JP2008311224A - 電気化学的酸化還元反応で用いる組成、電極、電気化学電池、および電気化学的酸化還元反応で用いる組成を準備する過程 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気化学的酸化還元反応で用いる組成は、一般的公式MyXO4またはAxMyXO4によって表される材料から成る可能性があり、その式では、A(存在する場合)、MおよびXのそれぞれは、他と関係なく少なくとも1つの成分を表し、Oは酸素を表し、x(存在する場合)およびyのそれぞれは数および少なくとも1つの成分の酸化物を表し、そこでは、該材料および該酸素は共結晶であるか、該組成の結晶構造単位の容積は材料のみの結晶構造単位の容積より大きいかの両方あるいはそのいずれかである。当該電極から成る電気化学的電池のように、当該組成から成る電極もまた記載される。電気化学的酸化還元反応で用いる組成を準備する過程もまた記載される。
【選択図】図2
Description
O2・ZnO/C共結晶複合材料およびそのFe(II)P O4・ZnO/C相対物共結晶複合材料のイオン伝導性を例示すると考えられる。
Fe(III)PO4の間の界面と考えられるものを表す。
Fe(III)PO4の間の界面と考えられるものを表す。
Fe (II)y PO4・zB]としても表される可能性がある。
リン酸水素二アンモニウム(0.2モル)およびクエン酸(0.25モル)は、酸性溶液を形成するために、脱イオン水(300ml)中で混合および溶解された。非イオン界面活性剤のトリトンX‐100(10モル)は、該酸性溶液に加えられた。結果として生じた溶液が徹底的に混合された後、約20℃から約30℃の温度でリン酸第二鉄およびリン酸第一鉄から成る混合物を形成するために、塩化第一鉄(2モル)が加えられた。塩化リチウム(2モル)は、徹底的に攪拌される間に、結果として生じる溶液に加えられた。結果として生じる溶液のpHが5になるまで、結果として生じる溶液は、酢酸(99%)で滴定された。結果として生じる溶液は、完全分散のために連続的に攪拌された。48時間の連続攪拌の後、分散溶液は、ポリプロピレンのフィルターを使用して濾過された。リン酸第二鉄リチウムおよびリン酸第一鉄リチウムから成る固体の混合物が、結果として生じた。
LiFePO4・MgO/Cによって簡単に表され、本書にLi(I)Fe(II) PO4 ・MgO/Cまたは LiFePO4・MgO/Cと簡単にいわれる可能性のある材料の例である。
リン酸水素二アンモニウム(0.2モル)およびクエン酸(0.25モル)は、酸性溶液を形成するために、脱イオン水(300ml)中で混合および溶解された。両性界面活性剤のBS‐12(10モル)は、該酸性溶液に加えられた。結果として生じた溶液が徹底的に混合された後、約20℃から約30℃の温度でリン酸第二鉄およびリン酸第一鉄から成る混合物を形成するために、塩化第一鉄(2モル)が加えられた。塩化リチウム(2モル)は、徹底的に攪拌される間に、結果として生じる溶液に加えられた。結果として生じる溶液のpHが5になるまで、結果として生じる溶液は、酢酸(99%)で滴定された。結果として生じる溶液は、完全分散のために連続的に攪拌された。48時間の連続攪拌の後、分散溶液は、ポリプロピレンのフィルターを使用して濾過された。リン酸第二鉄リチウムおよびリン酸第一鉄リチウムから成る固体の混合物が、結果として生じた。
リン酸水素二アンモニウム(0.2モル)およびクエン酸(0.25モル)は、酸性溶液を形成するために、脱イオン水(300ml)中で混合および溶解された。陽イオン界面活性剤のDNP(10ml)は、該酸性溶液に加えられた。結果として生じた溶液が徹底的に混合された後、約20℃から約30℃の温度でリン酸第二鉄およびリン酸第一鉄から成る混合物を形成するために、塩化第一鉄(2モル)が加えられた。塩化リチウム(2モル)は、徹底的に攪拌される間に、結果として生じる溶液に加えられた。結果として生じる溶液のpHが5になるまで、結果として生じる溶液は、酢酸(99%)で滴定された。結果として生じる溶液は、完全分散のために連続的に攪拌された。48時間の連続攪拌の後、分散溶液は、ポリプロピレンのフィルターを使用して濾過された。リン酸第二鉄リチウムおよびリン酸第一鉄リチウムから成る固体の混合物が、結果として生じた。
その他の共結晶材料は、実施例1‐3に用いられるのと類似した方法、または本実施例で下記の方法で準備された。当該材料は、以下の表1に記載される材料を含んだ。以下に記載のこれらの材料について、単に便宜上、yに対する数は、簡単に1として表される。下記のこれらの材料および本書の他の場所に記載されるその他の材料について、zに対する数は、小数第3位で四捨五入される可能性がある。太字活字で見られる下記の5つの材料、複合材料I(実施例1の複合材料)、複合材料II、複合材料III、複合材料IVおよび複合材料Vは、本書で検討される実施例のいくつかで使用された。
