JP2018535904A5 - - Google Patents

Description

４６．実施形態３４〜４５のいずれか１つに記載のリチウム金属酸化物を含む電極を含む、電気デバイス。
本発明はさらに、例えば、以下を提供する：
（項目１）
一般式：Ｌｉ _ａ Ｍ _ｂ Ｍ’ _ｃ Ｏ _２ を有するリチウム金属酸化物であって、ＬｉＭＯ _２ およびＬｉ _ｄ Ｍ’ _ｅ Ｏ _２ を含み、カチオン不規則岩塩構造を有し、式中、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒ、ＳｂおよびＭｏからなる群より選択される金属種の１つまたはそれよりも多くを含み、Ｍは、ＬｉＭＯ _２ がカチオン不規則岩塩構造を形成するように選択され、Ｍは、第１の平均酸化度ｎを有し、Ｍ’は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、ＳｂおよびＷからなる群より選択される金属種の１つまたはそれよりも多くを含み、Ｍ’は、ｎよりも大きいかまたはそれに等しい第２の平均酸化度ｙを有し、４＜＝ｙ＜＝６であり、１＜ａ＜＝１．４、ａ＋ｂ＋ｃ＝２、ｄ＋ｅ＝２、ｄ＋（ｅ・ｙ）＝４、ａ＋（ｂ・ｎ）＋（ｃ・ｙ）＝４、１．３＜＝ｄ＜＝１．７および０．２＜＝ｂ＜１である、リチウム金属酸化物。
（項目２）
前記不規則ＬｉＭＯ _２ 岩塩構造がＬｉ _ｄ Ｍ’ _ｅ Ｏ _２ で富化されている、項目１に記載のリチウム金属酸化物。
（項目３）
Ｌｉ _{１＋ｘ／１００} （ＮｉＴｉ） _{１／２−ｘ／１２０} Ｍｏ _{ｘ／１５０} Ｏ _２ を含み、０＜ｘ＜＝３０であり、好ましくはｘが約２０である、項目１または２に記載のリチウム金属酸化物。
（項目４）
ｎが２．７〜３．３、好ましくは約３である、項目１〜３のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目５）
Ｍ’が、ＭｏおよびＣｒからなる群より選択される金属種の１つまたはそれよりも多くであり、ｂ＝（８−５ａ）／３、ｃ＝［２（ａ−１）］／３、ｄ＝１．６およびｅ＝０．４である、項目１〜４のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目６）
Ｍが、１：１のモル比のＮｉとＴｉとの合金であり、および／またはＭ’がＭｏであり、ｙが６に等しい、項目１〜５のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目７）
Ｃｕ Ｋα放射線を使用して収集された前記リチウム金属酸化物のＸＲＤが、５〜７０°の２θ（２シータ）範囲内で、一連の正規化強度比Ｉ’ｚを示し、Ｉ’ｚ＝Ｉｚ／Ｉ（１１１）であり、Ｉｚが（ｚ）ピークの第１の強度であり、Ｉ（１１１）が（１１１）ピークの第２の強度であり、ｚが（１１１）ピークを指す場合、Ｉ’ｚ＝１であり、ｚが（０２２）ピークを指す場合、２＜Ｉ’ｚ＜５であり、ｚが（００２）ピークを指す場合、４＜Ｉ’ｚ＜１０であり、前記一連の正規化強度比Ｉ’ｚが、Ｆｍ−３ｍ空間群を有する不規則岩塩ＬｉＭＯ _２ 構造に対応する、項目１〜６のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目８）
４オングストロームよりも大きいかまたはそれに等しい、好ましくは４．１３オングストローム〜４．１５オングストロームの格子定数を有する、項目１〜７のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目９）
室温、２０ｍＡ／ｇにおいて１．５〜４．５Ｖで充放電される場合、１０９ｍＡｈ／ｇよりも大きい、好ましくは１５０ｍＡｈ／ｇよりも大きい初回容量を有する、項目１〜６のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目１０）
単相カチオン不規則岩塩構造を示す、項目１〜９のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目１１）
項目１〜１０のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物を含む電極を含む、電気デバイス。
（項目１２）
Ｌｉ _{１＋ｘ／１００} （ＮｉＴｉ） _{１／２−ｘ／１２０} Ｍｏ _{ｘ／１５０} Ｏ _２ （式中、０＜ｘ＜＝３０であり、好ましくはｘが約２０である）を含む、リチウム金属酸化物。
（項目１３）
項目１〜１２のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物を含む電極を含む、電気デバイス。
（項目１４）
カチオン不規則岩塩構造を有するＬｉ _ａ Ｍ _ｂ Ｍ’ _ｃ Ｏ _２ を含むリチウム金属酸化物であって、式中、Ｍは、第１の酸化状態ｎと、ｎよりも大きい第２の酸化状態ｎ’とを有する少なくとも１つのレドックス活性金属種を含み、Ｍ’は、ｎよりも大きいかまたはそれに等しい酸化状態ｙを有する少なくとも１つの電荷補償金属種を含み、ａは、１よりも大きく、ｂおよびｃは、０よりも大きいかまたはそれに等しく、Ｍは、式ＬｉＭＯ _２ を有するリチウム−Ｍ酸化物がカチオン不規則岩塩構造を有するように選択される、リチウム金属酸化物。
（項目１５）
Ｍの少なくとも一部が第１の酸化状態にある、項目１４に記載のリチウム金属酸化物。
（項目１６）
Ｍの少なくとも一部が第２の酸化状態にある、項目１４〜１５のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目１７）
ｎが少なくとも１．８である、項目１４〜１６のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目１８）
