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公開番号2024131521
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023041840
出願日2023-03-16
発明の名称リチウム金属複合酸化物、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C01G 53/00 20060101AFI20240920BHJP(無機化学)
要約【課題】レート特性の高いリチウム二次電池を得ることができるリチウム金属複合酸化物、並びにこれを用いた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の提供。
【解決手段】少なくともNiを含むリチウム金属複合酸化物であって、前記リチウム金属複合酸化物は、複数の粒子を含み、前記リチウム金属複合酸化物のCuKα線を使用した粉末X線回折測定において、2θ=38.0±0.5°の範囲内の低角度側の回折ピークをピークA、高角度側の回折ピークをピークBとしたとき、ピークAの半値幅と、ピークBの半値幅との比A/Bが1.35以上2.25以下であり、前記リチウム金属複合酸化物の平均包絡度が、0.971以上1.000以下である、リチウム金属複合酸化物。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
少なくともＮｉを含むリチウム金属複合酸化物であって、
前記リチウム金属複合酸化物は、複数の粒子を含み、
前記リチウム金属複合酸化物のＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定において、２θ＝３８．０±０．５°の範囲内の低角度側の回折ピークをピークＡ、高角度側の回折ピークをピークＢとしたとき、ピークＡの半値幅と、ピークＢの半値幅との比Ａ／Ｂが１．３５以上２．２５以下であり、
前記リチウム金属複合酸化物の平均包絡度が、０．９７１以上１．０００以下である、リチウム金属複合酸化物。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記リチウム金属複合酸化物に含まれる面積円相当径が１μｍ以上５μｍ以下の範囲の粒子の平均アスペクト比が０．７７０以上０．７９８以下である、請求項１に記載のリチウム金属複合酸化物。
【請求項３】
前記リチウム金属複合酸化物に含まれる面積円相当径が１μｍ以上５μｍ以下の範囲の粒子の平均円形度が０．９２０以上０．９５４以下である、請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物。
【請求項４】
下記組成式（Ａ）で表される、請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物。
Ｌｉ［Ｌｉ
ｘ
（Ｎｉ
（１－ａ―ｂ）
Ｍ１
ａ
Ｍ２
ｂ
）
１－ｘ
］Ｏ
２
・・・（Ａ）
（組成式（Ａ）中、Ｍ１は、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌからなる群より選択される１種以上の元素であり、Ｍ２は、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｂ、Ｓｉ、Ｓ及びＰからなる群より選択される１種以上の元素であり、組成式（Ａ）は、－０．１≦ｘ≦０．２、０≦ａ≦０．２、及び０≦ｂ≦０．１を満たす。）
【請求項５】
請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物を含有するリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項６】
請求項５に記載のリチウム二次電池用正極活物質を含有する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有するリチウム二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム金属複合酸化物、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 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池の充放電時、リチウム二次電池用正極活物質の表面からリチウムイオンの脱離反応及び挿入反応が生じる。従って、リチウム二次電池用正極活物質の表面の形状は、リチウム二次電池の性能に影響を与える。
【０００３】
例えば、特許文献１は、リチウム二次電池用正極活物質の二次粒子形状を制御することにより、非水電解質（電解液）に対する濡れ性を改善し、高い放電負荷特性を達成することを開示している。具体的には、二次粒子の二次元の像の面積に対する、二次元の像の凸部の頂点を結ぶ最短包絡線で囲まれた領域の面積の比の平均値が１を超え、２未満とすることを開示している。
【０００４】
また、リチウム二次電池の性能は、正極活物質に含まれるリチウム金属複合酸化物の結晶構造に依存することが知られている。特許文献２に記載されているように、（００３）面により得られる回折ピークの半値幅や、（１０４）面により得られる回折ピークの半値幅の範囲、及びその比の範囲を特定したリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質に用いることにより、低ＳＯＣ域における出力の向上、高率放電性能の向上、高電圧特性の向上等を図ることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
ＪＰ－Ａ－２００４－３６２７８１
ＪＰ－Ａ－２０１５－４３３３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リチウム金属複合酸化物の粒子形状や結晶構造を別の側面から制御すると、リチウム二次電池の性能をさらに改善する余地がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、リチウム金属複合酸化物の粒子形状及び結晶構造を制御することにより、レート特性の高いリチウム二次電池を得ることができるリチウム金属複合酸化物、並びにこれを用いた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】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］少なくともＮｉを含むリチウム金属複合酸化物であって、前記リチウム金属複合酸化物は、複数の粒子を含み、前記リチウム金属複合酸化物のＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定において、２θ＝３８．０±０．５°の範囲内の低角度側の回折ピークをピークＡ、高角度側の回折ピークをピークＢとしたとき、ピークＡの半値幅と、ピークＢの半値幅との比Ａ／Ｂが１．３５以上２．２５以下であり、前記リチウム金属複合酸化物の平均包絡度が、０．９７１以上１．０００以下である、リチウム金属複合酸化物。
［２］前記リチウム金属複合酸化物に含まれる面積円相当径が１μｍ以上５μｍ以下の範囲の粒子の平均アスペクト比が０．７７０以上０．７９８以下である、［１］に記載のリチウム金属複合酸化物。
［３］前記リチウム金属複合酸化物に含まれる面積円相当径が１μｍ以上５μｍ以下の範囲の粒子の平均円形度が０．９２０以上０．９５４以下である、［１］又は［２］に記載のリチウム金属複合酸化物。
［４］下記組成式（Ａ）で表される、［１］～［３］の何れか１項に記載のリチウム金属複合酸化物。
Ｌｉ［Ｌｉ
ｘ
（Ｎｉ
（１－ａ―ｂ）
Ｍ１
ａ
Ｍ２
ｂ
）
１－ｘ
］Ｏ
２
・・・（Ａ）
（組成式（Ａ）中、Ｍ１は、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌからなる群より選択される１種以上の元素であり、Ｍ２は、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｂ、Ｓｉ、Ｓ及びＰからなる群より選択される１種以上の元素であり、組成式（Ａ）は、－０．１≦ｘ≦０．２、０≦ａ≦０．２、及び０≦ｂ≦０．１を満たす。）
［５］［１］～［４］の何れか１つに記載のリチウム金属複合酸化物を含有するリチウム二次電池用正極活物質。
［６］［５］に記載のリチウム二次電池用正極活物質を含有する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有するリチウム二次電池。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様によれば、レート特性の高いリチウム二次電池を得ることができるリチウム金属複合酸化物、並びにこれを用いた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を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
リチウム二次電池の一例を示す概略構成図である。
全固体リチウム二次電池の全体構成の一例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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