发明创造名称：一种磁致伸缩锰酸锂锂电池正极材料及制备方法
外观设计名称：
决定号：180483
决定日：2019-06-06
委内编号：1F263937
优先权日：
申请（专利）号：201710164792.X
申请日：2017-03-20
复审请求人：成都新柯力化工科技有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：尹朝丽
合议组组长：黄丹萍
参审员：罗文辉
国际分类号：H01M4/505,H01M4/62,H01M4/1391
外观设计分类号：
法律依据：专利法第26条第3款
决定要点
：如果所属技术领域的技术人员根据说明书记载的内容，按照说明书所记载的技术方案并不能解决说明书所声称的技术问题，也无法产生说明书所公开的技术效果，则说明书没有清楚、完整地公开请求保护的技术方案，说明书的公开不充分。
全文：
本复审请求涉及申请号为201710164792.X，名称为“一种磁致伸缩锰酸锂锂电池正极材料及制备方法”的发明专利申请（下称“本申请”）。申请人为成都新柯力化工科技有限公司。本申请的申请日为2017年03月20日，公开日为2017年08月18日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年08月17日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：本申请说明书不符合专利法第26条第3款的规定。具体理由如下：磁致伸缩材料需要足够的驱动磁场强度才能够产生磁致伸缩，本领域技术人员有理由怀疑充放电过程中产生的电场强度变化无法产生足够的磁场使磁致伸缩材料发生变化。另外，磁致伸缩材料是因为其在受到外加磁场的作用时，材料内部的磁畴发生相应的旋转，从而在宏观上产生体积的变化，也就是说体积的变化是与磁场有关的，并且在磁场作用下膨胀或者收缩，本领域技术人员无法得知如何控制磁致伸缩材料的体积变化以使得该体积变化正好与充放电过程中正极活性物质的体积变化相抵消或者缓冲，更具体的说，Fe-Ga磁致伸缩材料在磁场的作用下会呈现正向的磁致伸缩性，在磁场作用下体积会变大，在充电过程中，会加剧正极的体积膨胀，从而使得正极材料互相挤压而粉化、脱落，无法抑制电极的体积效应。因此，本领域技术人员按照说明书记载的内容，不能实现该技术方案、解决该技术问题、并产生预期的技术效果。驳回决定所依据的文本为申请日2017年03月20日提交的说明书摘要、权利要求第1-5项、说明书附图图1；2018年07月13日提交的说明书第1-20段。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种磁致伸缩锰酸锂锂电池正极材料，其特征在于，含有磁致伸缩添加剂，通过磁致伸缩添加剂的机械变形，从而抑制和缓冲锰酸锂结构的改变；其中所述磁致伸缩添加剂为FeGa磁晶纳米粉末。
2. 一种如权利要求1所述磁致伸缩锰酸锂锂电池正极材料的制备方法，具体制备步骤包括：
（1）FeGa磁晶纳米粉末制备
将Fe源和Ga源按照FexGa100-x(8<><>
（2）锰酸锂正极材料前驱体配料混合
将锰源和锂源按照设计比例称量，高能球磨混合后，加入步骤（1）制备的FeGa磁晶纳米粉末，低速混合后，干燥获得锰酸锂正极材料前驱体；
（3）固相反应和破碎
将步骤（2）制得的锰酸锂正极材料前驱体装入匣钵，进入窑炉，烧结，烧结后、冷却、粉碎获得一次烧结料；
（4）二次烧结和二次破碎
将步骤（3）制备的一次烧结料，在500-700℃下预烧4-10h、800-1000℃烧结10-25h，烧结过程中通入空气，烧结完冷却、气流粉碎过筛后得到磁致伸缩锰酸锂锂电池正极材料。
3. 根据权利要求2所述磁致伸缩锰酸锂锂电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述所属Fe源优选为羰基铁粉、纳米铁粉中的一种；所述Ga源为金属镓；所述保护气氛为氮气、氩气或者真空；所述熔融，温度为1800~2000℃；所述静电喷雾装置流体孔径为0.5~2毫米，电场电压为5~50kv；所述FeGa磁晶纳米粉末为短程有序结构，闭簇择优取向，形状各向异性，其磁致伸缩值为180~1780×10-6；粉末尺寸为50~500nm。
