特表 2024-545217 酸化物表面種を有するカソード材料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-05

(54)【発明の名称】酸化物表面種を有するカソード材料

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/525 20100101AFI20241128BHJP

   H01M 4/505 20100101ALI20241128BHJP

   H01M 4/485 20100101ALI20241128BHJP

   H01M 4/36 20060101ALI20241128BHJP

   H01M 10/0562 20100101ALI20241128BHJP

   H01M 4/58 20100101ALI20241128BHJP

   C01B 25/45 20060101ALN20241128BHJP

【ＦＩ】

H01M4/525

H01M4/505

H01M4/485

H01M4/36 C

H01M10/0562

H01M4/58

C01B25/45 H

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024535374

(86)(22)【出願日】2022-12-15

(85)【翻訳文提出日】2024-08-08

(86)【国際出願番号】 US2022053080

(87)【国際公開番号】W WO2023114436

(87)【国際公開日】2023-06-22

(31)【優先権主張番号】63/291,209

(32)【優先日】2021-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/299,732

(32)【優先日】2022-01-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520474211

【氏名又は名称】クアンタムスケープ バッテリー，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】チャオ，チェン－チー

(72)【発明者】

【氏名】チャベス，サラ

(72)【発明者】

【氏名】チョン，ヘスン

(72)【発明者】

【氏名】イトウ，セイタロウ

(72)【発明者】

【氏名】カトウ，ユキ

(72)【発明者】

【氏名】ロクシン，コンスタンチン

(72)【発明者】

【氏名】オオハシ，アキナリ

(72)【発明者】

【氏名】シルバー，ジェッサ

(72)【発明者】

【氏名】ティアン，ヤオセン

(72)【発明者】

【氏名】スー，ヴァージル

(72)【発明者】

【氏名】ユー，チェンフェン

【テーマコード（参考）】

5H029

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H029AJ03

5H029AJ05

5H029AK03

5H029AL02

5H029AL03

5H029AL06

5H029AL07

5H029AL11

5H029AL12

5H029AL18

5H029AM14

5H029HJ02

5H029HJ04

5H050AA02

5H050AA05

5H050BA17

5H050CA07

5H050CA08

5H050CA09

5H050CB03

5H050CB07

5H050CB08

5H050CB11

5H050CB12

(57)【要約】

本開示は、リチウムイオン（Ｌｉ^＋）を可逆的に貯蔵するための充電式リチウム電池のカソード（すなわち、正極）において有用である、コーティングされたカソード活物質用のリチウムジルコニウムホスフェート（ＬＺＰ）化学酸化物に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

カソード活物質と、
前記カソード活物質に結合された少なくとも１種の酸化物と
を含む組成物であって、
前記カソード活物質に結合された前記少なくとも１種の酸化物が、リチウム（Ｌｉ）と、酸素（Ｏ）と、ジルコニウム（Ｚｒ）及びリン（Ｐ）の少なくとも１種とを含み、
Ｌｉ、Ｚｒ、Ｐ及びＯのモル比が、次式
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、
添え字ｘ、ｙ、ａ及びｄは、少なくとも１種の酸化物が電荷中性であり、ｙ及びａが両方ともゼロではないように選択される）によって表され、
前記組成物は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比を有する、組成物。

【請求項2】

リチウム及びジルコニウムを含む前記酸化物が非晶質であるか；又は
リチウム、ジルコニウム及びリンを含む銭酸化物が非晶質である、請求項１に記載の組成物。

【請求項3】

表面を有するカソード活物質と、前記表面に結合した酸化物とを含み、
前記酸化物が、
ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３；
Ｌｉ_２ＺｒＯ_３；
Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６；
Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７；
Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８；
Ｌｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３；及び
これらの組み合わせ
からなる群から選択され、
前記組成物が、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比を有する、請求項２に記載の組成物。

【請求項4】

前記酸化物が非晶質である、請求項１～３のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項5】

前記酸化物が結晶質である、請求項１、３及び４のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項6】

前記酸化物が次式：
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦７．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０である）；
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１≦ｙ≦３、１．０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０である）；
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１≦ｙ≦３、２．０≦ａ≦４．０及び１０．０≦ｄ≦１４．０である）；
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、２０．０≦ｘ≦２５．０、２．０≦ｙ≦５．０、１０．０≦ａ≦１６．０及び５０．０≦ｄ≦５５．０である）；
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＯ_ｄ（式中、１．０≦ｘ≦３、０≦ｙ≦２及び２．０≦ｄ≦５．０である）；又は
Ｌｉ_ｘＰ_ａＯ_ｄ（式中、２．０≦ｘ≦４、０≦ａ≦２．０及び２．０≦ｄ≦５．０である）
の化合物を含む、請求項１、４及び５のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項7】

前記酸化物が、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、Ｌｉ_３ＰＯ_４及びＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３から選択される化合物を含む、請求項１及び３～５のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項8】

前記酸化物が、１）ＬｉＯＨと、２）ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体との反応混合物の生成物である、請求項１～７のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項9】

前記反応混合物中のＬｉ：Ｚｒのモル比が、約１：３～１：１、約１：１～３：１、約４：１～６：１、約６：１～８：１、又は約８：１～１０：１の範囲の比である、請求項８に記載の組成物。

【請求項10】

前記反応混合物中のＬｉ：Ｐのモル比が、約３：１～１：１、約１：３～１：１、約５：１～７：１、約９：１～１１：１、又は約１３：１～１５：１の範囲の比である、請求項８に記載の組成物。

【請求項11】

前記反応混合物中のＺｒ：Ｐのモル比が、約３：１６～３：１０、約１．３：１～１：１、又は約１：１～３：１の範囲の比である、請求項８に記載の組成物。

【請求項12】

前記反応混合物中のＬｉ及びＺｒ：Ｐのモル比が、約８０：３０～６５：３５、約７５：２５～８０：２０、約８０：２０～９０：１０、約９０：１０～８５：１５、約９５：５～９５：１０、又は約９０：１０～９５：５である、請求項８に記載の組成物。

【請求項13】

前記ジルコニウム前駆体が、ジルコニウムプロポキシド、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムメトキシド、及びジルコニウムブトキシドから選択される、請求項８～１２のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項14】

前記ジルコニウム前駆体がジルコニウムブトキシドである、請求項１３に記載の組成物。

【請求項15】

前記リン前駆体が、Ｐ_２Ｏ_５、Ｈ_３ＰＯ_４、又は（ＮＨ_４）_３ＰＯ_４から選択される、請求項８～１４のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項16】

前記リン前駆体がＰ_２Ｏ_５である、請求項１５に記載の組成物。

【請求項17】

前記酸化物が前記カソード活物質と格子整合している、請求項１～１６のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項18】

実質的に図３、図４、図５、又は図６に示されるような界面を有する、請求項１～４及び６～１７のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項19】

実質的に図２、図４、図５、又は図６に示されるような界面を有する、請求項１、３、及び５～１７のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項20】

前記カソード活物質が、ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）；並びにＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）から選択される、請求項１～１９のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項21】

前記カソード活物質が、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である）である、請求項１～２０のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項22】

前記カソード活物質がＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２であり、（ａ）～（ｈ）：
（ａ）ｘは０．８であり、ｙは０．１であり、ｚは０．１であるか；
（ｂ）ｘは０．６であり、ｙは０．２であり、ｚは０．２であるか；
（ｃ）ｘは０．５であり、ｙは０．３であり、ｚは０．２であるか；
（ｄ）ｘは１／３であり、ｙは１／３であり、ｚは１／３であるか；
（ｅ）０．８≦ｘ≦０．９７、０≦ｙ≦０．２、０≦ｚ≦０．２であるか；
（ｆ）０．８≦ｘ≦０．９０、０≦ｙ≦０．２、０≦ｚ≦０．２であるか；
（ｇ）０．８≦ｘ≦０．８５、０≦ｙ≦０．２、０≦ｚ≦０．２であるか；又は
（ｈ）０．８≦ｘ≦０．８３、０≦ｙ≦０．２、０≦ｚ≦０．２であるか
のいずれかである、請求項２１に記載の組成物。

【請求項23】

前記カソード活物質が、ＮＭＣクラスのカソード活物質；ＬＦＰクラスのカソード活物質；ＬＮＭＯクラスのカソード活物質；ＮＣＡクラスのカソード活物質；ＬＭＯクラスのカソード活物質；及びＬＣＯクラスのカソード活物質のメンバーから選択される、請求項１～１９のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項24】

ＸＰＳによって決定されるように、約０．３～４のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする、請求項１～２３のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項25】

約０．３８、約０．５５、約１．１、約１．３、約３．０、又は約３．２のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする、請求項２４に記載の組成物。

【請求項26】

ＸＰＳによって決定されるように、約０．３～２０のＣ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比を特徴とする、請求項１～２５のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項27】

ＸＰＳによって決定されるように、約０．４、約１．６２、約６．８、約７．０、約８．２、又は約１７．２のＣ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比を特徴とする、請求項２６に記載の組成物。

【請求項28】

ＸＰＳによって決定されるように、約０．０４～０．４のＯ－ＣＨ_３中の酸素：前記カソード活物質に結合された酸化物中の全酸素の原子％比を特徴とする、請求項１～２７のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項29】

ＸＰＳによって決定されるように、約０．２０８、約０．０５７、約０．０８０、約０．１９、又は約０．３９のＯ－ＣＨ３中の酸素：全酸素の原子％比を特徴とする、請求項２８に記載の組成物。

【請求項30】

誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約５重量％～約１０重量％のリチウムを含む、請求項１～２９のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項31】

誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約１重量％未満のジルコニウムを含む、請求項１～３０のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項32】

誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約０．５重量％未満のリンを含む、請求項１～３１のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項33】

誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約６５重量％未満のマンガン、コバルト及びニッケルを含む、請求項１～３２のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項34】

誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、マンガン、コバルト及びニッケルに対するリンの比（Ｐ：Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）が少なくとも約０．００１重量％である、請求項１～３３のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項35】

誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、マンガン、コバルト及びニッケルに対するジルコニウムの比（Ｚｒ：Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）が少なくとも約０．００２重量％である、請求項１～３３のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項36】

誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、マンガン、コバルト、及びニッケルに対するリチウムの比（Ｌｉ：Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）が少なくとも約０．０８重量％である、請求項１～３５のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項37】

式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０；及び２．０≦ｄ≦５５．０であり；前記式が電荷中性である）を有する酸化物であって、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）、及びそれらの組み合わせから選択されるカソード活物質に結合している、酸化物。

【請求項38】

式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１≦ｙ≦３、１．０≦ａ≦６．０、及び２．０≦ｄ≦２０である）の化合物を含む、請求項３７に記載の酸化物。

【請求項39】

前記化合物が、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、Ｌｉ_３ＰＯ_４、及びＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３から選択される、請求項３９に記載の酸化物。

【請求項40】

前記カソード活物質がリチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）である、請求項３７～３９のいずれか一項に記載の酸化物。

【請求項41】

前記カソード活物質に結合された前記酸化物が、前記カソード活物質上のコーティングである、請求項１～３６のいずれか一項に記載の組成物又は請求項３７～３９のいずれか一項に記載の酸化物。

【請求項42】

請求項１～３６のいずれか一項に記載の組成物又は請求項３７～３９のいずれか一項に記載の酸化物を含む、ソリッドステートカソード。

【請求項43】

請求項４２に記載のソリッドステートカソードと、ソリッドステート電解質と、金属リチウム、チタン酸リチウム（Ｌｉ_２ＴｉＯ_３、ＬＴＯ）、炭素／グラファイト（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）／酸化ケイ素、リチウム（Ｌｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、それらの合金、及びそれらの組み合わせから選択されるアノード活物質とを含む、ソリッドステート電池。

【請求項44】

前記カソード活物質に結合された前記酸化物が、前記カソード活物質上のコーティングである、請求項１～３６のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項45】

前記コーティングが連続的である、請求項４４に記載の組成物。

【請求項46】

前記コーティングが非連続的である、請求項４４に記載の組成物。

【請求項47】

前記コーティングが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、結晶質ドメインを含む、請求項４４～４６のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項48】

前記コーティングが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、非晶質ドメインを含む、請求項４４～４７のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項49】

前記コーティングが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、結晶質ドメイン及び非晶質ドメインを含む、請求項４４～４８のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項50】

前記結晶質ドメインが前記カソードと接触しており、前記非晶質ドメインが前記結晶質ドメインと接触している、請求項４９に記載の組成物。

【請求項51】

前記コーティングが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、約０．７ｎｍ≦Ｔ≦２０ｎｍの厚さＴを有する、請求項４４～５０のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項52】

Ｔが、約０．８ｎｍ～１０ｎｍ、約０．８ｎｍ～５ｎｍ、又は約０．８ｎｍ～２．５ｎｍである、請求項５１に記載の組成物。

【請求項53】

前記結晶質ドメインの厚さが約０．８ｎｍ～５ｎｍであり、前記非晶質ドメインの厚さが約０．８ｎｍ～５ｎｍである、請求項４９～５０のいずれか一項に記載の組成物。

【請求項54】

前記コーティング結晶質ドメインが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、前記カソード活物質の前記結晶質ドメインと格子整合する、請求項４４～５３のいずれか一項に記載の組成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[1] 本出願は、２０２１年１２月１７日に出願された米国仮特許出願第６３／２９１，２０９号及び２０２２年１月１４日に出願された米国仮特許出願第６３／２９９，７３２号の利益及び優先権を主張する。両出願は、あらゆる目的のために参照によりその全体が組み込まれる。

【0002】

分野
[2] 本開示は、リチウムイオン（Ｌｉ^＋）を可逆的に貯蔵するための充電式リチウム電池のカソード（すなわち、正極（positive electrode））において有用である、コーティングされたカソード活物質用の化学酸化物に関する。

【背景技術】

【0003】

[3] 高電圧（例えば、リチウム金属に対して４．２Ｖ）及び／又は高温（例えば、６０℃）において安定であるカソード活物質に向けられた充電式リチウム電池分野において、現在満たされていないニーズが存在する。この不安定性は、電池の保存時又は使用時、或いはその両方において、電池の内部抵抗の増加をもたらす傾向がある。

【0004】

[4] ソリッドステート電解質材料は高電圧又は高温では安定しない傾向がある。ソリッドステート電解質材料はカソード活物質と反応することがある。カソード活物質は高電圧又は高温に曝露されると酸化する可能性もある。これらは電池性能劣化の原因の一部である。この酸化を防ぐために、カソード活物質をＬｉＮｂＯ_３、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、ＬｉＴａＯ_３でコーティングすることを試みた研究者もいる。例えば、米国特許出願公開第２０１６／０１５６０２１Ａ１号；米国特許出願公開第２０１９／００４４１４６Ａ１号；米国特許第９，６９２，０４１Ｂ２号を参照のこと。また、Chem. Mater. 2018, 30, 22, 8190-8200, (doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b03321)；Adv. Energy Mater. 2020, 10, 1903778 (doi.org/10.1002/aenm.201903778)；及びJournal of Power Sources Volume 248, 15 February 2014, Pages 943-950, (doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.10.005)も参照のこと。しかしながら、以前に報告されたこれらのコーティングは、安定性に乏しく、及び／又は他の欠点に悩まされていた。例えば、４．２Ｖの高電位（対Ｌｉ／Ｌｉ^＋）において、帯電状態にある時、これらのコーティングの内部抵抗は急速に上昇した。このような理由及び他の理由から、以前に報告されたこれらのコーティングは、いくつかの点で劣っていた。

【0005】

[5] 本明細書では、関連分野におけるこの問題及びその他の問題に対する解決策を示す。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

[6] カソード活物質と、カソード活物質に結合された少なくとも１種の酸化物とを含む組成物であって、カソード活物質に結合された少なくとも１種の酸化物が、リチウム（Ｌｉ）と、酸素（Ｏ）と、任意選択的にジルコニウム（Ｚｒ）及びリン（Ｐ）とを含み、Ｌｉ、Ｚｒ、Ｐ及びＯのモル比が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦７．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、添え字ｘ、ｙ、ａ及びｄは、少なくとも１種の酸化物が電荷中性であるように選択される）によって表される組成物が本明細書中に記載される。

【0007】

[7] 一実施形態において、組成物は、カソード活物質と、カソード活物質に結合された少なくとも１種の酸化物とを含み、カソード活物質に結合された少なくとも１種の酸化物は、リチウム（Ｌｉ）と、酸素（Ｏ）と、ジルコニウム（Ｚｒ）及びリン（Ｐ）の少なくとも１種とを含み、Ｌｉ、Ｚｒ、Ｐ及びＯのモル比は、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、添え字ｘ、ｙ、ａ及びｄは、少なくとも１種の酸化物が電荷中性であり、ｙ及びａが両方ともゼロではないように選択される）によって表される。さらなる実施形態において、組成物は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比を有する。一実施形態において、Ｌｉ、Ｚｒ、Ｐ及びＯのモル比は、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦７．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、添え字ｘ、ｙ、ａ及びｄは、少なくとも１種の酸化物が電荷中性であり、ｙ及びａが両方ともゼロではないように選択される）によって表され、組成物は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比を有する。

【0008】

[8] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦８．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、式が電荷中性である）の化合物を含む組成物が本明細書中に記載される。一実施形態において、酸化物は、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１．０≦ｙ≦３．０、１．０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、式は電荷中性である）を含む。一実施形態において、酸化物は、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、２０．０≦ｘ≦２５．０、２．０≦ｙ≦５．０、１０．０≦ａ≦１６．０及び５０．０≦ｄ≦５５．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む。一実施形態において、酸化物は、Ｘ線回折パターン分析に基づいて非晶質である。一実施形態において、酸化物は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）分析に基づいて結晶質ドメインを含む。特定の実施形態において、酸化物は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、及びそれらの組み合わせから選択される。他の実施形態において、酸化物は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３及びそれらの組み合わせから選択される。一実施形態において、酸化物は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３から選択される。一実施形態において、カソード活物質に結合された酸化物は、カソード活物質上のコーティングである。

