JP2009525568A5

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Publication number: JP2009525568A5
Application number: JP2008552655A
Authority: JP
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2027-01-31

Claims

固体支持体；ならびに、
少なくとも２層の重ね合わせ固体層であって、両方の層が、電気化学的活性物質の粒子、及びバインダーを含有し、第一の固体層が前記固体支持体に密着され、第二の固体層が前記第一の固体層に密着された、前記固体層
を含む多層材料であって、前記多層材料が、以下の性質：
・走査型電子顕微鏡法を用いた測定で、一定値〜９５％である前記第一の固体層の厚み；
・走査型電子顕微鏡法を用いた測定で、一定値〜９５％である前記第二の固体層の厚み；および
・前記第一の固体層の厚みの１０％未満である、前記第一の固体層の中への前記第二の固体層の平均貫入深さ；
の少なくとも一つを有し、そして、
前記第一の固体層の中に存在するバインダーが、前記第二の固体層の中に存在するバインダーとは異なった性質を有する、
ことを特徴とする前記多層材料。
前記第一の固体層の中に存在する電気化学的活性物質が、前記第二の固体層の中に存在する前記電気化学的活性物質の性質とは異なった性質を有することを特徴とする、請求項１に記載の多層材料。
各固体層中に存在する前記バインダーが、各固体層の重量の２〜５５％の間の量である、請求項１に記載の多層材料。
前記固体層の少なくとも１層が、その増粘剤が存在している固体層の重量の５〜３０％の間の量である増粘剤を含む、請求項１に記載の多層材料。
前記第一の層の中に存在するバインダーが、２５℃で溶媒Ｓ _１の中に１グラム／リットルより高い濃度で可溶性であり、前記第二の固体層の中に存在するバインダーが、２５℃で溶媒Ｓ _１の中に１グラム／リットルより低い濃度で可溶性であり、かつ、
前記第二の層の中に存在するバインダーが、２５℃で溶媒Ｓ _２の中に１グラム／リットルより高い濃度で可溶性であり、前記第二の層の中に存在するバインダーが、２５℃で溶媒Ｓ _２の中に１グラム／リットルより低い濃度で可溶性である、請求項１に記載の多層材料。
前記第二の固体層に密着するＬｉ_３ＰＯ_４タイプの固体材料の第三の層を含む、請求項
１に記載の多層材料。
前記二層のうち一方の層の電気化学的活性物質が、ＬｉＦｅＰＯ _４、炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ _４、ＦｅＰＯ _４、および炭素被覆ＦｅＰＯ _４タイプ、ならびにこれらの混合物からなる群から選択され、そして、
他方の層の電気化学的活性物質が、ＬｉＣｏＯ _２、ＬｉＭｎ _２Ｏ _４、ＬｉＭｎ _１／３Ｃｏ _１／３Ｎｉ _１／３Ｏ _２、ＬｉＮｉ _ｘＣｏ _ｙＡｌ _ｚＯ _２（０＜ｘ、ｙ、ｚ＜１）、ならびにこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の多層材料。
前記電気化学的活性物質が、一般式Ａ _ａＭ _ｍＺ _ｚＯ _ｏＮ _ｎＦ _ｆに相当する複合酸化物であり、ここで：
・Ａには、アルカリ金属が含まれ；
・Ｍには、少なくとも１種の遷移金属、および場合によっては遷移金属以外の金属、またはそれらの混合物が含まれ；
・Ｚには、少なくとも１種の非金属が含まれ；
・Ｏが酸素であり、Ｎが窒素であり、Ｆがフッ素であり；そして
・係数ａ、ｍ、ｚ、ｏ、ｎ、ｆ≧０を選択して、電気的に中性を保つ、
ことを特徴とする、請求項１に記載の多層材料。
前記二層のうち一方におけるバインダーが水溶性であり、他方の層におけるバインダーが、ＰＶＤＦまたはＰＴＦＥタイプである、請求項１に記載の多層材料。
前記二層のうち一方の電気化学的活性物質が、天然黒鉛、人造黒鉛、ならびにこれらの混合物からなる群から選択され、他方の層の電気化学的活性物質が、Ｌｉ _４Ｔｉ _５Ｏ _１２、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｓｉ、ＳｉＯ _Ｘ、ＳｉＯ _Ｘ −黒鉛、ＳｉＯ _Ｘ −炭素、ならびにこれらの混合物からなる群から選択され、ただしＸは０より大きいが２未満である、請求項１に記載の多層材料。
