JP2016526759A - リチウムイオン電池用の活性材料 - Google Patents
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Abstract
Description
1μm〜6μmの範囲のD50を有するリチウムイオン系電気活性材料;ならびに、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積および150mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有するカーボンブラック、
を含む正極配合物が提供される。
バインダー、および、
溶媒、
を含み、ここで、リチウムイオン系電気活性材料は、1μm〜6μmの範囲のD50を有し、そして、カーボンブラックは、130〜700m2/gの範囲のBET表面積および150mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有している。
カーボンブラック、リチウムイオン系電気活性材料、およびバインダーを含む粒子を、溶媒の存在の下で混合して、ペーストを生成させる工程;
このペーストを基材上に堆積させる工程;ならびに、
正極を形成させる工程;
を含む正極の製造方法であって、
この電気活性材料は、1μm〜6μmの範囲のD50を有し、そして、このカーボンブラックは、130〜700m2/gの範囲のBET表面積および150mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有している、
正極の製造方法が提供される。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、含む正極配合物が提供され、
ここで、この混合物のW/kgおよびW/Lでの最大パルス出力は、第1および第2の電気活性材料のそれぞれの最大パルス出力よりも大きい。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、含む正極配合物が提供され、
ここで、この混合物のWh/kgおよびWh/Lでのエネルギー密度は、第1および第2の電気活性材料のそれぞれのエネルギー密度よりも大きい。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、および、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有するカーボンブラック、
含む正極配合物が提供される。
バインダー、および、
溶媒、
を更に含んでおり、ここで、
第1のリチウムイオン系電気活性材料は、1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有し、
第2のリチウムイオン系電気活性材料は、5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有し、そして、
カーボンブラックは、130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有する。
カーボンブラック、リチウムイオン系電気活性材料、およびバインダーを含む粒子を、溶媒の存在の下で混合して、ペーストを生成させる工程;
このペーストを基材上に堆積させる工程;ならびに、
正極を形成させる工程;
を含む正極の製造方法であって、
このリチウムイオン系電気活性材料は、
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、を含んでいる、
正極の製造方法が提供される。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する、第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する、第2のリチウムイオン系電気活性材料、
が提供される。
La=43.5×(Gバンドの面積/Dバンドの面積)
式中、Laは、オングストロームで計算される。従って、より高いLa値は、より規則的な結晶構造に相当する。
LiMPO4、ここでMは、Fe、Mn、Co、およびNiから選択される1種または2種以上の金属を表している;
LiM’O2、ここでM’は、Ni、Mn、Co、Al、Mg、Ti、V、Cr、Fe、Zr、Ga、およびSiから選択される1種または2種以上の金属を表している;
Li(M’’)2O4、ここでM’’は、Ni、Mn、Co、Al、Mg、Ti、V、Cr、Fe、Zr、Ga、およびSiから選択される1種または2種以上の金属を表している(例えば、Li[Mn(M’’)]2O4);および、
Li1+x(NiyCo1−y−zMnz)1−xO2、ここでxは0〜1の範囲、yは0〜1の範囲、そしてzは0〜1の範囲である。
第1の電気活性材料は、式aLi2MnO3:(1−a)LiMO2を有し、ここでaは0.1〜0.9の範囲であり、そしてMはMn、NiおよびCoから選択される1種もしくは2種以上の金属であり、そして、
第2の電気活性材料は、式LiNi0.5Mn1.5O4を有している。
1μm〜6μmの範囲のD50を有するリチウムイオン系電気活性材料、ならびに、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積および150mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有するカーボンブラック、
を含む、から本質的になる、または、からなる正極配合物が提供される。
1μm〜6μmの範囲のD50を有するリチウムイオン系電気活性材料、ならびに、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積および150mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有するカーボンブラック、ならびに、
バインダー、
を含む、から本質的になる、またはからなる正極配合物が提供される。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、ならびに、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有するカーボンブラック、
を含む、から本質的になる、または、からなる、正極配合物が提供される。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有するカーボンブラック、ならびに、