【0009】

[9] 本明細書において規定されるのは、カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）によって測定されるように、カソード活物質が、約１０重量％未満のリチウム、約１．０重量％のジルコニウム、約０．５重量％未満のリン、並びに合計約６０重量％のマンガン、コバルト及びニッケルを含み、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、Ｚｒ：Ｎｉの原子％比が約０．５５である組成物が本明細書中に記載される。また、カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、Ｚｒ：Ｎｉの原子％比が約０．７５である組成物が本明細書中に記載される。

【0010】

[10] また、表面及び表面上の酸化物を有するカソード活物質を含む組成物であって、酸化物が、非晶質リチウムジルコニウムオキシド、非晶質リチウムジルコニウムリンオキシド及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比を有する組成物も本明細書中に記載される。一実施形態において、組成物は、表面及び表面上の酸化物を有するカソード活物質を含み、酸化物は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比を有する。

【0011】

[11] 次式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄを有する酸化物であって、式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、式が電荷中性であり、化合物がＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）；及びＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）から選択されるカソード活物質に結合している酸化物が本明細書中に記載される。一実施形態において、酸化物は、次式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄを有し、式中、０．０５≦ｘ≦８．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０；及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、式は電荷中性であり、化合物はＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）；及びＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）から選択されるカソード活物質に結合している。特定の実施形態において、カソード活物質は、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）、及びそれらの組み合わせから選択される。一実施形態において、カソード活物質はリチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）である。別の実施形態において、カソード活物質は、ＮＭＣクラスのカソード活物質；ＬＦＰクラスのカソード活物質；ＬＮＭＯクラスのカソード活物質；ＮＣＡクラスのカソード活物質；ＬＭＯクラスのカソード活物質；及びＬＣＯクラスのカソード活物質から選択されるものである。

【0012】

[12] また、１）ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）、並びにＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）から選択されるカソード活物質と；２）カソード活物質に結合された酸化物であって、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０；及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む酸化物と；３）ソリッドステート電解質と；４）リチウム金属、チタン酸リチウム（Ｌｉ_２ＴｉＯ_３、ＬＴＯ）、炭素／グラファイト（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）／酸化ケイ素（ＳｉＯ_ｘ）、リチウム（Ｌｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、それらの合金、及びそれらの組み合わせから選択されるアノード活物質とを含む、ソリッドステート電池も本明細書中に記載される。

【0013】

[13] 一実施形態において、ソリッドステート電池は、１）ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）；並びにＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２、（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）から選択されるカソード活物質と；２）カソード活物質に結合された酸化物であって、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦７．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０；及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む酸化物と；３）ソリッドステート電解質と；４）リチウム金属、チタン酸リチウム（Ｌｉ_２ＴｉＯ_３、ＬＴＯ）、炭素／グラファイト（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）／酸化ケイ素（ＳｉＯ_ｘ）、リチウム（Ｌｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、それらの合金、及びそれらの組み合わせから選択されるアノード活物質とを含む。

【0014】

[14] また、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０；及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む酸化物がカソード活物質に結合される、コーティングされたカソード活物質を製造するためのプロセスであって、以下のステップ：１）ａ）ＬｉＯＨと、ｂ）ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体との溶液でカソード活物質をコーティングするステップ；２）溶液から溶媒を除去して、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの酸化物に結合したカソード活物質を提供するステップ；並びに３）乾燥空気条件下でカソード活物質を加熱して、コーティングされたカソード活物質を形成するステップを含む、プロセスも本明細書中に記載される。一実施形態において、ジルコニウム前駆体はＺｒ（ＯＢｕ）_４である。一実施形態において、リン前駆体はＰ_２Ｏ_５である。一実施形態において、酸化物が、カソード活物質に結合された式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦８．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０；及び２．０≦ｄ≦０．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む、コーティングされたカソード活物質を製造するためのプロセスは、以下のステップ：１）ａ）ＬｉＯＨと、ｂ）ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体との溶液でカソード活物質をコーティングするステップ；２）溶液から溶媒を除去して、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの酸化物に結合したカソード活物質を提供するステップ；並びに３）乾燥空気条件下でカソード活物質を加熱して、コーティングされたカソード活物質を形成するステップを含む。一実施形態において、ジルコニウム前駆体はＺｒ（ＯＢｕ）_４である。一実施形態において、リン前駆体はＰ_２Ｏ_５である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】[15]図１は、本明細書に記載のコーティングされた活物質を製造するための非限定的な方法の１つである、スプレーコーティングプロセスの概略図である。

【図2】[16]図２は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３でコーティングされたＮＭＣの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像である。画像のスケール（５ｎｍ）を左下に示す。

【図3】[17]図３は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３でコーティングされたＮＭＣのＴＥＭ画像である。ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３コーティングは、ＴＥＭによって決定されるように、非晶質である。画像のスケール（１０ｎｍ）を左下に示す。

【図4】[18]図４は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３でコーティングされたＮＭＣのＴＥＭ画像である。ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３コーティングは、ＴＥＭによって決定されたように、結晶質ドメイン及び非晶質ドメインを含む。結晶質ドメインはカソード活物質の界面にある。画像のスケール（１０ｎｍ）を左下に示す。

【図5】[19]図５は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３でコーティングされたＮＭＣのＴＥＭ像である。ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３コーティングは、結晶質ドメイン及び非晶質ドメインを含む。結晶質ドメインはカソード活物質の界面にあり、１．７ｎｍ～２．２ｎｍの間の厚さを有し、非晶質ドメインは３．４ｎｍの厚さを有する。画像のスケール（５ｎｍ）を左下に示す。

【図6】[20]図６は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３でコーティングされたＮＭＣのＴＥＭ像であり、コーティングは非連続的である。画像のスケール（２０ｎｍ）を左下に示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

詳細な説明
[21] 酸化物が式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦８．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０；及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む、カソード活物質用酸化物が本明細書中に記載される。また、酸化物が式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０；及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、式は電荷中性である））の化合物を含む、カソード活物質用酸化物も本明細書中に記載される。特定の実施形態において、酸化物は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７及びＬｉ_７ＺｒＰＯ_８から選択される。特定の実施形態において、酸化物は、Ｌｉ_３ＰＯ_４又はＬｉ_２ＺｒＯ_３である。一実施形態において、酸化物はＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３である。別の実施形態において、酸化物はＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、酸化物はカソード活物質上のコーティングである。

【0017】

[22] 一実施形態において、コーティングは非連続層である。一実施形態において、コーティングは連続層である。一実施形態において、コーティングは、ＴＥＭ分析によって決定した場合、結晶質ドメインを含む。一実施形態において、コーティングは、ＴＥＭ分析によって決定した場合、非晶質ドメインを含む。一実施形態において、コーティングは、ＴＥＭ分析によって決定した場合、結晶質ドメイン及び非晶質ドメインを含む。

【0018】

[23] これらの酸化物及びコーティングの一部は、電池性能劣化の原因として指摘された前述の酸化反応を防止又は遅延させることができる。電池に使用される場合、本明細書で新たに開示されたコーティングされたカソード活物質は、より安定した電池をもたらす。

【0019】

定義
[24] 本明細書で使用される場合、例えば、約１５％ｗ／ｗのように数値を修飾する場合の用語「約」は、修飾された数値、及び任意選択的にその数値の±１０％を含む修飾された数値の周囲の範囲に含まれる数値を指す。例えば、約１５％ｗ／ｗは、１５％ｗ／ｗ、並びに１３．５％ｗ／ｗ、１４％ｗ／ｗ、１４．５％ｗ／ｗ、１５．５％ｗ／ｗ、１６％ｗ／ｗ、又は１６．５％ｗ／ｗを含む。例えば、「約７５℃」には、７５℃、並びに６８℃、６９℃、７０℃、７１℃、７２℃、７３℃、７４℃、７５℃、７６℃、７７℃、７８℃、７９℃、８０℃、８１℃、８２℃、又は８３℃が含まれる。

【0020】

[25] 本明細書で使用される場合、「からなる群から選択される」とは、群からの単一のメンバー、群からの複数のメンバー、又は群からのメンバーの組み合わせを指す。Ａ、Ｂ、及びＣからなる群から選択されるメンバーには、例えば、Ａのみ、Ｂのみ、又はＣのみ、並びにＡ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、並びにＡ、Ｂ、及びＣが含まれる。

【0021】

[26] 本明細書で使用される場合、「乾燥空気」という語句は、湿度が低下した空気を指す。乾燥空気は、クリーンルーム内に供給されてもよい。乾燥空気は、－７０℃未満の露点を有することを特徴とする。

【0022】

[27] 本明細書で使用される場合、「カソード活物質」という語句は、リチウムイオンをインターカレートすることができるか、又は可逆的な様式でリチウムイオンと反応することができる材料を指す。例としては、ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）；並びにＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）が含まれる。これらの式において、ｘ、ｙ、及びｚは、式が電荷中性になるように選択される。追加の例としては、ＮＭＣクラスのカソード活物質（ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２を含むが、これに限定されない）；ＬＦＰクラスのカソード活物質（ＬｉＦｅＰＯ_４／Ｃを含むが、これに限定されない）；ＬＮＭＯクラスのカソード活物質（ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４を含むが、これに限定されない）；ＮＣＡクラスのカソード活物質（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４及びＬｉＭｎ_２Ｏ_２を含むが、これに限定されない）；ＬＭＯクラスのカソード活物質（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４を含むが、これに限定されない）；ＬＣＯクラスのカソード活物質（ＬｉＣｏＯ_２を含むが、これに限定されない）、又はMinnmann et al. Advanced Energy Materials, 2022, 12, 2201425に記載される任意のカソード活物質が含まれる。

【0023】

[28] 本明細書で使用される場合、「少なくとも以下のピークを有する粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンを有することを特徴とする」という語句は、実施例の技術に従って粉末Ｘ線回折を用いて材料を分析した時に、試料が少なくとも言及されたＸＲＤピーク及び場合によっては他のピークを有することが観察されることを意味する。ピークとは、ＸＲＤによって分析される材料にＸ線が入射した時に観察されるＸＲＤパターンを誘発する結晶単位胞のｄ間隔（格子間隔）を示すＸＲＤパターン中の強度の高い場所である。

【0024】

[29] 本明細書で使用される場合、「誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定された」という語句は、実施例の技術に従ってＩＣＰを用いて材料を分析した時に、材料が言及された元素の重量％を含むことが観察されることを意味する。

【0025】

[30] 本明細書で使用される場合、「ＸＰＳによって決定される」という語句は、実施例の技術に従って、材料がルースパウダーとしてＸＰＳ、又はＸ線光電子分光法によって分析される時に、材料が試料の表面上で元素対元素、又は官能基対官能基の原子％比を有することが観察されることを意味する。

【0026】

[31] 本明細書で使用される場合、「ソリッドステートカソード」という語句は、液相電解質を含まないカソードを指す。本明細書で使用される場合、「カソード」及び「アノード」という用語は、電池の電極を指す。カソード及びアノードは、関連分野ではそれぞれ正極及び負極と呼ばれることが多い。Ｌｉ二次電池の充電サイクル中、Ｌｉイオンはカソードを離れ、電解液を通ってアノードに移動する。充電サイクル中、電子はカソードを離れ、外部回路を通ってアノードに移動する。Ｌｉ二次電池の放電サイクル中、Ｌｉイオンは電解液を通ってカソードに向かい、アノードから移動する。放電サイクル中、電子はアノードを離れ、外部回路を通ってカソードに移動する。本明細書で使用される場合、「正極」という語句は、電池の放電中に正イオン、例えばＬｉ^＋が伝導、流動又は移動する二次電池の電極を指す。本明細書で使用される場合、「負極」という語句は、電池の放電中に正イオン、例えば、Ｌｉ^＋が流れる、又は移動する二次電池中の電極を指す。Ｌｉ金属電極と、変換化学、インターカレーション化学、又は変換／インターカレーション化学の組み合わせを含む電極（すなわち、カソード活物質；例えば、ＮｉＦ_ｘ、ＮＣＡ、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２［ＮＭＣ］又はＬｉＮｉ_ｘＡｌ_ｙＣｏ_ｚＯ_２［ＮＣＡ］（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である））とから構成される電池において、変換化学、インターカレーション化学、又は変換／インターカレーション化学の組み合わせ材料を有する電極は、正極と呼ばれる。一部の用途では、正極の代わりにカソードが使用され、負極の代わりにアノードが使用される。Ｌｉ二次電池が充電されると、Ｌｉイオンは正極（ＮｉＦ_ｘ、ＮＭＣ、ＮＣＡなど）から負極（Ｌｉ金属など）に向かって移動する。Ｌｉ二次電池が放電されると、Ｌｉイオンは正極に向かって移動し、負極から移動する。

【0027】

[32] 本明細書で使用される場合、「固体セパレータ」という語句は、電子に対して実質的に絶縁性であり（例えば、リチウムイオン伝導度が電子伝導度の少なくとも１０^３倍、多くの場合１０^６倍である）、電気化学セルにおいて正極と負極との間の物理的な障壁又はスペーサとして機能するＬｉ^＋イオン伝導性材料を指す。

【0028】

[33] 本明細書で使用される場合、「ＬＰＳＩ」という用語は、Ｌｉ、Ｐ、Ｓ及びＩを含むリチウム伝導性電解質を指す。より一般的には、_ａＬｉ_２Ｓ＋_ｂＰ_２Ｓ_ｙ＋_ｃＬｉＸ（式中、Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒ及び／又はＩであり、ｙ＝３～５であり、ａ／ｂ＝２．５～４．５であり、（ａ＋ｂ）／ｃ＝０．５～１５である）を含むと理解される。

【0029】

[34] 本明細書で使用される場合、「ＬＳＴＰＳ」は、式Ｌｉ_ａＭＰ_ｂＳ_ｃ（式中、ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ及び／又はＡｌであり、２≦ａ≦８、０．５≦ｂ≦２．５、４≦ｃ≦１２である）によって特徴付けられる材料を指す。「ＬＳＰＳ」は、式Ｌ_ａＳｉＰ_ｂＳ_ｃ（式中、２≦ａ≦８、０．５≦ｂ≦２．５、４≦ｃ≦１２である）で表される電解質材料を指す。ＬＳＰＳは、式Ｌ_ａＳｉＰ_ｂＳ_ｃ（式中、２≦ａ≦８、０．５≦ｂ≦２．５、４≦ｃ≦１２、ｄ＜３である）によって特徴付けられる電解質材料を指す。例示的なＬＳＴＰＳ材料は、例えば、２０１４年１１月２０日に国際公開第２０１４／１８６６３４号として公開された、２０１４年５月１５日出願の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１４／３８２８３号「SOLID STATE CATHOLYTE OR ELECTROLYTE FOR BATTERY USING Li_AMP_BS_C(M = SI, GE, AND/OR SN)」に見出され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。例示的なＬＳＴＰＳ材料は、例えば、２０１５年６月１８日に特許出願公開第２０１５／０１７１４６５号として公開された、２０１５年２月１０日出願の米国特許出願第１４／６１８，９７９号に見出され、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。ＭがＳｎ及びＳｉである場合、両方が存在する。本明細書で使用される場合、「ＬＳＴＰＳＯ」は、Ｏがドープされたか、Ｏを有するか、又はＯが存在するＬＳＴＰＳを指す。一実施形態において、「ＬＳＴＰＳＯ」は、０．０１～１０原子％の酸素含有量を有するＬＳＴＰＳ材料である。「ＬＳＰＳ」は、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｐ、及びＳの化学成分を有する電解質材料を指す。本明細書で使用される場合、「ＬＳＴＰＳ」は、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓｎ及びＳの化学成分を有する電解質材料を指す。本明細書で使用される場合、「ＬＳＰＳＯ」は、Ｏがドープされたか、Ｏを有するか、又はＯが存在するＬＳＰＳを指す。一実施形態において、「ＬＳＰＳＯ」は、０．０１～１０原子％の酸素含有量を有するＬＳＰＳ材料である。本明細書で使用される場合、「ＬＡＴＰ」は、Ｌｉ、Ａｓ、Ｓｎ、及びＰの化学成分を有する電解質材料を指す。本明細書で使用される場合、「ＬＡＧＰ」は、Ｌｉ、Ａｓ、Ｇｅ及びＰの化学成分を有するカソライト材料を指す。本明細書で使用される場合、「ＬＳＴＰＳＯ」は、式Ｌｉ_ａＭＰ_ｂＳ_ｃＯ_ｄ（式中、ＭはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、及び／又はＡｌであり、２≦ａ≦８、０．５≦ｂ≦２．５、４≦ｃ≦１２、ｄ＜３である）によって特徴付けられる電解質材料を指す。ＬＳＴＰＳＯとは、上記で定義したＬＳＴＰＳであって、０．１～約１０原子％の酸素ドーピングを有するものを指す。ＬＰＳＯは、上記で定義したＬＰＳであって、０．１～約１０原子％の酸素ドーピングを有するものを指す。

【0030】

[35] 本明細書で使用される場合、「ＬＴＳ」は、Ｌｉ_２Ｓ－ＳｎＳ_２、Ｌｉ_２Ｓ－ＳｎＳ、Ｌｉ－Ｓ－Ｓｎ及び／又は本質的にＬｉ、Ｓ及びＳｎからなるカソライトとして記載することができる硫化リチウムスズ化合物を指す。組成物は、Ｌｉ_ｘＳｎ_ｙＳ_ｚ（式中、０．２５≦ｘ≦０．６５、０．０５≦ｙ≦０．２及び０．２５≦ｚ≦０．６５である）であってもよい。特定の実施形態において、ＬＴＳは、８０：２０、７５：２５、７０：３０、２：１、又は１：１のモル比のＬｉ_２Ｓ及びＳｎＳ_２の混合物である。ＬＴＳは最大１０原子％の酸素を含み得る。ＬＴＳは、Ｂｉ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｐ、Ｂ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｇａ及び／又はＩｎでドープされていてもよい。本明細書で使用される場合、「ＬＡＴＳ」は、上記で使用したＬＴＳを指し、さらにヒ素（Ａｓ）を含む。

【0031】

[36] 本明細書で使用される場合、「アニーリング」とは、制御された還元雰囲気、例えば、乾燥空気中で材料を、例えば、１００℃～４００℃、又は例えば、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃、又は３５０℃に加熱することを指す。

