JP7057824B2 - 超高容量性能電池セルの構築物 - Google Patents
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Description
本出願は、2017年9月22日に出願の米国仮特許出願第62/562,253号の利益を主張するものであり、この点において完全に説明されているかのごとく、この仮特許出願を参照により本開示に組み込むものとする。
鉄をベースとする材料の報告されている最初のサイクルの充電は、1426mAh/gの容量を有する、多孔質酸化鉄のリボンであった。それらのリボンは、130サイクル後に1000mAh/gを維持した。8
参照文献
1. Deng, D.; Lee, J. Y., Hollow Core-Shell Mesospheres of Crystalline SnO2 Nanoparticle Aggregates for High Capacity Li+ Ion Storage. Chemistry of Materials 2008, 20 (5), 1841-1846.
2. Chen, Y.-C.; Chen, J.-M.; Huang, Y.-H.; Lee, Y.-R.; Shih, H. C., Size effect of tin oxide nanoparticles on high capacity lithium battery anode materials. Surface and Coatings Technology 2007, 202 (4-7), 1313-1318.
3. Kim, C.; Noh, M.; Choi, M.; Cho, J.; Park, B., Critical Size of a Nano SnO2 Electrode for Li-Secondary Battery. Chemistry of Materials 2005, 17 (12), 3297-3301.
4. Ning, J.; Dai, Q.; Jiang, T.; Men, K.; Liu, D.; Xiao, N.; Li, C.; Li, D.; Liu, B.; Zou, B.; Zou, G.; Yu, W. W., Facile Synthesis of Tin Oxide Nanoflowers: A Potential High-Capacity Lithium-Ion-Storage Material. Langmuir 2009, 25 (3), 1818-1821.
5. Wu, F. D.; Wu, M.; Wang, Y., Antimony-doped tin oxide nanotubes for high capacity lithium storage. Electrochemistry Communications 2011, 13 (5), 433-436.
6. Wang, Y.; Lee, J. Y., Molten Salt Synthesis of Tin Oxide Nanorods: Morphological and Electrochemical Features. The Journal of Physical Chemistry B 2004, 108 (46), 17832-17837.
7. Huajun Tiana., Fengxia Xina, Xiaoliang Wanga, 1, Wei Hea, Weiqiang Han., High capacity group-IV elements (Si, Ge, Sn) based anodes for lithium-ion batteries 2015, 1 (3) 153-169.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352847815000477
8. Shubin Yang, Yi Sun, Long Chen, Yenny Hernandez, Xinliang Feng & Klaus Mullen., Porous Iron Oxide Ribbons Grown on Graphene for High-Performance Lithium Storage
https://www.nature.com/articles/srep00427.
9. Graphene Science Handbook: Electrical and Optical Properties.
本開示の目的のため、以下の用語は、以下の意味を有する:
酸性酸化物 - 酸素と非金属元素との二元系化合物を指すために、科学文献に一般に使用される用語である。例は、二酸化炭素、CO2である。一部のメタロイド(例えば、Si、Te、Po)の酸化物もまた、その純粋な分子状態で、弱い酸特性を有する。
詳細な説明
高容量電気化学セル、およびこのようなセル用の電極などのセル構成成分が本明細書に記載される。開示される電気化学セルおよび電極は、酸性化金属酸化物(「AMO」)ナノ材料を含み、高容量を示す。実施形態では、AMOナノ材料が、電極中に、30重量%未満などの比較的低い添加量(重量%)で供給され、電極の残りの大部分は、導電性材料およびバインダを含む。このように添加量が低い場合でさえも、10,000mAh/gを超えるAMOナノ材料の容量が観察された。電極は、層化構成体または非層化構成体で提供され得る。例となる層化構成体には、AMOナノ材料を含む個別の層、および添加量が低い層または非AMO含有層が含まれる。電極の層形成は、完全に任意選択的なものであるが、層化電極および非層化電極のどちらでも、高容量が観察される。
酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)をエタノール/水の溶液に溶解し、塩酸(HCl)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、灰色の軟質材料であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図22は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)をエタノール/水の溶液に溶解し、硫酸(H2SO4)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、灰色の片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図23は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)をエタノール/水の溶液に溶解し、硝酸(HNO3)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、灰色の片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図24は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)をエタノール/水の溶液に溶解し、リン酸(H3PO4)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、褐色の軟質片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図25は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)をエタノール/水の溶液に溶解し、クエン酸(C6H8O7)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、褐色の片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図26は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)をエタノール/水の溶液に溶解し、シュウ酸(C2H2O4)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、灰褐色の片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図27は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸鉄の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)を溶解した。塩酸(HCl)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、軟質の片状のクリーム状灰色物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図28は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸鉄の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)を溶解した。硫酸(H2SO4)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、淡い灰褐色の軟質片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図29は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした2種の酸化スズAMO試料は、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸鉄(Fe(CH3COO)3)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)を溶解した。