JP2008543025A - リチウム再充電可能電気化学セル - Google Patents
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Abstract
Description
ここで用いられる用語「リチウム挿入物質」は、リチウムまたはNa+,Mg2+等の他の小イオンを可逆的に捕捉および放出できる物質を意味する。充電で該物質が電子を損失する場合にはこれらを「陰極リチウム挿入物質」という。充電で該物質が電子を得る場合にはこれらを「陽極リチウム挿入物質」という。
ドープされたまたはノンドープのLiCoO2,LiNiO2,LiMnO2,LiMn2O4,LiFePO4,LiMnPO4,LiCoPO4,ナノ粒子またはサブマイクロ粒子である。粒子サイズは、5nmから10マイクロメートル、好ましくは10〜500nmの範囲内である。
X=PO3H2またはCO2HまたはSO3HまたはCONHOHまたはPO4H2
A=FまたはClまたはBr IまたはNO2またはCOORまたはアルキル(C1からC20)またはCF3またはCORまたはOCH3またはH
B=FまたはClまたはBr IまたはNO2またはCOORまたはアルキル(C1からC20)またはCF3またはCORまたはOCH3
A=BまたはA≠B
X=PO3H2またはCO2HまたはSO3HまたはCONHOHまたはPO4H2
X=PO3H2またはCO2HまたはSO3HまたはCONHOHまたはPO4H2
Y=NまたはOまたはS
R1,R2,R3,R4は、
FまたはClまたはBr IまたはNO2またはCOORまたはアルキル(C1からC20)またはCF3またはCORまたはOCH3またはH
であることができる。
n=0から20
X=PO3H2またはCO2HまたはSO3HまたはCONHOHまたはPO4H2
P=FまたはClまたはBrまたはIまたはNO2またはCNまたはNCSeまたはNCSまたはNCO
X=FまたはClまたはBrまたはIまたはNO2またはCNまたはNCSeまたはNCSまたはNCO
R=PO3H2またはCO2HまたはSO3HまたはCONHOHまたはPO4H2
ドープされたまたはノンドープのTiO2,SnO2,SnO,Li4Ti5O12,ナノ粒子またはサブマイクロ粒子である。粒子サイズは、10nmから10マイクロメートル、好ましくは10〜500nmの範囲内である。
R2=PO3H2またはCO2HまたはSO3HまたはCONHOHまたはPO4H2
Rl=HまたはClからC20
または
R=PO3H2またはCO2HまたはSO3HまたはCONHOHまたはPO4H2
(a)バインダー、導電性添加剤、および陰極リチウム挿入物質であってこれに吸着したp型導電性化合物を有するまたは有さないもの、を含む第1の電極、
(b)バインダー、導電性添加剤、および陽極リチウム挿入物質であってこれに吸着したn型導電性化合物を有するまたは有さないもの、を含む対の第2の電極、
(c)該電極の少なくともいずれかであってこれに吸着した導電性化合物を有するもの、
(d)該電極の中間にある電解質、
を含む。
(a)バインダー、および陰極リチウム挿入物質であってこれに吸着したp型導電性化合物を有するもの、を含む第1の電極、
(b)バインダー、導電性添加剤、および、カーボン、TiO2,Li4Ti5O12,SnO2,SnO,SnSb合金,Si等の陽極リチウム挿入物質を含む対の第2の電極、
(c)該電極の中間にある電解質、
を含む。
粒度分布200〜700nmのLiFePO4粉末とPVDFとを質量比95:5で混合した。次いで、10μm厚のそれを含む1.0cm×1.0cmの電極シートを、2−(10−フェノチアジル)エチルホスホン酸の2mMアセトニトリル溶液に2時間浸漬した。
粒度分布200〜700nmのLiFePO4粉末とPVDFとアセチレンブラックとを、質量比94:5:1で混合した。次いで、10μm厚のそれを含む1.0cm×1.0cmの電極シートを、2−(10−フェノチアジル)エチルホスホン酸の2mMアセトニトリル溶液に2時間浸漬した。