4. 根据权利要求2所述磁致伸缩锰酸锂锂电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述锰源优选为化学二氧化锰、氢氧化锰、二氧化三锰、四氧化三锰中的一种或者多种混合物；所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂和硝酸锂中的一种或多种混合物；所述设计比例为锂锰原子比1:1.8~2；所述高能球磨为常用机械合金化球磨机，球料体积比为5:1-20:1，锆球的直径为3-10mm，球磨时间为2~48小时，球磨后粒度为0.1~1μm；所述FeGa磁晶纳米粉末占总质量的比例为1~16wt%；所述低速混合速度为100~200r/min的球磨速度；所述干燥方式为真空干燥和喷雾干燥。
5. 根据权利要求2所述磁致伸缩锰酸锂锂电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述烧结温度为480-660℃，烧结时间2-12h；所述粉碎优选为气流粉碎，粉碎后粒度D50＝1-5um，气流优选为氮气。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2018年10月25日向国家知识产权局提出了复审请求，但未修改申请文件。复审请求人认为：（1）当电池在充电、放电过程中，正极材料发生微膨胀，由于有外磁场，磁致伸缩材料同时发生微伸长；而当在电池停止工作时，磁致伸缩材料会逐步缩回源尺寸，从而促使微膨胀的正极材料恢复原尺寸，从而抑制和缓冲锰酸锂结构的改变。（2）FeGa磁晶纳米粉末作为磁致伸缩材料在锰酸锂正极材料中是以纳米级分散的，其磁致伸缩作用是微小的，而锰酸锂的体积变化也是一种微小的变化，因此所需一般充放电的微电场即可。说明书完整的公开了FeGa磁晶纳米粉末的制备以及如何以纳米形式加入锰酸锂正极材料，并对其中所起的作用和工作原理均有详述，并通过试验加以验证。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年11月06日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为，本申请的技术方案中，Fe-Ga磁致伸缩材料在充电、放电过程中，在磁场作用下体积会变大，将其添加进正极材料中，这就会加剧正极材料的体积膨胀，使得正极材料更容易由于互相的挤压而粉化、脱落，因此，无法起到抑制和缓冲锰酸锂结构改变的目的。也就是说，虽然说明书给出了技术手段，但是本领域技术人员根据合乎逻辑的分析可知，采用该技术手段并不能解决发明所要解决的技术问题，因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年03月25日向复审请求人发出复审通知书，指出：说明书不符合专利法第26条第3款的规定。对于复审请求人的意见，合议组认为：（1）锰酸锂主要在放电阶段发生体积膨胀，FeGa磁晶纳米粉末在充电过程和放电过程中均发生伸长，在非充放电阶段发生收缩，那么在放电阶段，FeGa磁晶纳米粉末与锰酸锂同时膨胀，会加剧正极片整体的膨胀。即使在非充放电时段，FeGa磁晶纳米粉末自身发生收缩，但由于锰酸锂结构的变化是由其自身化学因素导致的，其一旦发生晶体结构的变形，不可能通过FeGa磁晶纳米粉末的微小变形所带来的外部机械力得到缓解和复原。（2）对于FeGa磁晶纳米粉末的作用原理，复审请求人并没有给出合理的解释，并且也没有对比试验加以证实。
复审请求人于2019 年04月09日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：(1)通过利用充放电过程中电磁场变化致使纳米镓化铁磁晶微伸缩，从而抑制和缓解（而非是对锰酸锂结构的变化和复原）锰酸锂结构的改变，赋予锰酸锂较佳的稳定性。（2）本申请的工作原理是：当电池在充电、放电过程中，锰酸锂锂电池正极材料发生微膨胀，由于有外磁场，磁致伸缩材料同时发生微伸长；而当在电池停止工作时，磁致伸缩材料会逐步缩回原尺寸，从而促使微膨胀的锰酸锂锂电池正极材料恢复原尺寸，从而实现抑制和缓冲锰酸锂结构改变的目的。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在复审阶段未修改申请文件，因此，本复审审查决定书针对的文本为：申请日2017年03月20日提交的说明书摘要、权利要求第1-5项、说明书附图图1；2018年07月13日提交的说明书第1-20段。
