【手続補正書】
【提出日】令和1年11月27日(2019.11.27)
【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】
稠密な電解質材料を含み、第一の面および該第一の面とは反対側の第二の面を有する稠密な中心層；
該稠密な中心層の該第一の面上に配置され、
第一の細孔ネットワークを内部に有する第一の多孔質電解質材料と、
該第一の細孔ネットワーク全体にわたって浸潤したカソード材料と
を含む、硫黄系材料をホストする第一の電極であって、該第一の多孔質電解質材料および該カソード材料それぞれが該第一の電極に広がっている（percolate）、第一の電極；
該稠密な中心層の該第二の面上に配置され、
第二の細孔ネットワークを内部に有する第二の多孔質電解質材料と、
該第二の細孔ネットワーク全体にわたって浸潤した、リチウムを含むアノード材料と
を含むリチウム金属アノードである、第二の電極であって、該第二の多孔質電解質材料および該アノード材料それぞれが該第二の電極に広がっている、第二の電極
を含む電池であって、
該稠密な電解質材料、該第一の多孔質電解質材料および該第二の多孔質電解質材料がそれぞれ独立してガーネット材料から選択され、該第一の多孔質電解質材料と該第二の多孔質電解質材料が一緒に焼結されている、
電池。
【請求項２】
稠密な電解質材料、第一の多孔質電解質材料および第二の多孔質電解質材料それぞれが同じものである、請求項1記載の電池。
【請求項３】
稠密な電解質材料、第一の多孔質電解質材料および第二の多孔質電解質材料それぞれが異なる、請求項1記載の電池。
【請求項４】
稠密な中心層が1〜30ミクロンの厚さを有し、第一の電極が10〜200ミクロンの厚さを有し、第二の電極が10〜200ミクロンの厚さを有する、請求項1〜3のいずれか一項記載の電池。
【請求項５】
稠密な電解質材料、第一の多孔質電解質材料および第二の多孔質電解質材料がそれぞれ独立して、カチオンドープされたLi5La3M12O12（式中、M1は、Nb、Zr、Taまたはそれらの組み合わせである）、カチオンドープされたLi6La2BaTa2O12、カチオンドープされたLi7La3Zr2O12およびカチオンドープされたLi6BaY2M12O12から選択され、カチオンドーパントがバリウム、イットリウム、亜鉛、鉄、ガリウムおよびそれらの組み合わせである、請求項1〜4のいずれか一項記載の電池。
【請求項６】
稠密な電解質材料、第一の多孔質電解質材料および第二の多孔質電解質材料がそれぞれ独立して、Li5La3Nb2O12、Li5La3Ta2O12、Li7La3Zr2O12、Li6La2SrNb2O12、Li6La2BaNb2O12、Li6La2SrTa2O12、Li6La2BaTa2O12、Li7Y3Zr2O12、Li6.4Y3Z1.4Ta0.6O12、Li6.5La2.5Ba0.5TaZrO12、Li6BaY2M12O12、Li7Y3Zr2O12、Li6.75BaLa2Nb1.75Zn0.25O12またはLi6.75BaLa2Ta1.75Zn0.25O12およびそれらの組み合わせから選択される、請求項1〜5のいずれか一項記載の電池。
【請求項７】
アノード材料がLi金属であるか、または
アノード材料がLi金属でありかつカソード材料がSである、
請求項1〜6のいずれか一項記載の電池。
【請求項８】
硫黄系材料が、硫化物、S、Li2S、Li2S2、Li2S3、Li2S4、Li2S6およびLi2S8ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択されるか、または
硫黄系材料が、硫化物、S、Li2S、Li2S2、Li2S3、Li2S4、Li2S6およびLi2S8ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択され、かつカソードが、炭素を含む導電性材料、例えば導電性ポリマー、カーボンナノチューブまたはカーボンファイバをさらに含む、
請求項1〜7のいずれか一項記載の電池。
【請求項９】
アノード材料と炭素を含む導電性材料とがいっしょになって、第一の多孔質電解質中の細孔容積の40〜60％を充填する、請求項8記載の電池。
【請求項１０】
アノード材料が、第一の電極中、0.4〜0.6mg/cm2の密度を有し、炭素を含む導電性材料が、第一の電極中、0.4〜0.6mg/cm2の密度を有する、請求項8または請求項9記載の電池。
