"1μm~50μmの範囲にある平均粒径を有する粒子を含むリチウムイオン電池用の電極組成物であって、前記粒子が、電気化学的に活性な相および電気化学的に不活性な相を含み、これらの相は少なくとも1つの共通の相境界を共有し、前記電気化学的に活性な相が、元素状ケイ素を含み、前記電気化学的に不活性な相が、金属間化合物、固溶体、またはこれらの組合せの形態にある少なくとも2種の金属元素を含み、a前記相のそれぞれが、サイクリングの前、1000オングストロームより大きい微結晶を含まず、かつ、b前記電気化学的に活性な相が、リチウムイオン電池において、前記電極が1回の完全な充電-放電サイクルを経てサイクルした後、非晶質である、電極組成物。前記電気化学的に活性な相が、電圧がLi/Liに対して70mVより高いとき、後続の充電-放電サイクルの間、非晶質のままである、請求項1に記載の電極組成物。前記電気化学的に活性な相が、電圧がLi/Liに対して50mVより高いとき、後続の充電-放電サイクルの間、非晶質のままである、請求項1に記載の電極組成物。前記電気化学的に不活性な相が、ケイ素をさらに含む、請求項1に記載の電極組成物。前記電気化学的に不活性な相が、アルミニウム、鉄、ニッケル、マンガン、コバルト、銅、銀、およびクロムよりなる群から選択される少なくとも2種の金属元素を含む、請求項1に記載の電極組成物。前記電気化学的に不活性な相が、ケイ素をさらに含む、請求項5に記載の電極組成物。前記電気化学的に不活性な相が、ケイ素、アルミニウム、および鉄を含む、請求項1に記載の電極組成物。前記電気化学的に不活性な相が、アルミニウムおよび銅を含む、請求項1に記載の電極組成物。a1μm~50μmの範囲にある平均粒径を有する粒子を含むアノードであって、前記粒子が、電気化学的に活性な相および電気化学的に不活性な相を含み、これらの相は少なくとも1つの共通の相境界を共有し、前記電気化学的に活性な相が、元素状ケイ素を含み、前記電気化学的に不活性な相が、金属間化合物、固溶体、またはこれらの組合せの形態にある少なくとも2種の金属元素を含み、i前記相のそれぞれが、サイクリングの前、1000オングストロームより大きい微結晶を含まず、かつ、ii前記電気化学的に活性な相が、電池が1回の完全な充電-放電サイクルを経てサイクルした後、非晶質であるアノード、bカソード、並びに、cアノードとカソードを分け隔てる電解質、を含む、リチウムイオン電池。前記電気化学的に活性な相が、アノード電圧がLi/Liに対して70mVより上に保持されているとき、後続の充電-放電サイクルの間、非晶質のままである、請求項9に記載の電池。前記電気化学的に活性な相が、アノード電圧がLi/Liに対して50mVより上に保持されているとき、後続の充電-放電サイクルの間、非晶質のままである、請求項9に記載の電池。前記電気化学的に不活性な相が、ケイ素をさらに含む、請求項9に記載の電池。前記電気化学的に不活性な相が、アルミニウム、鉄、ニッケル、マンガン、コバルト、銅、銀、およびクロムよりなる群から選択される少なくとも2種の金属元素を含む、請求項9に記載の電池。前記電気化学的に不活性な相が、ケイ素をさらに含む、請求項13に記載の電池。前記電気化学的に不活性な相が、ケイ素、アルミニウム、および鉄を含む、請求項9に記載の電池。前記電気化学的に不活性な相が、アルミニウムおよび銅を含む、請求項9に記載の電池。