バインダー、
を含む、から本質的になる、または、からなる、正極配合物が提供される。
カーボンブラック、リチウムイオン系電気活性材料、およびバインダーを含む粒子を、溶媒の存在の下で混合して、ペーストを生成させる工程;
このペーストを基材上に堆積させる工程;ならびに、
正極を形成させる工程;
を含み、この電気活性材料は、1μm〜6μmの範囲のD50を有し、そしてカーボンブラックは、130〜700m2/gのBET表面積および150mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有している、
正極の製造方法を含んでいる。
カーボンブラック、リチウムイオン系電気活性材料、およびバインダーを含む粒子を、溶媒の存在の下で混合して、ペーストを生成させる工程;
このペーストを基材上に堆積させる工程;ならびに、
正極を形成させる工程;
を含み、このリチウムイオン系電気活性材料は、
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、を含んでいる、
正極の製造方法を含んでいる。
バインダー;および、
溶媒、
を更に含んでおり、
この電気活性材料は、1μm〜6μmの範囲のD50を有し、そしてカーボンブラックは130〜700m2/gの範囲のBET表面積および150mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有している。
バインダー、および、
溶媒、
を含んでおり、
第1のリチウムイオン系電気活性材料は、1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有し、
第2のリチウムイオン系電気活性材料は、5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有し、そして、
カーボンブラックは、130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有している。
この例には、米国特許第6,770,226号明細書(参照することによって本明細書の内容とする)中に記載されている、反応性スプレー法によるLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2の調製が記載されている。前駆体は、Ni(NO3)・26H2O、Co(NO3)26H2O(供給者)および硝酸マンガンである。溶液は、1.65MHzの浸漬された超音波スプレー発生器またはエアアシストノズルのいずれかを用いることによって霧化されて、液滴を生成させ、その液滴はキャリアガスによって高温度反応器中に運ばれたが、その反応器は内部または外部加熱することができる。反応器の温度は、反応器の投入エネルギーおよびデザインを制御することによって、600℃から1500℃超に変化させることができる。反応区域中の滞留時間は、<100msから約10秒まで変えられた。ニッケル、コバルト、マンガン、およびリチウム成分の全体の溶液の固体充填量は、5質量%であった。生成されたままの活性材料の粉末は、あるいは空気雰囲気下で900℃の温度で4時間に亘って後処理した。
この例は、大粒子の活性材料に対する小粒子の活性材料を含む電極の間の比較を提供する。小粒子の材料の表面積は、大粒子の材料の表面はほぼ10倍大きいので、そのような電極は、電極層のより小さな充填密度、および特により高い温度におけるより不十分なサイクル寿命をもたらすことが信じられた。
この例には、ニッケルがドープされたMnスピネル、層−層のMnの多い組成物、およびそれらの混合物を含む活性材料が記載されている。全ての粉末は、ここに記載されているように、RSTによって、Co、Ni、MnおよびLiの硝酸塩前駆体の水溶液から調製された。
例1〜3に説明したように、小粒子の活性材料を含む正極は多くの改善点を生み出すことができる一方で、特定の用途では、小粒子の材料の単独での使用は、利益を与えない可能性がある。完全なカレンダー加工の後の電気化学性能および電極厚さを測定し、そして電極密度を計算するのに用いた。図17Aは、例2の小粒子および大粒子の活性材料についての複合電極密度を示す棒グラフである。図17Bは、小粒子および大粒子の活性材料を含む電極の体積エネルギーおよび出力密度のプロットである。より小さな粒子は、より密でなく充填され、このことが、更にはより大きな粒子から作られた電極に比較して、より小さな密度を有する複合電極をもたらす。体積容量が、質量で正規化されたエネルギーと電極密度を掛け算することによって計算された場合には、より大きな活性材料粒子は、図17Bに示されるように、より優れた体積エネルギー密度を生じさせた。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm<D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、含む正極配合物が提供され、
ここで、この混合物のW/kgおよびW/Lでの最大パルス出力は、第1および第2の電気活性材料のそれぞれの最大パルス出力よりも大きい。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm<D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、含む正極配合物が提供され、
ここで、この混合物のWh/kgおよびWh/Lでのエネルギー密度は、第1および第2の電気活性材料のそれぞれのエネルギー密度よりも大きい。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、
5μm<D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、および、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有するカーボンブラック、
含む正極配合物が提供される。
バインダー、および、
溶媒、
を更に含んでおり、ここで、
第1のリチウムイオン系電気活性材料は、1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有し、
第2のリチウムイオン系電気活性材料は、5μm<D50≦15μmの粒子径分布を有し、そして、