【請求項１１】
稠密な電解質材料を含み、第一の面および該第一の面とは反対側の第二の面を有する稠密な中心層と；
第一の多孔質電解質材料を含み、該稠密な中心層の該第一の面上に配置された第一の多孔質層であって、該第一の多孔質電解質材料が第一の細孔ネットワークをその内部に有する、第一の多孔質層と
を含む骨格を提供する工程であって、該稠密な電解質材料および該第一の多孔質電解質材料がそれぞれ独立してガーネット材料から選択される、工程；
炭素を該第一の多孔質層に浸潤させる工程；
硫黄系材料を該第一の多孔質層に浸潤させて、カソードを形成する工程
を含み、該稠密な中心層と該第一の多孔質層が一緒に焼結されている、固体電解質を有する電池または電池部品を製造する方法。
【請求項１２】
硫黄系材料を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、炭素を該第一の多孔質層に浸潤させる工程の後で実施される、請求項11記載の方法。
【請求項１３】
炭素を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、
(i) 第一の多孔質層を溶液中のカーボンナノチューブに曝露すること；
(ii) カーボンナノファイバを第一の多孔質層内でマイクロ波合成によって成長させること；
(iii) 第一の多孔質層を溶液中のグラフェンフレークに曝露すること；
(iv) 第一の多孔質層をジメチルホルムアミド中のポリアクリロニトリルの溶液に曝露し、その後、熱への曝露によって該ポリアクリロニトリルを炭化させること；または
(v) 第一の多孔質層をジメチルホルムアミド中のポリアクリロニトリルの溶液に曝露し、その後、該ポリアクリロニトリルを、30分〜3時間の範囲の期間の500〜700℃の温度への曝露によって炭化させること
を含む、請求項11または請求項12記載の方法。
【請求項１４】
硫黄系材料を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、
(i) 蒸着によって；
(ii) 気体状の硫黄への曝露によって；
(iii) 不活性雰囲気中または真空中で30分〜6時間の期間の、気体状の硫黄への曝露によって；
(iv) 不活性雰囲気中または真空中、225〜700℃の温度で30分〜6時間の期間の、気体状の硫黄への曝露によって；
(v) アルゴン雰囲気中、200〜300℃の温度で30分〜2時間の範囲の期間の、気体状の硫黄への曝露によって；
(vi) 第一の多孔質層を硫黄含有液と接触させることによって；
(vii) 第一の多孔質層を、CS2中に溶解したSの溶液と接触させることによって；または
(viii) 第一の多孔質層を、CS2中に溶解したSの溶液と接触させ、その後、該CS2を真空乾燥によって蒸発させることによって
実施される、請求項11〜13のいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
炭素を第一の多孔質層に浸潤させる工程および硫黄系材料を該第一の多孔質層に浸潤させる工程の後、アノード材料と炭素を含む導電性材料とがいっしょになって、第一の多孔質電解質中の細孔容積の40〜60％を充填している、請求項11〜14のいずれか一項記載の方法。
【請求項１６】
炭素を第一の多孔質層に浸潤させる工程および硫黄系材料を該第一の多孔質層に浸潤させる工程の後、アノード材料が、第一の電極中、0.4〜0.6mg/cm2の密度を有し、炭素を含む導電性材料が、該第一の電極中、0.4〜0.6mg/cm2の密度を有する、請求項11〜15のいずれか一項記載の方法。
【請求項１７】
骨格が、第二の多孔質電解質材料を含み稠密な中心層の第二の面上に配置された第二の多孔質層をさらに含み、該第二の多孔質電解質材料が第二の細孔ネットワークをその内部に有し、
方法が、リチウムを該第二の多孔質層に浸潤させる工程をさらに含む、請求項11〜16のいずれか一項記載の方法。
【請求項１８】
第一の多孔質層に浸潤する硫黄がS、Li2Sおよびそれらの組み合わせである、請求項11〜17のいずれか一項記載の方法。
【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】
いくつかの態様において、前記段落の任意の組み合わせに記載された特徴に加えて、第一の多孔質層に浸潤する硫黄はS、Li2Sおよびそれらの組み合わせである。
[本発明1001]
