KR20170093142A - 금속 수소화물 조성물 및 리튬 이온 배터리 - Google Patents

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Abstract

제1 금속 수소화물을 포함하는 주영역 및 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분을 포함하는 부영역을 포함하는 불균질 금속 수소화물 (MH) 조성물은 리튬 이온 전지를 위한 애노드 물질로서 적합하다. 제1 금속 수소화물은 예를 들어 MgH2이다. 조성물의 제조 방법은 코팅, 기계적 분쇄, 소결, 열처리 및 켄칭 기법을 포함한다.

Description

금속 수소화물 조성물 및 리튬 이온 배터리 {METAL HYDRIDE COMPOSITIONS AND LITHIUM ION BATTERIES}
본 발명은 개선된 리튬 흡수/탈착 특성을 갖는 금속 수소화물 조성물에 관한 것이다. 조성물은 예를 들어 리튬 이온 배터리에서 애노드로서 사용하기에 적합하다.
정부 지원 성명서
본 발명은 견고하고 저렴한 차세대 EV 저장 프로그램 (RANGE) 하에 미국 에너지부 산하 기관(Advanced Research Projects Agency-Energy)에 의해 수여된 DE-AR0000386 하에 정부 지원을 받았다. 미국 정부는 본 발명에 대해 특정 권리를 갖는다.
마그네슘 수소화물, MgH2는 리튬 이온 배터리를 위한 애노드로서 사용하기 위해 고려되었다. 이론상, MgH2는 충전시 LiH 매트릭스에 삽입되는 Mg로 전환되고 MgH2는 방전시 재형성되어 리튬 이온 및 전자를 방출한다. 애노드는 충전 동안에 리튬을 저장한다. 이온성 화합물 LiH의 형성은 그것이 가역성을 거의 갖지 않거나 또는 전혀 갖지 않기 때문에 불리하다.
<발명의 요약>
본 발명은 이러한 문제를 다룬다. 본 발명은 개별 별도의 영역을 갖는 불균질 금속 수소화물 조성물을 목표로 한다. 본 조성물은 리튬의 진입을 허용하고 별도의 LiH 상의 형성을 억제한다. 본 발명은 재충전가능 리튬 이온 배터리에서 애노드의 사이클 안정성을 확장시킨다.
제1 금속 수소화물을 포함하는 주영역 및 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분을 포함하는 부영역을 포함하는 불균질 금속 수소화물 (MH) 조성물이 개시된다.
또한 애노드, 캐소드 및 전해질을 포함하며, 여기서 애노드가 본 금속 수소화물 조성물을 포함하는 것인 재충전가능 리튬 이온 전지가 개시된다.
<상세한 개시내용>
금속 수소화물은 전이 금속 수소화물, 희토류 금속 수소화물, 알칼리 토금속 수소화물, 알칼리 금속 수소화물 및 혼합 금속 수소화물을 포함한다.
예를 들어, 금속 수소화물은 MgH2, NaH, TiH2, LaNi5H5, LaNi5H6, LaNi5H7, Mg2NiH4, NiH, ZrH2, NaAlH4, Li3AlH6, LiAlH4, LiH, PdH, ZnMn2H3, CaH2, YH2, LiMg(AlH4)3, LiMgAlH6, V2H, VH, FeTiH, FeTiH2 및 ZrH2를 포함한다.
금속 수소화물은 LaNi4 . 5Al0 .5, La2Co1Ni9, MmNi5, TiMn2, YNi5 및 Zr4Sc1Fe10의 수소화물을 또한 포함한다. 금속 수소화물은 ZrMn2La0 . 8Nd0 . 2Ni2Co3, Ti0.5Zr0.5Fe0.5Ni0.5V0.7, MmNi3 . 7Mn0 . 4Al0 . 3Co0 .6, MmNi3 . 55Mn0 . 2Al0 . 3Co0 .75, Zr0.5Ti0.5V0.76Ni1.48Fe0.04, Ti0 . 5Zr0 . 5Mo0 . 2CeNi1 .2V1.8, Zr0 . 9Al0 . 1Mn0 . 5Cr0 . 3Ni1 .2, Ti0.3Zr1.0Ni1.4Cr0.3 및 Ti0.3Cr0.3Zr0.5Ni0.7V1.2Cu0.1의 수소화물을 또한 포함한다.
금속 수소화물은 (MgxNi1 -x)aMb 합금의 수소화물을 또한 포함하며, 상기 식에서 M은 Ni, Co, Mn, Al, Fe, Cu, Mo, W, Cr, V, Ti, Zr, Sn, Th, Si, Zn, Li, Cd, Na, Pb, La, Mm, Pd, Pt 및 Ca로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고; b는 0 내지 약 30 원자 퍼센트이고, a+b = 100 원자 퍼센트이고 x는 약 0.25 내지 약 0.75이다.
금속 수소화물은 ZrMnwVxMyNiz 합금의 수소화물을 또한 포함하며, 상기 식에서 M은 Fe 또는 Co이고 w, x, y 및 z는 몰량이며 여기서 w는 약 0.4 내지 약 0.8이고, x는 약 0.1 내지 약 0.3이고, y는 0 내지 약 0.2이고, z는 약 1.0 내지 약 1.5이고 w+x+y+z는 약 2.0 내지 약 2.4이다.
금속 수소화물은 LaNi5 유형 합금의 수소화물을 또한 포함하며, 상기 식에서 La 및/또는 Ni는 약 0.1 내지 약 25의 원자 퍼센트로, 란탄족 이외에 Ia족, II족, III족, IV족 및 Va족 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속에 의해 치환된다.
금속 수소화물은 화학식 TiV2 - xNix의 합금의 수소화물을 또한 포함하며, 상기 식에서 x는 약 0.2 내지 약 0.6이다.
금속 수소화물은 화학식 TiaZrbNicCrdMx의 합금의 수소화물을 또한 포함하며, 상기 식에서 M은 Al, Si, V, Mn, Fe, Co, Cu, Nb, Ag 및 Pd로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이고, a는 약 0.1 내지 약 1.4이고, b는 약 0.1 내지 약 1.3이고, c는 약 0.25 내지 약 1.95이고, d는 약 0.1 내지 약 1.4이고, a+b+c+d = 약 3이고 x는 0 내지 약 0.2이다.
금속 수소화물은 화학식 ZrModNie의 합금의 수소화물을 또한 포함하며, 상기 식에서 d는 약 0.1 내지 약 1.2이고 e는 약 1.1 내지 약 2.5이다.
금속 수소화물은 화학식 Ti1 - xZrxMn2 -y- zCryVz의 합금의 수소화물을 또한 포함하며, 상기 식에서 x는 약 0.05 내지 약 0.4이고, y는 약 0.4 내지 약 1.0이고 z는 0 내지 약 0.4이다.
금속 수소화물은 화학식 LnM5의 합금의 수소화물을 포함하며, 상기 식에서 Ln은 1종 이상의 란타나이드이고 M은 Ni 및/또는 Co이다.
금속 수소화물은 주기율표의 II족, IV족 및 V족으로부터 선택된, 약 40 내지 약 75 중량 퍼센트의 합금을 형성하는 적어도 1종의 전이 금속; 및 Ni, Cu, Ag, Fe 및 Cr-Ni 강철로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 추가의 금속을 포함하는 합금의 수소화물을 포함한다.
Mm은 미슈메탈, 희토류 원소의 혼합물이다. 예를 들어, Mm은 La, Nd 및 Pr을 함유하는, 예를 들어 Ce, La, Nd 및 Pr을 함유하는 혼합물이다.
금속 수소화물은 Ti 및 Mn을 함유한 합금의 수소화물, Ti, V 및 Mn을 함유한 합금의 수소화물, Ti, V 및 Fe를 함유한 합금의 수소화물 및 Ti, V 및 Ni를 함유한 합금의 수소화물을 또한 포함한다. 적합한 합금은 예를 들어 Ti, Zr, Mn, Cr 및 V; Ti, Zr, Mn, Cr 및 Fe; Ti, Zr, Mn, V 및 Mo; Ti, V 및 Ni; Ti, V, Ni 및 Zr; Ti, V, Ni 및 Zr; Ti, V, Ni 및 Cr; Ti, V, Ni 및 Al; 또는 Ti, V, Zr, Ni 및 Cr을 함유한다. 이러한 합금은 다양한 금속을 다양한 원자 수준으로 함유할 수 있다.