【0032】

[37] 本明細書で使用される場合、「高電圧で安定」という語句は、高電圧（Ｌｉ金属に対して４．２Ｖ以上）で、少なくとも３日間高電圧に保持した時に、材料のイオン伝導性又は抵抗を実質的に又は著しく劣化させるような反応をしない材料（例えば、コーティングされたカソード活物質）を指す。ここで、イオン伝導性又は抵抗の実質的又は有意な劣化とは、１桁以上のイオン伝導性の低下、又は抵抗の増大を意味する。本明細書で使用される場合、「高電圧」という用語は、リチウム金属に対して少なくとも４．２Ｖ（すなわち、ｖ．Ｌｉ）を意味する。高電圧はまた、さらに高い電圧を指す場合もあり、例えば、４．３、４．４、４．５、４．６、４．７、４．８．４．９、５．０Ｖ又はそれ以上である。

【0033】

[38] 本明細書で使用される場合、高電圧とは、特に指定のない限り、（０Ｖである）リチウム金属参照電極に対して４．２Ｖ以上を意味する。

【0034】

[39] 本明細書で使用される場合、「高温で安定」という語句は、高温（６０℃以上）で少なくとも３日間保持した時に、材料のイオン伝導性又は抵抗性を実質的に又は著しく低下させるような反応をしない材料（例えば、コーティングされたカソード活物質）を指す。

【0035】

[40] 本明細書で使用される場合、面積比抵抗（area-specific resistance）（ＡＳＲ）は、特に断りのない限り、Arbin又はBiologic装置を用いた電気化学サイクルによって測定される。

【0036】

[41] 本明細書で使用される場合、イオン伝導度は、当該技術分野で公知の電気インピーダンス分光法によって測定される。

【0037】

[42] 本明細書で使用される場合、「ＬＺＯ」という用語は、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、ＺｒＯ_２、又はそれらの組み合わせを指す。ＬＺＯは、結晶質、非晶質、又はそれらの組み合わせであってもよい。例えば、ＬＺＯは、結晶質ＺｒＯ_２及び非晶質Ｌｉ_２ＺｒＯ_３を含み得る。例えば、ＬＺＯはＺｒＯ_２を含み得る。例えば、ＬＺＯは、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３を含み得る。

【0038】

詳細な説明
[43] 一実施形態において、カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦８．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む組成物が本明細書中に記載される。別の実施形態において、酸化物は、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦８．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、ｙ及びａは両方ともゼロではなく、式は電荷中性である）の化合物を含む。別の実施形態において、酸化物は、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、ｙ及びａは両方ともゼロではなく、式は電荷中性である）の化合物を含む。別の実施形態において、酸化物は、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、２０．０≦ｘ≦２５．０、２．０≦ｙ≦５．０、１０．０≦ａ≦１６．０及び５０．０≦ｄ≦５５．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む。前述のいずれかを含むさらなる実施形態において、組成物は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比率を有する。

【0039】

[44] 別の実施形態において、表面及び表面上の酸化物を有するカソード活物質を含む組成物であって、酸化物が、非晶質リチウムジルコニウムオキシド、非晶質リチウムジルコニウムリンオキシド、及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、０．３～３．２のＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるＺｒ：Ｎｉの比を有する組成物が本明細書中に記載される。

【0040】

[45] 別の実施形態において、組成物は、表面及び表面上の酸化物を有するカソード活物質を含み、酸化物は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、組成物は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比を有する。一実施形態において、酸化物はカソード活物質と格子整合している。一実施形態において、酸化物は、結晶質の表面を有する。一実施形態において、酸化物は、非晶質の表面を有する。一実施形態において、組成物は、実質的に図２～６のいずれか１つに示されるような界面を有する。一実施形態において、酸化物は、連続的なコーティングである。一実施形態において、酸化物は非連続的なコーティングである。

【0041】

[46] 本明細書中、酸化物とは、本明細書中に別段の明示がない限り、カソード活物質が酸化物である場合であっても、カソード活物質そのものではなく、カソード活物質に結合された材料を指す。例えば、ＮＭＣは酸化物である。しかし、本明細書には、ＮＭＣ酸化物に結合する他の酸化物も記載されている。カソード活物質である酸化物とは異なるこれらの他の酸化物については、上述及び後述される。

【0042】

[47] 一実施形態において、酸化物は、０．０５≦ｘ≦１．５、１．０≦ｙ≦３．０、１．０≦ａ≦６．０、及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。

【0043】

[48] 一実施形態において、酸化物は、０．５≦ｘ≦７．０、１．０≦ｙ≦３．０、１．０≦ａ≦４．０、及び５．０≦ｄ≦１４．０であり、式が電荷中性である、式ＬｉｘＺｒｙＰａＯｄの化合物を含む。一実施形態において、酸化物は、０．５≦ｘ≦７．０、ｙは１．０、ａは１．０、及び６．０≦ｄ≦１４．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。

【0044】

[49] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、酸化物は、ｘが、１．０、２．０、３．０、５．０及び７．０から選択される、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、酸化物は、ｙが０、１．０、及び２．０から選択される式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、酸化物は、ａが０、１．０、及び３．０から選択される式ＬｉｘＺｒｙＰａＯｄの化合物を含む。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、酸化物は、ｘが３．０、４．０、６．０、７．０、８．０、及び１２．０から選択される式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。前述のいずれかを含む代替の実施形態において、酸化物は、ｘが２４．０である式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。

【0045】

[50] 一実施形態において、酸化物は、０．５≦ｘ≦２．０、０≦ｙ≦３．０、１．０≦ａ≦４．０、及び１０．０≦ｄ≦１３．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。一実施形態において、酸化物は、１．０≦ｘ≦２．０、１．０≦ｙ≦３．０、２．０≦ａ≦４．０、及び１１．０≦ｄ≦１３．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。一実施形態において、酸化物は、０．０５≦ｘ≦１．５、１≦ｙ≦３、２．０≦ａ≦４．０；及び１０．０≦ｄ≦１４．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。

【0046】

[51] 一実施形態において、酸化物は、１．０≦ｘ≦４．０、０≦ｙ≦２．０、１．０≦ａ≦３．０、及び４．０≦ｄ≦７．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。

【0047】

[52] 一実施形態において、酸化物は、１．０≦ｘ≦３．０、０≦ｙ≦２．０、０≦ａ≦２．０、及び５．０≦ｄ≦８．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。

【0048】

[53] 一実施形態において、酸化物は、５．０≦ｘ≦８．０、０≦ｙ≦２．０、０≦ａ≦２．０、及び６．０≦ｄ≦９．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。

【0049】

[54] 一実施形態において、酸化物は、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０、及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。一実施形態において、酸化物は、２０．０≦ｘ≦２５．０、２．０≦ｙ≦５．０、１０．０≦ａ≦１６．０；及び５０．０≦ｄ≦５５．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。

【0050】

[55] 一実施形態において、酸化物は、１．０≦ｘ≦３、０≦ｙ≦２、及び２．０≦ｄ≦５．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＯ_ｄの化合物を含む。

【0051】

[56] 特定の実施形態において、酸化物は、２．０≦ｘ≦４、０≦ａ≦２．０、及び２．０≦ｄ≦５．０であり、式が電荷中性である、式Ｌｉ_ｘＰ_ａＯ_ｄの化合物を含む。

【0052】

[57] 前述のいずれかを含むいくつかの実施形態において、酸化物は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_３ＰＯ_４、及びＬｉ_２ＺｒＯ_３から選択される化学式を含む。

【0053】

[58] 前述のいずれかを含む別の実施形態において、酸化物は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、及びＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３から選択される化学式を含む。

【0054】

[59] 一実施形態において、酸化物は、非晶質リチウムジルコニウムオキシド、非晶質リチウムジルコニウムリンオキシド、又はそれらの組み合わせを含む。

【0055】

[60] 一実施形態において、酸化物はＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含む。

【0056】

[61] 一実施形態において、酸化物はＬｉ_３ＺｒＰＯ_６を含む。

【0057】

[62] 一実施形態において、酸化物はＬｉ_５ＰＺｒＯ_７を含む。

【0058】

[63] 一実施形態において、酸化物はＬｉ_７ＺｒＰＯ_８を含む。

【0059】

[64] 一実施形態において、酸化物はＬｉ_３ＰＯ_４を含む。

【0060】

[65] 一実施形態において、酸化物はＬｉ_２ＺｒＯを含む。

【0061】

[66] 別の実施形態において、酸化物はＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３を含む。

【0062】

[67] 酸化物が特定の式の化合物を含むと記載される場合、Ｌｉ、Ｚｒ及びＰの比率は、酸化物を製造するために使用される前駆体の比率に基づく公称比率である。Ｌｉ、Ｚｒ及びＰの比率は、特に指定がない限り、酸化物を製造するプロセスにおいてバッチ化された前駆体の比率である。例えば、いくつかの実施形態において、組成物がＸＰＳによって決定される原子比によって特徴付けられることを記載することによって、比率が他に指定される。そのようなＸＰＳによって決定される原子比は、生成物上で測定され、バッチ化されたものではない。他の実施形態において、化合物が酸化物Ｌｉ３ＰＯ４として特徴付けられる場合、酸化物は、バッチ化された状態のモル比で約３：１：４のＬｉ：Ｐ：Ｏの比率を有する前駆体を使用して製造された、又は製造されることが可能であった。

【0063】

[68] 特定の実施形態において、酸化物は、１）ＬｉＯＨと、２）ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体との反応混合物の生成物である。特定の実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒのモル比は、約１：３、約１：２、約１：１、約２：１、約３：１、約４：１、約５：１、約６：１、約７：１、約８：１、約９：１及び約１０：１から選択される比である。一実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒ（すなわち、ＬｉＯＨ：ジルコニウム前駆体）のモル比は、約１：３～１：１の範囲の比である。一実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒのモル比は、約１：１～３：１の範囲の比である。一実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒのモル比は、約２：１～４：１の範囲の比である。一実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒのモル比は、約１：４～１：６の範囲の比である。一実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒのモル比は、約１：６～１：８の範囲の比である。特定の実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒのモル比は、約１：２、約２：１、約３：１、約１：５、約１：７から選択される比である。別の実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒのモル比は約２４：５～２５：２の範囲である。別の実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒのモル比は約２４：３である。

【0064】

[69] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、反応混合物中のＬｉ：Ｐ（すなわち、ＬｉＯＨ：リン前駆体）のモル比は、約１：２、約２：３、約１：１、約２：１、約４：１、約５：１、約６：１、約８：１、約１０：１、約１２：１、約１４：１及び約１６：１から選択される比である。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｌｉ：Ｐのモル比は、約１：２～１：１の範囲の比である。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｌｉ：Ｐのモル比は、約５：１～７：１の範囲の比である。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｌｉ：Ｐのモル比は、約８：１～１０：１の範囲の比である。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｌｉ：Ｐのモル比は、約１３：１～１５：１の範囲の比である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｌｉ：Ｐのモル比は、約２：３、約６：１、約１０：１及び約１４：１から選択される比である。前述のいずれかを含む別の実施形態において、Ｌｉ：Ｐのモル比は、約２４：１６～２４：１０の比である。前述のいずれかを含む別の実施形態において、Ｌｉ：Ｐのモル比は約２４：１４である。

【0065】

[70] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、反応混合物中のＺｒ：Ｐのモル比は、約１：２、約１：１、約１．３：１、約１．５：１、約１．８：１、約２：１、約３：１及び約４：１から選択される比である。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｚｒ：Ｐ（すなわち、ジルコニウム前駆体：リン前駆体）のモル比は、約１：１～１．５：１の範囲の比である。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｚｒ：Ｐのモル比は、約１．１～３：１の範囲の比である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｚｒ：Ｐのモル比は、約１．３：１又は約２：１から選択される比である。前述のいずれかを含む別の実施形態において、Ｚｒ：Ｐのモル比は、約３：２０～約３：１０から選択される比である。前述のいずれかを含む別の実施形態において、Ｚｒ：Ｐのモル比は約３：１４の比である。

【0066】

[71] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、ＬｉＯＨ：Ｚｒ：Ｐの出発モル比は、約２０：５０：３０～約２５：４０：３５である。前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ：Ｚｒ：Ｐの出発モル比は、約２０：４０：４０～３０：５０：２０の間である。前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ：Ｚｒ：Ｐの出発モル比は、約２０：４０：４０～２５：４５：３０である。

【0067】

[72] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、ＬｉＯＨ：Ｚｒ：Ｐの出発モル比は、約４０：３５：２５～６０：２０：２０である。前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ：Ｚｒ：Ｐの出発モル比は、約５０：２５：２５～５０：３５：１５である。

【0068】

[73] 前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ：Ｚｒ：Ｐの出発モル比は、約８０：１５：５～６５：２５：１０である。前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ：Ｚｒ：Ｐの出発モル比は、約７０：２５：５～８０：１０：１０である。

【0069】

[74] 前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ：Ｚｒ：Ｐの出発モル比は、約８０：１０：１０～８５：１０：５である。前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ：Ｚｒ：Ｐの出発モル比は、約８０：１０：１０～８２．５：１２．５：５である。

【0070】

[75] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、ＬｉＯＨ及びＺｒ：Ｐの出発モル比は、約７０：３０～６５：３５である。前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ及びＺｒ：Ｐの出発モル比は、約６０：４０～８０：２０である。前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ及びＺｒ：Ｐの出発モル比は、約６０：４０～７０：３０である。

【0071】

[76] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、ＬｉＯＨ及びＺｒ：Ｐの出発モル比は、約７５：２５～８０：２０である。前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ及びＺｒ：Ｐの出発モル比は、約７５：２５～８５：１５である。

【0072】

[77] 前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ及びＺｒ：Ｐの出発モル比は、約９５：５～９０：１０である。前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ及びＺｒ：Ｐの出発モル比は、約９５：５～９０：１０である。

【0073】

[78] 前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ及びＺｒ：Ｐの出発モル比は、約９０：１０～９５：５である。前述のいずれかを含む一実施形態において、ＬｉＯＨ及びＺｒ：Ｐの出発モル比は、約９０：１０～９５：５である。

【0074】

[79] 前述のいずれかを含む一実施形態において、酸化物はＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、１）ＬｉＯＨ；２）ジルコニウム前駆体；及び３）リン前駆体の反応混合物の生成物であり、Ｌｉ：Ｚｒの比は約１：２であり、Ｌｉ：Ｐの比は約２：３であり、Ｚｒ：Ｐの比は約１．３：１である。さらなる実施形態において、生成物は、１）ＬｉＯＨ；２）Ｚｒ（ＯＢｕ）_４；及び３）Ｐ_２Ｏ_５の反応混合物である。

【0075】

[80] 上記のいずれかを含む一実施形態において、酸化物はＬｉ_３ＺｒＰＯ_６を含み、１）ＬｉＯＨ；２）ジルコニウム前駆体；及び３）リン前駆体の反応混合物の生成物であり、Ｌｉ：Ｚｒの比は約３：１であり、Ｌｉ：Ｐの比は約６：１であり、Ｚｒ：Ｐの比は約２：１である。さらなる実施形態において、生成物は、１）ＬｉＯＨ；２）Ｚｒ（ＯＢｕ）_４；及び３）Ｐ_２Ｏ_５の反応混合物である。

【0076】

[81] 前述のいずれかを含む一実施形態において、酸化物は、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７を含み、１）ＬｉＯＨ；２）ジルコニウム前駆体；及び３）リン前駆体の反応混合物の生成物であり、Ｌｉ：Ｚｒの比は約５：１であり、Ｌｉ：Ｐの比は約１０：１であり、Ｚｒ：Ｐの比は約２：１である。さらなる実施形態において、生成物は、１）ＬｉＯＨ；２）Ｚｒ（ＯＢｕ）_４；及び３）Ｐ_２Ｏ_５の反応混合物である。

【0077】

[82] 前述のいずれかを含む一実施形態において、酸化物はＬｉ_７ＺｒＰＯ_８を含み、１）ＬｉＯＨ；２）ジルコニウム前駆体；及び３）リン前駆体の反応混合物の生成物であり、Ｌｉ：Ｚｒの比は約７：１であり、Ｌｉ：Ｐの比は約１４：１であり、Ｚｒ：Ｐの比は約２：１である。さらなる実施形態において、生成物は、１）ＬｉＯＨ；２）Ｚｒ（ＯＢｕ）_４；及び３）Ｐ_２Ｏ_５の反応混合物である。

【0078】

[83] 前述のいずれかを含む一実施形態において、酸化物は、Ｌｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３からなり、１）ＬｉＯＨ；２）ジルコニウム前駆体；及び３）リン前駆体の反応混合物の生成物であり、Ｌｉ：Ｚｒの比は約２４：３であり、Ｌｉ：Ｐの比は約２４：１４であり、Ｚｒ：Ｐの比は約３：１４である。さらなる実施形態において、生成物は、１）ＬｉＯＨ；２）Ｚｒ（ＯＢｕ）_４；及び３）Ｐ_２Ｏ_５の反応混合物である。

【0079】

[84] 一実施形態において、酸化物は、１）ＬｉＯＨ及び２）ジルコニウム前駆体の反応混合物の生成物である。特定の実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒの出発モル比は、約３０：７０、約４０：６０、約５０：５０、約６０：４０、約６５：３５、及び約７０：３０である。一実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒの出発モル比は、約６０：４０～７０：３０である。一実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒの出発モル比は、約５５：４５～約６５：３５である。一実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒの出発モル比は、約６５：３５～７５：２５である。一実施形態において、Ｌｉ：Ｚｒの出発モル比は約６６：３３である。

【0080】

[85] 特定の実施形態において、酸化物は、１）ＬｉＯＨと２）リン前駆体との反応混合物の生成物である。特定の実施形態において、Ｌｉ：Ｐの出発モル比は、約８０：２０～９０：１０である。特定の実施形態において、Ｌｉ：Ｐの出発モル比は、約７５：２５～８５：１５である。特定の実施形態において、Ｌｉ：Ｐの出発モル比は、約８５：２５～９５：５である。特定の実施形態において、Ｌｉ：Ｐの出発モル比は約８５：１５である。