硝酸(HNO3)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、白色の軟質物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図30は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸鉄(Fe(CH3COO)3)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)を溶解した。シュウ酸(C2H2O4)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、白色の軟質物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図31は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸鉄(Fe(CH3COO)3)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)を溶解した。リン酸(H3SO4)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、白色の片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図32は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化スズは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸鉄(Fe(CH3COO)3)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)を溶解した。クエン酸(C6H8O7)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られた材料は、粒子を形成せず、黄色のガラス状の硬質物質であり、これを電極に形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図33は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)をエタノール/水の溶液に溶解し、臭化水素酸(HBr)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、灰色の軟質粉末状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図34は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、酢酸スズ(Sn(CH3COO)2)をエタノール/水の溶液に溶解し、ホウ酸(H3BO3)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、灰色の片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図35は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化マンガン(MnCl2)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に硫酸スズ(SnSO4)を溶解した。硫酸(H2SO4)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、黄褐色の非常に軟質な物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図36は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化マンガン(MnCl2)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に塩化スズ(SnCl2)を溶解した。塩酸(HCl)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、灰褐色の軟質物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図37は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした2種の酸化スズAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化鉄(FeCl3)および塩化アルミニウム(AlCl3)のどちらの量もそれほど含まないエタノール/水の溶液に、塩化スズ(SnCl2)を溶解した。塩酸(HCl)を添加することによりこの溶液を酸性にした。第1の試料に関して得られたAMOナノ材料は、薄い黄褐色片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図38は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。第2の試料に関して得られたAMOナノ材料は、薄い灰色片状物質であった。
ドープした酸化鉄AMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化スズ(SnCl2)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に塩化鉄(FeCl3)を溶解した。鉄対スズの比率は、95:5であった。塩酸(HCl)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、赤色の軟質物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図39は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化鉄AMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化スズ(SnCl2)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に塩化鉄(FeCl3)を溶解した。鉄対スズの比率は、95:5であった。塩酸(HCl)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、黒色のガラス状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図40は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化鉄AMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、硝酸鉄Fe(NO3)3をエタノール/水の溶液に溶解し、硝酸(HNO3)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、黒色のガラス状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図41は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化ビスマスAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化ビスマス(BiCl3)をエタノール/水の溶液に溶解し、塩酸(HCl)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、白色の軟質材料であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図42は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化ジルコニウムAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、硫酸ジルコニウム(Zr(SO4)2)をエタノール/水の溶液に溶解し、硫酸(H2SO4)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、白色の片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図43は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化チタンAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、硫酸チタニル(TiOSO4)をエタノール/水の溶液に溶解し、硫酸(H2SO4)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、白色の片状物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図44は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化アンチモンAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