JP2015536890A5 - - Google Patents

Claims (16)

1. Ａ_ａＭ^１ _ＶＭ^２ _ＷＭ^３ _ＸＭ^４ _ｙＭ^５ _ＺＯ_２−ｃ （式１）
   （式中、
   Ａは、ナトリウムまたはナトリウムが主要構成成分である混合アルカリ金属のいずれかを含み；
   Ｍ^１は、酸化状態が０より大きく４＋以下のニッケルであり、
   Ｍ^２は、酸化状態が０より大きく４＋以下の金属を含み、
   Ｍ^３は、酸化状態２＋の金属を含み、
   Ｍ^４は、酸化状態が０より大きく４＋以下の金属を含み、
   Ｍ^５は、酸化状態３＋の金属を含み、
   式中、
   ０≦ａ≦１、
   ｖ＞０、
   ｗおよびｙの少なくとも一方は、＞０であり、
   ｘ≧０、
   ｚ≧０、
   ｃ＞０．１、
   式中、（ａ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚおよびｃ）は、電気的中性を維持するように選択される）
   を含む、化合物。
2. Ｎｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｍ^３ _{０．１６７}Ｔｉ_{０．１６７}Ｏ_１．８３を含む、請求項１に記載の化合物。
3. Ｎｉ_０．２５Ｔｉ_０．２５Ｍｇ_０．２５Ｍｎ_０．２５Ｏ_１．７５；
   Ｎｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｍｇ_{０．１６７}Ｔｉ_{０．１６７}Ｏ_１．８３；
   Ｎｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｃｕ_{０．１６７}Ｔｉ_{０．１６７}Ｏ_１．８３；
   Ｎｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｚｎ_{０．１６７}Ｔｉ_{０．１６７}Ｏ_１．８３；
   Ｎｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｃａ_{０．１６７}Ｔｉ_{０．１６７}Ｏ_１．８３；
   Ｎｉ_０．３５Ｍｎ_０．３５Ｍｇ_０．１５Ｔｉ_０．１５Ｏ_１．８５；
   Ｎｉ_０．３Ｍｎ_０．３Ｍｇ_０．２Ｔｉ_０．２Ｏ_１．８；
   Ｎｉ_０．３５Ｍｎ_０．３５Ｍｇ_０．０５Ｔｉ_０．０５Ａｌ_０．２Ｏ_１．８５；
   Ｎｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｍｇ_０．１１Ｔｉ_０．１１Ａｌ_０．１１Ｏ_１．８３；
   Ｎｉ_０．３Ｍｎ_０．３Ｍｇ_０．０５Ｔｉ_０．０５Ａｌ_０．３Ｏ_１．８；
   Ｎｉ_０．３５Ｍｎ_０．３５Ｍｇ_０．１Ｔｉ_０．１Ａｌ_０．１Ｏ_１．８５；
   Ｎｉ_０．３Ｍｎ_０．３Ｍｇ_０．１Ｔｉ_０．１Ａｌ_０．２Ｏ_１．８；
   Ｎｉ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ａｌ_０．３３Ｏ_１．８３；
   Ｎｉ_０．３５Ｍｇ_０．１５Ｍｎ_０．５Ｏ_１．８５；
   Ｎｉ_０．３３Ｍｇ_{０．１６７}Ｍｎ_０．５Ｏ_１．８３；
   Ｎｉ_０．３Ｍｇ_０．２Ｍｎ_０．５Ｏ_１．８；
   Ｎｉ_０．３５Ｍｇ_０．１５Ｍｎ_０．５Ｏ_１．８５；
   Ｎｉ_０．３Ｍｇ_０．２Ｍｎ_０．５Ｏ_１．８；
   Ｎａ_０．２Ｎｉ_０．２５Ｔｉ_０．２５Ｍｇ_０．２５Ｍｎ_０．２５Ｏ_１．８５、
   の１つまたは２つ以上を含む、請求項１に記載の化合物。
4. Ｍ^２が、マンガン、チタンおよびジルコニウムの１つまたは２つ以上から選択される金属を含み；
   Ｍ^３が、マグネシウム、カルシウム、銅、亜鉛およびコバルトの１つまたは２つ以上から選択される金属を含み；
   Ｍ^４が、マンガン、チタンおよびジルコニウムの１つまたは２つ以上から選択される金属を含み；
   Ｍ^５が、アルミニウム、鉄、コバルト、モリブデン、クロム、バナジウム、スカンジウムおよびイットリウムの１つまたは２つ以上から選択される金属を含む、
   請求項１に記載の化合物。
5. 以下の：
   Ａ_ａＭ^１ _ＶＭ^２ _ＷＭ^３ _ＸＭ^４ _ｙＭ^５ _ＺＯ_２−ｃ （式１）
   の化合物を製造する方法であって、
   Ｎｉ^２＋／Ｎｉ^４＋酸化還元対により決定された従来の理論比容量を超えて、式２の１種または２種以上のカソード活物質を含有する電気化学セルを充電するステップを含み；ここで、式２は：
   Ａ’_ａ’Ｍ^１’ _ｖ’Ｍ^２’ _ｗ’Ｍ^３’ _ｘ’Ｍ^４’ _ｙ’Ｍ^５’ _ｚ’Ｏ_２ （式２）
   （式中、
   Ａ’は、ナトリウムまたはナトリウムが主要構成成分である混合アルカリ金属のいずれかを含み；
