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公開番号2025105986
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2025077487,2021570360
出願日2025-05-07,2020-05-29
発明の名称層状カリウム金属酸化物を含む電極材料、電極材料を含む電極、および電気化学における電極材料の使用
出願人ハイドロ-ケベック
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/505 20100101AFI20250703BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】層状カリウム金属酸化物を含む電極材料、電極材料を含む電極、および電気化学における電極材料の使用。
【解決手段】電気化学的活物質を含む電極材料であって、前述の電気化学的活物質が層状カリウム金属酸化物を含む、電極材料。層状カリウム金属酸化物は、式K_xMO₂のものであり得る。また、本発明は、前述の電極材料を含む電極、電気化学セル、および電池に関する。例えば、前述の電池は、リチウム電池もしくはリチウムイオン電池、ナトリウム電池もしくはナトリウムイオン電池、またはカリウム電池もしくはカリウムイオン電池であり得る。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
電気化学的活物質を含む電極材料であって、前記電気化学的活物質が式Ｋ
ｘ
ＭＯ
２
の層状カリウム金属酸化物を含み、ここで、ｘは０＜ｘ≦０．７のような数値であり、そしてＭは、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｓｂ、およびこれらのうちの少なくとも２つの組み合わせから選択される、電極材料。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記電気化学的活物質が、式Ｋ
ｘ
Ｍ
ｙ
Ｍｎ
１－ｙ
Ｏ
２
の層状カリウム金属酸化物を含み、ここで、ｘは請求項１に定義の通りであり、ｙは０≦ｙ≦１．０のような数値であり、そしてＭは、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｓｂ、およびこれらのうちの少なくとも２つの組み合わせから選択される、請求項１に記載の電極材料。
【請求項３】
前記層状カリウム金属酸化物が式Ｋ
ｘ
Ｆｅ
ｙ
Ｍｎ
１－ｙ
Ｏ
２
のものであり、ここで、ｘは請求項１に定義の通りであり、そしてｙは０≦ｙ≦１．０のような数値である、請求項１または２に記載の電極材料。
【請求項４】
前記層状カリウム金属酸化物が式Ｋ
ｘ
ＭｎＯ
２
のものであり、ここで、ｘは請求項１に定義の通りである、請求項１または２に記載の電極材料。
【請求項５】
前記層状カリウム金属酸化物が式Ｋ
ｘ
ＮｉＭｎＯ
２
のものであり、ここで、ｘは請求項１に定義の通りである、請求項１または２に記載の電極材料。
【請求項６】
前記層状カリウム金属酸化物が式Ｋ
ｘ
ＮｉＭｎＴｉＯ
２
のものであり、ここで、ｘは請求項１に定義の通りである、請求項１または２に記載の電極材料。
【請求項７】
前記層状カリウム金属酸化物が式Ｋ
ｘ
ＦｅＭｎＯ
２
のものであり、ここで、ｘは請求項１に定義の通りである、請求項１または２に記載の電極材料。
【請求項８】
前記層状カリウム金属酸化物が式Ｋ
ｘ
Ｎｉ
０．５ｘ
Ｍｎ
１－０．５ｘ
Ｏ
２
のものであり、ここで、ｘは請求項１に定義の通りである、請求項１または２に記載の電極材料。
【請求項９】
前記層状カリウム金属酸化物が式Ｋ
ｘ
Ｎｉ
０．５ｘ
Ｍｎ
１－０．５ｘ－ｙ
Ｍ
ｙ
Ｏ
２
のものであり、ここで、ｘは請求項１に定義の通りであり、ｙは０≦ｙ≦（１．０－０．５ｘ）のような数値であり、そしてＭは、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｓｂ、およびこれらのうちの少なくとも２つの組み合わせから選択される、請求項１または２に記載の電極材料。
【請求項１０】
前記層状カリウム金属酸化物が式Ｋ
ｘ
Ｎｉ
０．５ｘ
Ｍｎ
１－０．５ｘ
Ｔｉ
ｙ
Ｏ
２
のものであり、ここで、ｘは請求項１に定義の通りであり、ｙは請求項９に定義の通りである、請求項９に記載の電極材料。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、適用法令に基づき、２０１９年５月３１日出願の米国仮特許出願第６２／８５５，５３７号（その内容全体がすべての目的のために本明細書中で参考として援用される）の優先権を主張する。
