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公開番号2024106220
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-07
出願番号2023010420
出願日2023-01-26
発明の名称正極層
出願人トヨタ自動車株式会社,プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/131 20100101AFI20240731BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウムイオン二次電池のサイクル特性を良好にできる正極層を提供する。
【解決手段】正極層は、正極活物質とカーボンナノチューブとを含有し、正極活物質は、タングステンを含有し、かつ、複数の一次粒子と複数の一次粒子の間に形成された空隙とを有する二次粒子であり、正極層は、二次粒子の空隙に少なくとも一部が包含された第1カーボンナノチューブを含有し、かつ、X線吸収微細構造解析で測定される、タングステンのL吸収端のピークの立ち上がり位置のスペクトルが、式(1):(a-b)/(c-b)≦0.79[式(1)中、aは、スペクトルの傾きが最も大きくなる時のエネルギー(eV)を表し、a(eV)におけるスペクトル強度をAとしたときに、bは、酸化タングステン(IV)のスペクトル強度がAとなるエネルギー(eV)を表し、cは、酸化タングステン(VI)のスペクトル強度がAとなるエネルギー(eV)を表す。]を満たす。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
リチウムイオン二次電池に用いられる正極層であって、
前記正極層は、正極活物質と、カーボンナノチューブと、を含有し、
前記正極活物質は、タングステンを含有し、かつ、複数の一次粒子と、前記複数の一次粒子の間に形成された空隙と、を有する二次粒子であり、
前記正極層は、前記カーボンナノチューブとして、前記二次粒子の前記空隙に少なくとも一部が包含された第１カーボンナノチューブを含有し、かつ、
Ｘ線吸収微細構造解析（ＸＡＦＳ）で測定される、タングステンのＬ吸収端のピークの立ち上がり位置（１０１９５ｅＶ～１０２０６ｅＶ）のスペクトルが、
式（１）：（ａ－ｂ）／（ｃ－ｂ）≦０．７９
［式（１）中、ａは、１０１９５ｅＶ～１０２０６ｅＶの範囲においてスペクトルの傾きが最も大きくなる時のエネルギー（ｅＶ）を表し、
ａ（ｅＶ）におけるスペクトル強度をＡとしたときに、
ｂは、ＷＯ
２
（酸化タングステン（ＩＶ））の１０１９５ｅＶ～１０２０６ｅＶの範囲においてスペクトル強度が上記Ａとなるエネルギー（ｅＶ）を表し、
ｃは、ＷＯ
３
（酸化タングステン（ＶＩ））の１０１９５ｅＶ～１０２０６ｅＶの範囲においてスペクトル強度が上記Ａとなるエネルギー（ｅＶ）を表す。］を満たす、正極層。
続きを表示（約 220 文字）【請求項２】
前記正極層は、前記カーボンナノチューブとして、前記二次粒子の前記空隙に包含されていない第２カーボンナノチューブを含有する、請求項１に記載の正極層。
【請求項３】
前記式（１）が、０．２２≦（ａ－ｂ）／（ｃ－ｂ）≦０．７９を満たす、請求項１に記載の正極層。
【請求項４】
前記正極活物質が、リチウム金属複合酸化物を含有する、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の正極層。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、リチウムイオン二次電池に用いられる正極層に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、携帯電話用途やノートパソコン用途などの小型電源だけでなく、自動車用途や電力貯蔵用途などの中・大型電源においても、実用化が進んでいる。
【０００３】
リチウムイオン二次電池の性能向上のために正極活物質に着目した研究が試みられている。例えば、特許文献１には、初期抵抗が低く、かつ充放電を繰り返した際の抵抗増加が抑制された非水電解質二次電池を提供することを目的として、特定の空隙率を有し、特定の空隙を２個以上含む、リチウム複合酸化物の多孔質粒子であって、その表面に酸化タングステン（ＷＯ
３
、６価タングステン）およびタングステン酸リチウムを含有する被覆を備える多孔質粒子を、正極活物質として含む正極を備える、非水電解質二次電池が開示されている。なお、特許文献１においてタングステン酸リチウムにおけるタングステンの価数は規定されていない。
【０００４】
また、特許文献２においては、正極活物質の表面の一部を、導電材であるカーボンナノチューブで被覆することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－０１８８９５号公報
特開２０２０－１８４４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リチウムイオン二次電池の性能向上の観点から、サイクル特性が良好であることが好ましい。本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を良好にできる正極層を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］
リチウムイオン二次電池に用いられる正極層であって、上記正極層は、正極活物質と、カーボンナノチューブと、を含有し、上記正極活物質は、タングステンを含有し、かつ、複数の一次粒子と、上記複数の一次粒子の間に形成された空隙と、を有する二次粒子であり、上記正極層は、上記カーボンナノチューブとして、上記二次粒子の上記空隙に少なくとも一部が包含された第１カーボンナノチューブを含有し、かつ、Ｘ線吸収微細構造解析（ＸＡＦＳ）で測定される、タングステンのＬ吸収端のピークの立ち上がり位置（１０１９５ｅＶ～１０２０６ｅＶ）のスペクトルが、式（１）：（ａ－ｂ）／（ｃ－ｂ）≦０．７９［式（１）中、ａは、１０１９５ｅＶ～１０２０６ｅＶの範囲においてスペクトルの傾きが最も大きくなる時のエネルギー（ｅＶ）を表し、ａ（ｅＶ）におけるスペクトル強度をＡとしたときに、ｂは、ＷＯ
２
（酸化タングステン（ＩＶ））の１０１９５ｅＶ～１０２０６ｅＶの範囲においてスペクトル強度がＡとなるエネルギー（ｅＶ）を表し、ｃは、ＷＯ
３
（酸化タングステン（ＶＩ））の１０１９５ｅＶ～１０２０６ｅＶの範囲においてスペクトル強度がＡとなるエネルギー（ｅＶ）を表す。］を満たす、正極層。
【０００８】
［２］
上記正極層は、上記カーボンナノチューブとして、上記二次粒子の上記空隙に包含されていない第２カーボンナノチューブを含有する、［１］に記載の正極層。
【０００９】
［３］
上記式（１）が、０．２２≦（ａ－ｂ）／（ｃ－ｂ）≦０．７９を満たす、［１］または［２］に記載の正極層。
【００１０】
［４］
上記正極活物質が、リチウム金属複合酸化物を含有する、［１］から［３］までのいずれかに記載の正極層。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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