ミクロンの孔径および約５ミクロン〜約３００ミクロンの厚さを有する。セパレーター材料には、ガラスファイバー、コットン、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレンおよびクラフト紙を含めた材料を含むシートまたは不織布が包含される。
【００９５】
電解質は、典型的には、例えば、炭酸エチレン、炭酸ジエチルおよび炭酸ジメチルから選択され、かつリチウム塩を含有する有機炭酸塩溶媒の混合物である。リチウム塩は、例として、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４またはＬｉＣＦ３ＳＯ３である。電解質にはまた、ゲル、ポリマーまたはセラミックなどの固体電解質も包含される。有利には、電解質は液体溶媒である。
【００９６】
リチウム二次バッテリーは、例えば、カソード、アノードおよび単層もしくは複層のセパレーターを有するコイン型バッテリー、またはカソード、アノードおよびロール型セパレーターを有する円筒型もしくは角型バッテリーであってよい。
【００９７】
カソードは、カソード活物質を導電性材料および／またはバインダーおよび溶媒と混合し、金属箔をこの混合物でコーティングし、かつ加熱および圧延処理することによって製造することができる。アノードは、アノード活物質をバインダーおよび溶媒と混合し、金属箔をこの混合物でコーティングし、かつ加熱および圧延処理することによって製造することができる。
【００９８】
実施形態の要素を指す用語「ａ」または「ａｎ」は、「１つ」を意味し得るか、または「１つ以上」を意味し得る。
【００９９】
「約」との用語は、例えば、典型的な測定および取り扱い手順により；これらの手順における偶発的な誤りにより；使用される成分の製造、供給源、または純度の差により；使用される方法の違いにより；その他同類のものにより起こり得るむらを指す。「約」との用語はまた、特定の出発混合物に起因する組成物の異なる平衡状態ゆえに異なる量を包含する。「約」との用語によって修飾されているか否かにかかわらず、実施形態および特許請求の範囲は、列挙された量と等価であることを含む。
【０１００】
本明細書中のすべての数値は、明示されているか否かにかかわらず、「約」との用語によって修飾される。「約」との用語は、一般的に、当業者が、列挙された値と等価であること（すなわち、同じ機能および／または結果を有する）と考える数の範囲を指す。多くの場合、「約」との用語は、最も近い有効数字に四捨五入される数字を含み得る。
【０１０１】
当然のことながら、「約」との用語によって修飾された値は、特定の値を含む。例として、「約５．０」には、５．０が含まれていなければならない。
【０１０２】
「本質的に〜からなる」との用語は、組成物、方法または構造が、追加の成分、ステップおよび／または部分を含むことができることを意味するが、ただし、これらの追加の成分、ステップおよび／または部分が、特許請求される組成物、方法または構造の基本となるかつ新規の特徴を実質的に変更しない場合に限られる。
【０１０３】
本明細書中で論じられる米国特許、米国公開特許出願および米国特許出願は、それぞれ参照によって本明細書中に組み込まれる。
【０１０４】
以下のものは、本発明のいくつかの実施形態である。
【０１０５】
Ｅ１．金属水素化物組成物であって、
第一の金属水素化物を含む主要領域と、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分を含む二次領域と
を含む金属水素化物組成物。
【０１０６】
Ｅ２．二次領域が、１種以上の第二の金属水素化物を含む、実施形態１に記載の組成物。
【０１０７】
Ｅ３．第一および第二の金属水素化物が、遷移金属水素化物、希土類金属水素化物、アルカリ土類金属水素化物、アルカリ金属水素化物および混合金属水素化物からなる群から選択される、実施形態２に記載の組成物。
【０１０８】
Ｅ４．第一および第二の金属水素化物が、ＭｇＨ２、ＮａＨ、ＴｉＨ２、ＬａＮｉ５Ｈ５、ＬａＮｉ５Ｈ６、ＬａＮｉ５Ｈ７、Ｍｇ２ＮｉＨ４、ＮｉＨ、ＺｒＨ２、ＮａＡｌＨ４、Ｌｉ３ＡｌＨ６、ＬｉＡｌＨ４、ＬｉＨ、ＰｄＨ、ＺｎＭｎ２Ｈ３、ＣａＨ２、ＹＨ２、ＬｉＭｇ（ＡｌＨ４）３、ＬｉＭｇＡｌＨ６、Ｖ２Ｈ、ＶＨ、ＦｅＴｉＨ、ＦｅＴｉＨ２、ＺｒＨ２；ＬａＮｉ４．５Ａｌ０．５、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９、ＭｍＮｉ５、ＴｉＭｎ２、ＹＮｉ５、Ｚｒ４Ｓｃ１Ｆｅ１０、ＺｒＭｎ２Ｌａ０．８Ｎｄ０．２Ｎｉ２Ｃｏ３、Ｔｉ０．５Ｚｒ０．５Ｆｅ０．５Ｎｉ０．５Ｖ０．７、ＭｍＮｉ３．７Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．６、ＭｍＮｉ３．５５Ｍｎ０．２Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、Ｚｒ０．５Ｔｉ０．５Ｖ０．７６Ｎｉ１．４８Ｆｅ０．０４、Ｔｉ０．５Ｚｒ０．５Ｍｏ０．２ＣｅＮｉ１．