カーボンブラックは、130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有する。
カーボンブラック、リチウムイオン系電気活性材料、およびバインダーを含む粒子を、溶媒の存在の下で混合して、ペーストを生成させる工程;
このペーストを基材上に堆積させる工程;ならびに、
正極を形成させる工程;
を含む正極の製造方法であって、
このリチウムイオン系電気活性材料は、
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm<D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、を含んでいる、
正極の製造方法が提供される。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する、第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm<D50≦15μmの粒子径分布を有する、第2のリチウムイオン系電気活性材料、
が提供される。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、
5μm<D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、ならびに、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有するカーボンブラック、
を含む、から本質的になる、または、からなる、正極配合物が提供される。
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、
5μm<D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有するカーボンブラック、ならびに、
バインダー、
を含む、から本質的になる、または、からなる、正極配合物が提供される。
カーボンブラック、リチウムイオン系電気活性材料、およびバインダーを含む粒子を、溶媒の存在の下で混合して、ペーストを生成させる工程;
このペーストを基材上に堆積させる工程;ならびに、
正極を形成させる工程;
を含み、このリチウムイオン系電気活性材料は、
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm<D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、を含んでいる、
正極の製造方法を含んでいる。
バインダー、および、
溶媒、
を含んでおり、
第1のリチウムイオン系電気活性材料は、1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有し、
第2のリチウムイオン系電気活性材料は、5μm<D50≦15μmの粒子径分布を有し、そして、
カーボンブラックは、130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有している。
Claims (88)
- 1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料;および、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、
を含んでなる正極配合物であって、
この混合物のW/kgおよびW/Lでの最大パルス出力が、第1または第2の電気活性材料それぞれの最大パルス出力よりも大きい、
正極配合物。 - 1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料;および、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料、
を含んでなる正極配合物であって、
この混合物のWh/kgおよびWh/Lでのエネルギー密度が、第1または第2の電気活性材料それぞれのエネルギー密度よりも大きい、
正極配合物。 - 1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料;
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料;および、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有するカーボンブラック、
を含んでなる正極配合物。 - 前記第1の電気活性材料が、1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有し、かつ前記第2の電気活性材料が、6μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する、請求項1〜3のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記第1の電気活性材料が、1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有し、かつ前記第2の電気活性材料が、8μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する、請求項1〜3のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記第1の電気活性材料が、1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有し、かつ前記第2の電気活性材料が、10μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する、請求項1〜3のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記第1の電気活性材料が、15nm未満の細孔サイズを有する、請求項1〜6のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記第1の電気活性材料が、7nm〜15nmの範囲の細孔サイズを有する、請求項1〜6のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記第1の電気活性材料が、少なくとも0.002cm3/gの一点法吸着全細孔体積を有する、請求項1〜8のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記第2の電気活性材料粒子の球半径が、前記第1の電気活性材料粒子の球半径の0.4倍以下である、請求項1〜9のいずれか1項記載の正極配合物。