【0081】

[86] 前述のいずれかを含む一実施形態において、リン前駆体は、Ｐ_２Ｏ_５、Ｈ_３ＰＯ_４、（ＮＨ_４）_３ＰＯ_４、（ＮＨ_３）_３ＰＯ_４、及びそれらの組み合わせから選択される。前述のいずれかを含む一実施形態において、ジルコニウム前駆体は、ジルコニウムブトキシド（Ｚｒ（ＯＢｕ）_４）、ジルコニウムプロポキシド（Ｚｒ（ＯＰｒ）_４）、ジルコニウムエトキシド（Ｚｒ（ＯＥｔ）_４）、ジルコニウムメトキシド（Ｚｒ（ＯＭｅ）_４）、及びそれらの組み合わせである。前述のいずれかを含む一実施形態において、リチウム前駆体は、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、リチウムエトキシド（ＬｉＯＥｔ）、リチウムメトキシド（ＬｉＯＭｅ）、金属リチウム、及びそれらの組み合わせから選択される。前述のいずれかを含む一実施形態において、ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体は、ジルコニウムアルコキシド前駆体又はリンアルコキシド前駆体などのゾルゲル前駆体である。一実施形態において、リン前駆体はＰ_２Ｏ_５である。一実施形態において、ジルコニウム前駆体はＺｒ（ＯＢｕ）４である。一実施形態において、リチウム前駆体はＬｉＯＨである。

【0082】

[87] 上記のいずれかを含む一実施形態において、酸化物はカソード活物質上のコーティングである。

【0083】

[88] 前述のいずれかを含む一実施形態において、酸化物又はコーティングは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）分析に基づく非晶質ドメインをさらに含む。前述のいずれかを含む一実施形態において、酸化物又はコーティングは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）分析に基づく結晶質ドメインをさらに含む。前述のいずれかを含む一実施形態において、酸化物又はコーティングは、透過型電子顕微鏡分析に基づく結晶質ドメインに加えて、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）分析に基づく非晶質ドメインをさらに含む。

【0084】

[89] 前述のいずれかを含む一実施形態において、結晶質ドメインはカソード活物質と接触している。

【0085】

[90] 前述のいずれかを含む一実施形態において、非晶質ドメインはカソード活物質と接触していない。

【0086】

[91] 前述のいずれかを含む一実施形態において、結晶質ドメインはカソード活物質と接触しており、非晶質ドメインは結晶質ドメインと接触している。

【0087】

[92] 前述のいずれかを含む一実施形態において、コーティングは連続的である。ある実施形態において、コーティングは非連続的である。

【0088】

[93] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、コーティングは、ＴＥＭ分析によって決定した場合、１ｎｍ≦Ｔ≦２０ｎｍの厚さＴを有する。

【0089】

[94] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、コーティングは、ＴＥＭ分析によって決定した場合、１ｎｍ未満の厚さＴを有する。

【0090】

[95] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、コーティングは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）分析によって決定した場合、１ｎｍ≦Ｔ≦２０ｎｍの厚さＴを有する。

【0091】

[96] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは、約１ｎｍ、約５ｎｍ、又は約１０ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約１ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約２ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約３ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約４ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約５ｎｍである。前述のいずれかを含むある実施形態において、Ｔは約６ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約７ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約８ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約９ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約１０ｎｍである。前述のいずれかを含む別の実施形態において、Ｔは約１１ｎｍである。前述のいずれかを含む別の実施形態において、Ｔは約１２ｎｍである。

【0092】

[97] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約０．８ｎｍ～約１０ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約０．８ｎｍ～５ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約０．８ｎｍ～２．５ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約０．８ｎｍ～１．５ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約１ｎｍ～４ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約１．５ｎｍ～３．５ｎｍである。前述のいずれかを含む他の実施形態において、Ｔは約５ｎｍ～１０ｎｍである。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約７ｎｍ～１０ｎｍの間である。

【0093】

[98] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、コーティングは均一層ではなく、Ｔは約０．８ｎｍ～１２ｎｍの厚さの範囲であり得る。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約０．８ｎｍ～５ｎｍの厚さの範囲である。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約１ｎｍ～３．５ｎｍの厚さの範囲である。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約１．５ｎｍ～４ｎｍの厚さの範囲である。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約５ｎｍ～１２ｎｍの厚さの範囲である。前述のいずれかを含む一実施形態において、Ｔは約５ｎｍ～８ｎｍの厚さの範囲である。

【0094】

[99] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約１２ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約１１ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約１０ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約９ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約８ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約７ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約６ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約５ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約４ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約３ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約２ｎｍ未満である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは約１ｎｍ未満である。

【0095】

[100] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、Ｔは、例えば、本明細書に記載されるように、ＴＥＭで検出できるほど厚くない。

【0096】

[101] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、コーティングは、結晶質ドメイン及び非晶質ドメインの両方を含み、結晶質ドメインの厚さは約０．８ｎｍ～５ｎｍであり、非晶質ドメインの厚さは約０．８ｎｍ～５ｎｍである。一実施形態において、結晶質ドメインの厚さは約１ｎｍ～３ｎｍであり、非晶質ドメインの厚さは約１ｎｍ～４ｎｍである。一実施形態において、結晶質ドメインの厚さは約１．５ｎｍ～２．５ｎｍであり、非晶質ドメインの厚さは約２ｎｍ～４ｎｍである。一実施形態において、結晶質ドメインの厚さは非晶質ドメインの厚さよりも小さい。別の実施形態において、結晶質ドメインの厚さは、非晶質ドメインの厚さよりも大きい。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、結晶質ドメインはカソード活物質と接触しており、非晶質ドメインは結晶質ドメインと接触している。

【0097】

[102] 前述の実施形態のいずれかにおいて、厚さは、記載された厚さの±２０％である。前述の実施形態のいずれかにおいて、厚さは、記載された厚さの±１０％である。

【0098】

[103] 前述のいずれかを含む一実施形態において、酸化物又はコーティングの結晶質ドメインは、ＴＥＭ分析によって決定されるように、カソード活物質の結晶質ドメインと格子整合しない。

【0099】

[104] 上記のいずれかを含む一実施形態において、酸化物又はコーティングの結晶質ドメインは、ＳＥＭ分析によって決定されるように、カソード活物質の結晶質ドメインと格子整合しない。

【0100】

[105] 上記のいずれかを含む一実施形態において、酸化物又はコーティングの結晶質ドメインは、ＴＥＭ分析によって決定されるように、カソード活物質の結晶質ドメインと格子整合する。

【0101】

[106] 前述のいずれかを含む一実施形態において、酸化物又はコーティングの結晶質ドメインは、ＳＥＭ分析によって決定されるように、カソード活物質の結晶質ドメインと格子整合する。

【0102】

[107] 前述のいずれかを含む一実施形態において、コーティングは、炭酸塩をさらに含む。

【0103】

[108] 前述のいずれかを含む一実施形態において、組成物は、第１のコーティングと接触する第２のコーティングをさらに含み、第１のコーティングはカソード活物質と接触する。

【0104】

[109] 前述のいずれかを含む一実施形態において、第２のコーティングは、コーティングの化学式と同一ではない化学式を有する。

【0105】

[110] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、第２のコーティングは、次の化学式の化合物：
Ｌｉ_ｘＢ_ｙＯ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．５≦ｙ≦１．６及び１．５≦ｚ≦２．６である）；
Ｌｉ_ｘＣ_ｙＯ_ｚ（式中、０．４≦ｘ≦１．８、０．１≦ｙ≦１及び１≦ｚ≦１．８である）；
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＯ_ｚ（式中、０≦ｘ≦１．６、０．２≦ｙ≦１．０及び２≦ｚ≦１．２である）；
Ｌｉ_ｘＰ_ｙＯ_ｚ（式中、０．６≦ｘ≦１．５、０．５≦ｙ≦１．４及び２．０≦ｚ≦３．７である）；
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙ（ＰＯ_４）_ｚ（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１≦ｙ≦３及び２．０≦ｚ≦４．０である）；
Ｌｉ_ｘＮｂ_ｙＯ_ｚ（式中、０．５≦ｘ≦１．５、０．５≦ｙ≦１．５及び２≦ｚ≦４である）；
Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、０≦ｘ≦１．６、０．２≦ｙ≦１．０及び２≦ｚ≦１．２である）；
Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＰ_ｗＯ_ｚ（式中、０≦ｘ≦２、１≦ｙ≦３、１≦ｗ≦４及び２≦ｚ≦２０である）；
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ｗＯ_ｚ（式中、０≦ｘ≦２、１≦ｙ≦３、１≦ｗ≦４及び２≦ｚ≦２０である）；
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＦ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．２５≦ｙ≦０．８及び１．７５≦ｚ≦３．４である）；
Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＦ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．２５≦ｙ≦０．８及び１．７５≦ｚ≦３．４である）；
Ｌｉ_ｘＡｌ_ｙＦ_ｚ（式中、０．４≦ｘ≦０．８、０．２≦ｙ≦０．６及び１．４≦ｚ≦２．２である）；
Ｌｉ_ｘＹ_ｙＦ_ｚ（式中、０．４≦ｘ≦０．８、０．２≦ｙ≦０．６及び１．４≦ｚ≦２．２である）；
Ｌｉ_ｘＮｂ_ｙＦ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．８、０．２≦ｙ≦０．８及び１．８≦ｚ≦４．２である）；又は
それらの組み合わせを含む。添え字ｘ、ｙ、及びｚは、化合物が電荷中性であるように選択される。

【0106】

[111] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、第２のコーティングは、次式の化合物：Ｌｉ_２ＣＯ_３；Ｌｉ_３ＢＯ_３；Ｌｉ_３Ｂ_１１Ｏ_１８；Ｌｉ_２ＺｒＯ_３；Ｌｉ_３ＰＯ_４；Ｌｉ_２ＳＯ_４；ＬｉＮｂＯ_３；Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２；ＬｉＴｉ_２（ＰＯ_４）_３；ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３；ＬｉＯＨ；ＬｉＦ；Ｌｉ_４ＺｒＦ_８；Ｌｉ_３Ｚｒ_４Ｆ_１９；Ｌｉ_３ＴｉＦ_６；ＬｉＡｌＦ_４；ＬｉＹＦ_４；ＬｉＮｂＦ_６；ＺｒＯ_２；Ａｌ_２Ｏ_３；ＴｉＯ_２；ＺｒＦ_４；ＡｌＦ_３；ＴｉＦ_４；ＹＦ_３；ＮｂＦ_５；又はそれらの組み合わせを含む。

【0107】

[112] 一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_２ＣＯ_３を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_３ＢＯ_３を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_３Ｂ_１１Ｏ_１８を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_３ＰＯ_４を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_２ＳＯ_４を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＬｉＮｂＯ_３を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＬｉＴｉ_２（ＰＯ_４）_３を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＬｉＯＨを含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＬｉＦを含む。一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_４ＺｒＦ_８を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_３Ｚｒ_４Ｆ_１９を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_３ＴｉＦ_６を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＬｉＡｌＦ_４を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＬｉＹＦ_４を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＬｉＮｂＦ_６を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＺｒＯ_２を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、Ａｌ_２Ｏ_３を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＴｉＯ_２を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＺｒＦ_４を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＡｌＦ_３を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＴｉＦ_４を含む。特定の実施形態において、第２のコーティングは、ＹＦ_３を含む。一実施形態において、第２のコーティングは、ＮｂＦ_５を含む。

【0108】

[113] 上記のいずれかを含む一実施形態において、第２のコーティングは、ＴＥＭ分析によって決定されるように非晶質である。

【0109】

[114] 上記のいずれかを含む一実施形態において、第２のコーティングは、ＴＥＭ分析によって決定されるように結晶質である。

【0110】

[115] 前述のいずれかを含む一実施形態において、第２のコーティングは、コーティングの化学式と同一ではない化学式を有する。

【0111】

[116] 前述のいずれかを含む一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_３ＢＯ_３を含む。

【0112】

[117] 前述のいずれかを含む一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_ｘＢ_ｙＯ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．５≦ｙ≦１．６及び１．５≦ｚ≦２．６である）を含む。

【0113】

[118] 前述のいずれかを含む一実施形態において、コーティングは、Ｌｉ_２ＣＯ_３、Ｌｉ_３ＢＯ_３、Ｌｉ_３Ｂ_１１Ｏ_１８、Ｌｉ_ｘＢ_ｙＯ_ｚ又はそれらの組み合わせを含む。式Ｌｉ_ｘＢ_ｙＯ_ｚ中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．５≦ｙ≦１．６及び１．５≦ｚ≦２．６である。

【0114】

[119] 前述のいずれかを含む一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＯ_ｚ（式中、０≦ｘ≦１．６、０．２≦ｙ≦１．０及び２≦ｚ≦１．２である）を含む。

【0115】

[120] 前述のいずれかを含む一実施形態において、≪第２のコーティングは、Ｌｉ_ｘＰ_ｙＯ_ｚ（式中、０．６≦ｘ≦１．５、０．５≦ｙ≦１．４及び２．０≦ｚ≦３．７である）を含む。

【0116】

[121] 前述のいずれかを含む一実施形態において、第２のコーティングは、Ｌｉ_３ＩｎＣｌ_６を含む。

【0117】

[122] 一実施形態において、第１のコーティングは、次式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１．０≦ｙ≦３．０、１．０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む。

【0118】

[123] 一実施形態において、第１のコーティングは、次式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．５≦ｘ≦７．０、１．０≦ｙ≦３．０、１．０≦ａ≦４．０及び５．０≦ｄ≦１４．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む。

【0119】

[124] 一実施形態において、第１のコーティングは、次式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．５≦ｘ≦２．０、０≦ｙ≦３．０、１．０≦ａ≦４．０及び１０．０≦ｄ≦１３．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む。

【0120】

[125] 一実施形態において、第１のコーティングは、次式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、１．０≦ｘ≦４．０、０≦ｙ≦２．０、１．０≦ａ≦３．０及び４．０≦ｄ≦７．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む。

【0121】

[126] 一実施形態において、第１のコーティングは、次式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、１．０≦ｘ≦３．０、０≦ｙ≦２．０、０≦ａ≦２．０及び５．０≦ｄ≦８．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む。

【0122】

[127] 一実施形態において、第１のコーティングは、次式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、５．０≦ｘ≦８．０、０≦ｙ≦２．０、０≦ａ≦２．０及び６．０≦ｄ≦９．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む。

【0123】

[128] 一実施形態において、第１のコーティングは、次式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＯ_ｄ（式中、１．０≦ｘ≦３、０≦ｙ≦２及び２．０≦ｄ≦５．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む。

【0124】

[129] 一実施形態において、第１のコーティングは、次式Ｌｉ_ｘＰ_ａＯ_ｄ（式中、２．０≦ｘ≦４、０≦ａ≦２．０及び２．０≦ｄ≦５．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む。

【0125】

[130] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、第１のコーティングは、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３及びＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３から選択される化学式を含む。

【0126】

[131] 一実施形態において、第１のコーティングは、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含む。

【0127】

[132] 特定の実施形態において、第１のコーティングはＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングは、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３及びＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３から選択される化学式を含む。

【0128】

[133] 一実施形態において、第１のコーティングはＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングは、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦８．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、式は電荷中性である）の化学式を含み、第２のコーティングはＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３ではない。

【0129】

[134] 一実施形態において、第１のコーティングは、ＴＥＭによって測定されたように、結晶質ドメインを含み、第２のコーティングは、ＴＥＭによって測定されたように、結晶質ドメイン又は非晶質ドメインを含む。

【0130】

[135] 一実施形態において、第１のコーティングは、ＴＥＭによって測定されたように、非晶質ドメインを含み、第２のコーティングは、ＴＥＭによって測定されたように、結晶質ドメイン又は非晶質ドメインを含む。

【0131】

[136] 一実施形態において、第１のコーティングは、ＴＥＭによって測定されたように、結晶質ドメイン及び非晶質ドメインを含み、第２のコーティングは、ＴＥＭによって測定されたように、結晶質ドメイン又は非晶質ドメインを含む。

【0132】

[137] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_３ＢＯ_３、Ｌｉ_３Ｂ_１１Ｏ_１８、Ｌｉ_ｘＢ_ｙＯ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．５≦ｙ≦１．６、及び１．５≦ｚ≦２．６である）、又はそれらの組み合わせを含み；且つ第１のコーティングがカソード活物質に接触し；且つ第２のコーティングが第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0133】

[138] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_ｘＢ_ｙＯ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．５≦ｙ≦１．６、及び１．５≦ｚ≦２．６である）、又はそれらの組み合わせを含み、第１のコーティングがカソード活物質に接触し、第２のコーティングが第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0134】

[139] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_３ＢＯ_３、Ｌｉ_３Ｂ_１１Ｏ_１８、又はそれらの組み合わせを含み、第１のコーティングがカソード活物質に接触し、第２のコーティングが第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0135】

[140] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_ｘＢ_ｙＯ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．５≦ｙ≦１．６、及び１．５≦ｚ≦２．６である）、Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＯ_ｚ（式中、０≦ｘ≦１．６、０．２≦ｙ≦１．０、及び２≦ｚ≦１．２である）、Ｌｉ_ｘＰ_ｙＯ_ｚ（式中、０．６≦ｘ≦１．５、０．５≦ｙ≦１．４、及び２．０≦ｚ≦３．７である）、又はそれらの組み合わせを含み、第１のコーティングがカソード活物質に接触し、第２のコーティングが第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0136】

[141] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_３ＢＯ_３、Ｌｉ_３Ｂ_１１Ｏ_１８、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＳＯ_４、Ｌｉ_ｘＢ_ｙＯ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．５≦ｙ≦１．６、及び１．５≦ｚ≦２．６である）、又はそれらの組み合わせを含み、第１のコーティングがカソード活物質に接触し、第２のコーティングが第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0137】