リチウムイオン電池用の電極組成物を製造する方法であって、a元素状ケイ素と2種以上のさらなる金属元素を不活性雰囲気中で一緒に溶融して、インゴットを形成するステップ、b前記インゴットを不活性雰囲気中で溶融して、溶融流れを形成するステップ、c前記溶融流れを回転ホイールの表面上で急冷して、リボンを形成するステップ、並びに、d前記リボンを粉砕して、1μm~約50μmの範囲にある平均粒径を有する粒子を形成するステップ、を含み、前記粒子が、電気化学的に活性な相および電気化学的に不活性な相を含み、これらの相は少なくとも1つの共通の相境界を共有し、前記電気化学的に活性な相が、元素状ケイ素を含み、前記電気化学的に不活性な相が、金属間化合物、固溶体、またはこれらの組合せの形態にある少なくとも2種の金属元素を含み、1前記相のそれぞれが、サイクリングの前、1000オングストロームより大きい微結晶を含まず、かつ、2前記電気化学的に活性な相が、リチウムイオン電池において、電極が1回の完全な充電-放電サイクルを経てサイクルした後、非晶質である、方法。前記電気化学的に不活性な相が、ケイ素をさらに含む、請求項17に記載の方法。前記金属元素が、アルミニウム、鉄、ニッケル、マンガン、コバルト、銅、銀、およびクロムよりなる群から選択される、請求項17に記載の方法。前記電気化学的に活性な相が、電圧がLi/Liに対して70mVより高いとき、後続の充電-放電サイクルの間、非晶質のままである、請求項17に記載の方法。前記電気化学的に活性な相が、電圧がLi/Liに対して50mVより高いとき、後続の充電-放電サイクルの間、非晶質のままである、請求項17に記載の方法。本発明は、リチウムイオン電池に使用するのに適する電極組成物を提供し、その場合、電極組成物は、高率の容量および良好なサイクル寿命を示す。加えて、電極組成物、およびそれらを組み込んだ電池は、容易に製造される。これらの目的を達成するため、本発明は、第1の側面において、1μm~50μmの範囲にある平均粒径を有する粒子を含み、当該粒子が、電気化学的に活性な相および電気化学的に不活性な相を含み、これらの相が少なくとも1つの共通の相境界を共有する電極組成物を特徴とする。電気化学的に活性な相は、元素状ケイ素を含み、電気化学的に不活性な相は、金属間化合物、固溶体、またはこれらの組合せの形態にある少なくとも2種の金属元素を含む。いくつかの実施形態では、電気化学的に不活性な相は、ケイ素をさらに含む。相のそれぞれは、サイクリングの前、1000オングストロームより大きい微結晶を含まない。さらに、電気化学的に活性な相は、リチウムイオン電池において、電極が1回の完全な充電-放電サイクルを経てサイクルした後、非晶質である。電気化学的に活性な相は、電圧がLi/Liに対して70mVより高いとき、より好ましくはLi/Liに対して50mVより高いとき、後続の充電-放電サイクルの間、非晶質のままであることが好ましい。電気化学的に活性な材料は、リチウムイオン電池を充電および放電する際に典型的に遭遇する条件下でリチウムと反応する材料である。電気化学的に不活性な材料は、それらの条件下でリチウムと反応しない材料である。非晶質材料は、X線回折または透過電子顕微鏡で観察したとき、結晶性材料の長距離原子配列特性を欠いている材料である。電極組成物は、a元素状ケイ素と2種以上のさらなる金属元素を不活性雰囲気中で一緒に溶融して、インゴットを形成するステップ、bインゴットを不活性雰囲気中で溶融して、溶融流れを形成するステップ、c溶融流れを回転ホイールの表面で急冷して、リボンを形成するステップ、および、dリボンを粉砕して、1μm~50μmの範囲にある平均粒径を有する粒子を形成するステップ、を含む方法によって製造できる。本発明の1つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および下記の説明に示される。本発明のその他の特徴、目的、および利点は、詳細な説明および図面、並びに特許請求の範囲から明らかになろう。リチウムイオン電池用のアノードとして特に有用な電極組成物を記載する。この電極組成物は、元素状ケイ素を含む電気化学的に活性な相と、2種以上の金属元素および好ましくはケイ素を含む電気化学的に不活性な相、を特徴とする。適切な金属元素の例としては、鉄、アルミニウム、ニッケル、マンガン、コバルト、銅、銀、およびクロムが挙げられ、鉄、銅、およびアルミニウムが特に好ましい。