금속 수소화물은 Ti, V 및 Mn을 함유한 합금 (Ti-V-Mn 합금) 및 Ti, V 및 Fe를 함유한 합금의 수소화물을 포함한다. 예를 들어 약 31 내지 약 46 원자 퍼센트 Ti, 약 5 내지 약 33 원자 퍼센트 V 및 약 36 내지 약 53 원자 퍼센트 Mn 및/또는 Fe를 함유한 합금의 수소화물. 적합한 합금은 예를 들어 미국 특허 제4,111,689호에 교시되어 있다.
금속 수소화물은 화학식 ABx의 합금의 수소화물을 포함하며 상기 식에서 A는 약 50 내지 100 원자 퍼센트 미만의 Ti를 포함하고 나머지는 Zr 및/또는 Hf이고 B는 약 30 내지 100 원자 퍼센트 미만의 Mn을 포함하고 나머지는 Cr, V, Nb, Ta, Mo, Fe, Co, Ni, Cu 및 희토류로부터 선택된 1종 이상의 원소이고 x는 약 1 내지 약 3이다. 이러한 합금은 예를 들어 미국 특허 제4,160,014호에 교시되어 있다.
금속 수소화물은 화학식 (TiV2 - xNix)1- yMy (여기서 x는 약 0.2 내지 약 1.0이고 M은 Al 및/또는 Zr임)의 합금; 화학식 Ti2 - xZrxV4 - yNiy (여기서 x는 0 내지 약 1.5이고 y는 약 0.6 내지 약 3.5임)의 합금; 및 화학식 Ti1 - xCrxV2 - yNiy (여기서 x는 0 내지 약 0.75이고 y는 약 0.2 내지 약 1.0임)의 합금의 수소화물을 포함한다. 이러한 합금은 예를 들어 미국 특허 제4,551,400호에 개시되어 있다.
금속 수소화물은 화학식 (Ti2 - xZrxV4 - yNiy)1- zCrz의 합금의 수소화물을 포함하며, 상기 식에서 x는 0 내지 약 1.5이고, y는 약 0.6 내지 약 3.5이고 z는 ≤ 0.2이다. 이러한 합금은 예를 들어 미국 특허 제4,728,586호에 교시되어 있다.
금속 수소화물은 LaNi5 유형 합금, Ti 및 Ni를 함유한 합금 및 Mg 및 Ni를 함유한 합금의 수소화물을 포함한다. Ti 및 Ni 함유 합금은 Zr, V, Cr, Co, Mn, Al, Fe, Mo, La 또는 Mm (미슈메탈) 중 1종 이상을 추가로 함유할 수 있다. Mg 및 Ni 함유 합금은 Co, Mn, Al, Fe, Cu, Mo, W, Cr, V, Ti, Zr, Sn, Th, Si, Zn, Li, Cd, Na, Pb, La, Mm, Pd, Pt 및 Ca로부터 선택된 1종 이상의 원소를 추가로 함유할 수 있다. 적합한 합금은 예를 들어 미국 특허 제5,554,456호에 교시되어 있다.
혼합 금속 수소화물은 1종 초과의 금속을 함유하는 금속 수소화물, 예를 들어 금속 합금 수소화물이다.
금속 수소화물은 부분적으로 방전된 금속 수소화물을 또한 포함하며; 그것은 금속 또는 수소를 함유하나 전용량의 수소를 함유하지 않는 합금이다. 예를 들어, 부분적으로 방전된 (또는 충전된) AB5Hx 합금, 상기 식에서 x는 6.6 미만이다. A는 수소화물 형성 원소이고 B는 약한 또는 비-수소화물 형성 원소이며, 예컨대 LaNi5가 있다.
제1 및 제2 금속 수소화물은 상이한 금속 수소화물일 수 있지만 반드시 상이한 금속 수소화물인 것은 아니다. 주영역 및 부영역(들) 사이에 뚜렷한 경계가 있다. 이들은 예를 들어 동일한 금속 또는 합금을 가질 수 있고 상이한 수준의 수소를 가질 수 있다.
금속은 표준 주기율표의 1족 내지 16족의 금속을 포함한다. 전이 금속, 희토류 금속, 알칼리 토금속, 알칼리 금속, 후-전이 금속 및 메탈로이드 금속이 포함된다.
전이 금속은 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Hf, W 및 Pt를 포함한다.
희토류 금속은 Sc, Y, La 및 란타나이드를 포함한다.
알칼리 토금속은 Be, Mg, Ca 및 Sr을 포함한다.
알칼리 금속은 Na, K 및 Li를 포함한다.
후-전이 금속은 Al, Ga, In, Bi 및 Sn을 포함한다.
메탈로이드 금속은 Ge, As, Sb 및 Te를 포함한다.
금속 합금은 상기 금속을 함유하는 금속 혼합물이다.
추가의 금속 화합물은 원소 금속, 금속 합금 및 금속 수소화물 이외에 금속 화합물이다. 예를 들어 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 인화물, 금속 질화물, 금속 수산화물, 금속 산화물/수산화물, 금속 황화물 및 금속 탄화물이 포함된다.
금속 산화물은 예를 들어 Sb, Ca, Mg, Co, Fe, Pb, Mn, Ag, Cu, Li, K, Na, Al, Cr, Mg, Ni, Pd, Sn, Ti, V, Zn, As, La, Y, Sc, Pr, Nd, Ce, W, Hf, Nb, Sr 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함하는 산화물이다. 금속 산화물은 혼합 금속 산화물, 예를 들어 FeTiO3, SrTiO3, Y3Al5O12, Na2Zn(OH)4 및 압전 혼합 산화물을 포함한다. 혼합 금속 산화물은 1종 초과의 금속을 함유하는 금속 산화물이다.
적합한 금속 산화물은 Sb2O4, Sb2O3, Sb2O5, Co3O4, Fe3O4, Pb3O4, PbO2, PbO, Mn3O4, Ag2O2, Cu2O, Li2O, K2O, Ag2O, Na2O, AlO, CaO, CrO, CoO, CuO, FeO, MgO, NiO, PdO, SnO, TiO, VO, ZnO, MgO, Al2O3, As2O3, As2O5, Bi2O3, Cr2O3, In2O3, Fe2O3, La2O3, Ni2O3, Rh2O3, Ti2O3, W2O3, V2O3, Yb2O3, Y2O3, CeO2, CrO2, GeO2, HfO2, PbO2, MnO2, RhO2, SeO2, SnO2, TiO2, WO2, VO2, ZrO2, Nb2O5, V2O5, CrO3, MoO3, WO3, Mn2O7, IrO4, FeTiO3, SrTiO3, Y3Al5O12 및 Na2Zn(OH)4를 포함한다.
적합한 금속 할로겐화물은 예를 들어 Pd, Sn, Fe, Ni, Au, Ag, Ti, Mn, Co, Cu, Be, Mn, V, Zr, Hf, Y, La, Sb, As 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함한다.
포함되는 적합한 금속 할로겐화물은 PdCl2, SnCl4, FeCl3, FeBr3, FeF3, FeCl2, FeBr2, FeF2, NiCl2, AuCl3, AgBr, TiCl4, MnCl2, CoCl2, CuCl2, CuCl, BeF2, MnF2, CoF2, NiF2, CuF2, VF4, ZrF4, HfF4, MnF4, YF3, LaF3, SnF4, MoCl2, MoCl5, SbF3, SbCl3, SbBr3, SbI3, SbF5, SbCl5, AsF5 및 MoF6이다.
금속 인화물은 예를 들어 Na, K, Ni, Ca, Mg, Al, In, Cu, Zr, Nb, Hf, Mo, W, Fe 및 Ga로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함한다. 금속 인화물은 혼합 금속 인화물을 포함한다. 혼합 금속 인화물은 1종 초과의 금속을 함유하는 금속 인화물이다.