さまざまな複合材料、すなわちLi(I) Fe (II) PO4・Cr2O3/C、Li(I) /Fe (II)
PO4・CuO/CおよびLi(I) Fe (II) PO4・Ti O2/Cが準備された。これらの準備中、さまざまなイオン(それぞれリチウム、鉄およびリン酸塩の、ならびにクロム、銅およびチタニウムのイオン)は、水性媒体中で溶解され、原子スケールで混合された。これらの準備は、結果的にCr2O3、CuOおよびTiO2それぞれの実質的に同種の共結晶化である、オリビン格子構造のある組成をもたらしたと考えられる。
複合材料Iの粉末と関連する回析パターンは、単色Cu Kα放射を用いて、10秒毎に0.1度のスキャン速度で、10から50度の範囲で2θの軸の粉末X線回析装置によって得られた。複合材料IIおよび複合材料IIIにつき個々にそれぞれ、同じ手順に従った。これらの回析パターンは示されないが、Li(I) Fe (II) PO4・Ti O2/C複合材料、複合材料IIおよび別の複合材料、Li(I) Fe (II) PO4・CuO/C、複合材料IVおよび比較材料に関連して得られる回析パターンは、実施例9に関連して記載され、図6に示される。
50,2955−2958(2005)]
サイクリック電圧電位スキャニングは、今記載されるとおり、さまざまな材料のイオン伝導率を評価するために用いられた。出発材料のLi Fe (II) PO4・ZnO/C複合材料は、適切な酸化物材料、ここではZnOを使用して作られた。該出発材料は、Ag/AgCl参照電極の存在下で、室温で、LiNO3(3M)の水溶液の中に置かれた。リチウムイオンを含むイオン抽出過程またはデインターカレーション過程は、結果的にFe(II)からFe(III)への鉄中心の酸化をもたらし、それは3.0Vの電位と関連した。リチウムイオンを含むイオン挿入過程またはインターカレーション過程は、結果的にFe(III)からFe(II)への鉄中心の還元をもたらし、それは3.6Vの電位と関連した。前述事項に対応するサイクリック・ボルタモグラム(電流(A)対電位(V)対Ag/AgCl参照電極)のグラフ表示は、図5Aに示され、前述事項に対応する反応スキームは以下に示される。
実施例1からの複合材料、すなわち複合材料Iは、メチルピロリドン(NMP)溶剤(1ml)中で80:10:10の荷重配分比でカーボンブラックおよび二フッ化ビニリデン(PVDF)と混合された。結果として生じる混合物は、150mmの厚みのある陽電極試験片を形成するために、アルミ箔上に被覆され、120℃で乾燥された。陽電極試験片は、ボタン型電気化学的可逆半電池を形成するために、リチウム陰電極と結合された。実施例2および実施例3からの複合材料のそれぞれについて、実施例1からの複合材料が、実施例2からの複合材料および実施例3からの複合材料それぞれに置き換えられたことを除いて、同じ手順が別々に従われた。
Li(I) Fe(II) PO4・TiO2/C複合材料、すなわち複合材料IIおよびLi(I)
Fe(II) PO4・CuO/C複合材料、すなわち複合材料IVは、実施例4に関連して前記のとおり得られた。これらの複合材料のそれぞれについて、複合材料の粉末と関連する回析パターンは、単色Cu Kα放射を用いて、10秒毎に0.1度の試験スキャン速度で、10から50度の範囲で2θの軸の、300Kの温度で粉末X線回析装置によって得られた。複合材料のそれぞれの回析線は、斜方晶系結晶構造に示された。コンピューター・プログラムが、複合材料の構造パラメーターを決定するための結果を精密化するために使用された。これらの複合材料のそれぞれに関連して得られる回析パターン(強度(cts)対2θ(度数))は、比較材料、純粋(非ドープ)Li Fe PO4 /Cと関連するものとともに、図6にグラフ形状で見られる。図6の3つの丸く囲まれた部分は、比較材料(図6で「CM」 として示される)と関連するパターンに対して、複合材料IIおよびIV(図6でそれぞれ「II」および「IV」として示される)と関連するパターンの違いを示す。
複合材料II、複合材料IVおよび比較材料の純粋LiFePO4/Cは、Fe K端拡張X線吸収微細構造(EXAFS)分光器を使用して分析された。結果として生じるスペクトル(吸収(a.u.)対エネルギー(eV))が、差し込み図に示されるスペクトルの拡大部分とともに図7に示される(そこでは、複合材料IIおよびIVおよび比較材料は、それぞれ「II」、「IV」および「CM」として示される)。EXAFSスペクトルは、2つの主要部分、前端領域および主要端領域から成った。本書で分析される材料のそれぞれと関連して、前端領域のピークは、Fe酸化状態および配位環境を決定するために最も有用な特性とみなされた。このピークは、1sから3dの電子遷移に対応する、急激に上昇する吸収端のより低いエネルギー面にあり、1sから3dの4極電子遷移を表した。本書の複合材料に関連して、Feのd状態と周囲の酸素原子のp状態を混合すること、および理想的8面体からのイオンのFeの配位構造の逸脱によって部分的に可能となったが、この遷移は、通常は双極子の禁制過程である。前端ピークと関連するエネルギーは、Fe酸化状態に影響されやすい。前端ピークと関連する強度は、位置中心対称性に影響されやすく、最も中心に対して対称なFe配位構造は、最低強度と関連があった。前端ピークの強度最少は、8面体の対称性と関連し、前端ピークの強度最少は、4面体配位と関連した。
