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公開番号2024136700
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023047900
出願日2023-03-24
発明の名称電池
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20240927BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】導電性の向上した正極活物質を提供する。または充放電特性の良好な二次電池を提供する。
【解決手段】正極を有する電池において、正極は、正極活物質を有し、正極活物質は、リチウムと、遷移金属Mと、酸素と、導電性を向上させる添加元素と、結晶構造を安定化させる添加元素と、を有し、導電性を向上させる添加元素はチタン、ルテニウムから選択される一または二であり、結晶構造を安定化させる添加元素はマグネシウム、フッ素、ニッケルおよびアルミニウムから選択される一または二以上であり、導電性を向上させる添加元素は、内部よりも表層部において多く検出される、電池。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極を有する電池において、
前記正極は、正極活物質を有し、
前記正極活物質は、リチウムと、遷移金属Ｍと、酸素と、導電性を向上させる添加元素と、を有し、
前記導電性を向上させる添加元素はチタン、ルテニウム、バナジウム、ニオブ、クロム、モリブデン、タングステン、レニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ランタン、ストロンチウムから選択される一または二以上であり、
前記正極活物質は表層部と、内部と、を有し、
前記導電性を向上させる添加元素は、前記内部よりも前記表層部において多く検出される、電池。
続きを表示（約 300 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記正極活物質は、結晶構造を安定化させる添加元素を有し、
前記結晶構造を安定化させる添加元素は、マグネシウム、フッ素、ニッケルおよびアルミニウムから選択される一または二以上である、電池。
【請求項３】
請求項２において、
前記遷移金属Ｍは、コバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄から選択される一または二以上である、電池。
【請求項４】
請求項３において、
前記電池は電解液を有し、
前記電解液はフッ化環状カーボネートまたはフッ化鎖状カーボネートから選択される一または二を有する、電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、物、方法、又は、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。本発明の一態様は、二次電池を含む蓄電装置、半導体装置、表示装置、発光装置、照明装置、電子機器またはそれらの製造方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【０００２】
なお、本明細書中において電子機器とは、蓄電装置を有する装置全般を指し、蓄電装置を有する電気光学装置、蓄電装置を有する情報端末装置などは全て電子機器である。
【背景技術】
【０００３】
近年、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池、全固体電池等、種々の蓄電装置の開発が盛んに行われている。特に高出力、高容量であるリチウムイオン二次電池は半導体産業の発展と併せて急速にその需要が拡大し、充電可能なエネルギーの供給源として現代の情報化社会に不可欠なものとなっている。
【０００４】
なかでもモバイル電子機器向け二次電池等では、重量あたりの放電容量が大きく、サイクル特性に優れた二次電池の需要が高い。これらの需要に応えるため、二次電池の正極が有する正極活物質の改良が盛んに行われている（例えば特許文献１および特許文献２）。また、正極活物質の結晶構造に関する研究も行われている（非特許文献１乃至非特許文献３）。より充放電サイクル特性が高く、レート特性が高く、動作可能温度の広いリチウムイオン二次電池が求められている。
【０００５】
またＸ線回折（ＸＲＤ）は、正極活物質の結晶構造の解析に用いられる手法の一つである。非特許文献４に紹介されているＩＣＳＤ（ＩｎｏｒｇａｎｉｃＣｒｙｓｔａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤａｔａｂａｓｅ）を用いることにより、ＸＲＤデータの解析を行うことができる。たとえば非特許文献５に記載されているコバルト酸リチウムの格子定数を、ＩＣＳＤから参照することができる。またリートベルト法解析には、たとえば解析プログラムＲＩＥＴＡＮ－ＦＰ（非特許文献６）を用いることができる。また結晶構造の描画ソフトウェアとして、ＶＥＳＴＡ（非特許文献７）を用いることができる。
【０００６】
また画像処理ソフトとして、たとえばＩｍａｇｅＪ（非特許文献８乃至非特許文献１０）が知られている。該ソフトを用いることで、たとえば正極活物質の形状について分析することができる。
【０００７】
極微電子線回折も、正極活物質の結晶構造、特に表層部の結晶構造の同定に有効である。電子線回折パターンの解析には、たとえば解析プログラムＲｅｃｉＰｒｏ（非特許文献１１）を用いることができる。
【０００８】
また金属酸化物の電気化学特性については古くから研究されている（非特許文献１２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１８－２０６７４７号公報
特開２０２２－０７０２４７号公報
【非特許文献】
【００１０】
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【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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