粒度分布200〜700nmのLiFePO4粉末とPVDFとを質量比95:5で混合した。次いで、10μm厚のそれを含む1.0cm×1.0cmの電極シートを、3−(4−(N,N−dip−アニシルアミノ)フェノキシ)−プロピル−1−ホスホン酸の2mMアセトニトリル溶液に2時間浸漬した。
Claims (8)
- 非電子導電性の陰極リチウム挿入物質または陽極リチウム挿入物質を含む少なくとも1つの電極を含む再充電可能電気化学セルであって、該電極が、該陰極リチウム挿入物質または該陽極リチウム挿入物質の上に化学吸着によって層を形成する導電性化合物をさらに含み、該導電性化合物がp型またはn型の酸化還元活性化合物であり、該導電性化合物の酸化還元電位が該リチウム挿入物質のフェルミ準位と一致することを特徴とする電気化学セル。
- 該層が厚み5nm以下の単分子層である、前掲の請求項のいずれかに記載の再充電可能電気化学セル。
- ドープされたまたはノンドープの酸化物LiMO2から選択される陰極リチウム挿入物質であってMがM=Co,Ni,Mn,Fe,W,V,LiV3O8から選択される1種以上の元素であるもの、LiMPO4としての蛍光体−オリビンであってMがM=Fe,Co,Mn,Ni,V,Cr,Cu,Tiから選択される1種以上の元素であるもの、ならびにLixMn2O4またはLi2CoxFeyMnzO8としてのスピネルおよび混合スピネル、等を含む、前掲の請求項のいずれかに記載の再充電可能電気化学セル。
- カーボン、TiO2,Li4Ti5O12,SnO2,SnO,Si等から選択される陽極リチウム挿入物質を含む、前掲の請求項のいずれかに記載の再充電可能電気化学セル。
- リチウム挿入物質の粒子サイズが10nmから10μmの範囲内である、前掲の請求項のいずれかに記載の再充電可能電気化学セル。
- (a)バインダー、導電性添加剤、およびナノメートルサイズまたはサブマイクロメートルサイズの陰極リチウム挿入物質であって、これに化学吸着したp型酸化還元活性化合物を有するかまたは有さず、該p型酸化還元活性化合物の酸化電位が陰極リチウム挿入物質のフェルミ準位と一致しているもの、を含む第1の電極、
(b)バインダー、導電性添加剤、および陽極リチウム挿入物質であって、これに化学吸着したn型酸化還元活性化合物を有するかまたは有さず、該n型酸化還元活性化合物の還元電位が陽極リチウム挿入物質のフェルミ準位と一致しているもの、を含む第2の電極、
を含み、
(c)上記の該電極物質の少なくとも一方に酸化還元活性化合物が化学吸着しており、かつ
(d)上記の該電極の間に電解質が存在している、
前掲の請求項のいずれかに記載の再充電可能電気化学セル。 - 前掲の請求項のいずれかに記載の再充電可能電気化学セルを作製する方法であって、該方法が以下の工程、
−当該電極シートを酸化還元活性化合物の溶液中に数時間浸漬する工程、
−上記の表面修飾された電極シートを溶媒で洗浄して、結合していない酸化還元活性化合物をすべて除去する工程、
を含み、
該電極シートが、リチウム挿入物質、バインダー(0〜15wt%)、ならびにカーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンファイバー、グラファイトおよびこれらの混合物等の導電性添加剤(0〜10wt%)を含む方法。 - 前掲の請求項のいずれかに記載の再充電可能電気化学セルを作製する方法であって、該方法が以下の工程、
−リチウム挿入物質の粉末を酸化還元活性化合物の溶液と数時間混合する工程、
−上記の表面修飾された粉末を分離および洗浄して、結合していない酸化還元活性化合物をすべて除去する工程、
−上記の表面修飾された粉末で電極シートを作製する工程、
を含み、
該電極シートが、陰極リチウム挿入物質、バインダー(0〜15wt%)、ならびにカーボンブラック、アセチレンブラック、カーボンファイバー、グラファイト、およびこれらの混合物等の導電性添加剤(0〜10wt%)を含む方法。
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