、硫酸アンチモン(Sb2(SO4)3)をエタノール/水の溶液に溶解し、硫酸(H2SO4)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、非常に白色の軟質材料であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図45は、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化インジウムAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化インジウム(InCl3)をエタノール/水の溶液に溶解し、塩酸(HCl)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、白色物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図46は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化インジウムAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、硫酸インジウム(In2(SO4)3)をエタノール/水の溶液に溶解し、硫酸(H2SO4)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、白色物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図47は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化インジウムAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、臭化インジウム(InBr3)をエタノール/水の溶液に溶解し、臭化水素酸(HBr)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、青白色物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図48は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
酸化インジウムAMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化インジウム(InCl3)をエタノール/水の溶液に溶解し、塩酸(HCl)を添加することによって酸性にした。得られたAMOナノ材料は、黄色の輪を伴う灰色をしており、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図49は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化リチウムと酸化鉄との混合型AMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化スズ(SnCl2)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に、酢酸リチウム(Li(CH3COO))および塩化鉄(FeCl3)を溶解した。塩酸(HCl)を添加することによりこの溶液を酸性にした。合成中に、フラスコに緑色の輪を伴う黄褐色のピンク色がかった色を呈した。しかし、最終的なAMOナノ材料は灰色をし、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図50は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化リチウムと酸化鉄との混合型AMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化スズ(SnCl2)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に、酢酸リチウム(Li(CH3COO))および塩化鉄(FeCl3)を溶解した。塩酸(HCl)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、淡黄金色物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図51は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
ドープした酸化リチウムと酸化鉄との混合型AMOは、単一ポット熱水合成法を使用して合成した。手短に言えば、塩化スズ(SnCl2)の量をそれほど含まないエタノール/水の溶液に、酢酸リチウム(Li(CH3COO))および塩化鉄(FeCl3)を溶解した。塩酸(HCl)を添加することによりこの溶液を酸性にした。得られたAMOナノ材料は、薄クリーム状の白色物質であり、電極を形成した。この電極をリチウム金属に対する電池セルに組み立て、0ボルトまで放電し、次いで1.5ボルトまで充電することによりサイクルを行った。図52は、AMOナノ材料の電子顕微鏡画像、測定した容量対サイクル数のプロット、およびサイクル中の時間の関数としての電圧のプロットを図示している。
参照および変更による組込みに関する記載
本出願全体にわたるすべての参照文献、例えば、交付済みもしくは付与済み特許または均等物、特許出願公開を含めた特許書類、および非特許文献書類または他の情報源資料の全体が、あたかも参照により個別に組み込まれているかのごとく、参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (20)
- 電池用電極を形成する方法であって、
ナノ粒子サイズの金属酸化物の懸濁液を調製すること、
懸濁液を集電体表面に噴霧し、噴霧懸濁液を硬化させて、第1の活物質層を生成すること、ここで硬化後に、ナノ粒子サイズの金属酸化物が、第1の活物質層の20~40重量%である、および
第1の活物質層に隣接して、20重量%~40重量%の範囲のカーボンナノ粒子を含有する第1の導電性カーボン層を設けること
を含む、方法。 - 少なくとも1つの導電性カーボン層を設ける工程が、活物質層の上に導電性カーボン層を噴霧することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 第1の導電性カーボン層に隣接して第2の活物質層を設けることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 第2の活物質層を設ける工程が、第1の導電性カーボン層の上に懸濁液を噴霧して、第2の活物質層を生成することをさらに含む、請求項3に記載の方法。
- 硬化後に、ナノ粒子サイズの金属酸化物が、活物質層の20~25重量%である、請求項1に記載の方法。
- 硬化後に、ナノ粒子サイズの金属酸化物が、活物質層の21重量%である、請求項5に記載の方法。
- ナノ粒子が実質的に単分散となるよう、ナノ粒子サイズの金属酸化物の懸濁液を調製することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 金属酸化物が酸性化される、請求項7に記載の方法。
- 金属酸化物が酸性化されない、請求項7に記載の方法。
- 金属酸化物が、少なくとも4000mAhr/gのリチウム化容量をもたらす、請求項1に記載の方法。
- 懸濁液を噴霧して、10μm厚未満の厚さを有する第1の活物質層を生成することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 懸濁液を噴霧して、少なくとも50%の多孔度を有する第1の活物質層を生成することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 電池用電極を形成する方法であって、
それぞれが20~40重量%の金属酸化物ナノ粒子を含有する、複数の活物質層を形成すること、および
複数の活物質層のうちの少なくとも2つの間に少なくとも1つの導電性カーボン層を形成することを含み、
複数の活物質層のうち少なくとも1つが、表面に金属酸化物の懸濁液を噴霧し、噴霧懸濁液を硬化させることにより形成される、方法。 - 複数の活物質層がそれぞれ、表面に金属酸化物ナノ粒子の懸濁液を噴霧し、噴霧懸濁液を硬化させることにより形成される、請求項11に記載の方法。
- 複数の活物質層のうち少なくとも1つが、噴霧により形成されない、請求項11に記載の方法。
- 金属酸化物ナノ粒子の懸濁液を調製して、酸性金属酸化物ナノ粒子を含有させることをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 酸性金属酸化物ナノ粒子が、乾燥の後に5重量%で水中に再懸濁させると、0~7の間のpHを有しており、かつ少なくともナノ粒子の表面において、-12より大きなハメット関数H0を有する、請求項16に記載の方法。
- 酸性金属酸化物ナノ粒子が酸化スズを含む、請求項17に記載の方法。
- 表面に金属酸化物の懸濁液を噴霧し、噴霧懸濁液を硬化させることが、1nm~100μmの液滴サイズを有する金属酸化物の懸濁液を噴霧するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 0.01~10mg/cm2の固形分を含有するよう、懸濁液を調製することをさらに含む、請求項11に記載の方法。
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