、2.1223 Å および2.2645 Åの3つの異なるFe‐O距離を推定することによって得られてきた。Electrochimica Acta 50, 5200−5207(2005)を参照。2つの複合材料および比較材料についてのデータの比較は、表7に示されるとおり、非常にわずかの構造転位およびFe‐O配位および原子間Fe‐O距離における最低限の変化などの比較的微細な変化を示す。
複合材料Vおよび3+のCr酸化状態のある比較材料、Cr2O3は、Cr
K端拡大X線吸収微細構造(EXAFS)分光法を用いて分析された。Cr K端EXAFSスペクトルは、近くの原子の推定分配から最初から計算される光電子散乱経路のあるIFEFFITに基づくプログラム・パッケージ(B.Ravelその他著、J.Synchrotron Radiat.12,537(2005)を参照)およびFEFF6コード(J.J.Rehrその他著、Phys.Rev.Lett.69,3397(1992)を参照)を用いて処理された。結果として生じるスペクトル(吸収(a.u.)対エネルギー(eV)、図示されず)が得られ、そこではエネルギー尺度は、金属でのCr
K端のエネルギー(5989.0eV)に関連する。両材料についての前端領域のピークは、ほとんど同じで、複合材料でのクロムの平均酸化状態が大部分3+であったことを示した。
および第2配位殻の4つのCr原子(1つは2.65Åおよび3つは2.88Å)に8面体配位され、酸素およびCr近接物のさらなる代わりの殻がある。FEFF適合解析は、最大4.0Åのすべての単独および重要な多重散乱経路を用いて、複合材料および比較材料について実行され、結果的に以下の表8に記載される構造パラメーターが得られ、そこでは、Za-Zbは、中心吸収体および散乱原子(または経路)相関関係を表し、CNは、配位数であり、Rは、原子間距離であり、σ2は、デバイ‐ウォラー障害パラメーターを表し、減少係数は、6/5.0315である。
複合材料IIIおよび3つの比較材料、V2O3、VO2および V2O5は、共結晶構造を特徴づけるために、VK端拡大X線吸収微細構造(EXAFS)を用いて分析された。結果として生じるスペクトル(吸収(a.u.)対エネルギー(eV)、図示されず)が得られ、そこではエネルギー尺度は、金属でのVK端のエネルギー(5465.0eV)に関連する。両材料についての前端領域のピークは、ほとんど同じで、複合材料でのクロムの平均原子価状態が大部分3+であったことを示した。
のフーリエ変換は、図10にグラフで示されるとおり、原子間距離の関数、R(Å)として、対応する放射状構造関数(FT規模)を提供するために実施された(そこでは、複合材料IIIおよびV2O3比較材料はそれぞれ「III」および「CM」として示される)。複合材料およびV2O3比較材料のFEFF適合解析の理論的結果のグラフを用いた表示はまた、図10にも示される(そこでは、複合材料IIIへの適合およびV2O3比較材料への適合は、それぞれ「III適合」および「CM適合」として示される)。
複合材料IIおよび2つの比較材料、ルチルTiO2および
鋭錐石TiO2は、TiK端拡大X線吸収微細構造(EXAFS)を用いて分析された。複合材料IIについての、結果として生じるスペクトル(吸収(a.u.)対エネルギー(eV)、図示されず)は、約4950eVから約5100eVの範囲でピークを示し、それは、ルチルTiO2と関連する範囲に類似していた。
一般的に、隣接酸素原子に関する陽イオンの動きに起因する振動モードは、酸素ホストマトリックスでの陽イオンの点群対称性に影響されやすい。最密酸素原子の格子での陽イオンの局所環境は、フーリエ変換赤外(FTIR)分光を用いて研究することができる。
ボタン型電気化学的可逆半電池は、さまざまな異なる複合材料、すなわちLiFePO4/TiO2/C、LiFePO4/V2O3/C、LiFePO4/MnO/C、LiFePO4/CoO
/C、LiFePO4/NiO/C、LiFePO4・CuO/C、LiFePO4・ZnO/C、LiFePO4・MgO/C、LiFePO4・Al2O3/CおよびLiFePO4・SiO2/Cを使用して、また比較材料、純粋LiFePO4/Cを使用して実施例8に関連して記載されるのと同様の方法で準備された。本書に記載されるボタン型電気化学的可逆半電池のそれぞれは、室温で、充放電数サイクルにわたる関連の充放電特性を決定するために試験された。以下のパラメーターが使用された。それぞれ2.5Vから4.3Vまでの範囲の印加充電圧および印加放電圧、それぞれC/10に設定される充電速度および放電速度ならびに室温条件。0.2Cの電流密度での初回の充放電サイクルと関連する充電容量(mAh/g)および放電容量(mAh/g)は、決定された。