적합한 금속 인화물은 K3P, KP 및 K3P7, Ni3P, Ni5P2, Ni12P5, Ni2P, Ni5P4, NiP, NiP2, NiP3, Mg3P2, Na3P, Ca3P2, GaP, Cu3P, InP, AlP, Zr6 . 45Nb4 .55P4, Hf5.08Mo0.9P3, MoP, WP, NiMoP 및 Fe2P를 비롯한 나인 K 인화물을 포함한다.
금속 질화물은 예를 들어 Ti, Zr, W, V, Nb, Al, In, Ga, Fe, Cu, Zn, Cr, Y, Sc, Ba, Sr, Ca, Be, Mg, Gd 및 Li로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함한다. 금속 질화물은 혼합 금속 질화물을 포함한다. 혼합 금속 질화물은 1종 초과의 금속을 함유하는 금속 질화물이다.
적합한 금속 질화물은 TiN, ZrN, Li3N, WN, VN, Mg3N2, NbN, Be3N2, AlN, InN, Ca3N2, GaN, Sr3N2, Ba3N2, Fe2N, ScN, Cu3N, YN, Zn3N2, Gd2ScN 및 CrN을 포함한다.
금속 수산화물은 예를 들어 Al, Be, Co, Cu, Au, Fe, Ni, Sn, Zn, Zr, Ca, La, Ce, Y, Mg, Fe 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함한다. 금속 수산화물은 혼합 금속 수산화물을 포함한다. 혼합 금속 수산화물은 1종 초과의 금속을 함유하는 금속 수산화물이다.
적합한 금속 수산화물은 Al(OH)3, Be(OH)2, Co(OH)2, Cu(OH)2, Au(OH)3, Fe(OH)2, Ni(OH)2, Sn(OH)2, Zn(OH)2, Zr(OH)4, Ca(OH)2, La(OH)3, Ce(OH)4, Y(OH)3, Mg(OH)2, Fe(OH)3 및 Ti(OH)4를 포함한다.
금속 산화물-수산화물은 AlO(OH), NiO(OH) 및 FeO(OH)를 포함한다.
금속 황화물은 예를 들어 Cd, Ag, Pb, Mo, Ni, Sb, Zn, Fe, Cu, As, Al, Sn, Nb, Cs, Ge, Bi, W 및 Na로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 포함한다. 금속 황화물은 혼합 금속 황화물을 포함한다. 혼합 금속 황화물은 1종 초과의 금속을 함유하는 금속 황화물이다.
적합한 금속 황화물은 예를 들어 CdS, Ag2S, PbS, MoS2, NiS, Sb2S3, ZnS, FeS2, Cu2S, CuS, As4S4, AsS, Na2S, (Fe,Ni)9S8, CuFeS2, CuAlS2, CuSnS3, Cu5FeS4, Cu5AlS4, MoWS4, SnS, Sb2S3, Bi2S3, CsSmGeS4 및 (Zn,Fe)S를 포함한다.
금속 탄화물은 예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속 및 3족 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 함유한다. 3족 금속은 Sc, Y 및 La를 포함한다. 적합한 금속 탄화물은 Sc, Y, La, Al, Mg, Be, Ti, Na, Ca, Cu, Ag, Li, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Fe, Mn, Co 및 Ni의 탄화물을 포함한다. 금속 탄화물은 메타나이드, 아세틸라이드, 세스퀴카바이드, 염-유사 탄화물, 공유결합성 탄화물, 틈새형 탄화물, 중간 전이 금속 탄화물 및 분자 탄화물을 포함한다.
부영역은 금속 수소화물 주영역 내에 분산되거나, 주영역 상에 분산되거나 또는 주영역 상에 코팅된다. 부영역은 주영역 내에 분산되고 주영역 상에 분산될 수 있거나, 주영역 내에 분산되고 주영역 상에 코팅될 수 있거나, 주영역 상에 분산되고 주영역 상에 코팅될 수 있거나, 또는 주영역 내에 분산되고 주영역 상에 분산되고 주영역 상에 코팅될 수 있다.
상에 코팅됨은 부영역의 완전 연속 또는 부분 연속 (반-연속) 층이 주영역의 표면 상에 존재한다는 것을 의미한다. 완전 연속 코팅 층은 코어 주영역과 쉘 부영역을 갖는 코어-쉘 구조로서 구상될 수 있다. 부분 연속 층을 갖는 경우, 부영역은 주영역을 완전히 봉입하여 코어-쉘 구조를 형성하지 못한다.
상에 분산되고 내에 분산됨은 부영역이 각각 주영역의 표면 상의 또는 주영역 내에 삽입된 다수의 많은 영역을 포함한다는 것을 의미한다. 용어 "표면 상의"는 주영역의 표면에 부분적으로 삽입된 부영역을 포함한다. "많은"은 다수, 예를 들어 2개 이상을 의미한다.
용어 "부영역"은 주영역 상의 부영역의 코팅 층을 지칭하거나 또는 주영역 내에 및/또는 상에 분산된 많은 영역을 지칭할 수 있다. 함께 생각되는 많은 부영역들은 합해서 "부영역"으로 여겨질 수 있다.
주영역 및 부영역은 개별적이고, 이들 사이에 뚜렷한 경계를 갖는다.
제2 금속 수소화물은 유리하게는 주영역 제1 금속 수소화물보다 약한 M-H (금속-수소) 결합 강도를 가질 수 있다.
주영역의 존재비는 부영역의 존재비와 동일하거나 또는 그보다 크다. 존재비는 총 금속 수소화물 조성물을 기준으로 하는 중량 퍼센트 (wt%)이다. 예를 들어, 주영역은 총 조성물을 기준으로 약 50 wt% 내지 약 99 wt%의 존재비로 존재한다. 예를 들어 주영역은 총 조성물을 기준으로 약 60 wt% 내지 약 99 wt%, 약 70 wt% 내지 약 98 wt%, 약 75 wt% 내지 약 98 wt%, 약 80 wt% 내지 약 98 wt% 또는 약 85 wt% 내지 약 98 wt%로 존재한다. 주영역은 총 조성물을 기준으로 약 55 wt%, 65 wt%, 90 wt%, 95 wt%, 96 wt% 또는 97 wt%의 존재비로 존재할 수 있다.
부영역은 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분으로 본질적으로 이루어질 수 있다. 주영역은 제1 금속 수소화물로 본질적으로 이루어질 수 있다.
금속 수소화물 조성물은 미립자 형태로 존재할 수 있다. 입자는 예를 들어 소판, 인편, 박편, 섬유, 구체, 회전타원체 또는 다른 형상일 수 있다. 입자는 예를 들어 실질적으로 구형이며, 예를 들어 마이크로미터 규모의 구체 또는 회전타원체이다. 미립자 구체의 평균 직경은 예를 들어 약 0.1 내지 약 100 마이크로미터이다. 또한 소판 또는 다른 형상의 최장 반경은 평균 약 0.1 내지 약 100 마이크로미터일 수 있다. 최장 반경은 최장 길이 측정치이다.
금속 수소화물 조성물은 또한 벌크 형태로 존재할 수 있다. 벌크 형태는 미립자 형태보다 큰 임의의 것이다. 벌크 형태는 예를 들어 잉곳이고 이것은 대략 ㎝의 크기일 수 있고, 예를 들어 약 0.5 ㎝ 내지 약 10 ㎝, 예를 들어 약 1, 약 2, 약 3, 약 4, 약 5, 약 6, 약 7, 약 8 또는 약 9 ㎝의 길이 및/또는 폭을 갖는다.
예를 들어, 많은 부영역이 벌크 형태로 주영역 내에 분산된다. 많은 부영역은 입자 형태로 주영역 상에 분산될 수 있다. 연속 또는 반-연속 층은 미립자 또는 벌크 형태로 주영역 상에 코팅될 수 있다.