前記固体支持体が、アノードを形成するために使用する場合には、銅、エキスパンド銅、アルミニウム、またはニッケルにより形成される、請求項１に記載の多層材料。
前記固体支持体が、カソードを形成するために使用する場合には、アルミニウム、炭素被覆アルミニウム、エキスパンドアルミニウム、エキスパンド炭素被覆アルミニウム、チタン、または白金により形成される、請求項１に記載の多層材料。
炭素、黒鉛もしくは繊維タイプ、またはそれらの少なくとも２種の混合物である、導電性材料を更に含有する、請求項１に記載の多層材料。
前記電気化学的活性物質の少なくとも１種が、塩基性物質の層を用いてコーティングされている、請求項１に記載の多層材料。
請求項１に記載の多層材料を形成させるための方法であって、次の工程：
ａ）固体支持体の上に、第一の電気化学的活性物質の粒子、この第一の電気化学的活性物質のためのバインダー、および前記バインダーのための溶媒を含む混合物をコーティングする工程；
ｂ）前記コーティングの後に前記第一の層の中にまだ存在している溶媒を蒸発させて、前記第一の固体層を形成させる工程；
ｃ）前記第一の固体層の上に、第二の電気化学的活性物質の粒子、前記第二の電気化学的活性物質のためのバインダー、および前記バインダーのための溶媒を含む混合物をコーティングする工程；および
ｄ）前記コーティングの後に前記第二の層の中に存在している溶媒を蒸発させて、前記第二の固体層を形成させる工程；
を含む、前記方法。
少なくとも一つのアノード、少なくとも一つのカソードおよび少なくとも１種の電解質を含む電気化学的ジェネレーターであって、前記ジェネレーターが、
固体支持体；ならびに、
少なくとも２層の重ね合わせ固体層であって、両方の層が、電気化学的活性物質の粒子、及びバインダーを含有し、第一の固体層が前記固体支持体に密着され、第二の固体層が前記第一の固体層に密着された、前記固体層
を含む多層材料から作られた少なくとも一つの電極を有し、
前記多層材料が、以下の性質：
・走査型電子顕微鏡法を用いた測定で、前記第一の固体層および前記第二の固体層の少なくとも一方が、一定値〜９５％厚みを有する；および
・前記第一の固体層の中への前記第二の固体層の平均貫入深さが、前記第一の固体層の厚みの１０％未満である；
の少なくとも一つを有し、そして、
前記第一の固体層の中に存在するバインダーが、前記第二の固体層の中に存在するバインダーとは異なった性質を有する、
前記ジェネレータ。
前記少なくとも一つの電極が、前記少なくとも一つのカソードを形成し、
前記二層のうち一方の層の電気化学的活性物質が、ＬｉＦｅＰＯ _４、炭素被覆ＬｉＦｅＰＯ _４、ＦｅＰＯ _４、および炭素被覆ＦｅＰＯ _４タイプ、ならびにこれらの混合物からなる群から選択され、そして、
他方の層の電気化学的活性物質が、ＬｉＣｏＯ _２、ＬｉＭｎ _２Ｏ _４、ＬｉＭｎ _１／３Ｃｏ _１／３Ｎｉ _１／３Ｏ _２、ＬｉＮｉ _ｘＣｏ _ｙＡｌ _ｚＯ _２（０＜ｘ、ｙ、ｚ＜１）、ならびにこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１６に記載の電気化学的ジェネレーター。
前記少なくとも一つの電極が、前記少なくとも一つのカソードを形成し、
前記固体支持体が、カソードを形成するために使用する場合には、アルミニウム、炭素被覆アルミニウム、エキスパンドアルミニウム、エキスパンド炭素被覆アルミニウム、チタン、または白金により形成される、請求項１６に記載の電気化学的ジェネレーター。
前記少なくとも一つの電極が、前記少なくとも一つのアノードを形成し、
前記二層のうち一方の電気化学的活性物質が、天然黒鉛、人造黒鉛、ならびにこれらの混合物からなる群から選択され、他方の層の電気化学的活性物質が、Ｌｉ _４Ｔｉ _５Ｏ _１２、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｓｉ、ＳｉＯ _Ｘ、ＳｉＯ _Ｘ −黒鉛、ＳｉＯ _Ｘ −炭素、ならびにこれらの混合物からなる群から選択され、ただしＸは０より大きいが２未満である、請求項１６に記載の電気化学的ジェネレーター。
前記少なくとも一つの電極が、前記少なくとも一つのアノードを形成し、
前記固体支持体が、銅、エキスパンド銅、アルミニウム、またはニッケルにより形成される、請求項１６に記載の電気化学的ジェネレーター。