２Ｖ１．８、Ｚｒ０．９Ａｌ０．１Ｍｎ０．５Ｃｒ０．３Ｎｉ１．２、Ｔｉ０．３Ｚｒ１．０Ｎｉ１．４Ｃｒ０．３またはＴｉ０．３Ｃｒ０．３Ｚｒ０．５Ｎｉ０．７Ｖ１．２Ｃｕ０．１の水素化物およびＴｉおよびＭｎを含有する合金の水素化物、Ｔｉ、ＶおよびＭｎを含有する合金の水素化物、Ｔｉ、ＶおよびＦｅを含有する合金の水素化物またはＴｉ、ＶおよびＮｉを含有する合金の水素化物；例として、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｖ、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｆｅ、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｍｎ−Ｖ−Ｍｏ、Ｔｉ−Ｖ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｖ−Ｎｉ−Ｚｒ、Ｔｉ−Ｖ−Ｎｉ−Ｚｒ、Ｔｉ−Ｖ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔｉ−Ｖ−Ｎｉ−ＡｌまたはＴｉ−Ｖ−Ｚｒ−Ｎｉ−Ｃｒ合金の水素化物からなる群から選択される、実施形態２に記載の組成物。
【０１０９】
Ｅ５．第二の金属水素化物が、第一の金属水素化物よりも弱いＭ−Ｈ（金属−水素）結合強度を有する、実施形態１から４までのいずれか１つに記載の組成物。
【０１１０】
Ｅ６．二次領域が、金属および金属合金からなる群から選択される１種以上の追加の成分を含む、実施形態１に記載の組成物。
【０１１１】
Ｅ７．１種以上の金属および合金が、遷移金属、希土類金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属、貧金属、半金属およびこれらの金属の合金からなる群から選択される、実施形態６に記載の組成物。
【０１１２】
Ｅ８．１種以上の金属および合金が、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｐｔ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ランタニド、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅおよびこれらの合金からなる群から選択される、実施形態６に記載の組成物。
【０１１３】
Ｅ９．二次領域が１種以上の更なる金属化合物を含む、実施形態１に記載の組成物。
【０１１４】
Ｅ１０．１種以上の更なる金属化合物が、金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属リン化物、金属窒化物、金属水酸化物、金属酸化物／水酸化物、金属硫化物および金属炭化物からなる群から選択される、実施形態９に記載の組成物。
【０１１５】
Ｅ１１．１種以上の更なる金属化合物が、金属酸化物からなる群から選択される、実施形態９に記載の組成物。
【０１１６】
Ｅ１２．金属酸化物が、Ｓｂ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｌａ、Ｙ、Ｓｃ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｗ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＳｒおよびＭｏからなる群から選択される１種以上の金属の酸化物である、実施形態１１に記載の組成物。
【０１１７】
Ｅ１３．金属酸化物が、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｃｏ３Ｏ４、Ｆｅ３Ｏ４、Ｐｂ３Ｏ４、ＰｂＯ２、ＰｂＯ、Ｍｎ３Ｏ４、Ａｇ２Ｏ２、Ｃｕ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ａｇ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＡｌＯ、ＣａＯ、ＣｒＯ、ＣｏＯ、ＣｕＯ、ＦｅＯ、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＰｄＯ、ＳｎＯ、ＴｉＯ、ＶＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｉ２Ｏ３、Ｒｈ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３、Ｗ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｒＯ２、ＧｅＯ２、ＨｆＯ２、ＰｂＯ２、ＭｎＯ２、ＲｈＯ２、ＳｅＯ２、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＷＯ２、ＶＯ２、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、ＣｒＯ３、ＭｏＯ３、ＷＯ３、Ｍｎ２Ｏ７、ＩｒＯ４、ＦｅＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２およびＮａ２Ｚｎ（ＯＨ）４からなる群から選択される、実施形態１１に記載の組成物。