많은 부영역은 예를 들어 직경이 평균 약 3 ㎚ 내지 약 10 마이크로미터의 규모에 있을 수 있다. 예를 들어, 많은 부영역은 직경이 평균 약 5 ㎚ 내지 약 7 마이크로미터, 약 10 ㎚ 내지 약 5 마이크로미터 또는 약 10 ㎚ 내지 약 3 마이크로미터이다. 직경은 개별 부영역의 최장 길이 측정치를 나타낸다.
본 금속 수소화물 조성물은 다양한 방법에 의해 제조된다.
예를 들어, 제1 금속 수소화물의 분말 및 1종 이상의 추가의 성분을 혼합하고, 압축하고 어닐링한다. 어닐링은 예를 들어 약 280℃ 내지 약 600℃의 온도에서 약 6시간 내지 약 15시간의 기간 동안 수행한다. 어닐링은 상승된 온도 및 제1 금속 수소화물 및 1종 이상의 추가의 성분의 용융 온도 미만에서 수행한다.
분말은 미립자이다.
대안적으로는, 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금의 분말 및 1종 이상의 추가의 성분을 혼합하고, 압축하고 어닐링한다. 어닐링은 상승된 온도 및 금속 또는 합금 및 추가의 성분의 용융 온도 미만에서 수행한다. 이후에 전형적으로 수소화를 수행하여 제1 금속 수소화물을 형성한다.
대안적으로는, 제1 금속 수소화물 또는 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금의 분말 및 1종 이상의 추가의 성분을 불활성 분위기에서 제1 금속 수소화물 또는 금속 또는 합금의 용융 온도 초과로 교반 또는 혼합하면서 함께 가열하고 켄칭한다. 이후에 전형적으로 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금의 경우에 수소화를 수행한다.
켄칭 방법은 액체 중에서의 적절한 교반, 예컨대 부차적 교반 코일, 불활성 기체 버블링, 회전 도가니 등을 갖는, 용융 방사, 싱글- 및 더블-로드 스트립 캐스팅, 원심 원자화, 기체 원자화, 물 원자화를 포함한다. 이러한 방법의 조합을 또한 사용할 수 있다.
또 다른 방법에서, 제1 금속 수소화물의 분말 및 1종 이상의 추가의 성분을 혼합하고 기계적으로 합금화한다.
기계적 합금화는 아트리터로 수행되는 볼 밀링을 포함한다. 기계적 합금화는 또한 고에너지 충격 볼 밀링으로 지칭된다.
대안적으로는, 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금의 분말 및 1종 이상의 추가의 성분을 혼합하고 기계적으로 합금화한다. 기계적 합금화 전에 또는 후에 혼합물을 수소화한다.
다른 방법에서, 1종 이상의 추가의 성분을 기상 증착, 전해질 코팅 또는 무전극 코팅을 통해 제1 금속 수소화물 입자의 표면에 적용한다.
대안적으로는, 1종 이상의 추가의 성분을 용융 방사, 기체 원자화, 초음파 원자화, 원심 원자화, 평면 유동 캐스팅, 플라즈마 용사 또는 기계적 합금화 또는 이들의 조합을 통해 제1 금속 수소화물 입자의 표면에 적용한다. 이러한 방법은 내부에 분산된 많은 부영역을 갖는 제1 금속 수소화물 주영역을 제조하는데 또한 적합하다. 표면에 적용됨은 상에 코팅됨을 의미한다.
1종 이상의 추가의 성분을 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금 입자의 표면에 적용하고, 이어서 전형적으로 수소화를 수행할 수 있다.
다른 방법에서, 1종 이상의 추가의 성분을 레이저 절삭, 스퍼터링 또는 진공 증착을 통해 제1 금속 수소화물 입자의 표면에 적용한다. 이러한 기술은 예를 들어 미국 특허 제5,554,456호 및 미국 특허 공보 제2005/0126663호에 교시되어 있다.
예를 들어, 적합한 본 방법은
벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분으로 코팅하고;
제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 벌크 또는 미립자 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분으로 코팅하고 수소화하고;
벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금으로 코팅하고 임의로 수소화하고;
제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 벌크 또는 미립자 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금으로 코팅하고 수소화하고;
제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 벌크 또는 미립자 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물로 코팅하고 수소화하고;
벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물로 코팅하고;
제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 기계적으로 분쇄하고; 이어서 입자를 수소화하여 내부에 및/또는 상부에 분산된 1종 이상의 추가의 성분을 포함하는 많은 금속 부영역을 갖는 제1 금속 수소화물 입자를 형성하고;
제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 제1 금속 수소화물을 함께 기계적으로 분쇄하고; 이것은 유리하게는 상부에 및/또는 내부에 분산된 1종 이상의 추가의 성분을 포함하는 많은 부영역을 갖는 제1 금속 수소화물 입자를 형성하고;
수소화물을 형성할 수 있는 2종 이상의 금속 또는 합금을 함께 기계적으로 분쇄하고 수소화하여 제1 금속 수소화물 입자 및 내부에 및/또는 상부에 분산된 제2 금속 수소화물 영역을 형성하고;
제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물과 함께 기계적으로 분쇄하고 수소화하여 제1 금속 수소화물을 포함하는 주영역 및 내부에 및/또는 상부에 분산된 제2 금속 수소화물을 포함하는 부영역을 갖는 입자를 형성하고;
제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금과 함께 기계적으로 분쇄하고 임의로 수소화하여 제1 금속 수소화물을 포함하는 주영역 및 내부에 및/또는 상부에 분산된 많은 부영역을 갖는 입자를 형성하고;
제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물과 함께 기계적으로 분쇄하여 제1 금속 수소화물을 포함하는 주영역 및 내부에 및/또는 상부에 분산된 제2 금속 수소화물을 포함하는 많은 부영역을 갖는 입자를 형성하고;
제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 혼합하고; 혼합물을 용융시키고, 고형물로 냉각시키고; 고형물을 분말로 기계적으로 분쇄하고 수소화하여 내부에 분산된 1종 이상의 제2 금속 수소화물, 금속 또는 금속 화합물의 많은 부영역을 갖는 제1 금속 수소화물 입자를 형성하고;
제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 혼합하고; 혼합물을 용융시키고, 고형물로 냉각시키고; 고형물을 분말로 기계적으로 분쇄하여 제1 금속 수소화물을 포함하는 주영역 및 내부에 분산된 추가의 성분을 포함하는 많은 부영역을 포함하는 입자를 형성하고;
제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금과 함께 혼합하고; 혼합물을 용융시키고, 고형물로 냉각시키고; 고형물을 분말로 기계적으로 분쇄하고 수소화하여 제1 금속 수소화물을 포함하는 주영역 및 제2 금속 수소화물을 포함하는 많은 부영역을 포함하는 입자를 형성하고;
제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물과 함께 혼합하고, 혼합물을 용융시키고, 냉각시켜 고형물을 수득하고, 고형물을 기계적으로 분쇄하여 분말을 수득하는 것
을 포함한다.
금속을 포함하는 부영역으로 코팅된 벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물 또는 부분적으로 방전된 금속 수소화물을 제조하는 방법은 벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물을 가열하고 냉각시키는 것을 포함한다. 벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물의 표면은 수소가 완전히 또는 부분적으로 방전되어 금속 또는 제2 금속 수소화물 코팅 층을 형성한다. 예를 들어, 벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물을 약 200℃ 내지 약 500℃의 온도로 가열하고 약 25℃로 신속히 냉각시킨다. 조성물에 기계적 분쇄를 추가로 실시하여 상부에 및/또는 내부에 분산된 부분적으로 방전된 금속 수소화물 영역을 갖는 제1 금속 수소화물 입자를 제조할 수 있다.
분쇄 (기계적 분쇄)는 거친 잉곳을 약 200 마이크로미터 (200 메시) 크기로 분쇄하는 공정이다. 이는 전형적으로는 조 크러셔 및 원심 분쇄 시스템으로 수행된다. 또한 동력화된 절구와 절구공이로 또는 마노 메이드 절구와 절구공이를 사용한 수동으로 수행될 수 있다.
혼합 (기계적 혼합)은 예를 들어 크롬 강구 및 분말을 이용하는 볼 밀로 수행된다.