ｎが少なくとも２．７である、項目１４〜１７のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目１９）
ｙが少なくとも４である、項目１４〜１８のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目２０）
ｙが少なくとも５である、項目１４〜１９のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目２１）
ｙが少なくとも６である、項目１４〜２０のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目２２）
Ｍが、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、ＳｂおよびＭｏの少なくとも１つを含む、項目１４〜２１のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目２３）
Ｍが少なくともＮｉおよびＴｉを含む、項目１４〜２２のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目２４）
Ｍが等量のＮｉおよびＴｉを含む、項目１４〜２３のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目２５）
Ｍ’が、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、ＳｂおよびＷの少なくとも１つを含む、項目１４〜２４のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目２６）
ａが１．４よりも小さいかまたはそれに等しい、項目１４〜２５のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目２７）
室温、２０ｍＡ／ｇにおいて１．５〜４．５Ｖで充放電される場合、前記Ｌｉ _ａ Ｍ _ｂ Ｍ’ _ｃ Ｏ _２ が、少なくとも１５０ｍＡｈ／ｇの初回放電容量を有する、項目１４〜２６のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目２８）
前記初回放電容量が少なくとも２００ｍＡｈ／ｇである、項目２７に記載のリチウム金属酸化物。
（項目２９）
項目１４〜２８のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物を含む電極を含む、電気デバイス。
（項目３０）
Ｌｉ _{１＋ｘ／１００} （ＮｉＴｉ） _{１／２−ｘ／１２０} Ｍｏ _{ｘ／１５０} Ｏ _２ （式中、０＜ｘ＜＝３０である）を含む、リチウム金属酸化物。
（項目３１）
ｘが約２０である、項目３０に記載のリチウム金属酸化物。
（項目３２）
室温、２０ｍＡ／ｇにおいて１．５〜４．５Ｖで充放電される場合、少なくとも１５０ｍＡｈ／ｇの初回放電容量を有する、項目３０〜３１のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目３３）
前記初回放電容量が少なくとも２００ｍＡｈ／ｇである、項目３２に記載のリチウム金属酸化物。
（項目３４）
項目３０〜３３のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物を含む電極を含む、電気デバイス。
（項目３５）
一般式：Ｌｉ _ａ Ｍ _ｂ Ｍ’ _ｃ Ｏ _２ を有するリチウム金属酸化物であって、Ｌｉ _ｄ Ｍ’ _ｅ Ｏ _２ で富化された不規則ＬｉＭＯ _２ 岩塩構造を含み、カチオン不規則岩塩構造を有し、式中、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒ、ＳｂおよびＭｏからなる群より選択される金属種の１つまたはそれよりも多くを含み、Ｍは、ＬｉＭＯ _２ がカチオン不規則岩塩構造を形成するように選択され、Ｍは、第１の平均酸化度ｎを有し、Ｍ’は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、ＳｂおよびＷからなる群より選択される金属種の１つまたはそれよりも多くを含み、Ｍ’は、ｎよりも大きいかまたはそれに等しい第２の平均酸化度ｙを有し、４＜＝ｙ＜＝６であり、１＜ａ＜＝１．４、ａ＋ｂ＋ｃ＝２、ｄ＋ｅ＝２、ｄ＋（ｅ・ｙ）＝４、ａ＋（ｂ・ｎ）＋（ｃ・ｙ）＝４、１．３＜＝ｄ＜＝１．７および０．２＜＝ｂ＜１である、リチウム金属酸化物。
（項目３６）
ｎが２．７〜３．３である、項目３５に記載のリチウム金属酸化物。
（項目３７）
ｎが約３である、項目３５〜３６のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目３８）
Ｍ’が、ＭｏおよびＣｒからなる群より選択される金属種の１つまたはそれよりも多くであり、ｂ＝（８−５ａ）／３、ｃ＝［２（ａ−１）］／３、ｄ＝１．６およびｅ＝０．４である、項目３５〜３７のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目３９）
Ｍが、１：１のモル比のＮｉとＴｉとの合金である、項目３５〜３８のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目４０）
Ｍ’がＭｏであり、ｙが６に等しい、項目３５〜３９のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目４１）