12 殻
20 マトリックス部分
22 境界部分
24 最内層
26 最外層
30 ポリマー鎖
32 8面体構造
34 面体構造
36 酸素原子
38 イオン
40 共結晶構造
42 マトリックス共結晶部分
44 境界部分
46 炭素粒子
48 共結晶構造
50 複合材料
52 暗い部分
56 外側部分
Claims (31)
- 一般的公式MyXO4によって表される材料を備え、Mは、遷移金属元素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ホウ素、アルミニウム、シリコン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモンおよびビスマスから選択される少なくとも1つの元素を表し、Xは、リン、ヒ素、シリコンおよび硫黄から選択される少なくとも1つの元素を表し、Oは酸素を表し、yは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表し、
前記材料は、AxMyXO4を形成するためにイオンAをインターカレートすることができ、Aは、アルカリ金属元素、ベリリウム、マグネシウム、カドミウム、ホウ素およびアルミニウムから選択される少なくとも1つの元素を表し、xは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表し、
遷移金属元素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ホウ素、アルミニウム、シリコン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモンおよびビスマスから選択される少なくとも1つの元素の酸化物を備え、
前記材料および前記酸化物は、共結晶構造であることを特徴とする電気化学的酸化還元反応で用いる組成。 - 一般的公式AxMyXO4によって表される材料を備え、Aは、アルカリ金属元素、ベリリウム、マグネシウム、カドミウム、ホウ素およびアルミニウムから選択される少なくとも1つの元素を表し、Mは、遷移金属元素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ホウ素、アルミニウム、シリコン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモンおよびビスマスから選択される少なくとも1つの元素を表し、Xは、リン、ヒ素、シリコンおよび硫黄から選択される少なくとも1つの元素を表し、Oは酸素を表し、xは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表し、yは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表し、
遷移金属元素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ホウ素、アルミニウム、シリコン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモンおよびビスマスから選択される少なくとも1つの元素の酸化物を備え、
前記材料および前記酸化物は、共結晶構造であることを特徴とする電気化学的酸化還元反応で用いる組成。 - リチウム、ソジウムおよびカリウムから選択される少なくとも1つの元素を表すことを特徴とする請求項1または2の組成。
- 第一周期遷移金属元素から選択される少なくとも1つの元素を表すことを特徴とする請求項1または2の組成。
- リンおよびヒ素から選択される少なくとも1つの元素を表すことを特徴とする請求項1または2の組成。
- 前記酸化物は、第一周期遷移金属、亜鉛、マグネシウム、アルミニウムおよびシリコンから選択される少なくとも1つの元素の酸化物であることを特徴とする請求項1または2の組成。
- 前記酸化物は、前記組成に対して約0.1モルパーセント未満またはそれに等しいことを特徴とする請求項1または2の組成。
- 前記一般的公式において、Aは、アルカリ金属元素から選択される少なくとも1つの元素であり、Mは、遷移金属元素から選択される少なくとも1つの元素であり、Xは、リンおよびヒ素から選択される少なくとも1つの元素であることを特徴とする請求項1または2の組成。
- さらに炭素を備えることを特徴とする請求項1または2の組成。
- 前記酸化物および前記材料のかなりの量は、共結晶部分を形成し、前記酸化物の追加量は、少なくとも部分的に前記共結晶部分を取り囲む外側部分を形成することを特徴とする請求項1または2の組成。