【０１１８】
Ｅ１４．１種以上の更なる金属化合物が、金属ハロゲン化物からなる群から選択される、実施形態９に記載の組成物。
【０１１９】
Ｅ１５．金属ハロゲン化物が、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｌａ、Ｓｂ、ＡｓおよびＭｏからなる群から選択される１種以上の金属のハロゲン化物である、実施形態１４に記載の組成物。
【０１２０】
Ｅ１６．金属ハロゲン化物が、ＰｄＣｌ２、ＳｎＣｌ４、ＦｅＣｌ３、ＦｅＢｒ３、ＦｅＦ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＢｒ２、ＦｅＦ２、ＮｉＣｌ２、ＡｕＣｌ３、ＡｇＢｒ、ＴｉＣｌ４、ＭｎＣｌ２、ＣｏＣｌ２、ＣｕＣｌ２、ＣｕＣｌ、ＢｅＦ２、ＭｎＦ２、ＣｏＦ２、ＮｉＦ２、ＣｕＦ２、ＶＦ４、ＺｒＦ４、ＨｆＦ４、ＭｎＦ４、ＹＦ３、ＬａＦ３、ＳｎＦ４、ＭｏＣｌ２、ＭｏＣｌ５、ＳｂＦ３、ＳｂＣｌ３、ＳｂＢｒ３、ＳｂＩ３、ＳｂＦ５、ＳｂＣｌ５、ＡｓＦ５およびＭｏＦ６からなる群から選択される、実施形態１４に記載の組成物。
【０１２１】
Ｅ１７．１種以上の更なる金属化合物が、金属リン化物からなる群から選択される、実施形態９に記載の組成物。
【０１２２】
Ｅ１８．金属リン化物が、Ｎａ、Ｋ、Ｎｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、ＦｅおよびＧａからなる群から選択される１種以上の金属のリン化物である、実施形態１７に記載の組成物。
【０１２３】
Ｅ１９．金属リン化物が、Ｋ３Ｐ、ＫＰおよびＫ３Ｐ７を含めた９つのＫリン化物、Ｎｉ３Ｐ、Ｎｉ５Ｐ２、Ｎｉ１２Ｐ５、Ｎｉ２Ｐ、Ｎｉ５Ｐ４、ＮｉＰ、ＮｉＰ２、ＮｉＰ３、Ｍｇ３Ｐ２、Ｎａ３Ｐ、Ｃａ３Ｐ２、ＧａＰ、Ｃｕ３Ｐ、ＩｎＰ、ＡｌＰ、Ｚｒ６．４５Ｎｂ４．５５Ｐ４、Ｈｆ５．０８Ｍｏ０．９Ｐ３、ＭｏＰ、ＷＰ、ＮｉＭｏＰおよびＦｅ２Ｐからなる群から選択される、実施形態１７に記載の組成物。
【０１２４】
Ｅ２０．１種以上の更なる金属化合物が、金属窒化物からなる群から選択される、実施形態９に記載の組成物。
【０１２５】
Ｅ２１．金属窒化物が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｙ、Ｓｃ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｅ、Ｍｇ、ＧｄおよびＬｉからなる群から選択される１種以上の金属の窒化物である、実施形態２０に記載の組成物。
【０１２６】
Ｅ２２．金属窒化物が、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｌｉ３Ｎ、ＷＮ、ＶＮ、Ｍｇ３Ｎ２、ＮｂＮ、Ｂｅ３Ｎ２、ＡｌＮ、ＩｎＮ、Ｃａ３Ｎ２、ＧａＮ、Ｓｒ３Ｎ２、Ｂａ３Ｎ２、Ｆｅ２Ｎ、ＳｃＮ、Ｃｕ３Ｎ、ＹＮ、Ｚｎ３Ｎ２、Ｇｄ２ＳｃＮおよびＣｒＮからなる群から選択される、実施形態２０に記載の組成物。
【０１２７】
Ｅ２３．１種以上の更なる金属化合物が、金属水酸化物からなる群から選択される、実施形態９に記載の組成物。
【０１２８】
Ｅ２４．金属水酸化物が、Ａｌ、Ｂｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｙ、Ｍｇ、ＦｅおよびＴｉからなる群から選択される１種以上の金属の水酸化物である、実施形態２３に記載の組成物。
【０１２９】
Ｅ２５．金属水酸化物が、Ａｌ（ＯＨ）３、Ｂｅ（ＯＨ）２、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｃｕ（ＯＨ）２、Ａｕ（ＯＨ）３、Ｆｅ（ＯＨ）２、Ｎｉ（ＯＨ）２、Ｓｎ（ＯＨ）２、Ｚｎ（ＯＨ）２、Ｚｒ（ＯＨ）４、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｌａ（ＯＨ）３、Ｃｅ（ＯＨ）４、Ｙ（ＯＨ）３、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｆｅ（ＯＨ）３およびＴｉ（ＯＨ）４からなる群から選択される、実施形態２３に記載の組成物。
【０１３０】
Ｅ２６．１種以上の更なる金属化合物が、金属酸化物／水酸化物からなる群から選択される、実施形態９に記載の組成物。
【０１３１】
Ｅ２７．金属酸化物／水酸化物が、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＮｉＯ（ＯＨ）およびＦｅＯ（ＯＨ）からなる群から選択される、実施形態２６に記載の組成物。
【０１３２】
Ｅ２８．１種以上の更なる金属化合物が、金属硫化物からなる群から選択される、実施形態９に記載の組成物。
【０１３３】