2つの相は、上記課題を解決するための手段に記載されている微細構造を有する。上記電極組成物は、チルブロック溶融スピニングプロセスによって製造するのが好ましい。かかるプロセスは、例えば、F.E.ルボルスキーLuborsky編集非晶質金属合金AmorphousMetallicAlloys第2章バターワース社ButterworthCo.Ltd.ロンドン、1983に概ね記載されている。このプロセスによれば、ケイ素および2種以上の金属元素を含むインゴットが、高周波磁界中で溶融され、次いで、ノズルを通して回転金属ホイール例えば銅のホイールの表面上に射出される。銅ホイールの表面温度が実質的に溶融物の温度未満であるので、ホイール表面との接触により溶融物が急冷される。急冷は、電極性能に対して有害である大きい微結晶の形成を防ぐ。この電極組成物は、リチウムイオン電池用のアノードとして特に有用である。電池を製造するため、電極を、電解質およびカソード対電極と組み合わせる。電解質は、液体、固体、またはゲルの形でよい。固体電解質の例としては、ポリエチレンオキシド、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素含有共重合体、およびこれらの組合せなどの高分子電解質が挙げられる。液体電解質の例としては、炭酸エチレン、炭酸ジエチル、炭酸プロピレン、およびこれらの組合せが挙げられる。電解質は、リチウム電解質塩と共に提供される。適切な塩の例としては、LiPF6、LiBF4、およびLiClO4が挙げられる。適切なカソード組成物の例としては、LiCoO2、LiCo02Ni08O2、およびLiMn2O4が挙げられる。実施例16.34gのアルミニウムショット、12.10gのケイ素フレーク、および6.56gの鉄フレーク全て99.9以上の純度を秤量皿に秤量し、次いで、アーク炉内に置いた。この混合物を、Ar雰囲気中Tiプール酸素ゲッターの存在下に溶融し、組成Si55Al30Fe15を有するインゴット25gを得た。ここで、全ての量は原子百分率である。インゴットを、直径15mm未満の片に破砕した。この材料の10gを、直径0.035ミル0.89μmのノズルで終る石英円管内に置いた。インゴットの溶融を開始させる高周波カップラとして薄い炭素スリーブも円管内に挿入した。円管は、ノズルオリフィスからホイール表面までの距離が10mmになるように、直径200mmの銅ホイールより上の溶融スピナーのチャンバの中に置いた。次いで、チャンバを80ミリトールに排気し、Heを用いて200トールまで充填し戻した。次いで、インゴットを高周波磁界中で溶融した。溶融物が1150°Cに到達したとき、溶融液体を、35m/secの表面速度で回転する銅ホイール上に、80トールのHe超過圧力で射出し、溶融物を急冷して、リボン状断片を形成した。約9gのリボン状断片が集められた。遊星ミルの水性スラリ中、1時間ボールミリングによってリボン状断片を粉砕して、粉末を形成した。オーブン中で80°Cでの空気乾燥後、53ミクロン、32ミクロン、および20ミクロンの孔径を有する篩に通して篩分けすることによって粉末を分級した。32~53ミクロン間の画分をさらなる研究用に選び出した。銅の標的X線円管および回析ビームモノクロメータを備えたジーメンスモデルクリスタロフレックスSiemensModelKristalloflex805D500回折装置を使用して、そのX線回折パターンを集めた。結果を図1に示す。ピーク幅の分析から、元素状ケイ素相に対して494オングストローム、並びに、鉄およびアルミニウム含有相に対して415オングストロームの微結晶寸法が示された。図3は、分級された粉末の走査型電子顕微鏡SEM写真である。図3に示すように、この粉末の微細構造は、ケイ素-アルミニウム-鉄三元合金の領域と相境界を共有する元素状ケイ素の離散的な領域を特徴とする。