유리하게는, 분쇄 또는 혼합 이전에 및/또는 후에 혼합물을 소결시킬 수 있다. 소결은 성분 각각의 용융 온도 미만으로 혼합물을 가열하는 것, 예를 들어 더 낮은 용융 성분의 용융 온도 약 2/3의 온도로 가열하는 것을 포함한다. 소결은 공기 중에서, 수소하에, 불활성 기체 또는 진공하에 수행될 수 있다. 소결은 어닐링과 동의어일 수 있다.
용어 "금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금"은 금속 또는 합금이 수소를 흡수할 수 있다는 것을 의미한다. 수소가 금속 또는 합금에 흡수되거나 또는 "충전된" 경우에 그것은 예를 들어 이전에 기재된 금속 수소화물 중 하나이다.
용어 "혼합물을 용융시키는 것"은 적어도 제1 금속 수소화물 또는 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금이 용융된다는 것을 의미한다.
수소화 (수소화하는 것)는 예를 들어 수소 기체하에 대기보다 높은 압력에서 수행된다. 수소 압력은 예를 들어 약 2 atm 내지 약 20 atm이다. 수소화는 높은 온도, 예를 들어 약 25℃ 내지 약 500℃에서 수행될 수 있다.
형성되는 부영역 코팅은 예를 들어 약 1 ㎚ 내지 약 1 마이크로미터 두께이다. 예를 들어, 코팅은 약 5 ㎚ 내지 약 500 ㎚ 또는 약 5 ㎚ 내지 약 400 ㎚의 평균 두께를 갖는다.
또한 본 금속 수소화물 조성물을 포함하는 애노드를 제공하고, 캐소드를 제공하고, 전해질을 제공하고 애노드, 캐소드 및 전해질을 포함한 전지를 조립하는 것을 포함하는, 재충전가능 리튬 이온 전지의 조립 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 리튬 2차 배터리는 캐소드 및 애노드를 갖는 전극군을 배터리 케이스에 삽입하고 전해질 용액을 케이스에 주입하는 것에 의해 제조될 수 있다. 배터리 케이스는 금속 라미네이트로 제조된 금속 캔 형상 또는 파우치 형상을 가질 수 있다.
재충전가능 리튬 이온 배터리 (전지)는 애노드, 캐소드 및 유기 용매 중 리튬 염의 비수성 전해질 용액을 포함한다. 본 발명에서 애노드는 애노드 활성 물질로서 본 금속 수소화물 조성물을 포함한다. 전극은 전해질과 접촉하고 있고 세퍼레이터에 의해 분리되어 있다.
캐소드 활성 물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 코발트 망가니즈 산화물 (NCM, LiNixMnyCozO2), 리튬 망가니즈 산화물 (LMO, LiMn2O4), 리튬 니켈 산화물 및 리튬 철 인산염 (LFP, LiFePO4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함한다.
본 발명의 애노드는 1종 이상의 전통적인 애노드 활성 물질을 추가로 함유할 수 있다. 전통적인 애노드 활성 물질은 탄소 및 흑연 물질, 예컨대 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연, 그래핀, 탄소 섬유, 비-흑연화가능한 탄소, 카본 블랙, 탄소 나노 튜브, 풀러렌 및 활성탄; 리튬과 합금화가능한 금속, 예컨대 Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt 및 Ti 및 이러한 원소를 포함한 화합물; 금속 또는 이들의 화합물의 복합 물질 및 탄소 또는 흑연 물질; 및 리튬-함유 질화물을 포함한다. 예를 들어, 결정질 탄소, 무정형 탄소, 규소계 활성 물질, 주석계 활성 물질, 규소-탄소계 활성 물질 및 그의 혼합물을 애노드 활성 물질로서 사용할 수 있다.
캐소드 및 애노드 활성 물질 이외에, 전극은 결합제 및/또는 전도성 물질 및/또는 다른 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 전극 조립체는 이러한 혼합물을 집전체, 예컨대 금속박에 부착하여 포함할 수 있다.
결합제는 활성 물질 및 전도성 물질 및 혼합물을 집전체에 결합시키는데 도움이 된다. 결합제는 폴리(테트라플루오로에틸렌) (PTFE), 아크릴로니트릴과 부타디엔의 공중합체 (NBR), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PvDF), 폴리비닐 알콜, 카르복시 메틸 셀룰로스 (CMC), 전분, 히드록시 프로필 셀룰로스, 재생 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 중합체 (EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무 (SBR), 플루오린 고무, 그의 공중합체 및 그의 혼합물을 포함한다. 결합제는 전극 조립체의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 50 중량%로 사용될 수 있다.
전도성 물질은 전극 조립체의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 20 중량%일 수 있다. 전도성 물질은 흑연 물질, 예컨대 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 예컨대 아세틸렌 블랙, 케첸(Ketjen) 블랙, 채널 블랙, 퍼니스 블랙 또는 램프 블랙, 전도성 섬유, 예컨대 탄소 섬유 또는 금속 섬유, 금속 분말, 예컨대 카본 플루오라이드, 알루미늄 또는 니켈 분말, 전도성 금속 산화물, 예컨대 아연 산화물, 칼륨 티탄산염 또는 티탄 산화물 및 다른 전도성 물질, 예컨대 폴리페닐렌 유도체를 포함한다.
충전제는 애노드의 팽창을 제어하기 위한 성분으로서 사용될 수 있다. 충전제는 올레핀계 중합체, 예컨대 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 및 섬유 물질, 예컨대 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 포함한다.
세퍼레이터는 캐소드와 애노드 사이에 개재되어 있고 이것은 예를 들어 높은 이온 투과를 보장하는 절연 박막이다. 세퍼레이터는 일반적으로 약 0.01 내지 약 10 마이크로미터의 세공 크기 및 약 5 내지 약 300 마이크로미터의 두께를 갖는다. 세퍼레이터 물질은 유리 섬유, 면, 나일론, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 크라프트지를 비롯한 물질을 포함하는 시트 또는 부직 직물을 포함한다.
전해질은 전형적으로 예를 들어 에틸렌 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트 및 디메틸 카르보네이트로부터 선택된 유기 카르보네이트 용매와 리튬 염을 함유하는 혼합물이다. 리튬 염은 예를 들어 LiPF6, LiAsF6, LiClO4, LiBF4 또는 LiCF3SO3이다. 전해질은 또한 고체 상태 전해질, 예컨대 겔, 중합체 또는 세라믹을 포함한다. 유리하게는, 전해질은 액체 용매이다.
리튬 2차 배터리는 예를 들어 캐소드, 애노드 및 단층 또는 다층 세퍼레이터를 갖는 코인형 배터리 또는 캐소드, 애노드 및 롤형 세퍼레이터를 갖는 실린더형 또는 각진 배터리일 수 있다.
캐소드는 캐소드 활성 물질을 전도성 물질 및/또는 결합제 및 용매와 혼합하고, 금속박을 혼합물로 코팅하고 가열 및 롤링하는 것에 의해 제조될 수 있다. 애노드는 애노드 활성 물질을 결합제 및 용매와 혼합하고, 금속박을 혼합물로 코팅하고 가열 및 롤링하는 것에 의해 제조될 수 있다.
한 실시양태의 요소를 지칭하는 용어 "단수형 표현"은 "하나"를 의미할 수 있거나 또는 "하나 이상"을 의미할 수 있다.
용어 "약"은, 예를 들어 전형적인 측정 및 취급 절차를 통해; 이러한 절차에서의 의도치 않은 에러를 통해; 사용된 구성성분의 제조, 공급원, 또는 순도에서의 차이를 통해; 사용된 방법에서의 차이 등을 통해 발생할 수 있는 변동을 지칭한다. 용어 "약"은 또한 특정한 초기 혼합물로부터 생성된 조성물에 대한 상이한 평형 조건 때문에 차이가 나는 양을 포함한다. 용어 "약"에 의해 변경되든 또는 변경되지 않든 간에, 실시양태 및 청구범위는 열거된 양에 대한 등가물을 포함한다.