Ｅ２９．金属硫化物が、Ｃｄ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｓ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｃｓ、Ｇｅ、Ｂｉ、ＷおよびＮａからなる群から選択される１種以上の金属の硫化物である、実施形態２８に記載の組成物。
【０１３４】
Ｅ３０．金属硫化物が、ＣｄＳ、Ａｇ２Ｓ、ＰｂＳ、ＭｏＳ２、ＮｉＳ、Ｓｂ２Ｓ３、ＺｎＳ、ＦｅＳ２、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＳ、Ａｓ４Ｓ４、ＡｓＳ、Ｎａ２Ｓ、（Ｆｅ，Ｎｉ）９Ｓ８、ＣｕＦｅＳ２、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＳｎＳ３、Ｃｕ５ＦｅＳ４、Ｃｕ５ＡｌＳ４、ＭｏＷＳ４、ＳｎＳ、Ｓｂ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＣｓＳｍＧｅＳ４および（Ｚｎ，Ｆｅ）Ｓからなる群から選択される、実施形態２８に記載の組成物。
【０１３５】
Ｅ３１．１種以上の更なる金属化合物が、金属炭化物からなる群から選択される、実施形態９に記載の組成物。
【０１３６】
Ｅ３２．金属炭化物が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属および第３族の金属からなる群から選択される１種以上の金属の炭化物である、実施形態３１に記載の組成物。
【０１３７】
Ｅ３３．金属炭化物が、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｔｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｆｅ、Ｍｎ、ＣｏおよびＮｉの炭化物からなる群から選択される、実施形態３１に記載の組成物。
【０１３８】
Ｅ３４．第一の金属水素化物がＭｇＨ２である、実施形態１から３３までのいずれか１つに記載の組成物。
【０１３９】
Ｅ３５．主要領域が、第一の金属水素化物、例えばＭｇＨ２から実質的になる、実施形態１から３４までのいずれか１つに記載の組成物。
【０１４０】
Ｅ３６．二次領域が１種以上の追加の成分から実質的になる、実施形態１から３５までのいずれか１つに記載の組成物。
【０１４１】
Ｅ３７．主要領域の存在度が、二次領域の存在度と等しいかまたはそれより大きく、例として、主要領域が、全組成物を基準として約５０重量％〜約９９重量％、約６０重量％〜約９９重量％、約７０重量％〜約９８重量％、約７５重量％〜約９８重量％、約８０重量％〜約９８重量％または約８５重量％〜約９８重量％の存在度で存在する、実施形態１から３６までのいずれか１つに記載の組成物。
【０１４２】
Ｅ３８．粒子の形態をとる、実施形態１から３７までのいずれか１つに記載の組成物。
【０１４３】
Ｅ３９．粒子が、約０．１ミクロン〜約１００ミクロンの平均直径を有する球体であるか、または約０．１ミクロン〜約１００ミクロンの平均最大半径を有する小板、鱗片、薄片、繊維状体または楕円体である、実施形態３８に記載の組成物。
【０１４４】
Ｅ４０．バルクの形態をとる、実施形態１から３７までのいずれか１つに記載の組成物。
【０１４５】
Ｅ４１．バルク形態が、約０．５ｃｍ〜約１０ｃｍ、例として、約１ｃｍ、約２ｃｍ、約３ｃｍ、約４ｃｍ、約５ｃｍ、約６ｃｍ、約７ｃｍ、約８ｃｍまたは約９ｃｍの長さおよび／または幅を有する、実施形態４０に記載の組成物。
【０１４６】
Ｅ４２．二次領域が、主要領域内に分散されているか、主要領域上に分散されているか、主要領域上にコーティングされているか、主要領域内に分散されかつ主要領域上に分散されているか、主要領域内に分散されかつ主要領域上にコーティングされているか、主要領域上に分散されかつコーティングされているか、または主要領域内に分散され、主要領域上に分散されかつコーティングされている、実施形態１から４１までのいずれか１つに記載の組成物。
【０１４７】
Ｅ４３．二次領域が、主要領域上にコーティングされており、かつ主要領域上の完全に連続したまたは部分的に連続したコーティング層の形態をとる、実施形態４２に記載の組成物。
【０１４８】
Ｅ４４．二次領域が主要領域上にコーティングされており、この主要領域がバルクまたは粒子の形態をとる、実施形態４３に記載の組成物。
【０１４９】
Ｅ４５．コーティングが、約１ｎｍ〜約１ミクロン厚、約５ｎｍ〜約５００ｎｍ厚または約５ｎｍ〜約４００ｎｍ厚の平均厚さを有する、実施形態４４に記載の組成物。
【０１５０】
Ｅ４６．二次領域が主要領域内に分散されている、実施形態４２に記載の組成物。
【０１５１】
Ｅ４７．主要領域がバルクの形態をとる、実施形態４６に記載の組成物。
【０１５２】
Ｅ４８．二次領域が主要領域上に分散されている、実施形態４２に記載の組成物。
【０１５３】
Ｅ４９．主要領域が粒子の形態をとる、実施形態４８に記載の組成物。
【０１５４】
Ｅ５０．二次領域が、平均直径約３ｎｍ〜約１０ミクロン、約５ｎｍ〜約７ミクロン、約１０ｎｍ〜約５ミクロンまたは約１０ｎｍ〜約３ミクロンを有する多数の領域を含む、実施形態１から４９までのいずれか１つに記載の組成物。