稠密な電解質材料を含み、第一の面および該第一の面とは反対側の第二の面を有する稠密な中心層；
該稠密な中心層の該第一の面上に配置され、
第一の細孔ネットワークを内部に有する第一の多孔質電解質材料と、
該第一の細孔ネットワーク全体にわたって浸潤した、硫黄を含むカソード材料と
を含む第一の電極であって、該第一の多孔質電解質材料および該カソード材料それぞれが該第一の電極に広がっている（percolate）、第一の電極；
該稠密な中心層の該第二の面上に配置され、
第二の細孔ネットワークを内部に有する第二の多孔質電解質材料と、
該第二の細孔ネットワーク全体にわたって浸潤した、リチウムを含むアノード材料と
を含む第二の電極であって、該第二の多孔質電解質材料および該アノード材料それぞれが該第二の電極に広がっている、第二の電極
を含む電池であって、
該稠密な電解質材料、該第一の多孔質電解質材料および該第二の多孔質電解質材料がそれぞれ独立してガーネット材料から選択され、
硫黄を含む該カソード材料が、S、Li2Sおよびそれらの組み合わせから選択される、
電池。
[本発明1002]
稠密な電解質材料、第一の多孔質電解質材料および第二の多孔質電解質材料それぞれが同じものである、本発明1001の電池。
[本発明1003]
稠密な電解質材料、第一の多孔質電解質材料および第二の多孔質電解質材料それぞれが異なる、本発明1001の電池。
[本発明1004]
稠密な中心層が1〜30ミクロンの厚さを有し、第一の電極が10〜200ミクロンの厚さを有し、第二の電極が10〜200ミクロンの厚さを有する、本発明1001の電池。
[本発明1005]
稠密な電解質材料、第一の多孔質電解質材料および第二の多孔質電解質材料がそれぞれ独立して、カチオンドープされたLi5La3M12O12（式中、M1は、Nb、Zr、Taまたはそれらの組み合わせである）、カチオンドープされたLi6La2BaTa2O12、カチオンドープされたLi7La3Zr2O12およびカチオンドープされたLi6BaY2M12O12から選択され、カチオンドーパントがバリウム、イットリウム、亜鉛、鉄、ガリウムおよびそれらの組み合わせである、本発明1001の電池。
[本発明1006]
稠密な電解質材料、第一の多孔質電解質材料および第二の多孔質電解質材料がそれぞれ独立して、Li5La3Nb2O12、Li5La3Ta2O12、Li7La3Zr2O12、Li6La2SrNb2O12、Li6La2BaNb2O12、Li6La2SrTa2O12、Li6La2BaTa2O12、Li7Y3Zr2O12、Li6.4Y3Z1.4Ta0.6O12、Li6.5La2.5Ba0.5TaZrO12、Li6BaY2M12O12、Li7Y3Zr2O12、Li6.75BaLa2Nb1.75Zn0.25O12またはLi6.75BaLa2Ta1.75Zn0.25O12およびそれらの組み合わせから選択される、本発明1001の電池。
[本発明1007]
アノード材料がLi金属である、本発明1001の電池。
[本発明1008]
カソード材料がSである、本発明1001の電池。
[本発明1009]
カソード材料が、S、Li2S、Li2S2、Li2S3、Li2S4、Li2S6およびLi2S8ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される、本発明1001の電池。
[本発明1010]
カソードが、炭素を含む導電性材料をさらに含む、本発明1001の電池。
[本発明1011]
導電性材料が、導電性ポリマー、カーボンナノチューブおよびカーボンファイバからなる群から選択される、本発明1010の電池。
[本発明1012]
アノード材料と炭素を含む導電性材料とがいっしょになって、第一の多孔質電解質中の細孔容積の40〜60％を充填する、本発明1010の電池。
[本発明1013]
アノード材料が、第一の電極中、0.4〜0.6mg/cm2の密度を有し、炭素を含む導電性材料が、第一の電極中、0.4〜0.6mg/cm2の密度を有する、本発明1010の電池。
[本発明1014]
稠密な電解質材料を含み、第一の面および該第一の面とは反対側の第二の面を有する稠密な中心層と；
第一の多孔質電解質材料を含み、該稠密な中心層の該第一の面上に配置された第一の多孔質層であって、該第一の多孔質電解質材料が第一の細孔ネットワークをその内部に有する、第一の多孔質層と
を含む骨格を提供する工程であって、該稠密な電解質材料および該第一の多孔質電解質材料がそれぞれ独立してガーネット材料から選択される、工程；