- 130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有するカーボンブラックを更に含む、請求項1、2および4〜10のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記BET表面積が、130〜300m2/gの範囲である、請求項3または11記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、100mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有する、請求項1〜12のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、150mL/100g〜250mL/100gの範囲のOANを有する、請求項1〜12のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、前記配合物中に、前記配合物の全質量に対して0.1質量%〜10質量%の範囲の量で存在する、請求項1〜12のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、前記配合物中に、前記配合物の全質量に対して0.1質量%〜10質量%の範囲の量で存在する、請求項1〜14のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも25%の結晶性(ID/IG)を有する、請求項1〜16のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも30%の結晶性(ID/IG)を有する、請求項1〜16のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも40%の結晶性(ID/IG)を有する、請求項1〜16のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも30Åの結晶子サイズ(La)を有する、請求項1〜19のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも35Åの結晶子サイズ(La)を有する、請求項1〜19のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも40Åの結晶子サイズ(La)を有する、請求項1〜19のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、10mJ/m2以下の表面エネルギーを有する、請求項1〜22のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、5mJ/m2以下の表面エネルギーを有する、請求項1〜22のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、1mJ/m2以下の表面エネルギーを有する、請求項1〜22のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記第1および第2の電気活性材料が、前記正極配合物中に、前記正極配合物の全質量に対して、合計で少なくとも80質量%存在する、請求項1〜25のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、熱処理されたカーボンブラックである、請求項1〜26のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、少なくとも1000℃の温度で熱処理されている、請求項27記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、1000℃〜2500℃の範囲の温度で熱処理されている、請求項27記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、1200℃〜2100℃の範囲の温度で熱処理されている、請求項27記載の正極配合物。
- 請求項1〜30のいずれか1項記載の正極配合物であって、前記電気活性材料が、
LiMPO4、ここでMは、Fe、Mn、Co、およびNiから選択される1種または2種以上の金属を表している、
LiM’O2、ここでM’は、Ni、Mn、Co、Al、Mg、Ti、V、Cr、Fe、Zr、Ga、およびSiから選択される1種または2種以上の金属を表している、
Li(M’’)2O4、ここでM’’は、Ni、Mn、Co、Al、Mg、Ti、V、Cr、Fe、Zr、Ga、およびSiから選択される1種または2種以上の金属を表している、ならびに、
Li1+x(NiyCo1−y−zMnz)1−xO2、ここでxは0〜1の範囲であり、yは0〜1の範囲であり、そしてzは0〜1の範囲である、
から選択される、正極配合物。 - 前記電気活性材料が、LiNiO2;LiNixAlyO2、ここでxは0.8〜0.99の範囲であり、yは0.01〜0.2の範囲であり、そしてx+y=1である;LiCoO2;LiMn2O4;Li2MnO3;LiNi0.5Mn1.5O4;LiFexMnyCozPO4、ここで、xは0.01〜1の範囲であり、yは0.01〜1の範囲であり、zは0.01〜0.2の範囲であり、そしてx+y+z=1である;LiNi1−x−yMnxCoyO2、ここでxは0.01〜0.99の範囲であり、そしてyは0.01〜0.99の範囲である;ならびにLi2MnO3相もしくはLiMn2O3相を含む層−層組成物の少なくとも1つから選択される、
請求項1〜30のいずれか1項記載の正極配合物。 - 前記電気活性材料が、Li2MnO3;LiNi1−x−yMnxCoyO2、ここでxは0.01〜0.99の範囲であり、そしてyは0.01〜0.99の範囲である;LiNi0.5Mn1.5O4;Li1+x(NiyCo1−y−zMnz)1−xO2、ここでxは0〜1の範囲であり、yは0〜1の範囲であり、そしてzは0〜1の範囲である;ならびにLi2MnO3相およびLiMn2O3相の少なくとも1つを含む層−層組成物の少なくとも1つから選択される、
請求項1〜30のいずれか1項記載の正極配合物。 - 前記第1の電気活性材料が、式aLi2MnO3:(1−a)LiMO2を有し、ここでaは0.1〜0.9の範囲であり、そしてMはMn、NiおよびCoから選択される1種もしくは2種以上の金属であり、かつ、
