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公開番号2024122200
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-09
出願番号2023029623
出願日2023-02-28
発明の名称リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20240902BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウム二次電池の充電中にガスが発生しにくいリチウム二次電池用正極活物質、これを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池の提供。
【解決手段】リチウム金属複合酸化物と硫酸バリウムとを含み、前記リチウム金属複合酸化物が下記式(1)で表される、リチウム二次電池用正極活物質。
Li[Li_a(Ni_(1-b―c)M1_bM2_c)_1-a]O₂・・・(1)
(前記式(1)において、M1は、Co、Mn及びAlのうち少なくとも一つの元素であり、M2は、Ti、Zn、Zr、Mg、Ca、B、Si、Nb、W、Mo、Ta及びPのうち少なくとも一つの元素であり、式(1)は、-0.1≦a≦0.2、0<b≦0.4、0≦c≦0.4、及び0<b+c≦0.4を満たす。)
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
リチウム金属複合酸化物と硫酸バリウムとを含み、前記リチウム金属複合酸化物が下記式（１）で表される、リチウム二次電池用正極活物質。
Ｌｉ［Ｌｉ
ａ
（Ｎｉ
（１－ｂ－ｃ）
Ｍ１
ｂ
Ｍ２
ｃ
）
１－ａ
］Ｏ
２
・・・（１）
（前記式（１）において、Ｍ１は、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌのうち少なくとも一つの元素であり、Ｍ２は、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ及びＰのうち少なくとも一つの元素であり、式（１）は、－０．１≦ａ≦０．２、０＜ｂ≦０．４、０≦ｃ≦０．４、及び０＜ｂ＋ｃ≦０．４を満たす。）
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
前記リチウム二次電池用正極活物質の総物質量に対する前記硫酸バリウムの総物質量は、０．０１ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％以下である、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項３】
前記リチウム二次電池用正極活物質のＢＥＴ比表面積が２．０ｍ
２
／ｇ未満である、請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項４】
前記リチウム金属複合酸化物の平均粒子径Ａに対する前記硫酸バリウムの平均粒子径Ｂの比であるＢ／Ａが１．０以下である、請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項５】
前記リチウム二次電池用正極活物質と水とを１：１の質量比で混合及び濾過することで得られる液の２５℃でのｐＨが１２．５以下である、請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質を含む、リチウム二次電池用正極。
【請求項７】
請求項６に記載のリチウム二次電池用正極を含む、リチウム二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池を構成する正極には、リチウム二次電池用正極活物質が用いられる。リチウム二次電池用正極活物質は、リチウム金属複合酸化物を含む。
【０００３】
例えば特許文献１は、リチウム金属複合酸化物に相当する主成分原料と、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ及びＲｅから選ばれる少なくとも１種以上の元素を含有する酸化物を含むリチウム遷移金属系化合物粉体を開示している。
【０００４】
このようなリチウム遷移金属系化合物粉体は、リチウム二次電池用正極材料としての使用において、レート特性や出力特性を向上させ、コストの低下、高電圧化の抑制及び安全性の向上が図れることが特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
ＪＰ－Ａ－２００８－３０５７７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リチウム二次電池の応用分野が拡大する中、より長寿命のリチウム二次電池を提供できるリチウム二次電池用正極活物質の開発が求められている。リチウム二次電池の寿命を短くする現象として、充電時に生じるリチウム二次電池の膨張が挙げられる。この現象は、リチウム二次電池の充電中に生じる副反応により発生するガスが原因であることが知られている。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、リチウム二次電池の充電中にガスが発生しにくいリチウム二次電池用正極活物質、これを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は［１］～［７］を包含する。
［１］リチウム金属複合酸化物と硫酸バリウムとを含み、前記リチウム金属複合酸化物が下記式（１）で表される、リチウム二次電池用正極活物質。
Ｌｉ［Ｌｉ
ａ
（Ｎｉ
（１－ｂ－ｃ）
Ｍ１
ｂ
Ｍ２
ｃ
）
１－ａ
］Ｏ
２
・・・（１）
（前記式（１）において、Ｍ１は、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌのうち少なくとも一つの元素であり、Ｍ２は、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ及びＰのうち少なくとも一つの元素であり、式（１）は、－０．１≦ａ≦０．２、０＜ｂ≦０．４、０≦ｃ≦０．４、及び０＜ｂ＋ｃ≦０．４を満たす。）
［２］前記リチウム二次電池用正極活物質の総物質量に対する前記硫酸バリウムの総物質量は、０．０１ｍｏｌ％以上３．０ｍｏｌ％以下である、［１］に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
［３］前記リチウム二次電池用正極活物質のＢＥＴ比表面積が２．０ｍ
２
／ｇ以下である、［１］又は［２］に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
［４］前記リチウム金属複合酸化物の平均粒子径Ａに対する前記硫酸バリウムの平均粒子径Ｂの比であるＢ／Ａが１．０以下である、［１］～［３］の何れか一つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
［５］前記リチウム二次電池用正極活物質と水とを１：１の質量比で混合及び濾過することで得られる液の２５℃でのｐＨが１２．５以下である、［１］～［４］の何れか一つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
［６］［１］～［５］の何れか一つに記載のリチウム二次電池用正極活物質を含む、リチウム二次電池用正極。
［７］［６］に記載のリチウム二次電池用正極を含む、リチウム二次電池。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様によれば、リチウム二次電池の充電中にガスが発生しにくいリチウム二次電池用正極活物質、これを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の一態様におけるリチウム二次電池用正極活物質の概略模式図である。
本発明の一態様におけるリチウム二次電池用正極活物質のＳＥＭ画像である。
本発明の一態様におけるリチウム二次電池用正極活物質のＳＥＭ－ＥＤＸ画像である。
本発明の一態様におけるリチウム二次電池の一例を示す概略構成図である。
本発明の一態様における全固体リチウム二次電池の全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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