【０１５５】
Ｅ５１．実施形態４２から４５までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法であって、この方法が、バルクまたは粒状の第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分でコーティングすることを含む、方法。
【０１５６】
Ｅ５２．第一の金属水素化物を形成することができるバルクもしくは粒状の金属または合金を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物からなる群から選択される１種以上の追加の成分でコーティングし、かつ水素化することを含む、実施形態４２から４５までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１５７】
Ｅ５３．バルクまたは粒状の第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物を形成することができる金属または合金でコーティングし、かつ任意に水素化することを含む、実施形態４２から４５までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１５８】
Ｅ５４．第一の金属水素化物を形成することができるバルクもしくは粒状の金属または合金を、第二の金属水素化物を形成することができる金属または合金でコーティングし、かつ任意に水素化することを含む、実施形態４２から４５までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１５９】
Ｅ５５．第一の金属水素化物を形成することができるバルクもしくは粒状の金属または合金を、第二の金属水素化物でコーティングし、かつ水素化することを含む、実施形態４２から４５までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１６０】
Ｅ５６．バルクまたは粒状の第一の金属水素化物を第二の金属水素化物でコーティングすることを含む、実施形態４２から４５までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１６１】
Ｅ５７．第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に機械的に粉砕することを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１６２】
Ｅ５８．第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に機械的に粉砕し、かつ水素化することを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１６３】
Ｅ５９．第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物を形成することができる金属または合金と一緒に機械的に粉砕し、かつ任意に水素化することを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１６４】
Ｅ６０．第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物を形成することができる金属または合金と一緒に機械的に粉砕し、かつ水素化することを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１６５】
Ｅ６１．第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物と一緒に機械的に粉砕し、かつ水素化することを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１６６】
Ｅ６２．第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物と一緒に機械的に粉砕することを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１６７】
Ｅ６３．第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、かつ固体を機械的に粉砕して粉末を得ることを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１６８】
Ｅ６４．第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物、金属、金属合金および更なる金属化合物から選択される１種以上の追加の成分と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、固体を機械的に粉砕して粉末を得て、かつ水素化することを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１６９】