명백하게 나타나 있든 또는 나타나 있지 않든 간에, 본원에서의 모든 수 값은 용어 "약"에 의해 변경된다. 용어 "약"은 일반적으로 통상의 기술자가 열거된 값에 대한 등가물인 것 (즉, 동일한 기능 및/또는 결과를 갖는 것)으로 간주할 것인 수의 범위를 지칭한다. 많은 예에서, 용어 "약"은 가장 근사한 유효 숫자의 어림수를 포함할 수 있다.
용어 "약"에 의해 변경된 값은 물론 특정 값을 포함한다. 예를 들어, "약 5.0"은 5.0을 포함해야 한다.
용어 "본질적으로 이루어진"은, 오직 추가의 구성성분, 단계 및/또는 부분이 청구된 조성물, 방법 또는 구조의 기본적이고 신규한 특징을 크게 바꾸지 않는 경우에만, 조성물, 방법 또는 구조가 추가의 구성성분, 단계 및/또는 부분을 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본원에 논의된 미국 특허, 미국 공개된 특허 출원 및 미국 특허 출원은 각각 본원에 참조로 포함된다.
이하는 본 발명의 일부 실시양태이다.
E1. 제1 금속 수소화물을 포함하는 주영역 및 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분을 포함하는 부영역을 포함하는 금속 수소화물 조성물.
E2. 부영역이 1종 이상의 제2 금속 수소화물을 포함하는 것인 실시양태 1에 따른 조성물.
E3. 제1 및 제2 금속 수소화물이 전이 금속 수소화물, 희토류 금속 수소화물, 알칼리 토금속 수소화물, 알칼리 금속 수소화물 및 혼합 금속 수소화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 2에 따른 조성물.
E4. 제1 및 제2 금속 수소화물이 MgH2, NaH, TiH2, LaNi5H5, LaNi5H6, LaNi5H7, Mg2NiH4, NiH, ZrH2, NaAlH4, Li3AlH6, LiAlH4, LiH, PdH, ZnMn2H3, CaH2, YH2, LiMg(AlH4)3, LiMgAlH6, V2H, VH, FeTiH, FeTiH2, ZrH2; LaNi4 . 5Al0 .5, La2Co1Ni9, MmNi5, TiMn2, YNi5, Zr4Sc1Fe10, ZrMn2La0 . 8Nd0 . 2Ni2Co3, Ti0 . 5Zr0 . 5Fe0 . 5Ni0 .5V0.7, MmNi3.7Mn0.4Al0.3Co0.6, MmNi3 . 55Mn0 . 2Al0 . 3Co0 .75, Zr0 . 5Ti0 .5V0. 76Ni1 . 48Fe0 .04, Ti0.5Zr0.5Mo0.2CeNi1.2V1.8, Zr0 . 9Al0 . 1Mn0 . 5Cr0 . 3Ni1 .2, Ti0 . 3Zr1 . 0Ni1 . 4Cr0 .3 또는 Ti0.3Cr0.3Zr0.5Ni0.7V1.2Cu0.1의 수소화물 및 Ti 및 Mn, Ti, V 및 Mn, Ti, V 및 Fe 또는 Ti, V 및 Ni를 함유한 합금의 수소화물; 예를 들어 Ti-Zr-Mn-Cr-V, Ti-Zr-Mn-Cr-Fe, Ti-Zr-Mn-V-Mo, Ti-V-Ni, Ti-V-Ni-Zr, Ti-V-Ni-Zr, Ti-V-Ni-Cr, Ti-V-Ni-Al 또는 Ti-V-Zr-Ni-Cr 합금의 수소화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 2에 따른 조성물.
E5. 제2 금속 수소화물이 제1 금속 수소화물보다 약한 M-H (금속-수소) 결합 강도를 갖는 것인 상기 실시양태 중 어느 하나에 따른 조성물.
E6. 부영역이 금속 및 금속 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분을 포함하는 것인 실시양태 1에 따른 조성물.
E7. 1종 이상의 금속 및 합금이 전이 금속, 희토류 금속, 알칼리 토금속, 알칼리 금속, 후-전이 금속, 메탈로이드 금속 및 그의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 6에 따른 조성물.
E8. 1종 이상의 금속 및 합금이 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Hf, W, Pt, Sc, Y, La, 란타나이드, Be, Mg, Ca, Sr, Na, K, Li, Al, Ga, In, Bi, Sn, Ge, As, Sb, Te 및 그의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 6에 따른 조성물.
E9. 부영역이 1종 이상의 추가의 금속 화합물을 포함하는 것인 실시양태 1에 따른 조성물.
E10. 1종 이상의 추가의 금속 화합물이 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 인화물, 금속 질화물, 금속 수산화물, 금속 산화물/수산화물, 금속 황화물 및 금속 탄화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 9에 따른 조성물.
E11. 1종 이상의 추가의 금속 화합물이 금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 9에 따른 조성물.
E12. 금속 산화물이 Sb, Ca, Mg, Co, Fe, Pb, Mn, Ag, Cu, Li, K, Na, Al, Cr, Mg, Ni, Pd, Sn, Ti, V, Zn, As, La, Y, Sc, Pr, Nd, Ce, W, Hf, Nb, Sr 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속의 산화물인 실시양태 11에 따른 조성물.
E13. 금속 산화물이 Sb2O4, Sb2O3, Sb2O5, Co3O4, Fe3O4, Pb3O4, PbO2, PbO, Mn3O4, Ag2O2, Cu2O, Li2O, K2O, Ag2O, Na2O, AlO, CaO, CrO, CoO, CuO, FeO, MgO, NiO, PdO, SnO, TiO, VO, ZnO, MgO, Al2O3, As2O3, As2O5, Bi2O3, Cr2O3, In2O3, Fe2O3, La2O3, Ni2O3, Rh2O3, Ti2O3, W2O3, V2O3, Yb2O3, Y2O3, CeO2, CrO2, GeO2, HfO2, PbO2, MnO2, RhO2, SeO2, SnO2, TiO2, WO2, VO2, ZrO2, Nb2O5, V2O5, CrO3, MoO3, WO3, Mn2O7, IrO4, FeTiO3, SrTiO3, Y3Al5O12 및 Na2Zn(OH)4로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 11에 따른 조성물.
E14. 1종 이상의 추가의 금속 화합물이 금속 할로겐화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 9에 따른 조성물.
E15. 금속 할로겐화물이 Pd, Sn, Fe, Ni, Au, Ag, Ti, Mn, Co, Cu, Be, Mn, V, Zr, Hf, Y, La, Sb, As 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속의 할로겐화물인 실시양태 14에 따른 조성물.
E16. 금속 할로겐화물이 PdCl2, SnCl4, FeCl3, FeBr3, FeF3, FeCl2, FeBr2, FeF2, NiCl2, AuCl3, AgBr, TiCl4, MnCl2, CoCl2, CuCl2, CuCl, BeF2, MnF2, CoF2, NiF2, CuF2, VF4, ZrF4, HfF4, MnF4, YF3, LaF3, SnF4, MoCl2, MoCl5, SbF3, SbCl3, SbBr3, SbI3, SbF5, SbCl5, AsF5 및 MoF6으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 14에 따른 조성물.
E17. 1종 이상의 추가의 금속 화합물이 금속 인화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 9에 따른 조성물.
E18. 금속 인화물이 Na, K, Ni, Ca, Mg, Al, In, Cu, Zr, Nb, Hf, Mo, W, Fe 및 Ga로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속의 인화물인 실시양태 17에 따른 조성물.
E19. 금속 인화물이 K3P, KP 및 K3P7, Ni3P, Ni5P2, Ni12P5, Ni2P, Ni5P4, NiP, NiP2, NiP3, Mg3P2, Na3P, Ca3P2, GaP, Cu3P, InP, AlP, Zr6 . 45Nb4 .55P4, Hf5 . 08Mo0 .9P3, MoP, WP, NiMoP 및 Fe2P를 비롯한 나인 K 인화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 17에 따른 조성물.
E20. 1종 이상의 추가의 금속 화합물이 금속 질화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 9에 따른 조성물.
E21. 금속 질화물이 Ti, Zr, W, V, Nb, Al, In, Ga, Fe, Cu, Zn, Cr, Y, Sc, Ba, Sr, Ca, Be, Mg, Gd 및 Li로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속의 질화물인 실시양태 20에 따른 조성물.