   Ｍ^１’は、酸化状態２＋のニッケルであり、
   Ｍ^２’は、酸化状態４＋の金属を含み、
   Ｍ^３’は、酸化状態２＋の金属を含み、
   Ｍ^４’は、酸化状態４＋の金属を含み、
   Ｍ^５’は、酸化状態３＋の金属を含み、
   １≦ａ’＜２；
   ０＜ｖ’＜０．５；
   ０＜ｗ’≦０．５；
   ０≦ｘ’＜０．５；
   ０≦ｙ’＜０．５；
   ｚ’≧０；
   および、式中、ｖ’、ｗ’、ｘ’、ｙ’およびｚ’は、全て電気的中性を維持するように選択される）
   と定義される、方法。
6. 以下の：
   Ａ_ａＭ^１ _ＶＭ^２ _ＷＭ^３ _ＸＭ^４ _ｙＭ^５ _ＺＯ_２−ｃ （式１）
   の化合物を製造する方法であって、
   式２の１種または２種以上のカソード活物質からＮａ_２Ｏの正味損失を生じさせるステップを含み；ここで、式２は：
   Ａ’_ａ’Ｍ^１’ _ｖ’Ｍ^２’ _ｗ’Ｍ^３’ _ｘ’Ｍ^４’ _ｙ’Ｍ^５’ _ｚ’Ｏ_２（式２）
   （式中、
   Ａ’は、ナトリウムまたはナトリウムが主要構成成分である混合アルカリ金属のいずれかを含み；
   Ｍ^１’は、酸化状態２＋のニッケルであり、
   Ｍ^２’は、酸化状態４＋の金属を含み、
   Ｍ^３’は、酸化状態２＋の金属を含み、
   Ｍ^４’は、酸化状態４＋の金属を含み、
   Ｍ^５’は、酸化状態３＋の金属を含み、
   １≦ａ’＜２；
   ０＜ｖ’＜０．５；
   ０＜ｗ’≦０．５；
   ０≦ｘ’＜０．５；
   ０≦ｙ’＜０．５；
   ｚ’≧０；
   および、式中、ｖ’、ｗ’、ｘ’、ｙ’およびｚ’は、全て電気的中性を維持するように選択される）
   と定義される、方法。
7. 請求項１に記載の化合物を含む、電極。
8. 請求項１に記載の化合物を含む、エネルギー貯蔵デバイス。
9. 請求項７に記載の電極を含む、再充電可能なバッテリ。
10. 請求項７に記載の電極を含む、電気化学デバイス。
11. 請求項７に記載の電極を含む、エレクトロクロミックデバイス。
12. Ｎａイオンセルでの使用のための、酸素欠乏酸化物含有カソード化合物を作製する方法であって、
    ａ）ニッケルおよび酸化状態が０より大きく４＋以下である少なくとも１つの他の金属を含む、酸化物含有カソード化合物を含む電気化学セルを形成すること；
    ｂ）前記酸化物含有カソード化合物からの酸素損失を生じさせるため、およびそれにより前記酸素欠乏酸化物含有カソード化合物を形成するため、該電気化学セル内の前記酸化物含有カソード化合物をＮｉ ^２＋ ／Ｎｉ ^４＋ 酸化還元対に基づくその従来の理論容量を超えて充電すること、
    を含む、方法。
13. 前記酸化物含有カソード化合物がナトリウムイオンを失うまで、前記Ｎａイオンセルを充電することを含む、請求項１２に記載の方法。
14. ナトリウムイオンセル内の式１の酸化物含有カソード化合物の比電荷容量を最適化する方法であって、以下：
    ａ）式２の酸化物含有カソード化合物を含むナトリウムイオンセルを形成すること；
    ｂ）任意に、該セルを、Ｎｉ^２＋／Ｎｉ^４＋酸化還元対に基づく従来の理論容量内のセル電圧まで充電すること；
    ｃ）該セルを、Ｎｉ^２＋／Ｎｉ^４＋酸化還元対に基づくその従来の理論容量を超えて充電されるカソード活物質をもたらすセル電圧まで充電すること；および
    ｄ）前記充電プロセスの間に形成されたガスを除去するため、得られるＮａイオンセルを脱気すること
    を含む、方法。
15. Ｎａイオンセル内の式１の酸化物含有カソード化合物を使用する方法であって、以下：
    ａ）式２の酸化物含有カソード活物質を含むＮａイオンセルを、形成すること；
    ｂ）任意に、該セルを、Ｎｉ^２＋／Ｎｉ^４＋酸化還元対に基づく従来の理論容量内のセル電圧まで充電すること；
    ｃ）および、該Ｎａイオンセルを、Ｎｉ^２＋／Ｎｉ^４＋酸化還元対に基づくその従来の理論容量を超えて充電される式２の前記酸化物含有カソード活物質をもたらすセル電圧まで充電すること；
    ｄ）前記充電プロセスの間に形成されたガスを除去するため、得られるＮａイオンセルを脱気すること；および
    ｅ）Ｎｉ^２＋／Ｎｉ^４＋酸化還元対に基づく正常電圧制限内の電圧においてステップｂ）からの前記Ｎａイオンセルをサイクルさせること、
    を含む、方法。
16. Ｎａイオンセル内の式１の酸化物含有カソード化合物を使用する方法であって、以下のステップ：
    ａ）式１の前記酸化物含有カソード化合物を含むＮａイオンセルを、形成すること；および
    ｂ）Ｎｉ^２＋／Ｎｉ^４＋酸化還元対に基づく正常電圧制限内の電圧においてステップａ）からの前記Ｎａイオンセルをサイクルさせること、
    を含む、方法。