残りのインゴット材料は、溶融スピニングにかけなかったものであるが、同様に粉砕して粉末を形成し、分級し、32~53ミクロン間の画分のX線回折パターンを測定した。ピーク幅の分析から、元素状ケイ素に対して1243オングストローム、残りの成分に対して732オングストロームの微結晶寸法が示された。したがって、溶融スピニングは、著しく小さい微結晶寸法を有する材料を形成する結果になった。電気化学サイクリング用の電極を製造するため、それぞれの粉末0.8gを、1gのN-メチル-2-ピロリジノンNMP中に懸濁させた。次に、NMP中のスーパーP炭素MMMベルギーから市販の6固体懸濁液3.6g、および、ポリフッ化ビニリデンカイナーKynar461、エルフアトケムElfAtochemから市販の重量で1:1を、この粉末懸濁液に加えた。得られた懸濁液を高剪断力で5分間撹拌し、次いで、ノッチバーで12ミル0.305mmの銅箔の上に被覆し、80の活性被覆、10のポリフッ化ビニリデン被覆、10のスーパーP炭素被覆を得た。被覆を真空中150°Cで4時間乾燥させ、電極を形成した。次いで、この電極を使用して、それを、金属性リチウムアノード、セパレータとしてセルガードCellgard2400の2つの層、および、電解質として炭酸エチレンと炭酸ジエチルの1:2混合物中の1MのLiPF6と組み合わせることによって、2325コイン電池を組み立てた。電池は、最初のサイクルに対して0.9V~0.025Vの間で0.125mAの一定電流で、後続のサイクル全てに対して0.9V~0.050Vまたは0.005Vのいずれかの間で0.5mAの一定電流で、MACCORサイクラーを使用してサイクルさせた。結果を図2に示す。図示のように、そのより小さい微結晶を有する溶融スパン材料の性能黒の三角は、非溶融スパン材料の性能黒の菱形より優れていた。加えて、約50mVより上の電圧の場合、改良された性能が観察された。特に、溶融スパン材料は、50mVまでサイクルさせたとき、99.3の平均クーロン効率を示した黒の三角。しかし、その値は、材料を5mVまでサイクルさせたとき、98.2に低下した白の正方形。図4の微分容量曲線には3つの曲線が含まれている。曲線aは、1サイクル後に得られた結果を表す。曲線bは、2サイクル後に得られた結果を表す。曲線cは、リチウム化を50mVに制限したときに得られる結果を表す。この結果は、溶融スパン材料の非晶質ケイ素相が、リチウム化が約50mVに制限されるとき、非晶質のままであることを示す。一方、50mVより下の値では、結晶性ケイ素の形成という結果になる。図5では、最初のサイクル前掃引線aと35サイクル後掃引線bのアノードのX線回折パターンを比較する。図示されているように、35サイクル後はケイ素相は非晶質であったが、しかし、ケイ素-アルミニウム-鉄相の微結晶寸法は、実質的に変化しないままにとどまった。実施例2実施例1に記載されているように溶融スパンSi55Al30Fe15リボンを作成し、粉砕し、分級した。32~20ミクロン間の画分を分離した。本出願と同じ譲受人に譲渡されたクラウゼKrauseらの改善されたサイクリング動作を有する電極組成物ElectrodeCompositionsHavingImprovedCyclingBehaviorと題する2001年6月18日出願の米国特許出願番号第09/883,865号明細書に記載されている手続きに従って、この画分の一部がAgの多孔質層で被覆された。重量取り込みは10であった。銀被覆微粒子をメチルエチルケトン中に分散させ、8時間振とうすることによって、3-アミノプロピルトリメチオキシシランアルドリッチケミカルAldrichChemical1gの粉末あたり60mgのシランとさらに反応させた。処理した粉末を使用して、実施例1に記載されているように電極を作成した。