前記第2の電気活性材料が、式LiNi0.5Mn1.5O4を有する、
請求項1〜30のいずれか1項記載の正極配合物。 - 前記第2の電気活性材料が、前記電気活性材料の全質量に対して、10質量%〜50質量%の範囲の量で存在する、請求項1〜34のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記電気活性材料が、スプレー法によって 調製される、請求項1〜35のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、前記リチウムイオン系材料で均一に散在されている、請求項1〜36のいずれか1項記載の正極配合物。
- バインダーを更に含む、請求項1〜37のいずれか1項記載の正極配合物。
- 請求項1〜38のいずれか1項記載の正極配合物を含む、粒子状材料。
- 請求項1〜38のいずれか1項記載の正極配合物を含む、正極。
- 前記正極が、少なくとも10μmの厚さを有する、請求項40記載の正極。
- 請求項40記載の正極を含む、電気化学セル。
- 他の態様では、第1のリチウムイオン系電気活性材料、第2のリチウムイオン系電気活性材料およびカーボンブラックを含む粒子を含む正極ペーストが提供され、該ペーストは、更に、
バインダー、および、
溶媒、
を含み、ここで、
該第1のリチウムイオン系電気活性材料は、1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有し、
該第2のリチウムイオン系電気活性材料は、5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有し、かつ、
該カーボンブラックは、130〜700m2/gの範囲のBET表面積を有している。 - 正極の製造方法であって、
カーボンブラック、リチウムイオン系電気活性材料、およびバインダーを含む粒子を溶媒の存在下で混合してペーストを生成させる工程、
該ペーストを基材上に堆積させる工程、ならびに、
該正極を形成する工程、
を含んでなり、該リチウムイオン系電気活性材料が、
1μm≦D50≦5μmの粒子径分布を有する第1のリチウムイオン系電気活性材料、および、
5μm≦D50≦15μmの粒子径分布を有する第2のリチウムイオン系電気活性材料を含む、
方法。 - 前記の形成が、前記溶媒を除去することを含む、請求項44記載の方法。
- 1μm〜6μmの範囲のD50を有するリチウムイオン系電気活性材料、および、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積および150mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有するカーボンブラック、
を含んでなる正極配合物。 - 前記D50が、1μm〜5μmの範囲である、請求項46記載の正極配合物。
- 前記D50が、1μm〜3μmの範囲である、請求項46記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、130〜300m2/gの範囲のBET表面積を有している、請求項46〜48のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、250mL/100g未満のOANを有する、請求項46〜49のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、150mL/100g〜250mL/100gの範囲のOANを有する、請求項46〜49のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記電気活性材料が、15nm未満の細孔サイズを有する、請求項46〜51のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記電気活性材料が、7nm〜15nmの範囲の細孔サイズを有する、請求項46〜51のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記電気活性材料が、少なくとも0.002cm3/gの一点法吸着全細孔体積を有する、請求項46〜53のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記電気活性材料が、
1μm〜6μmの範囲のD50を有する第1の電気活性材料および、1μm〜6μmの範囲のD50を有する第2の電気活性材料を含む、請求項46〜54のいずれか1項記載の正極配合物。 - 前記電気活性材料が、
1μm〜6μmの範囲のD50を有する第1の電気活性材料および、1μm〜5μmの範囲のD50を有する第2の電気活性材料を含む、請求項46〜54のいずれか1項記載の正極配合物。 - 電気活性材料に対するカーボンブラックの表面積比が、1〜5の範囲である、請求項46〜56のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、前記配合物中に、前記配合物の全質量に対して0.1質量%〜10質量%の範囲の量で存在する、請求項46〜57のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、前記配合物中に、前記配合物の全質量に対して1質量%〜10質量%の範囲の量で存在する、請求項46〜57のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも35%の結晶性(ID/IG)を有する、請求項46〜59のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも40%の結晶性(ID/IG)を有する、請求項46〜59のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも25Åの結晶子サイズ(La)を有する、請求項46〜61のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも30Åの結晶子サイズ(La)を有する、請求項46〜61のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、ラマン分光法によって測定して、少なくとも40Åの結晶子サイズ(La)を有する、請求項46〜61のