JP2016185902A5 - グラフェンで金属酸化物をカプセル化する方法とこれらの材料の使用方法 - Google Patents
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Description
本出願はまた、本発明のナノ粒子の、リチウムイオンを貯蔵及び／又は放出する材料での使用、例えば電気化学セル、特にリチウムイオンアキュミュレータの電極中での使用と、本発明のナノ粒子のスーパーキャパシタ中での使用を提供する。本発明のナノ粒子は、リチウムイオンを貯蔵及び／又は放出する材料として、リチウムイオンアキュミュレータとスーパーキャパシタのアノードとカソードの両方で使用可能である。成分ＡとしてＭｎ、Ｎｉ及び／又はＣｏのＬｉ含有酸化物や複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ0.5Ｎｉ1.5Ｏ4、ＬｉＭｎＯ4）及び／又はＬｉＦｅＰＯ 4 を含むナノ粒子は、リチウムイオンアキュミュレータ中のカソード活物質として特に好適である。Ｓｎ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｃｏ3Ｏ4、ＣｕＯ、ＮｉＯ、ＭｏＯ2、ＴｉＯ2、ＳｎＯ2、ＳｎＯ、Ｆｅ3Ｏ4、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｎＯ2及び／又はＲｕＯ2を成分Ａとして含むナノ粒子は、リチウムイオンアキュミュレータ用のアノード活物質として特に好適である。
Claims (15)
- Ｃｏ3Ｏ4、ＣｕＯ、ＳｎＯ2、ＳｎＯ、ＮｉＯ、ＭｏＯ2、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｎＯ2、及びＲｕＯ2、並びにＭｎ、Ｎｉ及び／又はＣｏのＬｉ含有酸化物及び複合酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の成分Ａと、少なくとも一層のグラフェン皮膜とを含み、及び
ナノ粒子の総重量に対して、６０〜９７重量％の少なくとも一種の成分Ａと３〜４０重量％の皮膜としてのグラフェンを含むナノ粒子。 - ナノ粒子の総重量に対して、７０〜９７重量％の少なくとも一種の成分Ａと３〜３０重量％の皮膜としてのグラフェンを含む請求項１に記載のナノ粒子。
- 平均粒子径が１〜１０００ｎｍである請求項１または２に記載のナノ粒子。
- Ｃｏ3Ｏ4、ＣｕＯ、ＳｎＯ2、ＳｎＯ、ＮｉＯ、ＭｏＯ2、ＴｉＯ2、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｆｅ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3、ＬｉＦｅＰＯ4、ＭｎＯ2、及びＲｕＯ2、並びにＭｎ、Ｎｉ及び／又はＣｏのＬｉ含有酸化物及び複合酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の成分Ａと、少なくとも一層のグラフェン皮膜とを含むナノ粒子を製造する方法であって、
（ａ）懸濁媒体と少なくとも一種の成分Ａを含む正の表面電荷をもつナノ粒子とを含む懸濁液を提供する工程、
（ｂ）該懸濁液に酸化グラフェン粒子を添加して該酸化グラフェン粒子をナノ粒子上に集積させる工程、及び
（ｃ）ナノ粒子上に集積した酸化グラフェン粒子をグラフェンに変換させる工程、を含む製造方法。 - 上記ナノ粒子の正の表面電荷が、ナノ粒子表面の官能基での修飾及び／又は少なくとも一種のカチオン系界面活性剤のナノ粒子表面上での吸着及び／又は懸濁液のｐＨの調整でもたらされる請求項４に記載の方法。
- 上記官能基が正帯電官能基と正帯電官能基の前駆体から選ばれる請求項５に記載の方法。
- 上記官能基が、ＮＲ2とＮＲ3 +（式中、Ｒは、それぞれ独立してＨとＣ1−Ｃ6−アルキルおよびＣ1−Ｃ6−ヒドロキシアルキルから選ばれ、一個以上のＲが複数のＮＲ2及び／又はＮＲ3 +基に結合していてもよい）から選ばれる請求項５または６に記載の方法。
- 上記少なくとも一種のカチオン系界面活性剤が、４級アンモニウム化合物の群から選ばれる請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
- 上記懸濁液が水性の懸濁媒体を含む請求項４〜８のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも一種の還元剤の添加により上記酸化グラフェンがグラフェンに還元される請求項４〜９のいずれか一項に記載の方法。
- 不活性ガス雰囲気下で少なくとも１分間、上記酸化グラフェン被覆ナノ粒子を最高で６００℃で加熱することにより上記酸化グラフェンがグラフェンに変換される請求項４〜９のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ナノ粒子が、該ナノ粒子の総重量に対して、６０〜９７重量％の少なくとも一種の成分Ａと３〜４０重量％の皮膜としてのグラフェンを含む請求項４〜１１の何れか１項に記載の方法。
- 前記ナノ粒子は、平均粒子径が１〜１０００ｎｍである請求項４〜１２の何れか１項に記載の方法。
- 電気化学セル中でのまたスーパーキャパシタ中での、リチウムイオン貯蔵及び／又は放出材料としての請求項１〜３のいずれか一項に記載のナノ粒子の使用方法。
- 請求項１〜３のいずれか一項に記載のナノ粒子を含む電気化学セルまたはスーパーキャパシタ。
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