E22. 금속 질화물이 TiN, ZrN, Li3N, WN, VN, Mg3N2, NbN, Be3N2, AlN, InN, Ca3N2, GaN, Sr3N2, Ba3N2, Fe2N, ScN, Cu3N, YN, Zn3N2, Gd2ScN 및 CrN으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 20에 따른 조성물.
E23. 1종 이상의 추가의 금속 화합물이 금속 수산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 9에 따른 조성물.
E24. 금속 수산화물이 Al, Be, Co, Cu, Au, Fe, Ni, Sn, Zn, Zr, Ca, La, Ce, Y, Mg, Fe 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속의 수산화물인 실시양태 23에 따른 조성물.
E25. 금속 수산화물이 Al(OH)3, Be(OH)2, Co(OH)2, Cu(OH)2, Au(OH)3, Fe(OH)2, Ni(OH)2, Sn(OH)2, Zn(OH)2, Zr(OH)4, Ca(OH)2, La(OH)3, Ce(OH)4, Y(OH)3, Mg(OH)2, Fe(OH)3 및 Ti(OH)4로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 23에 따른 조성물.
E26. 1종 이상의 추가의 금속 화합물이 금속 산화물/수산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 9에 따른 조성물.
E27. 금속 산화물/수산화물이 AlO(OH), NiO(OH) 및 FeO(OH)로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 26에 따른 조성물.
E28. 1종 이상의 추가의 금속 화합물이 금속 황화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 9에 따른 조성물.
E29. 금속 황화물이 Cd, Ag, Pb, Mo, Ni, Sb, Zn, Fe, Cu, As, Al, Sn, Nb, Cs, Ge, Bi, W 및 Na로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속의 황화물인 실시양태 28에 따른 조성물.
E30. 금속 황화물이 CdS, Ag2S, PbS, MoS2, NiS, Sb2S3, ZnS, FeS2, Cu2S, CuS, As4S4, AsS, Na2S, (Fe,Ni)9S8, CuFeS2, CuAlS2, CuSnS3, Cu5FeS4, Cu5AlS4, MoWS4, SnS, Sb2S3, Bi2S3, CsSmGeS4 및 (Zn,Fe)S로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 28에 따른 조성물.
E31. 1종 이상의 추가의 금속 화합물이 금속 탄화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 9에 따른 조성물.
E32. 금속 탄화물이 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속 및 3족 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속의 탄화물인 실시양태 31에 따른 조성물.
E33. 금속 탄화물이 Sc, Y, La, Al, Mg, Be, Ti, Na, Ca, Cu, Ag, Li, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Zr, Hf, Fe, Mn, Co 및 Ni 탄화물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 실시양태 31에 따른 조성물.
E34. 제1 금속 수소화물이 MgH2인 상기 실시양태 중 어느 하나에 따른 조성물.
E35. 주영역이 제1 금속 수소화물; 예를 들어 MgH2로 본질적으로 이루어진 것인 상기 실시양태 중 어느 하나에 따른 조성물.
E36. 부영역이 1종 이상의 추가의 성분으로 본질적으로 이루어진 것인 상기 실시양태 중 어느 하나에 따른 조성물.
E37. 주영역의 존재비가 중량 기준 부영역의 존재비와 동일하거나 또는 그보다 크고, 예를 들어 주영역이 총 조성물을 기준으로, 약 50 wt% 내지 약 99 wt%, 약 60 wt% 내지 약 99 wt%, 약 70 wt% 내지 약 98 wt%, 약 75 wt% 내지 약 98 wt%, 약 80 wt% 내지 약 98 wt% 또는 약 85 wt% 내지 약 98 wt%의 존재비로 존재하는 것인 상기 실시양태 중 어느 하나에 따른 조성물.
E38. 미립자 형태로 존재하는 상기 실시양태 중 어느 하나에 따른 조성물.
E39. 입자가 약 0.1 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터의 평균 직경을 갖는 구체이거나, 또는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터의 평균 최장 반경을 갖는 소판, 인편, 박편, 섬유 또는 회전타원체인 실시양태 38에 따른 조성물.
E40. 벌크 형태로 존재하는 실시양태 1 내지 37 중 어느 하나에 따른 조성물.
E41. 벌크 형태가 약 0.5 ㎝ 내지 약 10 ㎝, 예를 들어 약 1, 약 2, 약 3, 약 4, 약 5, 약 6, 약 7, 약 8 또는 약 9 ㎝의 길이 및/또는 폭을 갖는 것인 실시양태 40에 따른 조성물.
E42. 부영역이 주영역 내에 분산되거나, 주영역 상에 분산되거나, 주영역 상에 코팅되거나, 주영역 내에 분산되고 주영역 상에 분산되거나, 주영역 내에 분산되고 주영역 상에 코팅되거나, 주영역 상에 분산되고 주영역 상에 코팅되거나, 또는 주영역 내에 분산되고 주영역 상에 분산되고 주영역 상에 코팅된 것인 상기 실시양태 중 어느 하나에 따른 조성물.
E43. 부영역이 주영역 상에 코팅된 것이고 주영역 상의 완전 연속 또는 부분 연속 코팅 층의 형태로 존재하는 것인 실시양태 42에 따른 조성물.
E44. 부영역이 주영역 상에 코팅된 것이고, 이 주영역이 벌크 또는 미립자 형태로 존재하는 것인 실시양태 43에 따른 조성물.
E45. 코팅이 약 1 ㎚ 내지 약 1 마이크로미터 두께, 약 5 ㎚ 내지 약 500 ㎚ 두께 또는 약 5 ㎚ 내지 약 400 ㎚ 두께의 평균 두께를 갖는 것인 실시양태 44에 따른 조성물.
E46. 부영역이 주영역 내에 분산된 것인 실시양태 42에 따른 조성물.
E47. 주영역이 벌크 형태로 존재하는 것인 실시양태 46에 따른 조성물.
E48. 부영역이 주영역 상에 분산된 것인 실시양태 42에 따른 조성물.
E49. 주영역이 미립자 형태로 존재하는 것인 실시양태 48에 따른 조성물.
E50. 부영역이 약 3 ㎚ 내지 약 10 마이크로미터, 약 5 ㎚ 내지 약 7 마이크로미터, 약 10 ㎚ 내지 약 5 마이크로미터 또는 약 10 ㎚ 내지 약 3 마이크로미터의 평균 직경을 갖는 많은 영역들을 포함하는 것인 상기 실시양태 중 어느 하나에 따른 조성물.
E51. 벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분으로 코팅하는 것을 포함하는, 실시양태 42 내지 45 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E52. 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 벌크 또는 미립자 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분으로 코팅하고 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 내지 45 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E53. 벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금으로 코팅하고 임의로 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 내지 45 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E54. 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 벌크 또는 미립자 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금으로 코팅하고 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 내지 45 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E55. 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 벌크 또는 미립자 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물로 코팅하고 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 내지 45 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E56. 벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물로 코팅하는 것을 포함하는, 실시양태 42 내지 45 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E57. 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 기계적으로 분쇄하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E58. 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 기계적으로 분쇄하고 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E59. 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금과 함께 기계적으로 분쇄하고 임의로 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E60. 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금과 함께 기계적으로 분쇄하고 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E61. 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물과 함께 기계적으로 분쇄하고 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E62. 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물과 함께 기계적으로 분쇄하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E63. 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 혼합하고, 혼합물을 용융시키고, 냉각시켜 고형물을 수득하고, 고형물을 기계적으로 분쇄하여 분말을 수득하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E64. 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 혼합하고, 혼합물을 용융시키고, 냉각시켜 고형물을 수득하고, 고형물을 기계적으로 분쇄하여 분말을 수득하고 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E65. 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금과 함께 혼합하고, 혼합물을 용융시키고, 냉각시켜 고형물을 수득하고, 고형물을 기계적으로 분쇄하여 분말을 수득하고 임의로 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E66. 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금과 함께 혼합하고, 혼합물을 용융시키고, 냉각시켜 고형물을 수득하고, 고형물을 기계적으로 분쇄하여 분말을 수득하고 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E67. 제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물과 함께 혼합하고, 혼합물을 용융시키고, 냉각시켜 고형물을 수득하고, 고형물을 기계적으로 분쇄하여 분말을 수득하고 수소화하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E68. 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물과 함께 혼합하고, 혼합물을 용융시키고, 냉각시켜 고형물을 수득하고, 고형물을 기계적으로 분쇄하여 분말을 수득하는 것을 포함하는, 실시양태 42 및 46 내지 50 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E69. 제1 금속 수소화물을 가열하고, 냉각시키고 임의로 기계적으로 분쇄하는 것을 포함하는, 실시양태 42 내지 45 중 어느 하나에 따른 조성물의 제조 방법.
