【手続補正書】
【提出日】令和2年8月21日(2020.8.21)
【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】
リチウムイオンカソード材料の形成方法であって、
カソード酸化物前駆体の形成のために適した第１の金属の分解可能な原料（ここで、該分解可能な原料は、炭酸リチウム、炭酸マンガン、及び炭酸ニッケルの少なくとも１つを含む）と多価カルボン酸とを含む第１の溶液を形成することと、
前記分解可能な原料を分解することで、溶液中で第１の金属塩が形成され、前記第１の金属塩は、脱プロトン化された前記多価カルボン酸の塩として析出し、それにより酸化物前駆体が形成されることと、
前記酸化物前駆体を加熱することで、前記リチウムイオンカソード材料を形成することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記分解可能な原料は、炭酸リチウム、炭酸マンガン、及び炭酸ニッケルを含む、請求項１に記載のリチウムイオンカソード材料の形成方法。
【請求項３】
前記分解可能な原料は、炭酸コバルト又は水酸化アルミニウムの少なくとも１つを更に含む、請求項１に記載のリチウムイオンカソード材料の形成方法。
【請求項４】
前記多価カルボン酸は、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、クエン酸、乳酸、オキサロ酢酸、フマル酸、及びマレイン酸からなる群から選択される、請求項１に記載のリチウムイオンカソード材料の形成方法。
【請求項５】
前記多価カルボン酸は、シュウ酸である、請求項４に記載のリチウムイオンカソード材料の形成方法。
【請求項６】
前記カソード材料は、式Ｉ：
ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＥｅＯ４
式Ｉ
（式中、Ｅは、ドーパントであり、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｅ＝２、及び０≦ｅ≦０．２である）により定義される、請求項１に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項７】
前記式Ｉは、スピネル結晶形である、請求項６に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項８】
ｘもｙもゼロではない、請求項６に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項９】
前記リチウムイオンカソード材料は、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４である、請求項８に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項１０】
前記カソード材料は、式ＬｉＮｉｘＭｎｙＯ４（式中、０．５≦ｘ≦０．６、及び１．４≦ｙ≦１．５である）により定義される、請求項６に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項１１】
０．５≦ｘ≦０．５５、及び１．４５≦ｙ≦１．５である、請求項１０に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項１２】
前記カソード材料は、３以下のＭｎ対Ｎｉのモル比を有する、請求項６に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項１３】
前記カソード材料は、少なくとも２．３３から３未満のＭｎ対Ｎｉのモル比を有する、請求項１２に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項１４】
前記カソード材料は、少なくとも２．６４から３未満のＭｎ対Ｎｉのモル比を有する、請求項１３に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項１５】
前記ドーパントは、Ａｌ、Ｇｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｖ、Ｂｉ、Ｎｂ、及びＢからなる群から選択される、請求項６に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項１６】
前記ドーパントは、Ａｌ及びＧｄからなる群から選択される、請求項１５に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項１７】
前記カソード材料は、式ＩＩ：
ＬｉＮｉａＭｎｂＸｃＧｄＯ２
式ＩＩ
（式中、Ｇは、ドーパントであり、Ｘは、Ｃｏ又はＡｌであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、及び０≦ｄ≦０．１である）により定義される、請求項１に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項１８】
０．５≦ａ≦０．９である、請求項１７に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項１９】
０．５８≦ａ≦０．６２、又は０．７８≦ａ≦０．８２である、請求項１８に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項２０】
ａ＝ｂ＝ｃである、請求項１７に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項２１】
前記加熱は空気中で行う、請求項１に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項２２】
前記第１のカソード酸化物前駆体は、コアを形成する、請求項１に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項２３】
前記加熱の前に、
追加のカソード酸化物前駆体の形成に適した第２の金属の第２の分解可能な原料、及び第２の多価カルボン酸を形成し、
前記第２の分解可能な原料を分解することで、第２の金属塩が形成され、前記第２の金属塩は、前記コア上にシェルとして析出する、請求項２２に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項２４】
前記第２の金属は、前記第１の金属及び前記第２の金属の全モル数の１０モル％以下に相当する、請求項２３に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項２５】
前記第２の金属は、前記全モル数の５モル％以下に相当する、請求項２４に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項２６】
前記第２の金属は、前記全モル数の１モル％以下に相当する、請求項２５に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項２７】
前記第２の金属は、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｇｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｖ、Ｂｉ、Ｎｂ、及びＢからなる群から選択される、請求項２３に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項２８】
前記第２の原料は、Ａｌを含む、請求項２３に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項２９】
前記第１の分解可能な原料は、Ｎｉ及びＭｎを第１のモル比で含み、かつ前記第２の分解可能な原料は、Ｎｉ及びＭｎを第２のモル比で含む、請求項１９に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項３０】
前記第１のモル比及び前記第２のモル比は異なっている、請求項２９に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項３１】
前記第１のモル比は、前記第２のモル比より高いＮｉ対Ｍｎのモル比を有する、請求項３０に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項３２】
リチウムイオンカソード材料の形成方法であって、
炭酸リチウム、炭酸マンガン、及び炭酸ニッケルとシュウ酸との反応を生じさせ、ＣＯ２（ｇ）及びＨ２Ｏ（ｌ）を遊離させて、シュウ酸リチウム、シュウ酸マンガン、及びシュウ酸ニッケルを含む析出物を形成させることで、酸化物前駆体を形成することと、
前記酸化物前駆体を加熱することで、前記リチウムイオンカソード材料を形成することと、
を含む、方法。
【請求項３３】
前記炭酸マンガン及び前記炭酸ニッケルは、第１のモル比で存在し、前記酸化物前駆体は、コアを形成する、請求項３２に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項３４】
炭酸リチウム、炭酸マンガン、及び炭酸ニッケルを第２の比で含む第２のスラリーを形成することと、
前記コア上にシュウ酸マンガン及びシュウ酸ニッケルのシェルを析出させることと、を更に含み、前記シェル中の前記シュウ酸マンガン及び前記シュウ酸ニッケルは、前記第２の比で存在する、請求項３３に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項３５】