[142] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_ｘＢ_ｙＯ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．５≦ｙ≦１．６、及び１．５≦ｚ≦２．６である）；Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＯ_ｚ（式中、０≦ｘ≦１．６、０．２≦ｙ≦１．０、及び２≦ｚ≦１．２である）；Ｌｉ_ｘＰ_ｙＯ_ｚ（式中、０．６≦ｘ≦１．５、０．５≦ｙ≦１．４、及び２．０≦ｚ≦３．７である）；Ｌｉ_２ＳＯ_４、又はそれらの組み合わせを含み、第１のコーティングが、カソード活物質に接触し、第２のコーティングが、第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0138】

[143] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_３ＢＯ_３、Ｌｉ_３Ｂ_１１Ｏ_１８、ＬＺＯ、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＳＯ_４、又はそれらの組み合わせを含み、第１のコーティングが、カソード活物質に接触し、第２のコーティングが、第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0139】

[144] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_２ＣＯ_３、Ｌｉ_３ＢＯ_３、Ｌｉ_３Ｂ_１１Ｏ_１８、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＳＯ_４、又はそれらの組み合わせを含み、第１のコーティングがカソード活物質に接触し、第２のコーティングが、第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0140】

[145] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_３ＢＯ_３を含み、第１のコーティングがカソード活物質に接触し、第２のコーティングが、第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0141】

[146] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_３ＰＯ_４を含み、第１のコーティングがカソード活物質に接触し、第２のコーティングが、第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0142】

[147] また、カソード活物質を含むコーティングされたカソード活物質であって、カソード活物質が、第１のコーティング及び第２のコーティングを含み、第１のコーティングが、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、第２のコーティングが、Ｌｉ_２ＳＯ_４を含み、第１のコーティングがカソード活物質に接触し、第２のコーティングが、第１のコーティングに接触する、コーティングされたカソード活物質も本明細書中に記載される。

【0143】

[148] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、各コーティングの厚さは約１ｎｍ～５０ｎｍである。これは、カソード活物質が２つのコーティングを有するこれらの例において、２つのコーティングの各々が１ｎｍ～５０ｎｍの厚さを有してもよいことを意味する。各コーティングは、他のコーティングと同一の厚さを有していてもよいし、異なる厚さを有していてもよい。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約２ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約５ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約６ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約７ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約８ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約９ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１１ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１２ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１３ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１４ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１５ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１６ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１７ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１８ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約１９ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約２０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約２１ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約２２ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約２４ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約２５ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約２６ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約２７ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約２８ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約２９ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３１ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３２ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３３ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３４ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３５ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３６ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３７ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３８ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約３９ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４１ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４２ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４３ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４４ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４５ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４６ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４７ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４８ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約４９ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの一方は約５０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約５ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約６ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約７ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約８ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約９ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１１ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１２ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１３ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１４ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１５ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１６ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１７ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１８ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約１９ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２１ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２２ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２３ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２４ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２５ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２６ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２７ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２８ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約２９ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３１ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３２ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３３ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３４ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３５ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３６ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３７ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３８ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約３９ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４１ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４２ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４３ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４４ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４５ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４６ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４７ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４８ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約４９ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、２つのコーティングの第２のものは約５０ｎｍの厚さを有する。

【0144】

[149] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）；及びＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）から選択される。

【0145】

[150] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）、及びそれらの組み合わせから選択される。

【0146】

[151] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＮＭＣクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬＦＰクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＦｅＰＯ_４／Ｃである。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬＮＭＯクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４又はＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_２である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＮＣＡクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬＭＯクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬＣＯクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＣｏＯ_２である。一実施形態において、カソード活物質はＬｉＮｉＯ_２である。一実施形態において、カソード活物質はＬｉＮｉ_１－ｘＣｏ_ｘＯ_２（０．２＜ｘ＜０．５）である。カソード活物質は、組成のモル比が変化しても、本明細書に記載のカソード活物質と同様の任意の有用な公知のカソードであり得る。例えば、カソード活物質は、Minnmann et al. Advanced Energy Materials, 2022, 12, 2201425に記載の任意のカソード活物質であり得る。

【0147】

[152] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）、Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）、ＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ_２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ_２、及びニッケルコバルトアルミニウムオキシドから選択される。

【0148】

[153] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１及び０≦ｚ≦１である）；並びにＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１及び０≦ｚ≦１である）から選択される。

【0149】

[154] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１及び０≦ｚ≦１である）である。一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．８であり、ｙは０．１であり、及びｚは０．１である）である。特定の他の例において、コーティングされたカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．６であり、ｙは０．２であり、及びｚは０．２である）である。一実施形態において、コーティングされたカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．５であり、ｙは０．３であり、及びｚは０．２である）である。いくつかの他の例において、コーティングされたカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは１／３であり、ｙは１／３であり、及びｚは１／３である）である。特定の実施形態において、コーティングされたカソード活物質は、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ_２及びＬｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ_２から選択される。

【0150】

[155] 前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１及び０≦ｚ≦１である）である。特定の例において、カソード活物質中のリチウムの量は、電池の充電状態に応じて変化する。例えば、リチウムの量は、Ｌｉ_{０．９５－１．１}（Ｎｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚ）Ｏ_２（式中、ｘ、ｙ、及びｚは、上記で定義した通りである）の範囲であってよい。他の特定の例において、リチウムの量は、Ｌｉ_{０．２－１．１}（Ｎｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚ）Ｏ_２（式中、ｘ、ｙ、及びｚは、上記で定義した通りである）の範囲であってよい。リチウムの他の範囲は、本明細書において企図される。

【0151】

[156] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９７、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９５、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．８５、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．８３、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。一実施形態において、カソード活物質は高いニッケル含有量を有し、例えば、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９７、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。

【0152】

[157] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、非晶質リチウムジルコニウムオキシド、非晶質リチウムジルコニウムリンオキシド又はそれらの組み合わせを含み、カソード活物質が、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）及びそれらの組み合わせから選択される組成物が本明細書中に記載される。

【0153】

[158] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、カソード活物質が、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）及びそれらの組み合わせから選択される組成物が本明細書中に記載される。

【0154】

[159] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦８．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０であり、式が電荷中性である）の化合物を含み、カソード活物質が、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）及びそれらの組み合わせから選択される組成物が本明細書中に記載される。一実施形態において、カソード活物質は、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）である。

【0155】

[160] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、式が電荷中性である）の化合物を含み、カソード活物質が、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）及びそれらの組み合わせから選択される組成物が本明細書中に記載される。一実施形態において、カソード活物質は、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）である。

【0156】

[161] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．５≦ｘ≦７．０、１．０≦ｙ≦３．０、１．０≦ａ≦４．０及び５．０≦ｄ≦１４．０であり、式が電荷中性である）の化合物を含み、カソード活物質が、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）及びそれらの組み合わせから選択される組成物が本明細書中に記載される。一実施形態において、カソード活物質は、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）である。

【0157】

[162] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．５≦ｘ≦２．０、０≦ｙ≦３．０、１．０≦ａ≦４．０、及び１０．０≦ｄ≦１３．０であり、式が電荷中性である）の化合物を含み、カソード活物質が、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）及びそれらの組み合わせから選択される組成物が本明細書中に記載される。一実施形態において、カソード活物質は、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）である。

【0158】

[163] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、２０．０≦ｘ≦２５．０、２．０≦ｙ≦５．０、１０．０≦ａ≦１６．０及び５０．０≦ｄ≦５５．０であり、式が電荷中性である）の化合物を含み、カソード活物質が、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）及びそれらの組み合わせから選択される組成物が本明細書中に記載される。一実施形態において、カソード活物質は、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）である。

【0159】

[164] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、Ｌｉ_３ＰＯ_４、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、及びＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３から選択される化合物を含み、カソード活物質が、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）及びそれらの組み合わせから選択される組成物が本明細書中に記載される。一実施形態において、カソード活物質は、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）である。

【0160】

[165] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、カソード活物質が、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）及びそれらの組み合わせから選択される組成物が本明細書中に記載される。一実施形態において、カソード活物質は、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）である。

【0161】

[166] 前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１及び０≦ｚ≦１である）である。

【0162】

[167] 前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．８であり、ｙは０．１であり、及びｚは０．１である）である。

【0163】

[168] 前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．６であり、ｙは０．２であり、及びｚは０．２である）である。

【0164】

[169] 前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．５であり、ｙは０．３であり、及びｚは０．２である）である。

【0165】

[170] 前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは１／３であり、ｙは１／３であり、及びｚは１／３である）である。

【0166】

[171] 前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９７、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９５、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．８５、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．８３、０≦ｙ≦０．２及び０≦ｚ≦０．２である）である。

【0167】

[172] 前述のいずれかを含む一実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ_２及びＬｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ_２から選択される。

【0168】

[173] 明示的に別段の記載がない限り、本明細書における変数は、化学式が電荷中性になるように選択される。

【0169】

[174] 特定の実施形態において、本明細書中に記載されるコーティングされたカソード活物質を含むソリッドステートカソードが本明細書中に記載される。

【0170】

[175] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約１．０重量％～２０重量％のリチウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約５．０重量％～１０重量％のリチウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．０重量％～８重量％のリチウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、少なくとも５重量％のリチウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、１０重量％未満のリチウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．０重量％のリチウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．５重量％のリチウムを含む。

【0171】

[176] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、リチウム：マンガン、コバルト、及びニッケルの比（Ｌｉ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））が約０．０５～０．５重量％であることを特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、リチウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｌｉ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））が約０．１～０．３重量％であることを特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、リチウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｌｉ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））が約０．５重量％未満であることを特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、リチウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｌｉ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））が少なくとも約０．１重量％であることを特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、リチウム：マンガン、コバルト、及びニッケルの比（Ｌｉ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））が約０．１２又は０．１３重量％であることを特徴とする。

【0172】

[177] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．１重量％～１重量％のジルコニウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．１重量％～０．７重量％のジルコニウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、少なくとも０．１重量％のジルコニウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、１重量％未満のジルコニウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．２重量％のジルコニウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．３重量％のジルコニウムを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．５重量％のジルコニウムを含む。

【0173】

[178] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００１～０．０１重量％のジルコニウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｚｒ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００３～０．００９重量％のジルコニウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｚｒ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、少なくとも約０．００１重量％のジルコニウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｚｒ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、少なくとも約０．００３重量％のジルコニウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｚｒ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．０１重量％未満のジルコニウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｚｒ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００３４、０．００３６、０．００３９、０．００６、及び０．００９重量％から選択されるジルコニウム：マンガン、コバルト、及びニッケル（Ｚｒ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））の比を特徴とする。別の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００３０重量％のジルコニウム：マンガン、コバルト、及びニッケルの比（Ｚｒ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。

【0174】

[179] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．１重量％～約０．５重量％のリンを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．０８重量％～０．４重量％のリンを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、少なくとも０．１重量％のリンを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、０．５重量％未満のリンを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．１５重量％のリンを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．３重量％のリンを含む。

【0175】

[180] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００１～０．０１重量％のリン：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｐ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００２～０．０６重量％のリン：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｐ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００５重量％未満のリン：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｐ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００３重量％未満のリン：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｐ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００２重量％未満のリン：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｐ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、少なくとも約０．００１重量％のリン：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｐ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。一実施形態において、カソード活物質と、本明細書に記載のカソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００２５、０．００２６、及び０．００４４のリン：マンガン、コバルト、及びニッケルの比（Ｐ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。別の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約０．００４３のリン：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｐ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。

【0176】

[181] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約５重量％～約１０重量％のリチウム；約０．２重量％～約０．６重量％のジルコニウム；及び約０．１重量％～約０．５重量％のリンを含む。

【0177】

[182] 別の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約５重量％～約１０重量％のリチウム；約０．１重量％～約０．６重量％のジルコニウム；及び約０．１重量％～約０．５重量％のリンを含む。

【0178】

[183] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約０．１～０．３重量％のリチウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｌｉ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）；約０．００３～０．００９重量％のジルコニウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｚｒ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））；並びに約０．００２～０．０６重量％のリン：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｐ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。

【0179】

[184] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約０．１～０．３重量％のリチウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｌｉ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））；約０．００２５～０．００６重量％のジルコニウム：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｚｒ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））；並びに約０．００２～０．０６重量％のリン：マンガン、コバルト及びニッケルの比（Ｐ／（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ））を特徴とする。

【0180】

[185] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約６５重量％未満のマンガン、コバルト、及びニッケルを含む。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約６０重量％のマンガン、コバルト、及びニッケルを含む。

【0181】

[186] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．５重量％のリチウム、約０．５重量％のジルコニウム、約０．３重量％のリン、並びに約６０重量％のマンガン、コバルト及びニッケル（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）を含む組成物が本明細書中に記載される。

【0182】

[187] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_２ＺｒＯ_３を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．５重量％のリチウム約０．３重量％のジルコニウム、及び約６０重量％のマンガン、コバルト及びニッケル（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）を含む組成物が本明細書中に記載される。

【0183】

[188] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_３ＺｒＰＯ_６を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．３重量％のリチウム、約０．２重量％のジルコニウム、約０．１５重量％のリン、並びに約６０重量％のマンガン、コバルト及びニッケル（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）を含む組成物が本明細書中に記載される。

【0184】

[189] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_５ＰＺｒＯ_７を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．３重量％のリチウム、約０．２重量％のジルコニウム、約０．１５重量％のリン、並びに約５８重量％のマンガン、コバルト及びニッケル（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）を含む組成物が本明細書中に記載される。

【0185】

[190] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_７ＺｒＰＯ_８を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．５重量％のリチウム、約０．２重量％のジルコニウム、及び約０．１５重量％のリン、並びに約６０重量％のマンガン、コバルト及びニッケル（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）を含む組成物が本明細書中に記載される。

【0186】

[191] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．５重量％のリチウム、約０．１８重量％のジルコニウム、及び約０．２６重量％のリン、並びに約６０重量％のマンガン、コバルト、及びニッケル（Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）を含む組成物が本明細書中に記載される。

【0187】

[192] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって測定されるように、約０．４～４．０のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする。特定の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって測定されるように、約０．４～１．０、約１．０～１．５、約１．５～２．０、約２．０～２．５、約２．５～３．０、及び約３．０～３．５から選択される範囲のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする。特定の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約０．５５、約１．０、約１．２、約３．０、又は約３．２のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする。別の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって測定されるように、約０．２～３．０、約０．２～２．５、約０．２～２、約０．２～１．５、約０．２～１、又は約０．２～０．５のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする。別の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約０．３８のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする。

【0188】

[193] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって測定されるように、約０．１～３．２のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって決定されるように、約０．５～２．５のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする。一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって決定されるように、約０．７～２．５のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする。特定の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって決定されるように、約１．５～２．５のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする。特定の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約０．７５、約１．０９、約１．３７、約１．６１、又は約２．３５のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする。

【0189】

[194] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって決定されるように、約０．３～２０．０の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比を特徴とする。特定の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって決定されるように、約０．４～２．０、約２．０～５．０、約５．０～１０．０、約１０．０～１５．０、及び約１５．０～２０．０から選択される範囲の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比を特徴とする。特定の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約０．４０、約６．８、約７．０、約８．２、又は約１７．２の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比を特徴とする。別の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約１．６の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比を特徴とする。

【0190】

[195] 一実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって決定されるように、約０．０４～０．４の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする。特定の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、ＸＰＳによって決定されるように、約０．０４～０．０８、約０．０８～０．１、約０．１～０．３、及び約０．３～０．５から選択される範囲の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする。ここで、「Ｍｅ」はメチルを意味し、「Ｏ－Ｍｅ」はメトキシを意味する。特定の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約０．０５７、約０．０８、約０．１８、又は約０．３８の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする。特定の実施形態において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物は、約０．２１の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする。

【0191】

[196] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約０．５５のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約０．４０の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、及び約０．４の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0192】

[197] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６を含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約１．３のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約６．９の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、及び約０．０８の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0193】

[198] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_５ＺｒＰＯ_７を含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約１．１のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約８．２の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、及び約０．０８の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0194】

[199] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８を含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約３．０のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約１７．２の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、及び約０．０６の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0195】

[200] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_２ＺｒＯ_３を含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約３．２のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約７．０の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、及び約０．２の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0196】

[201] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物が、Ｌｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３を含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約０．３８のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約１．６の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、及び約０．２１の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0197】

[202] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）Ｏ_３を含み、組成物が、約０．１～約２のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする、組成物が本明細書中に記載され、一実施形態において、Ｚｒ：Ｎｉの原子％比が約０．７５である。

【0198】

[203] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_２ＺｒＯ_３を含み、組成物が、約１．４０～４．５のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載され、一実施形態において、Ｚｒ：Ｎｉの原子％比が約２．４である。

【0199】

[204] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_３ＺｒＰＯ_６を含み、組成物が、約０．１５～約２．２のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載され、一実施形態において、Ｚｒ：Ｎｉの原子％比は約１．４である。

【0200】

[205] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_５ＰＺｒＯ_７を含み、組成物が、約０．１～約２．０のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載され、一実施形態において、Ｚｒ：Ｎｉの原子％比は約１．１である。

【0201】

[206] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_７ＺｒＯ_８を含み、組成物が、約０．１４～３．２のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載され、一実施形態において、Ｚｒ：Ｎｉの原子％比は約１．６である。

【0202】

[207] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．５重量％のリチウム、約０．５重量％のジルコニウム、及び約０．３重量％のリンを含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約０．５５のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約０．４０の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、及び約０．４の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0203】

[208] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_２ＺｒＯ_３を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．５重量％のリチウム及び約０．３重量％のジルコニウムを含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約３．２のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約７．０の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、及び約０．２の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0204】

[209] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_３ＺｒＰＯ_６を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．３重量％のリチウム、約０．２重量％のジルコニウム、及び約０．１５重量％のリンを含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約１．３のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約６．９の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比を特徴とし、約０．０８の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0205】

[210] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_５ＰＺｒＯ_７を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．３重量％のリチウム、約０．２重量％のジルコニウム、及び約０．１５重量％のリンを含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約１．１のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約８．２の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、約０．０８の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0206】

[211] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_７ＺｒＰＯ_８を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．５重量％のリチウム、約０．２重量％のジルコニウム、及び約０．１５重量％のリンを含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約３．０のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約１７．２の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、約０．０６の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0207】