炭素を該第一の多孔質層に浸潤させる工程；
硫黄を該第一の多孔質層に浸潤させる工程
を含む、固体電解質を有する電池または電池部品を製造する方法。
[本発明1015]
硫黄を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、炭素を該第一の多孔質層に浸潤させる工程の後で実施される、本発明1014の方法。
[本発明1016]
炭素を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、第一の多孔質層を溶液中のカーボンナノチューブに曝露することを含む、本発明1015の方法。
[本発明1017]
炭素を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、第一の多孔質層を溶液中のグラフェンフレークに曝露することを含む、本発明1015の方法。
[本発明1018]
炭素を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、第一の多孔質層をジメチルホルムアミド中のポリアクリロニトリルの溶液に曝露し、その後、熱への曝露によって該ポリアクリロニトリルを炭化させることを含む、本発明1015の方法。
[本発明1019]
ポリアクリロニトリルを、30分〜3時間の範囲の期間の500〜700℃の温度への曝露によって炭化させる、本発明1018の方法。
[本発明1020]
カーボンナノファイバを第一の多孔質層内でマイクロ波合成によって成長させる、本発明1018の方法。
[本発明1021]
硫黄を第一の多孔質層に浸潤させる工程が蒸着によって実施される、本発明1015の方法。
[本発明1022]
硫黄を第一の多孔質層に浸潤させる工程が気体状の硫黄への曝露によって実施される、本発明1021の方法。
[本発明1023]
硫黄を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、不活性雰囲気中または真空中で30分〜6時間の期間の、気体状の硫黄への曝露によって実施される、本発明1022の方法。
[本発明1024]
硫黄を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、不活性雰囲気中または真空中、225〜700℃の温度で30分〜6時間の期間の、気体状の硫黄への曝露によって実施される、本発明1023の方法。
[本発明1025]
硫黄を第一の多孔質層に浸潤させる工程中に該第一の多孔質層を気体状の硫黄に曝露することが、該第一の多孔質層を、アルゴン雰囲気中、200〜300℃の温度で30分〜2時間の範囲の期間、気体状の硫黄に曝露することを含む、本発明1024の方法。
[本発明1026]
硫黄を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、第一の多孔質層を硫黄含有液と接触させることによって実施される、本発明1015の方法。
[本発明1027]
硫黄を第一の多孔質層に浸潤させる工程が、第一の多孔質層を、CS2中に溶解したSの溶液に曝露することを含む、本発明1026の方法。
[本発明1028]
第一の多孔質層を、CS2中に溶解したSの溶液に曝露したのち、該CS2を真空乾燥によって蒸発させる工程をさらに含む、本発明1027の方法。
[本発明1029]
炭素を第一の多孔質層に浸潤させる工程および硫黄を該第一の多孔質層に浸潤させる工程の後、アノード材料と炭素を含む導電性材料とがいっしょになって、第一の多孔質電解質中の細孔容積の40〜60％を充填している、本発明1014の方法。
[本発明1030]
炭素を第一の多孔質層に浸潤させる工程および硫黄を該第一の多孔質層に浸潤させる工程の後、アノード材料が、第一の電極中、0.4〜0.6mg/cm2の密度を有し、炭素を含む導電性材料が、該第一の電極中、0.4〜0.6mg/cm2の密度を有する、本発明1014の方法。
[本発明1031]
骨格が、第二の多孔質電解質材料を含み稠密な中心層の第二の面上に配置された第二の多孔質層をさらに含み、該第二の多孔質電解質材料が第二の細孔ネットワークをその内部に有し、
方法が、リチウムを該第二の多孔質層に浸潤させる工程をさらに含む、本発明1014の方法。
[本発明1032]
第一の多孔質層に浸潤する硫黄がS、Li2Sおよびそれらの組み合わせである、本発明1014の方法。