E70. 실시양태 51 내지 69 중 어느 하나에 따라 제조된 금속 수소화물 조성물.
E71. 애노드, 캐소드 및 전해질을 포함하며, 여기서 애노드가 실시양태 1 내지 50 및 70 중 어느 하나에 따른 금속 수소화물 조성물을 포함하는 것인 재충전가능 리튬 이온 전지.
E72. 재충전가능 리튬 이온 배터리의 전극에서의 실시양태 1 내지 50 및 70 중 어느 하나에 따른 조성물의 용도.
실시예 1
Mg 수소화물 잉곳을 석영 램프 가열된 챔버에서 감압하에 400℃로 몇 초 동안 가열하고 방치하여 냉각시켰다. 표면을 부분적으로 방전시켰다 (수소가 방전되었다). 제1 금속 수소화물 MgH2를 부분적으로 방전된 마그네슘 수소화물로 봉입하였다. 조성물에 기계적 분쇄를 추가로 실시하여 상부에 및/또는 내부에 분산된 부분적으로 방전된 MgH2를 갖는 MgH2 입자를 제조하였다.
실시예 2
레이저 절삭을 통해 MgH2를 LaNi5로 코팅하였다. 이후에 10 atm의 H2하에 30℃에서 수소화를 수행하였다. 이는 LaNi5H6으로 코팅된 MgH2를 생성하였다. MgH2의 M-H (금속-수소) 결합 강도는 LaNi5H6의 것보다 강했다.
실시예 3
조성물은 Mg 및 Fe의 혼합물을 소결시키고, 미세 분말로 분쇄하고 10 atm의 H2하에 400℃에서 완전히 수소화하는 것을 통해 제조되었다. 이는 내부에 분산된 Fe의 많은 부영역을 포함하는 MgH2를 생성하였다.
실시예 4
MgH2의 거친 분말을 Fe의 미세 분말과 함께 기계적으로 분쇄하였다. Fe 분말 입자는 < 1 마이크로미터의 평균 직경을 가졌다. 이는 상부에 분산된 Fe의 많은 부영역을 갖는 MgH2를 생성하였다.
실시예 5
거친 Mg 분말을 LaNi5 미세 분말과 혼합한 후 소결시켰다. 혼합물을 분쇄하고 400℃에서 실온으로 냉각시키면서 10 atm의 H2하에 완전히 수소화하였다. 이는 내부에 분산된 LaNi5H6의 많은 부영역을 갖는 MgH2를 생성하였다.
실시예 6
거친 Mg 분말을 LaNi5 미세 분말과 혼합하였다. 혼합물을 분쇄하고 400℃에서 실온으로 냉각시키면서 10 atm의 H2하에 완전히 수소화하였다. 이는 상부에 분산된 LaNi5H6의 많은 부영역을 갖는 MgH2를 생성하였다.
실시예 7
La 및 Ni 및 특정 중량%의 La2O3 미세 분말 (평균 직경 < 1 마이크로미터를 갖는 입자)을 유도로에서 용융시켰다. 교반된 액체를 금형에 신속히 부어 잉곳 중 La2O3의 위치를 동결시켰다. 잉곳을 분말로 분쇄하고 10 atm의 H2하에 30℃에서 완전히 수소화하였다. 이는 내부에 분산된 La2O3의 많은 부영역을 갖는 LaNi5H6을 생성하였다.

Claims (15)

  1. 제1 금속 수소화물을 포함하는 주영역 및 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분을 포함하는 부영역
    을 포함하는, 금속 수소화물 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 금속 수소화물 조성물이 전이 금속 수소화물, 희토류 금속 수소화물, 알칼리 토금속 수소화물, 알칼리 금속 수소화물 및 혼합 금속 수소화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 제2 금속 수소화물을 포함하는 부영역을 포함하는 것인 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 제2 금속 수소화물이 제1 금속 수소화물보다 약한 금속-수소 결합 강도를 갖는 것인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 금속 수소화물 조성물이 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 인화물, 금속 질화물, 금속 수산화물, 금속 산화물/수산화물, 금속 황화물 및 금속 탄화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 화합물을 포함하는 부영역을 포함하는 것인 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 금속 수소화물 조성물이 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Hf, W, Pt, Sc, Y, La, 란타나이드, Be, Mg, Ca, Sr, Na, K, Li, Al, Ga, In, Bi, Sn, Ge, As, Sb, Te 및 그의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 및/또는 금속 합금을 포함하는 부영역을 포함하는 것인 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 금속 수소화물이 MgH2인 조성물.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 주영역의 존재비가 총 금속 수소화물 조성물을 기준으로 약 50 wt% 내지 약 99 wt%인 조성물.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 수소화물 조성물이 미립자 형태로 존재하고, 여기서 입자는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터의 평균 직경을 갖는 구체이거나 또는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터의 평균 최장 반경을 갖는 소판, 인편, 박편, 섬유 또는 회전타원체이거나; 또는 금속 수소화물 조성물이 벌크 형태로 존재하는 것인 조성물.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 수소화물 조성물이, 주영역 내에 분산되거나, 주영역 상에 분산되거나, 주영역 상에 코팅되거나, 주영역 내에 분산되고 주영역 상에 분산되거나, 주영역 내에 분산되고 주영역 상에 코팅되거나, 주영역 상에 분산되고 주영역 상에 코팅되거나, 또는 주영역 내에 분산되고 주영역 상에 분산되고 주영역 상에 코팅된 부영역을 포함하는 것인 조성물.
  10. 벌크 또는 미립자 제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분으로 코팅하거나; 또는
    제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 벌크 또는 미립자 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분으로 코팅하고 수소화하거나; 또는
    제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 기계적으로 분쇄하거나; 또는
    제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 기계적으로 분쇄하고 수소화하거나; 또는
    제1 금속 수소화물을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 혼합하고, 혼합물을 용융시키고, 냉각시켜 고형물을 수득하고, 고형물을 기계적으로 분쇄하여 분말을 수득하거나; 또는
    제1 금속 수소화물을 형성할 수 있는 금속 또는 합금을 제2 금속 수소화물, 금속, 금속 합금 및 추가의 금속 화합물로부터 선택된 1종 이상의 추가의 성분과 함께 혼합하고, 혼합물을 용융시키고, 냉각시켜 고형물을 수득하고, 고형물을 기계적으로 분쇄하여 분말을 수득하고 수소화하는 것
    을 포함하는, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 제조 방법.
  11. 제1 금속 수소화물을 가열하고, 냉각시키고, 임의로 기계적으로 분쇄하는 것을 포함하는, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 제조 방법.
  12. 애노드, 캐소드 및 전해질을 포함하며, 여기서 애노드가 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 금속 수소화물 조성물을 포함하는 것인 재충전가능 리튬 이온 전지.
  13. 애노드, 캐소드 및 전해질을 포함하며, 여기서 애노드가 제6항에 따른 금속 수소화물 조성물을 포함하는 것인 재충전가능 리튬 이온 전지.
  14. 애노드, 캐소드 및 전해질을 포함하며, 여기서 애노드가 제7항에 따른 금속 수소화물 조성물을 포함하는 것인 재충전가능 리튬 이온 전지.
  15. 애노드, 캐소드 및 전해질을 포함하며, 여기서 애노드가 제8항에 따른 금속 수소화물 조성물을 포함하는 것인 재충전가능 리튬 이온 전지.
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