- さらに炭素を備え、前記酸化物および前記材料のかなりの量は、共結晶部分を形成し、前記酸化物の追加量は、少なくとも部分的に前記共結晶部分を取り囲む外側部分を形成し、前記炭素は、少なくとも部分的に前記外側部分を取り囲むことを特徴とする請求項1または2の組成。
- 前記組成は、ナノスケールであることを特徴とする請求項1または2の組成。
- Aは、リチウムおよびソジウムから選択される少なくとも1つの元素を表し、Mは、マグネシウム、鉄、コバルトおよびニッケルから選択される少なくとも1つの元素M1およびチタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、金、アンチモンおよびランタンから選択される少なくとも1つの元素M2を表し、M1およびM2は、同じではなく、Xは、リンを表し、Oは、酸素を表し、前記酸化物は、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、金、アンチモンおよびランタンから選択される少なくとも1つの酸化物であることを特徴とする請求項1または2の組成。
- 共結晶形態での前記材料および前記酸化物は、前記公式MyXO4・zBによって表され、前記Bは、前記酸化物を表し、zは、約0.1未満またはそれに等しいことを特徴とする請求項1の組成。
- 共結晶形態での前記材料および前記酸化物は、前記公式AxMyXO4・zBによって表され、前記Bは、前記酸化物を表し、zは、約0.1未満またはそれに等しいことを特徴とする請求項2の組成。
- 請求項1または2の組成を備えることを特徴とする電極。
- 請求項16の電極を備えることを特徴とする電気化学電池。
- 一般的公式MyXO4によって表される材料を備え、Mは、遷移金属元素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ホウ素、アルミニウム、シリコン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモンおよびビスマスから選択される少なくとも1つの元素を表し、Xは、リン、ヒ素、シリコンおよび硫黄から選択される少なくとも1つの元素を表し、Oは酸素を表し、yは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表し、
前記材料は、AxMyXO4を形成するためにイオンAをインターカレートすることができ、Aは、アルカリ金属元素、ベリリウム、マグネシウム、カドミウム、ホウ素およびアルミニウムから選択される少なくとも1つの元素を表し、xは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表し、
遷移金属元素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ホウ素、アルミニウム、シリコン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモンおよびビスマスから選択される少なくとも1つの元素の酸化物を備え、
前記組成の結晶構造単位の容積は、前記材料のみの結晶構造単位の容積より大きいことを特徴とする電気化学的酸化還元反応で用いる組成。 - 一般的公式AxMyXO4によって表される材料を備え、前記一般公式において、Aは、アルカリ金属元素、ベリリウム、マグネシウム、カドミウム、ホウ素およびアルミニウムから選択される少なくとも1つの元素を表し、Mは、遷移金属元素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ホウ素、アルミニウム、シリコン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモンおよびビスマスから選択される少なくとも1つの元素を表し、Xは、リン、ヒ素、シリコンおよび硫黄から選択される少なくとも1つの元素を表し、Oは酸素を表し、xは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表し、yは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表し、
遷移金属元素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ホウ素、アルミニウム、シリコン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモンおよびビスマスから選択される少なくとも1つの元素の酸化物を備え、
