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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
x
MO
2
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
(NMC 811)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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