JP2011510457A - リチウムイオン電池用の混合された金属かんらん石電極材料 - Google Patents
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Abstract
Description
リチウムリッチ正電極を有するリチウムイオン二次電池の準備
リチウムとリン酸塩にリッチな正電極を有するリチウムイオン二次電池の準備
* mAhr/gとしてのカソード比容量。FCCは最初の充電容量;C/5は単位時間あたりの理論セル容量の1/5倍の速度における放電容量;10Cは単位時間あたりの理論セル容量の10倍の速度における放電容量。
アンドープのかんらん石カソード材料を有するリチウムイオン二次電池の準備
チタンがドープされたかんらん石カソード材料を有するリチウムイオン二次電池の準備
Claims (32)
- 正電極材料であって、
リチウム(Li)、電気活性金属(M)、およびリン酸塩(PO4)を含む1またはそれ以上の相を有する電気活性な材料を含み、完全にリチオ化された状態において、全体の組成は、約1.0より大きく約1.3までの範囲のLi:Mの比と、約1.0から1.14までの範囲の(PO4):Mの比とを有し、MはCr、Mn、Fe、Co、およびNiからなるグループから選択される1またはそれ以上の金属であり、少なくとも1つの相がかんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩を含む正電極材料。 - (PO4):Mの比は約1.0であり、Li:Mの比は約1.0より大きく約1.07までの範囲である請求項1に記載の正電極材料。
- (PO4):Mの比は約1.0であり、Li:Mの比は約1.03より大きく約1.05までの範囲である請求項1に記載の正電極材料。
- (PO4):Mの比は約1.02であり、Li:Mの比は約1.05から約1.06までの範囲である請求項1に記載の正電極材料。
- 電気活性材料は、更に、V、Nb、Ti、Al、Mg、Mn、Co、NiおよびZrからなるグループから選択された1またはそれ以上のドーパント材料(Z)を含む請求項1に記載の正電極材料。
- MはFeを含み、
Li:Mの比は約1.05から約1.15の範囲であり、
(PO4):Mの比は約1.0から約1.03の範囲であり、
電気活性材料は、5mol%までの1またはそれ以上のドーパント金属を含む請求項5に記載の正電極材料。 - MはFeを含み、
Li:Mの比は約1.05から約1.15の範囲であり、
(PO4):Mの比は約1.03から約1.05の範囲であり、
電気活性材料は、5mol%までの1またはそれ以上のドーパント金属を含む請求項5に記載の正電極材料。 - MはFeを含み、
Li:Mの比は約1.1から約1.2の範囲であり、
(PO4):Mの比は約1.05から約1.07の範囲であり、
電気活性材料は、5mol%までの1またはそれ以上のドーパント金属を含む請求項5に記載の正電極材料。 - MはFeを含み、
Li:Mの比は約1.1から約1.3の範囲であり、
(PO4):Mの比は約1.07から約1.14の範囲であり、
電気活性材料は、5mol%までの1またはそれ以上のドーパント金属を含む請求項5に記載の正電極材料。 - 1またはそれ以上のドーパント金属は、かんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩中の、1またはそれ以上のリチウムまたは電気活性金属を置き換える請求項5に記載の正電極材料。
- かんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩は、(Li1−xZx)MPO4の式を有し、xは約0.001から約0.05の範囲であり、(Li1−xZx):Mの比は約1.0より大きく約1.3までの範囲である請求項5に記載の正電極材料。
- 電気活性材料は、かんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩相と、リチウムとリン酸塩のリッチな第2相とを含む請求項1に記載の正電極材料。
- 第2相は、リン酸リチウムまたはピロリン酸リチウムを含む請求項12に記載の正電極材料。
- リチウム二次電池であって、
正電極電流コレクタと電子的に接続した正電極であって、電流コレクタは外部回路と電気的に接続された正電極と、
負電極電流コレクタと電子的に接続した負電極であって、電流コレクタは外部回路と電気的に接続された負電極と、
カソードとアノードの間に配置され、それらとイオン接続するセパレータと、
正電極および負電極とイオン接続する電解質とを含み、
正電極は、リチウム(Li)、電気活性金属(M)、およびリン酸塩(PO4)を含む1またはそれ以上の相を有する電気活性な材料を含み、全体がリチオ化状態の場合に、全体の組成は、約1.0より大きく約1.3までの範囲のLi:Mの比と、約1.0から約1.14までの範囲の(PO4):Mの比とを有し、MはCr、Mn、Fe、Co、およびNiからなるグループから選択される1またはそれ以上の材料であり、少なくとも1つの相がかんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩を含むリチウム二次電池。 - LI:Mの比は、約1.0より大きく約1.1までの範囲である請求項14に記載のリチウム二次電池。
- 電気活性な材料は、更に、V、Nb、Ti、Al、Mg、Mn、Co、Ni、およびZrからなるグループから選択される1またはそれ以上のドーパント金属(Z)を含む請求項14に記載のリチウム二次電池。
- 電気活性材料は、約5mol%までの1またはそれ以上のドーパント金属を含む請求項16に記載のリチウム二次電池。
- 1またはそれ以上のドーパント金属は、かんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩中の、1またはそれ以上のリチウムまたは電気活性金属を置き換える請求項16に記載のリチウム二次電池。
- かんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩は、(Li1−xZx)MPO4の式を有し、xは約0.001から約0.05の範囲であり、(Li1−xZx):Mの比は約1.0より大きく約1.3までの範囲である請求項16に記載のリチウム二次電池。
- 電気活性材料は、かんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩相と、リチウムとリン酸塩のリッチな第2相とを含む請求項14に記載のリチウム二次電池。
- 負電極は、リチウム層間化合物またはリチウム金属合金を含む請求項14に記載のリチウム二次電池。
- 負電極は、炭素を含む請求項14に記載のリチウム二次電池。
- 負電極は、グラファイトカーボンを含む請求項22に記載のリチウム二次電池。
- 炭素は、グラファイト、球状黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、および炭素繊維からなるグループから選択される請求項22に記載のリチウム二次電池。
- 請求項1の正電極材料を含む正電極。
- Li:Mの比は、約1.0より大きく約1.1までである請求項25に記載の正電極。
- 電気活性な材料は、更に、V、Nb、Ti、Al、Mg、Mn、Co、Ni、およびZrからなるグループから選択される1またはそれ以上のドーパント金属(Z)を含む請求項25に記載の正電極。
- 電極活性材料は、約5mol%までの1またはそれ以上のドーパント金属を含む請求項27に記載の正電極。
- 1またはそれ以上のドーパント金属は、かんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩中の、1またはそれ以上のリチウムまたは電気活性金属を置き換える請求項27に記載の正電極。
- かんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩は、(Li1−xZx)MPO4の式を有し、xは約0.001から約0.05の範囲であり、(Li1−xZx):Mの比は約1.0より大きく約1.3までの範囲である請求項27に記載の正電極。
- 電気活性材料は、かんらん石リチウム電気活性金属リン酸塩相と、リチウムとリン酸塩のリッチな第2相とを含む請求項25に記載の正電極。
- 更に、バインダと電気的に導電性の材料とを含む請求項25に記載の正電極。
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