[212] カソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含む組成物であって、酸化物がＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３を含み、組成物が、ＩＣＰ分析によって測定されるように、約７．５重量％のリチウム、約０．１８重量％のジルコニウム、及び約０．２６重量％のリンを含み、組成物が、ＸＰＳによって測定されるように、約０．３８のＺｒ：Ｎｉの原子％比、約１．６２の官能基Ｃ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比、及び約０．２１の官能基Ｏ－Ｍｅ：全酸素の原子％比を特徴とする組成物が本明細書中に記載される。

【0208】

[213] 前述のいずれかを含む一実施形態において、ＸＰＳは組成物の緩い粉末から得られ、ＸＰＳ中に得られた粉末の走査面積直径は約４００μｍである。

【0209】

[214] いくつかの他の例において、本明細書中に記載されるカソード活物質と、カソード活物質に結合された酸化物とを含むソリッドステートカソードが本明細書中に記載される。

【0210】

[215] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、ソリッドステートカソードは、Ｌｉ_２Ｓ－ＳｉＳ_２、Ｌｉ_２Ｓ－ＳｉＳ_２－ＬｉＩ、Ｌｉ_２Ｓ－ＳｉＳ_２－Ｌｉ_３ＭＯ_４、Ｌｉ_２Ｓ－ＳｉＳ_２－Ｌｉ_３ＭＯ_３、Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５－ＬｉＩ、及びＬＡＴＳからなる群から選択されるソリッドステート電解質を含み、Ｍは、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎからなる群から選択されるメンバーである。

【0211】

[216] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、ソリッドステートカソードは、ＬＳＴＰＳ又はＬＰＳＩを含む。

【0212】

[217] いくつかの他の例において、本明細書中に記載されるソリッドステートカソードと、固体セパレータと、アノードとを含む電池が本明細書中に記載される。

【0213】

[218] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）、Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）、ＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ_２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ_２、及びニッケルコバルトアルミニウムオキシドから選択される。

【0214】

[219] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、電池のカソード活物質は、ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）；並びにＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）から選択される。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）である。特定の例において、カソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．８、ｙは０．１、ｚは０．１である）である。他の特定の例において、コーティングされたカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．６であり、ｙは０．２であり、ｚは０．２である）である。他の特定の例において、コーティングされたカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．５であり、ｙは０．３であり、ｚは０．２である）である。他の例において、コーティングされたカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは１／３、ｙは１／３、ｚは１／３である）である。特定の実施形態において、コーティングされたカソード活物質は、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ_２、及びＬｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ_２から選択される。

【0215】

[220] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）；並びにＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）から選択される。

【0216】

[221] 前述のいずれかを含む一実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）である。

【0217】

[222] 前述のいずれかを含む一実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．８であり、ｙは０．１であり、ｚは０．１である）である。

【0218】

[223] 前述のいずれかを含む一実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．６であり、ｙは０．２であり、ｚは０．２である）である。

【0219】

[224] 前述のいずれかを含む一実施形態において、電池中のカソード活物質はＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは０．５であり、ｙは０．３であり、ｚは０．２である）である。

【0220】

[225] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９７、０≦ｙ≦０．２、及び０≦ｚ≦０．２）である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９５、０≦ｙ≦０．２、及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９、０≦ｙ≦０．２、及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．８５、０≦ｙ≦０．２、及び０≦ｚ≦０．２である）である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．８３、０≦ｙ≦０．２、及び０≦ｚ≦０．２である）である。

【0221】

[226] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＮＭＣクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬＦＰクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＦｅＰＯ_４／Ｃである。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬＮＭＯクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４又はＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_２である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＮＣＡクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬＭＯクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４である。前述のいずれかを含む特定の実施形態において、カソード活物質は、ＬＣＯクラスのカソード活物質のメンバー、例えば、ＬｉＣｏＯ_２である。

【0222】

[227] 前述のいずれかを含む一実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘは１／３であり、ｙは１／３であり、ｚは１／３である）である。

【0223】

[228] 前述のいずれかを含む一実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ_２、及びＬｉ（ＮｉＣｏＡｌ）Ｏ_２から選択される。

【0224】

[229] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、電池中のカソード活物質は、ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）、Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）、ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）、及びニッケルコバルトアルミニウムオキシドから選択される。

【0225】

非限定的実施形態
[230] 本開示は、少なくとも以下の非限定的実施形態を提供する。

【0226】

（ａ）
カソード活物質と、
カソード活物質に結合された少なくとも１種の酸化物と
を含む組成物であって、
カソード活物質に結合された少なくとも１種の酸化物が、リチウム（Ｌｉ）と、酸素（Ｏ）と、ジルコニウム（Ｚｒ）及びリン（Ｐ）の少なくとも１種とを含み、
Ｌｉ、Ｚｒ、Ｐ及びＯのモル比が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、添え字ｘ、ｙ、ａ及びｄは、少なくとも１種の酸化物が電荷中性であり、ｙ及びａが両方ともゼロではないように選択される）によって表され、
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比を有する、組成物。

【0227】

（ｂ）Ｌｉ、Ｚｒ、Ｐ及びＯのモル比が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦７．０、０≦ｙ≦３．０、０≦ａ≦６．０及び２．０≦ｄ≦２０．０である）によって表される、（ａ）の組成物。

【0228】

（ｃ）
表面を有するカソード活物質と、表面に結合した酸化物とを含む組成物であって、
酸化物が、
非晶質酸化リチウムジルコニウム；
非晶質リチウムジルコニウムリンオキシド；及び
これらの組み合わせ
からなる群から選択され、
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比を有する、組成物。

【0229】

（ｄ）
表面と、表面に結合した酸化物とを有するカソード活物質を含む、請求項（ｃ）に記載の組成物であって、
酸化物が、
ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３；
Ｌｉ_２ＺｒＯ_３；
Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６；
Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７；
Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８；
Ｌｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３；及び
これらの組み合わせ
からなる群から選択され、
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定されるように、０．３～３．２のＺｒ：Ｎｉの比を有する、組成物。

【0230】

（ｅ）酸化物が非晶質である、実施形態（ａ）～（ｄ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0231】

（ｆ）酸化物が結晶質である、実施形態（ａ）～（ｅ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0232】

（ｇ）少なくとも添え字ｘ及び添え字ｄが０ではない、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｅ）～（ｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0233】

（ｈ）添え字ｙが０ではない、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｅ）～（ｇ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0234】

（ｉ）添え字ｙ及び添え字ａが０ではない、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｅ）～（ｇ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0235】

（ｊ）添え字ｘ又は添え字ａの少なくとも１つが０に等しくない、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｅ）～（ｉ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0236】

（ｋ）酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１≦ｙ≦３、１．０≦ａ≦６．０；及び２．０≦ｄ≦２０．０である）の化合物を含む、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｅ）～（ｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0237】

（ｌ）酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１≦ｙ≦３、２．０≦ａ≦４．０；及び１０．０≦ｄ≦１４．０である）の化合物を含む、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｅ）～（ｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0238】

（ｍ）酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、２０．０≦ｘ≦２５．０、２．０≦ｙ≦５．０、１０．０≦ａ≦１６．０；及び５０．０≦ｄ≦５５．０である）の化合物を含む、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｅ）～（ｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0239】

（ｎ）酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＯ_ｄ（式中、１．０≦ｘ≦３、０≦ｙ≦２、及び２．０≦ｄ≦５．０である）の化合物である、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｅ）～（ｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0240】

（ｏ）酸化物が、式Ｌｉ_ｘＰ_ａＯ_ｄ（式中、２．０≦ｘ≦４、０≦ａ≦２．０、及び２．０≦ｄ≦５．０である）の化合物である、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｅ）～（ｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0241】

（ｐ）酸化物が、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、Ｌｉ_７ＺｒＰＯ_８、及びＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３から選択される化合物を含む、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｄ）～（ｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0242】

（ｑ）酸化物がＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３を含む、実施形態（ｐ）に記載の組成物。

【0243】

（ｒ）酸化物がＬｉ_３ＰＯ_４を含む、実施形態（ａ）～（ｂ）及び（ｄ）～（ｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0244】

（ｓ）酸化物がＬｉ_２ＺｒＯ_３を含む、実施形態（ａ）～（ｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0245】

（ｔ）酸化物が、１）ＬｉＯＨと、２）ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体との反応混合物の生成物である、実施形態（ａ）～（ｓ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0246】

（ｕ）反応混合物中のＬｉ：Ｚｒのモル比が約１：３～１：１の範囲の比である、実施形態（ｔ）に記載の組成物。

【0247】

（ｖ）反応混合物中のＬｉ：Ｚｒのモル比が約１：１～３：１の範囲である、実施形態（ｔ）の組成物。

【0248】

（ｗ）反応混合物中のＬｉ：Ｚｒのモル比が約４：１～６：１の範囲の比である、実施形態（ｔ）の組成物。

【0249】

（ｘ）反応混合物中のＬｉ：Ｚｒのモル比が約６：１～８：１の範囲である、実施形態（ｔ）の組成物。

【0250】

（ｙ）反応混合物中のＬｉ：Ｚｒのモル比が約８：１～１０：１の範囲である、実施形態（ｔ）に記載の組成物。

【0251】

（ｚ）反応混合物中のＬｉ：Ｐのモル比が約３：１～１：１の範囲内の比である、実施形態（ｔ）～（ｙ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0252】

（ａａ）反応混合物中のＬｉ：Ｐのモル比が約１：３～１：１の範囲の比である、実施形態（ｔ）～（ｙ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0253】

（ｂｂ）反応混合物中のＬｉ：Ｐのモル比が約５：１～７：１の範囲である、実施形態（ｔ）～（ｙ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0254】

（ｃｃ）反応混合物中のＬｉ：Ｐのモル比が約９：１～１１：１の範囲の比である、実施形態（ｔ）～（ｙ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0255】

（ｄｄ）反応混合物中のＬｉ：Ｐのモル比が約１３：１～１５：１である、実施形態（ｔ）～（ｙ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0256】

（ｅｅ）反応混合物中のＺｒ：Ｐのモル比が約３：１６～３：１０の範囲の比である、実施形態（ｔ）～（ｄｄ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0257】

（ｆｆ）反応混合物中のＺｒ：Ｐのモル比が約１．３：１～１：１の範囲の比である、実施形態（ｔ）～（ｄｄ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0258】

（ｇｇ）反応混合物中のＺｒ：Ｐのモル比が約１：１～３：１の範囲である、実施形態（ｔ）～（ｄｄ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0259】

（ｈｈ）反応混合物中のＺｒ：Ｐのモル比が約１．３：１の比である、実施形態（ｔ）～（ｄｄ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0260】

（ｉｉ）反応混合物中のＺｒ：Ｐのモル比が２．０の比である、実施形態（ｔ）～（ｄｄ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0261】

（ｊｊ）反応混合物中のＬｉ及びＺｒ：Ｐのモル比が約７０：３０～６５：３５である、実施形態（ｔ）の組成物。

【0262】

（ｋｋ）反応混合物中のＬｉ及びＺｒ：Ｐのモル比が、約７５：２５～８０：２０である、実施形態（ｔ）の組成物。

【0263】

（ｌｌ）反応混合物中のＬｉ及びＺｒ：Ｐのモル比が約８０：２０～９０：１０である、実施形態（ｔ）の組成物。

【0264】

（ｍｍ）反応混合物中のＬｉ及びＺｒ：Ｐのモル比が約９０：１０～８５：１５である、実施形態（ｔ）の組成物。

【0265】

（ｎｎ）反応混合物中のＬｉ及びＺｒ：Ｐのモル比が約９５：５～９０：１０である、実施形態（ｔ）の組成物。

【0266】

（ｏｏ）反応混合物中のＬｉ及びＺｒ：Ｐのモル比が約９０：１０～９５：５である、実施形態（ｔ）の組成物。

【0267】

（ｐｐ）酸化物が、ＬｉＯＨとリン前駆体との反応混合物の生成物である、実施形態（ａ）～（ｂ）、（ｅ）～（ｍ）、（ｏ）～（ｒ）、及び（ｔ）～（ｏｏ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0268】

（ｑｑ）酸化物が、ＬｉＯＨとジルコニウム前駆体との反応混合物の生成物である、実施形態（ａ）～（ｎ）、（ｐ）～（ｑ）、及び（ｓ）～（ｏｏ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0269】

（ｒｒ）ジルコニウム前駆体が、ジルコニウムプロポキシド、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムメトキシド、及びジルコニウムブトキシドから選択される、実施形態（ｒ）～（ｏｏ）及び（ｑｑ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0270】

（ｓｓ）ジルコニウム前駆体がジルコニウムブトキシドである、実施形態（ｒｒ）に記載の組成物。

【0271】

（ｔｔ）リン前駆体が、Ｐ_２Ｏ_５、Ｈ_３ＰＯ_４、（ＮＨ_４）_３ＰＯ_４から選択される、実施形態（ｒ）～（ｐｐ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0272】

（ｕｕ）リン前駆体がＰ_２Ｏ_５である、実施形態（ｔｔ）に記載の組成物。

【0273】

（ｖｖ）酸化物がカソード活物質と格子整合している、実施形態（ａ）～（ｕｕ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0274】

（ｗｗ）酸化物が非晶質である表面を有する、実施形態（ｖｖ）に記載の組成物。

【0275】

（ｘｘ）酸化物が結晶性の表面を有する、実施形態（ｖｖ）又は（ｗｗ）に記載の組成物。

【0276】

（ｙｙ）実質的に図３、図４、図５、又は図６に示されるような界面を有する、実施形態（ａ）～（ｅ）及び（ｆ）～（ｗｗ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0277】

（ｚｚ）実質的に図２、図４、図５、又は図６に示されるような界面を有する、実施形態（ａ）～（ｄ）、（ｆ）～（ｖｖ）及び（ｘｘ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0278】

（ａａａ）カソード活物質が、ＬｉＭＰＯ_４（式中、Ｍ＝Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ）；Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ_ｚ（式中、ｘは０～８であり、ｙは１～１２であり、ｚは１～２４である）；ＬｉＭｎ_２ａＮｉ_ａＯ_４（式中、ａは０～２である）；ニッケルコバルトアルミニウムオキシド；ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）；並びにＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及び０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１である）から選択される、実施形態（ａ）～（ｚｚ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0279】

（ｂｂｂ）カソード活物質が、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である）である、実施形態（ａ）～（ａａａ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0280】

（ｃｃｃ）カソード活物質が、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘが０．８であり、ｙが０．１であり、ｚが０．１である）である、実施形態（ｂｂｂ）に記載の組成物。

【0281】

（ｄｄｄ）カソード活物質が、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘが０．６であり、ｙが０．２であり、ｚが０．２である）である、実施形態（ｂｂｂ）に記載の組成物。

【0282】

（ｅｅｅ）カソード活物質が、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘが０．５であり、ｙが０．３であり、ｚが０．２である）である、実施形態（ｂｂｂ）に記載の組成物。

【0283】

（ｆｆｆ）カソード活物質がＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘが１／３であり、ｙが１／３であり、ｚが１／３である）である、実施形態（ｂｂｂ）に記載の組成物。

【0284】

（ｇｇｇ）カソード活物質がＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、０．８≦ｘ≦０．９７であり、０≦ｙ≦０．２であり、０≦ｚ≦０．２である）である、実施形態（ｂｂｂ）の組成物。

【0285】

（ｈｈｈ）カソード活物質が、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．９０、０≦ｙ≦０．２、及び０≦ｚ≦０．２である）である、実施形態（ｂｂｂ）に記載の組成物。

【0286】

（ｉｉｉ）カソード活物質が、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．８５、０≦ｙ≦０．２、及び０≦ｚ≦０．２である）である、実施形態（ｂｂｂ）に記載の組成物。

【0287】

（ｊｊｊ）カソード活物質が、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２（式中、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０．８≦ｘ≦０．８３、０≦ｙ≦０．２、及び０≦ｚ≦０．２である）である、実施形態（ｂｂｂ）に記載の組成物。

【0288】

（ｋｋｋ）カソード活物質がＬｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ_２である、実施形態（ｂｂｂ）に記載の組成物。

【0289】

（ｌｌｌ）カソード活物質が、ＮＭＣクラスのカソード活物質；ＬＦＰクラスのカソード活物質；ＬＮＭＯクラスのカソード活物質；ＮＣＡクラスのカソード活物質；ＬＭＯクラスのカソード活物質；ＬＣＯクラスのカソード活物質からのメンバーから選択される、実施形態（ａ）～（ｚｚ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0290】

（ｍｍｍ）ＸＰＳによって決定されるように、約０．４～４のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする、実施形態（ａ）～（ｎ）、（ｐ）～（ｑ）、（ｓ）～（ｏｏ）及び（ｑｑ）～（ｌｌｌ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0291】

（ｎｎｎ）ＸＰＳによって決定されるように、約０．２～２のＺｒ：Ｎｉの原子％比であることを特徴とする、実施形態（ａ）～（ｎ）、（ｐ）～（ｑ）、（ｓ）～（ｏｏ）及び（ｑｑ）～（ｌｌｌ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0292】

（ｏｏｏ）約０．５５、約１．１、約１．３、約３．０、又は約３．２のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする、実施形態（ｍｍｍ）に記載の組成物。

【0293】

（ｐｐｐ）約０．３８のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする、実施形態（ｎｎｎ）の組成物。

【0294】

（ｑｑｑ）約０．５～約２．５のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする、実施形態（ｍｍｍ）に記載の組成物。

【0295】

（ｒｒｒ）約０．７～１．５のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする、実施形態（ｍｍｍ）に記載の組成物。

【0296】

（ｓｓｓ）約１．５～２．５のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする、実施形態（ｍｍｍ）に記載の組成物。

【0297】

（ｔｔｔ）約０．７５、１．０９、１．３７、１．６１、及び２．３５のＺｒ：Ｎｉの原子％比を特徴とする、実施形態（ｍｍｍ）に記載の組成物。

【0298】

（ｕｕｕ）ＸＰＳによって決定されるように、約０．３～２０のＣ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比を特徴とする、実施形態（ａ）～（ｔｔｔ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0299】