ただし、バインダが、ダイネオンDyneonLLCから入手した商品名FC-2179のフッ化化合物エラストマであり、炭素がスーパーS炭素であり、かつ、最終的な被覆組成物が、80の活性粉末、14の炭素、および6のバインダを含んでいたことを除く。これらの電極を組み込んだ半電池の性能は、容量対サイクル数に関して図6に示されている。半電池は、実施例1に記載されているように作成した。図6に示すように、この電池は良好なサイクリング性能を示した。実施例36.98gのアルミニウムショット、14.80gのケイ素フレーク、および8.22gの銅ショット全て99.9以上の純度を秤量皿に秤量し、次いで、アーク炉内に置いた。この混合物を、Ar雰囲気中Tiプール酸素ゲッターの存在下に溶融し、組成Si57Al28Cu14を有する30gのインゴットを得た。ここで、全ての量は原子百分率である。インゴットを直径15mm未満の片に破砕した。この材料の10gを、直径0.030ミル0.76μmのノズルで終わる炭素円管内に置いた。円管は、ノズルオリフィスからホイール表面までの距離が10mmになるように、直径200mmの銅ホイールより上の溶融スピナーのチャンバの中に置いた。次いで、チャンバを80ミリトールに排気し、Heを用いて200トールまで充填し戻した。次いで、インゴットを高周波磁界中で溶融した。溶融物が1200°Cに到達したとき、溶融液体を、35m/secの表面速度で回転する銅ホイール上に、80トールのHe超過圧力で射出し、溶融物を急冷して、リボン状断片を形成した。約9gのリボン状断片が集められた。リボン状断片は、乳鉢と乳棒で挽くことによって粉砕した。53ミクロン、32ミクロン、および20ミクロンの孔径を有する篩に通して篩分けすることによって、この粉末を分級した。32~53ミクロン間の画分をさらなる研究用に選び出した。銅の標的X線円管および回析ビームモノクロメータを備えたジーメンスモデルクリスタロフレックス805D500回折装置を使用して、そのX線回折パターンを集めた。XRDパターンは、相SiおよびAl2Cuだけの存在を示した。ピーク幅の分析から、元素状ケイ素相に対して395オングストローム、Al2Cu相に対して270オングストロームの微結晶寸法が示された。実施例1の粉末試料に関して記載されているように、粉末試料を被覆電極に作成し、電気化学電池に組み込み、サイクルさせた。サイクリングは、一定電流0.25mAで、最初のサイクルの場合0.9V~0.05Vの充電および放電、後続のサイクル全ての場合0.9V~0.070Vの充電および放電によって行った。電池は、最初は1680mAh/gの放電容量を有しており、最初のサイクル後は完全に非晶質ケイ素の特性だけを示す微分容量曲線を有していた。Al2Cu相が電気化学的に不活性であることを確認するため、9.18gのアルミニウムおよび10.82gの銅全て99.9以上の純度をアーク炉内に置いた。この混合物を、Ar雰囲気中Tiプール酸素ゲッターの存在下に溶融し、組成Al2Cuを有する20gのインゴットを得た。インゴットを乳鉢と乳棒で挽き、53ミクロン、32ミクロン、および20ミクロンの孔径を有する篩に通して篩分けすることによって分級した。32~53ミクロン間の画分をさらなる研究用に選び出した。そのX線回折パターンは、上記したように集めたところ、Al2Cu相のそれに対応していた。粉末試料を被覆電極に作成し、電気化学電池に組み込み、上記したようにサイクルさせた。サイクリングは、一定電流0.25mAの0.9V~0.005Vの充電および放電によって行った。この電池は、Al2Cu相からの容量を全く示さず、Al2Cu相が電気化学的に不活性であることを確立した。本発明の多くの実施形態を記載した。それにもかかわらず、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な修正を行い得ることが理解されよう。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。"