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、10mJ/m2以下の表面エネルギーを有する、請求項46〜64のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、5mJ/m2以下の表面エネルギーを有する、請求項46〜64のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、1mJ/m2以下の表面エネルギーを有する、請求項46〜64のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記電気活性材料が、前記正極配合物中に、前記正極配合物の全質量に対して、少なくとも80質量%の量で存在する、請求項46〜67のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記電気活性材料が、前記正極配合物中に、前記正極配合物の全質量に対して、少なくとも90質量%の量で存在する、請求項46〜67のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、熱処理されたカーボンブラックである、請求項46〜67のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、少なくとも1000℃の温度で熱処理されている、請求項70記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、1000℃〜2500℃の範囲の温度で熱処理されている、請求項70記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、1200℃〜2100℃の範囲の温度で熱処理されている、請求項70記載の正極配合物。
- 請求項46〜73のいずれか1項記載の正極配合物であって、前記電気活性材料が、
LiMPO4、ここでMは、Fe、Mn、Co、およびNiから選択される1種または2種以上の金属を表している、
LiM’O2、ここでM’は、Ni、Mn、Co、Al、Mg、Ti、V、Cr、Fe、Zr、Ga、およびSiから選択される1種または2種以上の金属を表している、
Li(M’’)2O4、ここでM’’は、Ni、Mn、Co、Al、Mg、Ti、V、Cr、Fe、Zr、Ga、およびSiから選択される1種または2種以上の金属を表している、ならびに、
Li1+x(NiyCo1−y−zMnz)1−xO2、ここでxは0〜1の範囲であり、yは0〜1の範囲であり、そしてzは0〜1の範囲である、
から選択される、正極配合物。 - 前記電気活性材料が、LiNiO2;LiNixAlyO2、ここでxは0.8〜0.99の範囲であり、yは0.01〜0.2の範囲であり、そしてx+y=1である;LiCoO2;LiMn2O4;Li2MnO3;LiNi0.5Mn1.5O4;LiFexMnyCozPO4、ここで、xは0.01〜1の範囲であり、yは0.01〜1の範囲であり、zは0.01〜0.2の範囲であり、そしてx+y+z=1である;LiNi1−x−yMnxCoyO2、ここでxは0.01〜0.99の範囲であり、そしてyは0.01〜0.99の範囲である;ならびにLi2MnO3相もしくはLiMn2O3相を含む層−層組成物の少なくとも1つから選択される、
請求項46〜73のいずれか1項記載の正極配合物。 - 前記電気活性材料が、Li2MnO3;LiNi1−x−yMnxCoyO2、ここでxは0.01〜0.99の範囲であり、そしてyは0.01〜0.99の範囲である;LiNi0.5Mn1.5O4;Li1+x(NiyCo1−y−zMnz)1−xO2、ここでxは0〜1の範囲であり、yは0〜1の範囲であり、そしてzは0〜1の範囲である;ならびにLi2MnO3相およびLiMn2O3相の少なくとも1つを含む層−層組成物の少なくとも1つから選択される、
請求項46〜73のいずれか1項記載の正極配合物。 - 前記電気活性材料が、
1μm〜6μmの範囲のD50を有する第1の電気活性材料および、1μm〜6μmの範囲のD50を有する第2の電気活性材料を含む、請求項46〜76のいずれか1項記載の正極配合物。 - 前記電気活性材料が、
1μm〜5μmの範囲のD50を有する第1の電気活性材料および、1μm〜6μmの範囲のD50を有する第2の電気活性材料を含む、請求項46〜76のいずれか1項記載の正極配合物。 - 前記第1の電気活性材料が、式aLi2MnO3:(1−a)LiMO2を有し、ここでaは0.1〜0.9の範囲であり、そしてMはMn、NiおよびCoから選択される1種もしくは2種以上の金属であり、かつ、
前記第2の電気活性材料が、式LiNi0.5Mn1.5O4を有する、
請求項78項記載の正極配合物。 - 前記電気活性材料が、スプレー法によって 調製される、請求項46〜79のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記カーボンブラックが、前記リチウムイオン系材料と均一に散在されている、請求項46〜80のいずれか1項記載の正極配合物。
- 前記正極配合物がバインダーを更に含む、請求項46〜81のいずれか1項記載の正極配合物。
- 請求項46〜82のいずれか1項記載の正極配合物を含む、正極。
- 前記正極が、少なくとも10μmの厚さを有する、請求項83記載の正極。
- 請求項84記載の正極を含む、電気化学セル。
- 1μm〜6μmの範囲のD50を有するリチウムイオン系電気活性材料、
130〜700m2/gの範囲のBET表面積および150mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有するカーボンブラック、
バインダー、ならびに、
溶媒、
を含む粒子を含んでなる正極ペースト。 - 正極の製造方法であって、
カーボンブラック、リチウムイオン系電気活性材料、およびバインダーを含む粒子を溶媒の存在下で混合してペーストを生成させる工程、
該ペーストを基材上に堆積させる工程、ならびに、
該正極を形成する工程、
を含んでなり、該電気活性材料が、1μm〜6μmの範囲のD50を有しており、かつ該カーボンブラックが、130〜700m2/gの範囲のBET表面積および150mL/100g〜300mL/100gの範囲のOANを有する、
方法。 - 前記の形成が、前記溶媒を除去することを含む、請求項87記載の方法。
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