（ｖｖｖ）ＸＰＳによって決定されるように、約０．４、約６．８、約７．０、約８．２、又は約１７．２のＣ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比を特徴とする、実施形態（ｕｕｕ）の組成物。

【0300】

（ｗｗｗ）ＸＰＳによって決定されるように、約１．６のＣ－ＣＯ_３：Ｎｉの原子％比を特徴とする、実施形態（ｕｕｕ）の組成物。

【0301】

（ｘｘｘ）ＸＰＳによって決定されるように、約０．０４～０．４のＯ－ＣＨ_３中の酸素：カソード活物質に結合された酸化物中の全酸素の原子％比を特徴とする、実施形態（ａ）～（ｗｗｗ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0302】

（ｙｙｙ）ＸＰＳによって決定されるように、約０．０５７、約０．０８０、約０．１９、又は約０．３９のＯ－ＣＨ_３中の酸素：全酸素の原子％比を特徴とする、実施形態（ｘｘｘ）の組成物。

【0303】

（ｚｚｚ）ＸＰＳによって決定されるように、約０．２１のＯ－ＣＨ_３中の酸素：全酸素の原子％比を特徴とする、実施形態（ｘｘｘ）の組成物。

【0304】

（ａａａａ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約５重量％～約１０重量％のリチウムを含むことを特徴とする、実施形態（ａ）～（ｚｚｚ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0305】

（ｂｂｂｂ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約１重量％未満のジルコニウムを含む、実施形態（ａ）～（ｎ）、（ｐ）～（ｑ）、（ｓ）～（ｏｏ）及び（ｑｑ）～（ａａａａ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0306】

（ｃｃｃｃ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、少なくとも約０．１重量％のジルコニウムを含む、実施形態（ａ）～（ｎ）、（ｐ）～（ｑ）、（ｓ）～（ｏｏ）及び（ｑｑ）～（ａａａａ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0307】

（ｄｄｄｄ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約０．１重量％～０．７重量％のジルコニウムを含む、実施形態（ａ）～（ｎ）、（ｐ）～（ｑ）、（ｓ）～（ｏｏ）及び（ｑｑ）～（ａａａａ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0308】

（ｅｅｅｅ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約０．５重量％未満のリンを含む、実施形態（ａ）～（ｍ）、（ｏ）～（ｒ）、（ｔ）～（ｐｐ）、及び（ｒｒ）～（ｄｄｄ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0309】

（ｆｆｆｆ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、少なくとも０．１重量％のリンを含む、実施形態（ａ）～（ｍ）、（ｏ）～（ｒ）、（ｔ）～（ｐｐ）、及び（ｒｒ）～（ｄｄｄｄ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0310】

（ｇｇｇｇ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約０．０８重量％～０．４重量％のリンを含む、実施形態（ａ）～（ｍ）、（ｏ）～（ｒ）、（ｔ）～（ｐｐ）、及び（ｒｒ）～（ｄｄｄｄ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0311】

（ｈｈｈｈ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、約６５重量％未満のマンガン、コバルト、及びニッケルを含む、実施形態（ａ）～（ｇｇｇｇ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0312】

（ｉｉｉｉ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、少なくとも約５５重量％のマンガン、コバルト、及びニッケルを含む、実施形態（ａ）～（ｇｇｇｇ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0313】

（ｊｊｊｊ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、マンガン、コバルト、及びニッケルに対するリンの比（Ｐ：Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）が少なくとも約０．００１重量％である、実施形態（ａ）～（ｍ）、（ｏ）～（ｒ）、（ｔ）～（ｐｐ）、及び（ｒｒ）～（ｉｉｉｉ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0314】

（ｋｋｋｋ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、マンガン、コバルト、及びニッケルに対するジルコニウムの比（Ｚｒ：Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）が少なくとも約０．００２重量％である、実施形態（ａ）～（ｍ）、（ｏ）～（ｒ）、（ｔ）～（ｐｐ）、及び（ｒｒ）～（ｊｊｊｊ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0315】

（ｌｌｌｌ）誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析によって測定されるように、マンガン、コバルト、及びニッケルに対するリチウムの比（Ｌｉ：Ｍｎ＋Ｃｏ＋Ｎｉ）が少なくとも約０．０８重量％である、実施形態（ａ）～（ｋｋｋｋ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0316】

（ｍｍｍｍ）式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０；及び２．０≦ｄ≦５５．０であり；式は電荷中性である）を有する酸化物であって、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）、及びそれらの組み合わせから選択されるカソード活物質に結合している、酸化物。

【0317】

（ｎｎｎｎ）化合物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、２０．０≦ｘ≦２５．０、２．０≦ｙ≦５．０、１０．０≦ａ≦１６．０、及び５０．０≦ｄ≦５５．０である）を有する、実施形態（ｍｍｍｍ）に記載の酸化物。

【0318】

（ｏｏｏｏ）式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．５≦ｘ≦７、０≦ｙ≦３、０≦ａ≦６；及び２．０≦ｄ≦２０であり；式は電荷中性である）を有する酸化物であって、リチウムコバルトオキシド（ＬＣＯ）、リチウムニッケルコバルトアルミニウムオキシド（ＮＣＡ）、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）、リチウム鉄ホスフェート（ＬＦＰ）、及びそれらの組み合わせから選択されるカソード活物質に結合している、酸化物。

【0319】

（ｐｐｐｐ）酸化物が、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ａＯ_ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１≦ｙ≦３、１．０≦ａ≦６．０、及び２．０≦ｄ≦２０である）の化合物を含む、実施形態（ｏｏｏｏ）に記載の酸化物。

【0320】

（ｑｑｑｑ）化合物がＬｉ_２４Ｚｒ_３Ｐ_１４Ｏ_５３である、実施形態（ｍｍｍｍ）に記載の酸化物。

【0321】

（ｒｒｒｒ）化合物が、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_３ＺｒＰＯ_６、Ｌｉ_５ＰＺｒＯ_７、及びＬｉ_７ＺｒＰＯ_８から選択される、実施形態（ｏｏｏｏ）に記載の酸化物。

【0322】

（ｓｓｓｓ）化合物がＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３である、実施形態（ｒｒｒｒ）に記載の酸化物。

【0323】

（ｔｔｔｔ）化合物がＬｉ_３ＰＯ_４である、実施形態（ｒｒｒｒ）に記載の酸化物。

【0324】

（ｕｕｕｕ）化合物がＬｉ_２ＺｒＯ_３である、実施形態（ｒｒｒｒ）に記載の酸化物。

【0325】

（ｖｖｖｖ）カソード活物質が、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）である、実施形態（ｍｍｍｍ）～（ｕｕｕｕ）のいずれか１つに記載の酸化物。

【0326】

（ｗｗｗｗ）カソード活物質に結合された酸化物が、カソード活物質上のコーティングである、実施形態（ａ）～（ｌｌｌｌ）のいずれか１つに記載の組成物、又は実施形態（ｍｍｍｍ）～（ｖｖｖｖ）のいずれか１つに記載の酸化物。

【0327】

（ｘｘｘｘ）実施形態（ａ）～（ｌｌｌｌ）のいずれか１つの組成物又は実施形態（ｍｍｍｍ）～（ｖｖｖｖ）のいずれか１つの酸化物を含む、ソリッドステートカソード。

【0328】

（ｙｙｙｙ）実施形態（ｘｘｘｘ）のソリッドステートカソードと、ソリッドステート電解質と、リチウム金属、チタン酸リチウム（Ｌｉ２ＴｉＯ３、ＬＴＯ）、炭素／グラファイト（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）／酸化ケイ素、リチウム（Ｌｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、それらの合金、及びそれらの組み合わせから選択されるアノード活物質とを含む、ソリッドステート電池。

【0329】

（ｚｚｚｚ）カソード活物質に結合された酸化物が、カソード活物質上のコーティングである、実施形態（ａ）～（ｌｌｌｌ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0330】

（ａａａａａ）コーティングが連続的である、実施形態（ｚｚｚｚ）に記載の組成物。

【0331】

（ｂｂｂｂｂ）コーティングが非連続的である、実施形態（ｚｚｚｚ）の組成物。

【0332】

（ｃｃｃｃｃ）コーティングが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、結晶質ドメインを含む、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｂｂｂｂｂ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0333】

（ｄｄｄｄｄ）コーティングが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、非晶質ドメインを含む、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｃｃｃｃｃ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0334】

（ｅｅｅｅｅ）コーティングが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、結晶質ドメイン及び非晶質ドメインを含む、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｄｄｄｄｄ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0335】

（ｆｆｆｆｆ）結晶質ドメインがカソードと接触しており、非晶質ドメインが結晶質ドメインと接触している、実施形態（ｅｅｅｅｅ）の組成物。

【0336】

（ｇｇｇｇｇ）コーティングが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、０．７ｎｍ≦Ｔ≦２０ｎｍの厚さＴを有する、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｆｆｆｆｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0337】

（ｈｈｈｈｈ）コーティングが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、１ｎｍ≦Ｔ≦２０ｎｍの厚さＴを有する、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｆｆｆｆｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0338】

（ｉｉｉｉｉ）コーティングが、ＴＥＭ分析によって決定されるように、１ｎｍ未満の厚さＴを有する、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｆｆｆｆｆ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0339】

（ｊｊｊｊｊ）Ｔが約１ｎｍ、約５ｎｍ、又は約１０ｎｍである、実施形態（ｇｇｇｇｇ）の組成物。

【0340】

（ｋｋｋｋｋ）Ｔが約０．８ｎｍ～約１０ｎｍである、実施形態（ｇｇｇｇｇ）の組成物。

【0341】

（ｌｌｌｌｌ）Ｔが約０．８ｎｍ～約５ｎｍである、実施形態（ｇｇｇｇｇ）の組成物。

【0342】

（ｍｍｍｍｍ）Ｔが約０．８ｎｍ～２．５ｎｍである、実施形態（ｇｇｇｇｇ）の組成物。

【0343】

（ｎｎｎｎｎ）結晶質ドメインの厚さが約０．８ｎｍ～５ｎｍであり、非晶質ドメインの厚さが約０．８ｎｍ～５ｎｍである、実施形態（ｅｅｅｅｅ）～（ｍｍｍｍｍ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0344】

（ｏｏｏｏｏ）結晶質ドメインの厚さが約１ｎｍ～３ｎｍであり、非晶質ドメインの厚さが約１ｎｍ～４ｎｍである、実施形態（ｅｅｅｅｅ）～（ｍｍｍｍｍ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0345】

（ｐｐｐｐｐ）結晶質ドメインの厚さが非晶質ドメインの厚さ未満である、実施形態（ｅｅｅｅｅ）～（ｏｏｏｏｏ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0346】

（ｑｑｑｑｑ）コーティングが、ＴＥＭが検出できる厚さよりも厚くない、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｐｐｐｐｐ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0347】

（ｒｒｒｒｒ）ＴＥＭ分析によって決定されるように、コーティング結晶質ドメインが、カソード活物質の結晶質ドメインと格子整合する、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｑｑｑｑｑ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0348】

（ｓｓｓｓｓ）ＴＥＭ分析によって決定されるように、コーティング結晶質ドメインが、カソード活物質の結晶質ドメインと格子整合しない、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｑｑｑｑｑ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0349】

（ｔｔｔｔｔ）コーティングがカーボネートをさらに含む、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｓｓｓｓｓ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0350】

（ｕｕｕｕｕ）コーティングと接触する第２のコーティングをさらに含む、実施形態（ｚｚｚｚ）～（ｔｔｔｔｔ）のいずれか１つに記載の組成物。

【0351】

（ｖｖｖｖｖ）第２のコーティングが、コーティングの化学式と同一ではない化学式を有する、実施形態（ｕｕｕｕｕ）の組成物。

【0352】

（ｗｗｗｗｗ）第２のコーティングが、次の化学式：
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＯ_ｚ（式中、０≦ｘ≦１．６、０．２≦ｙ≦１．０及び２≦ｚ≦１．２である）；
Ｌｉ_ｘＰ_ｙＯ_ｚ（式中、０．６≦ｘ≦１．５、０．５≦ｙ≦１．４及び２．０≦ｚ≦３．７である）；
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙ（ＰＯ_４）_ｚ（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１≦ｙ≦３及び２．０≦ｚ≦４．０である）；
Ｌｉ_ｘＣ_ｙＯ_ｚ（式中、０．４≦ｘ≦１．８、０．１≦ｙ≦１及び１≦ｚ≦１．８である）；
Ｌｉ_ｘＢ_ｙＯ_ｚ（式中、０．２≦ｘ≦０．７５、０．５≦ｙ≦１．６及び１．５≦ｚ≦２．６である）；
Ｌｉ_ｘＩｎ_ｙＣｌ_ｚ（式中、２≦ｘ≦４、０≦ｙ≦２及び５≦ｚ≦７である）；
Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙ（ＰＯ_４）_ｚ（式中、０．０５≦ｘ≦１．５、１≦ｙ≦３及び２．０≦ｚ≦４．０である）；
Ｌｉ_２ＣＯ_３；Ｌｉ_３ＢＯ_３；Ｌｉ_３Ｂ_１１Ｏ_１８；Ｌｉ_２ＺｒＯ_３；Ｌｉ_３ＰＯ_４；Ｌｉ_２ＳＯ_４；ＬｉＮｂＯ_３；Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２；ＬｉＴｉ_２（ＰＯ_４）_３；ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３；ＬｉＯＨ；ＬｉＦ；Ｌｉ_４ＺｒＦ_８；Ｌｉ_３Ｚｒ_４Ｆ_１９；Ｌｉ_３ＴｉＦ_６；ＬｉＡｌＦ_４；ＬｉＹＦ_４；ＬｉＮｂＦ_６；ＺｒＯ_２；Ａｌ_２Ｏ_３；ＴｉＯ_２；ＺｒＦ_４；ＡｌＦ_３；ＴｉＦ_４；ＹＦ_３；ＮｂＦ_５及びそれらの組み合わせ
を有する、実施形態（ｖｖｖｖｖ）に記載の組成物。

【0353】

（ｘｘｘｘｘ）実施形態（ａ）～（ｌｌｌｌ）、（ｗｗｗｗ）、及び（ｚｚｚｚ）～（ｗｗｗｗｗ）のいずれか１つの組成物を製造するためのプロセスであって、１）カソード活物質を、ａ）ＬｉＯＨとｂ）ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体との溶液でコーティングするステップ；２）溶液から溶媒を除去して、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ＡＯ_Ｄの酸化物に結合したカソード活物質を提供するステップ；並びに、３）乾燥空気条件下でカソード活物質を加熱して、コーティングされたカソード活物質を形成するステップを含む、プロセス。

【0354】

（ｙｙｙｙｙ）ジルコニウム前駆体がＺｒ（ＯＢｕ）_４であり、リン前駆体がＰ_２Ｏ_５である、実施形態（ｘｘｘｘｘ）のプロセス。

【0355】

（ｚｚｚｚｚ）加熱が、約３７５℃の温度で約１時間である、実施形態（ｘｘｘｘｘ）及び（ｙｙｙｙｙ）のプロセス。

【0356】

製造プロセス
[231] 酸化物が、非晶質リチウムジルコニウムオキシド、非晶質リチウムジルコニウムリンオキシド、及びそれらの組み合わせから選択される、コーティングされたカソード活物質を製造するためのプロセスであって、以下のステップ：１）ａ）ＬｉＯＨと、ｂ）ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体との溶液でカソード活物質をコーティングするステップ；２）溶液から溶媒を除去して、非晶質リチウムジルコニウムオキシド、非晶質リチウムジルコニウムリンオキシド、及びそれらの組み合わせから選択される酸化物に結合したカソード活物質を提供するステップ；並びに３）乾燥空気条件下でカソード活物質を加熱して、コーティングされたカソード活物質を形成するステップを含む、プロセスが本明細書中に記載される。

【0357】

[232] また、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ＡＯ_Ｄ（式中、０．０５≦ｘ≦２５．０、０≦ｙ≦５．０、０≦ａ≦１６．０；及び２．０≦ｄ≦５５．０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む酸化物がカソード活物質に結合される、コーティングされたカソード活物質を製造するためのプロセスであって、以下のステップ：１）ａ）ＬｉＯＨと、ｂ）ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体との溶液でカソード活物質をコーティングするステップ；２）溶液から溶媒を除去して、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ＡＯ_Ｄの酸化物に結合したカソード活物質を提供するステップ；並びに３）乾燥空気条件下でカソード活物質を加熱して、コーティングされたカソード活物質を形成するステップを含む、プロセスも本明細書中に記載される。

【0358】

[233] また、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ＡＯ_Ｄ（式中、０．５≦ｘ≦７、０≦ｙ≦２、０≦ａ≦３；及び２．０≦ｄ≦２０であり、式は電荷中性である）の化合物を含む酸化物がカソード活物質に結合される、コーティングされたカソード活物質を製造するためのプロセスであって、以下のステップ：１）ａ）ＬｉＯＨと、ｂ）ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体との溶液でカソード活物質をコーティングするステップ；２）溶液から溶媒を除去して、式Ｌｉ_ｘＺｒ_ｙＰ_ＡＯ_Ｄの酸化物に結合したカソード活物質を提供するステップ；並びに３）乾燥空気条件下でカソード活物質を加熱して、コーティングされたカソード活物質を形成するステップを含む、プロセスも本明細書中に記載される。

【0359】

[234] 前述のいずれかを含むいくつかの例において、加熱は、制御された雰囲気中でのアニールを含む。いくつかの例において、そのような制御された雰囲気としては、Ａｒ、Ｎ_２、Ｈ_２、Ｈ_２Ｏ、又はそれらの組み合わせが含まれる。