关于专利法第26条第3款
专利法第26条第3款规定：说明书应当对发明或者实用新型作出清楚、完整的说明，以所属技术领域的技术人员能够实现为准。
如果所属技术领域的技术人员根据说明书记载的内容，按照说明书所记载的技术方案并不能解决说明书所声称的技术问题，也无法产生说明书所公开的技术效果，则说明书没有清楚、完整地公开请求保护的技术方案，说明书的公开不充分。
2.1、说明书不符合专利法第26条第3款的规定。
本申请所要解决的技术问题是：选用具有磁致伸缩效应的FeGa磁晶纳米粉末作为添加剂，均相分散于锰酸锂结构中，在充放电过程中，由于电场发生变化，产生磁场，磁致伸缩添加剂出现机械变形，从而抑制和缓冲锰酸锂结构的改变，赋予锰酸锂较佳的稳定性，然而本领域技术人员根据已有的知识和说明书公开的内容认为所述FeGa磁晶纳米粉末的机械伸缩并不能够缓冲锰酸锂的结构变化。理由如下：(1) 即使在充放电过程中，有电场产生了磁场，并足以导致FeGa磁晶纳米粉末发生机械变形，由于锰酸锂主要在放电阶段发生体积膨胀，而依据复审请求人的描述，FeGa磁晶纳米粉末在充电过程和放电过程中均发生伸长，在非充放电阶段发生收缩，可见，锰酸锂结构的变化与FeGa磁晶纳米粉末的机械变形时间不一致，两者的变化过程也不是互补的，FeGa磁晶纳米粉末无法与锰酸锂的体积变化相抵或缓冲，尤其在放电阶段，FeGa磁晶纳米粉末与锰酸锂同时膨胀，反而会加剧正极片整体的膨胀。因此，本领域技术人员无法理解FeGa磁晶纳米粉末如何能缓冲锰酸锂正极材料结构发生变化。（2）锰酸锂的结构膨胀通常发生在放电阶段的末端，其原因是由于Mn价态的变化，原子电子能级的分裂，导致晶胞的非对称性膨胀与收缩引起尖晶石结构的变型和晶胞体积的增加，也就是说锰酸锂结构的变化是由其自身化学因素导致的；而本申请从说明书记载的制备方法可知，FeGa磁晶纳米粉末与锰酸锂属于物理混合状态，FeGa磁晶纳米粉末的微小机械变形所产生微小外力不可能导致锰酸锂晶体结构的变化和复原。对于上述两点，本申请说明书和复审请求人的答复中都没有合理的理论解释，也没有对比实验数据能够加以证实。基于上述理由，本领域技术人员认为按照说明书充分公开的内容，不能够实现本申请的技术方案，以解决其技术问题，并产生预期的技术效果。因此，说明书公开不充分，不符合专利法第26条第3款的规定。
2.2、针对复审请求人相关意见的评述
合议组认为：（1）复审请求人两点意见存在前后矛盾，其中意见（1）认为，纳米镓化铁磁晶微伸缩抑制和缓解锰酸锂结构的改变，其并非是对锰酸锂结构的变化和复原；但意见（2）表述本申请工作原理是：当在电池停止工作时，磁致伸缩材料会逐步缩回原尺寸，从而促使微膨胀的锰酸锂锂电池正极材料恢复原尺寸，从而实现抑制和缓冲锰酸锂结构改变的目的。可见，关于“磁致伸缩材料是否会导致锰酸锂结构的变化和恢复”这一点，复审请求人表述前后矛盾。对于复审通知书指出的“在充放电阶段，FeGa磁晶纳米粉末与锰酸锂同时膨胀，会加剧正极片整体的膨胀；且由于锰酸锂结构的变化是由其自身化学因素导致的，其一旦发生晶体结构的变形，不可能通过FeGa磁晶纳米粉末的微小变形所带来的外部机械力得到缓解和复原”，复审请求人并没有给出合理的解释。在复审请求人没有对FeGa磁晶纳米粉末的作用原理给出合理解释的情况下，说明书也没有任何对比试验数据加以证实，导致所属领域的技术人员采用该技术手段不能解决发明所要解决的技术问题，并产生预期的技术效果，因此，说明书公开不充分。
综上所述，复审请求人的理由不具备说服力。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年08月17日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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