前記組成の結晶構造単位の容積は、前記材料のみの結晶構造単位の容積より大きいことを特徴とする電気化学的酸化還元反応で用いる組成。 - Mから成る第一材料を結合すること、そこではMは、遷移金属元素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ホウ素、アルミニウム、シリコン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモンおよびビスマスから選択される少なくとも1つの元素を表し、Xから成る第二材料から成る溶液、そこではXは、リン、ヒ素、シリコンおよび硫黄から選択される少なくとも1つの元素を表し、前記第二材料は、結果として生じる溶液を作り出すために、リン酸塩、ヒ酸塩、ケイ酸塩および流酸塩から選択される少なくとも1つの材料から同様になり、
前記結果として生じる溶液から粒子混合物を得ること、
半結晶粒子を得ること、
半結晶粒子混合物を作り出すために、遷移金属元素、亜鉛、マグネシウム、アルミニウムおよびシリコンから選択される少なくとも1つの元素の酸化物で前記粒子混合物を挽くこと、
前駆体を提供するために、前記半結晶粒子混合物を乾燥させること、ならびに、
前記酸化物およびOが酸素を表し、yが約0.8から約1.2を含めてまでの数を表すMyXO4によって表される材料から成る組成を作り出すために前駆体を焼成することを備え、そこでは前記組成は、AxMyXO4を形成するためにイオンAをインターカレートすることができ、Aは、アルカリ金属元素、ベリリウム、マグネシウム、カドミウム、ホウ素およびアルミニウムから選択される少なくとも1つの元素を表し、xは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表すことを特徴とする電気化学的酸化還元反応で用いる組成を準備する過程。 - Mから成る第一材料を結合すること、そこではMは、遷移金属元素、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ホウ素、アルミニウム、シリコン、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモンおよびビスマスから選択される少なくとも1つの元素を表し、Xから成る第二材料から成る溶液、そこではXは、リン、ヒ素、シリコンおよび硫黄から選択される少なくとも1つの元素を表し、前記第二材料は、結果として生じる溶液を作り出すために、リン酸塩、ヒ酸塩、ケイ酸塩および流酸塩から選択される少なくとも1つの材料から同様になり、イオンAからなる第三材料は、結果として生じる溶液を作り出すために、Aは、アルカリ金属元素、ベリリウム、マグネシウム、カドミウム、ホウ素およびアルミニウムから選択される少なくとも1つの元素を表し、
前記結果として生じる溶液から粒子混合物を得ること、
半結晶粒子を得ること、
半結晶粒子混合物を作り出すために、遷移金属元素、亜鉛、マグネシウム、アルミニウムおよびシリコンから選択される少なくとも1つの元素の酸化物で前記粒子混合物を挽くこと、
前駆体を提供するために、前記半結晶粒子混合物を乾燥させること、ならびに、
前記酸化物およびAxMyXO4によって表される材料から成る組成を作り出すために前駆体を焼成することを備え、そこではOは酸素を表し、xは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表し、yは、約0.8から約1.2を含めてまでの数を表すことを特徴とする電気化学的酸化還元反応で用いる組成を準備する過程。 - 前記結合することおよび前記得ることの少なくとも1つは、pHを調整することから成ることを特徴とする請求項20または21の過程。
- 前記結合することは、第一溶液を作り出すために、まず前記第一材料および前記溶液を結合すること、その次に前記第一溶液および前記第三材料を結合することから成ることを特徴とする請求項21の過程。
- 前記ミリングは、半結晶ナノスケール粒子混合物を作り出すのに十分であることを特徴とする請求項20または21の過程。
- 前記前駆体を焼成することは、不活性ガスおよび不活性ガスで懸濁される炭素粒子の存在下で前記前駆体を焼成することから成ることを特徴とする請求項20または21の過程。
- 還元剤を加えることからさらに成ることを特徴とする請求項20または21の過程。
- Aは、リチウム、ソジウムおよびカリウムから選択される少なくとも1つの元素を表すことを特徴とする請求項20または21の過程。
- Mは、第一周期遷移金属元素から選択する少なくとも1つの元素を表すことを特徴とする請求項20または21の過程。
- 前記酸化物は、第一周期遷移金属元素およびマグネシウムから選択される少なくとも1つの酸化物であることを特徴とする請求項20または21の過程。
- 前記組成での前記材料および前記酸化物は、共結晶であることを特徴とする請求項20または21の過程。
- 前記組成は、ナノスケールであることを特徴とする請求項20または21の過程。
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