前記第２の溶液は、ドーパントを更に含む、請求項３３に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項３６】
前記ドーパントは、Ａｌ、Ｇｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｖ、Ｂｉ、Ｎｂ、及びＢから選択される、請求項３５に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項３７】
前記第２のスラリーは、Ａｌを含む、請求項３６に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項３８】
前記シェル中のシュウ酸マンガン及びシュウ酸ニッケルの合計は、前記酸化物前駆体中の全てのシュウ酸マンガン及びシュウ酸ニッケルの合計の１０モル％未満に相当する、請求項３３に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項３９】
前記カソード材料は、式Ｉ：
ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＥｅＯ４
式Ｉ
（式中、Ｅは、ドーパントであり、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｅ＝２、及び０≦ｅ≦０．１である）により定義される、請求項３２に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項４０】
前記式Ｉは、スピネル結晶形である、請求項３９に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項４１】
ｘもｙもゼロではない、請求項３９に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項４２】
前記カソード材料は、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４である、請求項３９に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項４３】
前記カソード材料は、式ＬｉＮｉｘＭｎｙＯ４（式中、０．５≦ｘ≦０．６、及び１．４≦ｙ≦１．５である）により定義される、請求項３９に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項４４】
０．５≦ｘ≦０．５５、及び１．４５≦ｙ≦１．５である、請求項４３に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項４５】
前記カソード材料は、３以下のＭｎ対Ｎｉのモル比を有する、請求項３９に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項４６】
前記カソード材料は、少なくとも２．３３から３未満のＭｎ対Ｎｉのモル比を有する、請求項４５に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項４７】
前記カソード材料は、少なくとも２．６４から３未満のＭｎ対Ｎｉのモル比を有する、請求項４６に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項４８】
前記ドーパントは、Ａｌ、Ｇｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｖ、Ｂｉ、Ｎｂ、及びＢからなる群から選択される、請求項３９に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項４９】
前記ドーパントは、Ａｌ及びＧｄからなる群から選択される、請求項４８に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項５０】
前記カソード材料は、式ＩＩ：
ＬｉＮｉａＭｎｂＸｃＧｄＯ２
式ＩＩ
（式中、Ｇは、ドーパントであり、Ｘは、Ｃｏ又はＡｌであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、及び０≦ｄ≦０．１である）により定義される、請求項３２に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項５１】
０．５≦ａ≦０．９である、請求項５０に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項５２】
０．５８≦ａ≦０．６２、又は０．７８≦ａ≦０．８２である、請求項５１に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項５３】
ａ＝ｂ＝ｃである、請求項５０に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項５４】
前記加熱は空気中、酸素中、又はそれらの混合物中で行う、請求項３２に記載のリチウムイオンカソードの形成方法。
【請求項５５】
Ｎｉ及びＭｎを第１のモル比で含むコアと、
Ｎｉ及びＭｎを第２のモル比で含む、前記コアの周りの少なくとも１つのシェルと、を含むリチウム金属酸化物カソードであって、前記第２のモル比は、前記第１のモル比とは異なり、前記コアは、前記シェルより高いＮｉ対Ｍｎの比を有する、リチウム金属酸化物カソード。
【請求項５６】
前記コア又は前記シェルの少なくとも１つは、
式Ｉ：
ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＥｅＯ４
式Ｉ
（式中、Ｅは、ドーパントであり、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｅ＝２、及び０≦ｅ≦０．２である）により定義される組成を有する、請求項５５に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項５７】
前記式Ｉは、スピネル結晶形である、請求項５６に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項５８】
ｘもｙもゼロではない、請求項５６に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項５９】
前記リチウムイオンカソード材料は、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４である、請求項５８に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項６０】
前記カソード材料は、式ＬｉＮｉｘＭｎｙＯ４（式中、０．５≦ｘ≦０．６、及び１．４≦ｙ≦１．５である）により定義される、請求項５６に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項６１】
０．５≦ｘ≦０．５５、及び１．４５≦ｙ≦１．５である、請求項６０に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項６２】
前記カソード材料は、３以下のＭｎ対Ｎｉのモル比を有する、請求項５６に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項６３】
前記カソード材料は、少なくとも２．３３から３未満のＭｎ対Ｎｉのモル比を有する、請求項６２に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項６４】
前記カソード材料は、少なくとも２．６４から３未満のＭｎ対Ｎｉのモル比を有する、請求項６３に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項６５】
前記ドーパントは、Ａｌ、Ｇｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｖ、Ｂｉ、Ｎｂ、及びＢからなる群から選択される、請求項５６に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項６６】
前記ドーパントは、Ａｌ及びＧｄからなる群から選択される、請求項５６に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項６７】
前記カソード材料は、式ＩＩ：
ＬｉＮｉａＭｎｂＸｃＧｄＯ２
式ＩＩ
（式中、Ｇは、ドーパントであり、Ｘは、Ｃｏ又はＡｌであり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、及び０≦ｄ≦０．１である）により定義される、請求項５５に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項６８】
０．５≦ａ≦０．９である、請求項６７に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項６９】
０．５８≦ａ≦０．６２、又は０．７８≦ａ≦０．８２である、請求項６８に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項７０】
ａ＝ｂ＝ｃである、請求項６７に記載のリチウム金属酸化物カソード。
【請求項７１】
請求項５５に記載のリチウム金属酸化物を含む電池。