Ｃｕ Ｋα放射線を使用して収集された前記リチウム金属酸化物のＸＲＤが、５〜７０°の２θ（２シータ）範囲内で、一連の正規化強度比Ｉ’ _ｚ を示し、Ｉ’ _ｚ ＝Ｉ _ｚ ／Ｉ _{（１１１）} であり、Ｉ _ｚ が（ｚ）ピークの第１の強度であり、Ｉ _{（１１１）} が（１１１）ピークの第２の強度であり、ｚが（１１１）ピークを指す場合、Ｉ’ _ｚ ＝１であり、ｚが（０２２）ピークを指す場合、２＜Ｉ’ _ｚ ＜５であり、ｚが（００２）ピークを指す場合、４＜Ｉ’ _ｚ ＜１０であり、前記一連の正規化強度比Ｉ’ _ｚ が、Ｆｍ−３ｍ空間群を有する不規則岩塩ＬｉＭＯ _２ 構造に対応する、項目３５〜４０のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目４２）
４オングストロームよりも大きいかまたはそれに等しい格子定数を有する、項目３５〜４１のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目４３）
前記格子定数が４．１３オングストローム〜４．１５オングストロームである、項目３５〜４２のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目４４）
室温、２０ｍＡ／ｇにおいて１．５〜４．５Ｖで充放電される場合、１０９ｍＡｈ／ｇよりも大きい初回容量を有する、項目３５〜４３のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目４５）
室温、２０ｍＡ／ｇにおいて１．５〜４．５Ｖで充放電される場合、１５０ｍＡｈ／ｇよりも大きい初回容量を有する、項目３５〜４４のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目４６）
単相カチオン不規則岩塩構造を示す、項目３５〜４５のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
（項目４７）
項目３５〜４６のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物を含む電極を含む、電気デバイス。

Claims (13)

1. 一般式：Ｌｉ_ａＭ_ｂＭ’_ｃＯ_２を有するリチウム金属酸化物であって、ＬｉＭＯ_２およびＬｉ_ｄＭ’_ｅＯ_２を含み、カチオン不規則岩塩構造を有し、式中、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒ、ＳｂおよびＭｏからなる群より選択される金属種の１つまたはそれよりも多くを含み、Ｍは、ＬｉＭＯ_２がカチオン不規則岩塩構造を形成するように選択され、Ｍは、第１の平均酸化度ｎを有し、Ｍ’は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、ＳｂおよびＷからなる群より選択される金属種の１つまたはそれよりも多くを含み、Ｍ’は、ｎよりも大きいかまたはそれに等しい第２の平均酸化度ｙを有し、４＜＝ｙ＜＝６であり、１＜ａ＜＝１．４、ａ＋ｂ＋ｃ＝２、ｄ＋ｅ＝２、ｄ＋（ｅ・ｙ）＝４、ａ＋（ｂ・ｎ）＋（ｃ・ｙ）＝４、１．３＜＝ｄ＜＝１．７および０．２＜＝ｂ＜１である、リチウム金属酸化物。
2. 前記不規則ＬｉＭＯ_２岩塩構造がＬｉ_ｄＭ’_ｅＯ_２で富化されている、請求項１に記載のリチウム金属酸化物。
3. ｎが２．７〜３．３である、請求項１〜２のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
4. ｎが３である、請求項３に記載のリチウム金属酸化物。
5. Ｍ’が、ＭｏおよびＣｒからなる群より選択される金属種の１つまたはそれよりも多くであり、ｂ＝（８−５ａ）／３、ｃ＝［２（ａ−１）］／３、ｄ＝１．６およびｅ＝０．４である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
6. Ｍが、１：１のモル比のＮｉとＴｉとの合金であり、および／またはＭ’がＭｏであり、ｙが６に等しい、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
7. Ｃｕ Ｋα放射線を使用して収集された前記リチウム金属酸化物のＸＲＤが、５〜７０°の２θ（２シータ）範囲内で、一連の正規化強度比Ｉ’_ｚを示し、Ｉ’_ｚ＝Ｉ_ｚ／Ｉ_{（１１１）}であり、Ｉ_ｚが（ｚ）ピークの第１の強度であり、Ｉ_{（１１１）}が（１１１）ピークの第２の強度であり、ｚが（１１１）ピークを指す場合、Ｉ’_ｚ＝１であり、ｚが（０２２）ピークを指す場合、２＜Ｉ’_ｚ＜５であり、ｚが（００２）ピークを指す場合、４＜Ｉ’_ｚ＜１０であり、前記一連の正規化強度比Ｉ’_ｚが、Ｆｍ−３ｍ空間群を有する不規則岩塩ＬｉＭＯ_２構造に対応する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
8. ４オングストロームよりも大きいかまたはそれに等しい格子定数を有する、請求項７に記載のリチウム金属酸化物。
9. ４．１３オングストローム〜４．１５オングストロームの格子定数を有する、請求項８に記載のリチウム金属酸化物。
10. 単相カチオン不規則岩塩構造を示す、請求項１〜９のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
11. Ｌｉ_{１＋ｘ／１００}（ＮｉＴｉ）_{１／２−ｘ／１２０}Ｍｏ_{ｘ／１５０}Ｏ_２（式中、０＜ｘ＜＝３０である）を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物。
12. ｘが２０である、請求項１１に記載のリチウム金属酸化物。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のリチウム金属酸化物を含む電極を含む、電気デバイス。