Ｅ６５．第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物を形成することができる金属または合金と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、固体を機械的に粉砕して粉末を得て、かつ任意に水素化することを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１７０】
Ｅ６６．第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物を形成することができる金属または合金と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、固体を機械的に粉砕して粉末を得て、かつ水素化することを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１７１】
Ｅ６７．第一の金属水素化物を形成することができる金属または合金を、第二の金属水素化物と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、固体を機械的に粉砕して粉末を得て、かつ水素化することを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１７２】
Ｅ６８．第一の金属水素化物を、第二の金属水素化物と一緒に混合し、混合物を溶融し、冷却して固体を得て、かつ固体を機械的に粉砕して粉末を得ることを含む、実施形態４２および４６から５０までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１７３】
Ｅ６９．第一の金属水素化物を加熱し、冷却し、かつ任意に機械的に粉砕することを含む、実施形態４２から４５までのいずれか１つに記載の組成物を製造する方法。
【０１７４】
Ｅ７０．実施形態５１から６９までのいずれか１つに記載の方法に従って製造された金属水素化物組成物。
【０１７５】
Ｅ７１．アノード、カソードおよび電解質を含み、ここで、アノードが、実施形態１から５０および７０までのいずれか１つに記載の金属水素化物を含む、充電式リチウムイオンセル。
【０１７６】
Ｅ７２．充電式リチウムイオンバッテリーの電極における実施形態１から５０および７０までのいずれか１つに記載の組成物の使用。
【０１７７】
実施例１
Ｍｇ水素化物インゴットを、石英ランプ加熱チャンバー内で還元雰囲気のもと４００℃まで数秒間加熱し、かつ冷却させる。表面が部分的に放出される（水素の放出）。第一の金属水素化物ＭｇＨ２を、部分的に放出された水素化マグネシウムで封入する。この組成物をさらに機械的粉砕に供して、部分的に放出されたＭｇＨ２がその上にかつ／またはその中に分散されたＭｇＨ２粒子を製造することができる。
【０１７８】
実施例２
ＭｇＨ２を、レーザーアブレーションによってＬａＮｉ５でコーティングする。これに続けて３０℃で１０気圧のＨ２のもとで水素化を行う。これにより、ＬａＮｉ５Ｈ６でコーティングされたＭｇＨ２が得られる。ＭｇＨ２のＭ−Ｈ（金属−水素）結合強度は、ＬａＮｉ５Ｈ６の結合強度よりも強い。
【０１７９】
実施例３
組成物を、ＭｇとＦｅとの混合物を焼結し、微細な粉末に粉砕し、かつ４００℃で１０気圧のＨ２のもとで完全に水素化することによって製造する。これにより、Ｆｅがその中に分散された多数の二次領域を含むＭｇＨ２が得られる。
【０１８０】
実施例４
ＭｇＨ２の粗い粉末を、Ｆｅの微細な粉末と一緒に機械的に粉砕する。Ｆｅ粉末粒子は、１ミクロン未満の平均直径を有する。これにより、Ｆｅがその中に分散された多数の二次領域を有するＭｇＨ２が得られる。
【０１８１】
実施例５
粗いＭｇ粉末を、ＬａＮｉ５の微細な粉末と混合し、続けて焼結を行う。この混合物を粉砕し、かつ４００℃〜室温に冷却しながら１０気圧のＨ２のもとで完全に水素化する。これにより、ＬａＮｉ５Ｈ６がその中に分散された多数の二次領域を有するＭｇＨ２が得られる。
【０１８２】
実施例６
粗いＭｇ粉末を、ＬａＮｉ５の微細な粉末と混合する。この混合物を粉砕し、かつ４００℃〜室温に冷却しながら１０気圧のＨ２のもとで完全に水素化する。これにより、ＬａＮｉ５Ｈ６がその中に分散された多数の二次領域を有するＭｇＨ２が得られる。
【０１８３】
実施例７
ＬａとＮｉと一定重量％のＬａ２Ｏ３の微細な粉末（平均直径１ミクロン未満の粒子）を誘導炉内で溶融する。撹拌された液体を金型に速やかに注入して、インゴット内でのＬａ２Ｏ３の位置を決めた。インゴットを粉砕して粉末にし、かつ３０℃で１０気圧のＨ２のもとで完全に水素化する。これにより、Ｌａ２Ｏ３がその中に分散された多数の二次領域を有するＬａＮｉ５Ｈ６が得られる。
【国際調査報告】
2018504741.tif 000002
2018504741.tif 000003