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公開番号2024142060
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023054033
出願日2023-03-29
発明の名称正極材、正極材の製造方法及び二次電池
出願人国立大学法人信州大学,東レエンジニアリング株式会社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類H01M 4/36 20060101AFI20241003BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ハイレート特性及びサイクル特性に優れた二次電池用の正極材、及びその製造方法を提供する、
【解決手段】二次電池用の正極材であって、正極活物質10と、正極活物質10の表面の一部に付着した結晶性を有する金属酸化物20とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
二次電池用の正極材であって、
正極活物質と、
前記正極活物質の表面の一部に付着した結晶性を有する金属酸化物と
を含む、正極材。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記金属酸化物は、複数種の金属を含む複合酸化物である、請求項１に記載の正極材。
【請求項３】
前記金属酸化物は、チタンと、チタン以外の遷移金属とを含む複合酸化物である、請求項２に記載の正極材。
【請求項４】
前記チタン以外の遷移金属は、ニオブ、タンタル、ジルコニア、モリブデン、及びタングステンのうちの何れか１種である、請求項３に記載の正極材。
【請求項５】
前記金属酸化物は、チタンとニオブの複合酸化物である、請求項３に記載の正極材。
【請求項６】
前記正極活物質は、粒径の異なる２種類以上の正極活物質からなる、請求項１に記載の正極材。
【請求項７】
前記金属酸化物の前記正極活物質と接する界面は、アモルファス状態になっている、請求項１に記載の正極材。
【請求項８】
二次電池用の正極材の製造方法であって、
正極活物質の粉末と、金属酸化物の粉末とを、深共晶溶媒中で混練し、混練物を得る工程と、
前記混練物を加熱して、前記正極活物質の表面の一部に、結晶性を有する金属酸化物を析出させる工程と
を含む、正極材の製造方法。
【請求項９】
前記金属酸化物の粉末は、複数種の金属酸化物の粉末を含み、
前記正極活物質の表面の一部に析出する金属酸化物は、前記複数種の金属酸化物における各金属の複合酸化物である、請求項８に記載の正極材の製造方法。
【請求項１０】
前記金属酸化物の粉末は、酸化チタンの粉末と、チタン以外の遷移金属の酸化物の粉末とを含み、
前記正極活物質の表面の一部に析出する金属酸化物は、チタンと、チタン以外の遷移金属とを含む複合酸化物である、請求項８に記載の正極材の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池用の正極材、正極材の製造方法、及び正極材を含む二次電池に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、軽量かつエネルギー密度が高いことから、パソコンや携帯端末等の電源や、車両駆動用の電源として用いられている。
【０００３】
二次電池に使用される正極材は、高容量化や高機能化等の観点から、様々な材料が検討されている。例えば、特許文献１には、正極活物質であるリチウム含有遷移金属酸化物の表面に、チタン含有酸化物を付着させ、その後、これを焼結させた正極材が開示されている。これにより、リチウムイオン二次電池の充電深度が高い状態での充電特性が改善されることが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、正極活物質であるリチウムニッケル複合酸化物の表面に、酸化ニオブ又は酸化チタンを存在させた後に、これを焼成した正極材が開示されている。これにより、リチウムイオン二次電池の熱安定性が向上することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００９－２２４３０７号公報
特許第３８３５４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された正極材では、リチウム含有遷移金属酸化物の表面に、焼結されたチタン含有酸化物を被覆することによって、正極材と非水電解液との界面が改質され、これにより、リチウムイオンの移動反応が促進されて、広い充電深度の範囲での充電特性が改善される。
【０００７】
また、特許文献２に開示された正極材では、リチウムニッケル複合酸化物の表面を被覆する材料を、融点が焼成温度以上の酸化ニオブ又は酸化チタンにすることによって、焼成によって得られたニオブまたはチタンの酸化物が、リチウムニッケル複合酸化物の表面に安定して存在し、これにより、熱安定性の高い正極材が得られる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された正極材では、正極活物質の表面を被覆しているチタン含有酸化物や、チタンまたはニオブの酸化物は、焼結または焼成によって形成されているため、非晶質になっており、電気抵抗は高い。そのため、正極活物質の表面に、チタン含有酸化物や、チタンまたはニオブの酸化物を被覆しても、正極活物質の表面おける電気抵抗を下げることができない。そのため、充放電時に、大量の電子を流すことができないため、ハイレート特性の向上を図ることは難しい。また、同様の理由により、充放電時の発熱による正極活物質の劣化を抑制することができないため、サイクル特性の向上を図ることも難しい。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その主な目的は、ハイレート特性及びサイクル特性に優れた二次電池用の正極材、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る正極材は、二次電池用の正極材であって、正極活物質と、正極活物質の表面の一部に付着した結晶性を有する金属酸化物とを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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