【0360】

[235] 前述のいずれかを含む一実施形態において、リン前駆体は、Ｐ_２Ｏ_５、Ｈ_３ＰＯ_４、及び（ＮＨ_４）_３ＰＯ_４、（ＮＨ_３）_３ＰＯ_４から選択される。前述のいずれかを含む一実施形態において、ジルコニウム前駆体は、ジルコニウムブトキシド（Ｚｒ（ＯＢｕ）_４）、ジルコニウムプロポキシド（Ｚｒ（ＯＰｒ）_４）、ジルコニウムエトキシド（Ｚｒ（ＯＥｔ）_４）、及びジルコニウムメトキシド（Ｚｒ（ＯＭｅ）_４）である。前述のいずれかを含む一実施形態において、リチウム前駆体は、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、リチウムエトキシド（ＬｉＯＥｔ）、リチウムメトキシド（ＬｉＯＭｅ）、金属リチウムから選択される。前述のいずれかを含む一実施形態において、ジルコニウム前駆体及び／又はリン前駆体は、ジルコニウムアルコキシド前駆体又はリンアルコキシド前駆体などのゾルゲル前駆体である。一実施形態において、リン前駆体はＰ_２Ｏ_５である。一実施形態において、ジルコニウム前駆体はＺｒ（ＯＢｕ）_４である。一実施形態において、リチウム前駆体はＬｉＯＨである。

【0361】

[236] 一実施形態において、ジルコニウム前駆体はＺｒ（ＯＢｕ）_４であり、リン前駆体はＰ_２Ｏ_５であり、リチウム前駆体はＬｉＯＨである。

【0362】

[237] 特定の実施形態において、ＬｉＯＨの供給源は、ＬｉＯＨを含むが、これに限定されない。特定の実施形態において、ＬｉＯＨの供給源は、アルコール、例えばメタノール又はエタノールに可溶なリチウム含有化合物を含むが、これらに限定されない。

【0363】

[238] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、加熱は、最大３５０℃の温度で少なくとも１０分間である。

【0364】

[239] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、加熱は、最大３５０℃の温度で少なくとも３０分間である。

【0365】

[240] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、加熱は、最大３７５℃の温度で少なくとも３０分間である。

【0366】

[241] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、加熱は、約３７５℃の温度で約１時間である。

【0367】

[242] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、アニーリングは、最大３５０℃の温度で少なくとも１０分間行われる。

【0368】

[243] 上記のいずれかを含む特定の実施形態において、アニーリングは、最大３５０℃の温度で少なくとも３０分間行われる。

【0369】

[244] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、アニーリングは、最大３７５℃の温度で少なくとも３０分間行われる。

【0370】

[245] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、アニーリングは、約３７５℃の温度で約１時間である。

【0371】

[246] 前述のいずれかを含む特定の実施形態において、溶媒は、メタノール又はエタノールを含むアルコールであるが、これらに限定されない。

【0372】

[247] さらに、コーティングされた活物質は、当該技術分野で知られている活物質上のコーティング形成のための任意の適切な方法を用いて形成することができる。コーティング活物質の調製のための一般的な技術としては、これらに限定されないが、ロータリーエバポレーターを使用して活物質粒子を含むコーティング溶液から溶媒を除去する、湿式プロセス；コーティング前駆体及び活物質の溶液を圧縮ガスの流れによってスプレーノズルを通して霧化し、得られたエアロゾルを乾燥させる、スプレー乾燥；コーティング前駆体の固体粉末を活物質と組み合わせて両者の組み合わせを形成する、乾式コーティング；高エネルギー粉砕を使用して活物質をコーティングによってコーティングするメカノフュージョンミキサー；原子層堆積法（ＡＬＤ）、気相コーティング堆積技術；又は流動床反応器が含まれる。コーティングされた活物質を形成する他の技術としては、スパッタ蒸着及びレーザーアブレーションが挙げられる。

【0373】

[248] 例えば、活物質をコーティングする一つの方法を図１に示す。図１に示すように、ファン１０１を使用して、ヒーター１０２及びＨＥＰＡフィルター１０３を通して空気を処理する。このような処理された空気は乾燥室１０４に入る。乾燥室はまた、供給ポンプ１０５に接続されている。活物質及びコーティング前駆体を含む液体溶液は、送液ポンプ１０５を通って乾燥室１０４に送られ、入口１０７から乾燥室内に送り込まれるキャリアガスを用いてスプレーノズル１０６から霧化される。得られた液滴１０８は乾燥室１０４で乾燥される。乾燥された材料はサイクロン１０９に入り、そこでコーティングされた活物質が容器１１０中で回収される。乾燥粉末生成物はファインフィルター１１１で濾過される。いくつかの例では、インプット１１２を介して空気パルスが使用される。空気は第２のＨＥＰＡフィルター１０３を通して濾過される。

【実施例】

【0374】

[249] 試薬、化学物質及び材料は、特に断りのない限り、市販のものを使用した。

【0375】

[250] 実施例で使用したリチウムニッケルコバルトマンガンオキシド（ＮＭＣ）は、特に断りのない限り、ＬｉＮｉ_０．８５Ｃｏ_０．１Ｍｎ_０．０５Ｏ_２であった。

【0376】

実施例１：ＮＭＣの表面にＬＺＰを結合させたＮＭＣの調製
[251] 異なるＬＺＰオキシドが結合した６種類のＮＭＣカソード活物質を、以下に記載するプロセスによって調製した。各合成酸化物の出発原料モル比と、得られた各合成酸化物のモル比を表１に示す。各試薬の量及び反応条件を含む合成条件を表２及び表３に示す。

【0377】

【表1】

【0378】

【表2】

【0379】

【表3】

【0380】

[252] ステップ１：ＬＺＰ溶液の調製
[253] エタノール（Sigma）中にＬｉＯＨ（Spectrum Chemical）、ジルコニウムブトキシド８０％溶液（Sigma）及びＰ_２Ｏ_５（Sigma）を入れて溶液を調製した。この混合物をアルゴン充填グローブボックス（Ｈ_２Ｏ＜０．１ｐｐｍ、Ｏ_２＜０．１ｐｐｍ）中、４５℃で２４時間撹拌した。ＬｉＯＨ、ジルコニウムブトキシド８０％溶液、及びＰ_２Ｏ_５の量は、表１に記載されている。

【0381】

[254] ステップ２：コーティングステップ
[255] リチウムニッケルコバルトマンガンオキシド（ＮＭＣ）粉末（BASFから購入）をステップ１で調製した溶液中に入れ、２４時間撹拌した。攪拌後、ロータリーエバポレーターを用いて６５℃で乾燥させ、溶液を除去した。

【0382】

[256] ステップ３：アニーリングステップ
[257] ステップ２で得られた粉末を、清浄な乾燥空気（露点＜－８０℃）下、３７５℃で１時間加熱した。これにより、コーティングされたカソード材料が得られた。コーティングされたカソードは、乾燥雰囲気下（ｄｐ＜－５０℃）で保存した。

【0383】

実施例２：ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）
[258] コーティング１、３、４、５及び６を有するＮＭＣの元素組成を、Perkin Elmer Optima 8000を用いたＩＣＰ－ＯＥＳ分析によって分析した。分析の前に、試料を塩酸、硫酸及び硝酸の混合液でマイクロウェーブ消化し、溶液中に溶解した。結果を表４及び表５に示す。

【0384】

【表4】

【0385】

【表5】

【0386】

実施例３：ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）
[259] コーティング１、３、４、５及び６を有するＮＭＣを乾燥雰囲気下（－５０℃）でＸＰＳシステム（ThermoFisher Scientific K-Alpha）下に移した。ＸＰＳ分析は、モノクロ、Micro-focused Al-KaをＸ線源とし、１０^－８Ｔｏｒｒの圧力で行った。分析領域の直径は４００ｍｍであった。

【0387】

[260] ＸＰＳスペクトルは、バックグラウンドと組み合わせたGaussian／Laurentzian積関数のピーク形状モデルを用いてフィッティングした。結果を表６に示す。

【0388】

【表6】

【0389】

実施例５：面積比抵抗（ＡＳＲ）試験
[261] 第１のソリッドステート電解質を調製した。Ｌｉ_１０Ｓｉ_０．５Ｓｎ_０．５Ｐ_２Ｓ_１２（以下、「ＬＳＴＰＳ」）を湿式粉砕して、約５０ｎｍ～５００ｎｍのｄ_５０粒径を有するＬＳＴＰＳ粒子を作製した。米国特許第９，１７２，１１４号及び同第１０，５３５，８７８号を参照されたい。

【0390】

[262] 第２のソリッドステート電解質を調製した：硫化リチウム（Ｌｉ_２Ｓ）、五硫化リン（Ｐ_２Ｓ_５）、及びヨウ化リチウム（ＬｉＩ）を所定の比率で混合した。ある試料では、硫化リチウム（Ｌｉ_２Ｓ）、五硫化リン（Ｐ_２Ｓ_５）、ヨウ化リチウム（Ｌｉｌ）を混合した。ＬｉＩ：Ｌｉ_２Ｓ：Ｐ_２Ｓ_５のモル比は（３～４）：（０．１～ｌ）：（０．５～１．５）であった。この混合物を５００ｍＬのジルコニア粉砕ジャーに入れ、１ｍｍのジルコニア粉砕媒体を用いて、粉砕媒体：粉末の質量比が７．５を超えるようにした。この混合物を遊星ミル（Retsch PM400、回転半径１５０ｍｍ、回転数比１：２）で１６～３６（１６～３２）時間撹拌した。

【0391】

[263] この手順は、Ａｒ充填グローブボックス（Ｈ_２Ｏ＜０．１ｐｐｍ、Ｏ_２＜０．１ｐｐｍ）で行われた。電池セルの製造は、Ａｒ充填グローブボックス（Ｈ_２Ｏ＜０．１ｐｐｍ、Ｏ_２＜０．１ｐｐｍ）で行われた。

【0392】

[264] カソード層は、コーティングされたＮＭＣ材料と上記の手順による第１のソリッドステート電解質を混合することによって作製された。

【0393】

[265] 前項のカソード層と、第２のソリッドステート電解質から製造されたセパレータとを用いて、全ソリッドステート電池を作製した。

【0394】

[266] カソード層及びセパレータを７００ＭＰａでプレスし、両者を高密度化してペレット型電池とした。カソード層に隣接してアルミニウム集電体が使用された。アノード層に隣接してニッケル集電体を使用した。最後に、ペレット及び集電体のスタックをMylarバッグに真空封入し、電池セルとした。アノード層はリチウム金属で構成された。電池セルが充電されると、アノードとして金属リチウムがめっきされた。

【0395】

[267] 電池セルを、３０℃、３Ｖ～４．２５Ｖの動作電圧の範囲内で、１．７ｍＡ／ｃｍ^２の定電流密度を用いて断続的な電流パルスで充放電させた。電流パルスを９分間印加した後、電流を停止し、システムを３分間緩和した。この断続的なパルスを、セル電圧が充電時は４．２５Ｖ、放電時は３Ｖに達するまで繰り返した。電池セルの面積比抵抗（ＡＳＲ）は、放電中の緩和ステップ中の電圧降下を読み取ることで求めた。得られたＡＳＲはＲ_１と名付けられた。

【0396】

[268] ３０℃でサイクルした後、電池セルを電流密度１．７ｍＡ／ｃｍ^２で４．２５Ｖまで再び充電した。その後、セルの温度を６０℃まで上昇させた。温度が６０℃で安定した後、電池セルを４．２５Ｖで７日間保持し、セルを３Ｖまで放電させた。

【0397】

[269] 電池セルの温度を３０℃まで低下させた。電池セルを３Ｖ～４．２５Ｖ及び電流密度１．７ｍＡ／ｃｍ^２で充放電させた。これからＡＳＲ（Ｒ_２）を決定した。

【0398】

[270] 安定性はΔＲ＝Ｒ_２－Ｒ_１によって評価した。結果を表７に示す。

【0399】

【表7】

【0400】

実施例６：Ｌｉ_２ＺｒＯ_３スプレーコーティング
[271] コーティング溶液の調製
[272] 前駆体溶液を以下のように調製した：全てのエタノール１Ｌに対して、０．３７５ｇの水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）を溶解し、混合物を一晩撹拌した。続いて、３．６ｍＬのジルコニウムブトキシド（（Ｚｒ（ＯＢｕ）_４）、８０％溶液）を加え、混合物を２時間撹拌した。このプロセスは、窒素又はアルゴン充填グローブボックス（Ｈ_２Ｏ＜０．１ｐｐｍ、Ｏ_２＜０．１ｐｐｍ）中で実施した。

【0401】

[273] カソード材料へのコーティング
[274] 全てのエタノール１Ｌに対して、上記のステップで調製した溶液中に１５０ｇのリチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）を添加し、混合物を０．５時間撹拌した後、０．４２５ｍＬの脱イオン水を添加した。その後、溶液をさらに１．５時間撹拌した。これは湿度制御された環境（露点＜－５０℃）で行った。

【0402】

[275] スプレー乾燥
[276] BUCHI Mini Spray Dryer B-290/295を以下の手順で使用した。

【0403】

[277] 最初に、スプレー乾燥器の電源を入れ、ノズル温度を１２０～１３０℃に設定した。スプレードライヤーに付随するＢ－２９５冷却器を－２０℃に設定した。工具を設定温度まで加温した後、少量（約５０ｍＬ）のエタノールをスプレーして工具を洗浄した。続いて、ペリスタルティックポンプの最高速度の約４５％で溶液をスプレーした。

【0404】

[278] アニーリング
[279] 上記のプロセスを経て得られた粉末を、清浄な乾燥空気下、３７５℃で１時間アニールした。

【0405】

実施例７：ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３スプレーコーティング
[280] コーティング溶液の調製
[281] エタノール各１Ｌに対して、以下を順に添加し、混合物を窒素又はアルゴン充填グローブボックス中で一晩撹拌した：
・水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）：０．０９３ｇ
・８０％ジルコニウムブトキシド（Ｚｒ（ＯＢｕ）_４）：３．５２５ｍＬ
・五酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）：０．８２２ｇ

【0406】

[282] カソード材料へのコーティング
[283] 全てのエタノール１Ｌに対して、上記のステップで調製した溶液中に１５０ｇのリチウムニッケルマンガンコバルトオキシド（ＮＭＣ）を添加し、１．５時間撹拌した。これは湿度制御された環境（露点＜－５０℃）で行った。

【0407】

[284] スプレー乾燥
[285] BUCHI Mini Spray Dryer B-290/295を以下の手順で使用した。

【0408】

[286] 最初に、BUCHI B-290の電源を入れ、ノズル温度を１２０～１３０℃に設定した。Ｂ－２９５冷却器を－２０℃に設定した。工具を設定温度まで加温した後、少量（約５０ｍＬ）のエタノールをスプレーして工具を洗浄した。続いて、ペリスタルティックポンプの最高速度の約４５％で溶液をスプレーした。

【0409】

[287] アニーリング
[288] 上記のプロセスを経て得られた粉末を、清浄な乾燥空気下、３７５℃で１時間アニールした。

【0410】

実施例８：ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）
[289] コーティング１、３、４、５及び６を有するＮＭＣ（ルースパウダーとして）を、乾燥雰囲気下（－５０℃）でＸＰＳシステム（ThermoFisher Scientific K-Alpha）下に移した。

【0411】

[290] ＸＰＳ測定は、超高真空（ＵＨＶ）システム Nexsa G2（Thermo Fisher Scientific）で行った。システム内のベース圧力は５×１０^－１０ｍｂａｒ未満であった。ＸＰＳスペクトルは、半球型アナライザーを用いて、高分解能スペクトルは５０ｅＶ、サーベイスペクトルは２００ｅＶのパスエネルギーで取得した。ＸＰＳスペクトルは、ＡｌモノクロＸ線源及びＡｌ／Ｍｇツインアノード非モノクロＸ線源を用い、１２ｋｅＶ及び出力１２０Ｗで動作させた。走査面積直径は４００μｍであった。電荷は、電流を１００μＡに設定したFloodガンを用いて補正した。

【0412】

[291] ＸＰＳスペクトルは、Avantage（Thermo Fisher Scientific）データ処理ソフトウェアを使用し、バックグラウンドと組み合わせたGaussian／Laurentzian積関数のピーク形状モデルを使用してピークフィットした。ピークフィッティングには、Smartタイプのバックグラウンドサブトラクションを使用した。定量は、Avantageライブラリで提供される感度係数を使用して行った。

【0413】

[292] 結果を表８に示す。

【0414】

【表8】

【0415】

実施例９：ＴＥＭ分析
[293] ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３をコーティングしたＮＭＣを、Ｇａイオン源集束イオンビーム（nanoDUE’T NB5000、日立ハイテクノロジーズ製）を用いたＴＥＭ測定用に作製した。Ｇａイオンビームから材料表面を保護するため、試料採取前に複数の保護層を蒸着した。最初にプラズマコーターで金属層を蒸着し、次に高真空蒸着及び集束イオンビームでそれぞれカーボン保護層及びタングステン層を蒸着した。その後、集束イオンビームにより薄片試料を作製した。作製した試料をＴＥＭで測定した。

【0416】

[294] ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３コーティングＮＭＣのＴＥＭ画像を電界放出型電子顕微鏡（JEM-2100F、JEOL）で得た。加速電圧は２００ｋＶに設定した。電子ビーム半径は約０．７～１ｎｍとした。図２～６は、同一試料の異なる粒子である。

【0417】

[295] 図２～６は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３コーティングＮＭＣのＴＥＭ画像である。図２では、コーティングは約２．０ｎｍ～２．５ｎｍの厚さを有し、図３では、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３コーティングは非晶質である。

【0418】

[296] 図４及び図５は、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３コーティングＮＭＣのＴＥＭ画像であり、ＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３コーティングは、結晶質ドメイン及び非晶質ドメインかを含む。いずれの画像でも、結晶質ドメインはカソード活物質の界面にある。図４では、結晶質ドメインは１．５～２．５ｎｍの厚さを有し、非晶質ドメインは３．４ｎｍの厚さを有する。

【0419】

[297] 図６は、コーティングが非連続的であるＬｉＺｒ_２（ＰＯ_４）_３コーティングＮＭＣのＴＥＭ画像である。

【0420】

[298] 上述した実施形態及び実施例は、単なる例示であり、非限定的であることが意図される。当業者であれば、特定の化合物、材料、及び手順の多数の等価物を、日常的な実験以上のことを行わずに認識するか、又は確認することができるであろう。このような等価物は全て、添付の特許請求の範囲に包含される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】