続きを表示（約 2,000 文字）【０００２】
技術分野
本出願は、電気化学的活物質の分野および電気化学的用途におけるその使用に関する。より具体的には、本開示は、一般に、電気化学的活物質として層状カリウム金属酸化物を含む電極材料、前述の電極材料を含む電極、前述の電極材料の製造プロセス、および電気化学セルにおける前述の電極材料の使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
全固体電池は、電気車両用電池または次世代電気自動車用の主電池の新たな解決策である。液体電解質を使用した従来のリチウムイオン電池と比較して、全固体電池は、一般に低費用で製造することができ、寿命の改善、短時間での充電、高性能、および高い安全性を実現することができる。
【０００４】
全固体電池の理論容量がより高いので、全固体電池が従来のリチウムイオン電池（リチウム金属またはナトリウム金属のアノードを含む電池）に関連するある特定のエネルギー密度の問題を解決できることが再認識されてきて、高密度エネルギー貯蔵システムにおいて黒鉛アノードと取って代わるように改良されてきている。
【０００５】
しかしながら、リチウムイオン電池用の従来の市販のカソード材料（例えば、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ
２
）およびリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（ＮＭＣ）（ＬｉＮｉ
０．３３
Ｍｎ
０．３３
Ｃｏ
０．３３
Ｏ
２
（ＮＭＣ１１１）、ＬｉＮｉ
０．６
Ｍｎ
０．２
Ｃｏ
０．２
Ｏ
２
（ＮＭＣ６２２）、およびＬｉＮｉ
０．８
Ｍｎ
０．１
Ｃｏ
０．１
Ｏ
２
（ＮＭＣ８１１）など））のコストが高く、リチウムを含まない電極材料の合成または生産のプロセスが複雑であることから、特に大規模エネルギー貯蔵システムにおける全固体電池の採用は限定的である。
【０００６】
したがって、従来の市販のカソード材料の１またはそれを超える欠点のない新規の電極材料を開発する必要がある。例えば、低コスト、高容量、高電圧の全固体電池用材料が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
要旨
１つの態様によれば、本技術は、電気化学的活物質を含む電極材料であって、前述の電気化学的活物質が式Ｋ
ｘ
ＭＯ
２
の層状カリウム金属酸化物を含み、ここで、ｘは０＜ｘ≦０．７のような数値であり、そしてＭは、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｓｂ、およびこれらのうちの少なくとも２つの組み合わせから選択される、電極材料に関する。
【０００８】
１つの実施形態では、電気化学的活物質は、式Ｋ
ｘ
Ｍ
ｙ
Ｍｎ
１－ｙ
Ｏ
２
の層状カリウム
金属酸化物を含み、ここで、ｘは本明細書中に定義の通りであり、ｙは０≦ｙ≦１．０のような数値であり、そしてＭは、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｓｂ、およびこれらのうちの少なくとも２つの組み合わせから選択される。例えば、層状カリウム金属酸化物はＫ
ｘ
Ｆｅ
ｙ
Ｍｎ
１－ｙ
Ｏ
２
の式のものであり、ここで、ｘおよびｙは本明細書中に定義の通りである。
【０００９】
別の実施形態では、層状カリウム金属酸化物はＫ
ｘ
Ｎｉ
０．５ｘ
Ｍｎ
１－０．５ｘ
Ｏ
２
の式のものであり、ここで、ｘは本明細書中に定義の通りである。
【００１０】
別の実施形態では、層状カリウム金属酸化物はＫ
ｘ
Ｎｉ
０．５ｘ
Ｍｎ
１－０．５ｘ－ｙ
Ｍ
ｙ
Ｏ
２
の式のものであり、ここで、ｘは本明細書中に定義の通りであり、ｙは０≦ｙ≦（１．０－０．５ｘ）のような数値であり、そしてＭは、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｓｂ、およびこれらのうちの少なくとも２つの組み合わせから選択される。例えば、層状カリウム金属酸化物はＫ
ｘ
Ｎｉ
０．５ｘ
Ｍｎ
１－０．５ｘ
Ｔｉ
ｙ
Ｏ
２
の式のものであり、ここで、ｘおよびｙは本明細書中に定義の通りである。
（【００１１】以降は省略されています）

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