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公開番号2024152374
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-25
出願番号2023066525
出願日2023-04-14
発明の名称正極活物質の製造方法、ナトリウムイオン電池の製造方法、正極活物質、及び、ナトリウムイオン電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/505 20100101AFI20241018BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】P2型正極活物質の容量を増大させる方法を開示する。
【解決手段】本開示の正極活物質の製造方法は、P2型構造を有するNa含有遷移金属酸化物を得ること、及び、前記Na含有遷移金属酸化物に対して、Naをさらにドープすること、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質の製造方法であって、
Ｐ２型構造を有するＮａ含有遷移金属酸化物を得ること、及び
前記Ｎａ含有遷移金属酸化物に対して、Ｎａをさらにドープすること、を含む、
正極活物質の製造方法。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
請求項１に記載の製造方法であって、
前記Ｎａ含有遷移金属酸化物に対して、Ｎａイオンを含む還元溶液を接触させることで、前記Ｎａ含有遷移金属酸化物に対して、Ｎａをさらにドープする、
製造方法。
【請求項３】
ナトリウムイオン電池の製造方法であって、
請求項１又は２に記載の方法により正極活物質を製造すること、
製造された前記正極活物質を用いて、正極活物質層を得ること、及び、
前記正極活物質層を用いて、ナトリウムイオン電池を得ること、を含む、
ナトリウムイオン電池の製造方法。
【請求項４】
正極活物質であって、
Ｐ２型構造を有し、
Ｎａ
ａ
Ｍｎ
ｘ－ｐ
Ｎｉ
ｙ－ｑ
Ｃｏ
ｚ－ｒ
Ｍ
ｐ＋ｑ＋ｒ
Ｏ
２
（ここで、０．７０＜ａ≦１．４０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｐ＋ｑ＋ｒ＜０．１７であり、Ｍは、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種の元素である）で示される化学組成を有する、
正極活物質。
【請求項５】
ナトリウムイオン電池であって、正極活物質層、電解質層及び負極活物質層を有し、
前記正極活物質層が、請求項４に記載の正極活物質を含む、
ナトリウムイオン電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、正極活物質の製造方法、ナトリウムイオン電池の製造方法、正極活物質、及び、ナトリウムイオン電池を開示する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、正極活物質としてＰ２型構造を有するＮａ含有遷移金属酸化物が知られている。ここで、Ｐ２型構造を有するＮａ含有遷移金属酸化物は、例えば、ナトリウムイオン電池の正極活物質として用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－２０１５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｐ２型構造を有する従来の正極活物質は、可逆容量についてのポテンシャルが十分に引き出されたものとは言い難い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は上記課題を解決するための手段として、以下の複数の態様を開示する。
＜態様１＞
正極活物質の製造方法であって、
Ｐ２型構造を有するＮａ含有遷移金属酸化物を得ること、及び
前記Ｎａ含有遷移金属酸化物に対して、Ｎａをさらにドープすること、を含む、
正極活物質の製造方法。
＜態様２＞
態様１の製造方法であって、
前記Ｎａ含有遷移金属酸化物に対して、Ｎａイオンを含む還元溶液を接触させることで、前記Ｎａ含有遷移金属酸化物に対して、Ｎａをさらにドープする、
製造方法。
＜態様３＞
ナトリウムイオン電池の製造方法であって、
態様１又は２の方法により正極活物質を製造すること、
製造された前記正極活物質を用いて、正極活物質層を得ること、及び、
前記正極活物質層を用いて、ナトリウムイオン電池を得ること、を含む、
ナトリウムイオン電池の製造方法。
＜態様４＞
正極活物質であって、
Ｐ２型構造を有し、
Ｎａ
ａ
Ｍｎ
ｘ－ｐ
Ｎｉ
ｙ－ｑ
Ｃｏ
ｚ－ｒ
Ｍ
ｐ＋ｑ＋ｒ
Ｏ
２
（ここで、０．７０＜ａ≦１．４０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｐ＋ｑ＋ｒ＜０．１７であり、Ｍは、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種の元素である）で示される化学組成を有する、
正極活物質。
＜態様５＞
ナトリウムイオン電池であって、正極活物質層、電解質層及び負極活物質層を有し、
前記正極活物質層が、態様４の正極活物質を含む、
ナトリウムイオン電池。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の正極活物質は、高い容量を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
正極活物質の製造方法の流れの一例を示している。
ナトリウムイオン電池の製造方法の流れの一例を示している。
ナトリウムイオン電池の構成の一例を概略的に示している。
比較例、実施例１及び実施例２の各々の正極活物質のＸ線回折パターンを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．正極活物質の製造方法
図１に示されるように、一実施形態に係る正極活物質の製造方法は、Ｐ２型構造を有するＮａ含有遷移金属酸化物を得ること（工程Ｓ１）、及び、前記Ｎａ含有遷移金属酸化物に対して、Ｎａをさらにドープすること（工程Ｓ２）、を含む。
【０００９】
１．１工程Ｓ１
工程Ｓ１において、Ｐ２型構造を有するＮａ含有遷移金属酸化物は、例えば、Ｎａ及び遷移金属元素を含む前駆体を得た後、これを任意に成形し、任意に予備焼成したうえで、本焼成を行うことによって得ることができる。
【００１０】
工程Ｓ１において、前駆体は、例えば、遷移金属源とＮａ源とを混合することによって得られたものであってもよい。遷移金属源は、例えば、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩等の遷移金属塩であってもよいし、遷移金属水酸化物等の遷移金属化合物であってもよい。遷移金属元素は、Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏのうちの少なくとも１つであってもよい。遷移金属源は、Ｍｅ（ＣＯ
３
）
ｘ
（Ｍｅは、Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏのうちの少なくとも１つの遷移金属元素であり、ｘはＭｅの価数による）で示される塩であってもよいし、Ｍｅ（ＳＯ
４
）
ｘ
で示される塩であってもよいし、Ｍｅ（ＮＯ
３
）
ｘ
で示される塩であってもよいし、Ｍｅ（ＣＨ
３
ＣＯＯ）
ｘ
で示される塩であってもよいし、Ｍｅ（ＯＨ）
ｘ
で示される化合物であってもよい。また、Ｎａ源は、例えば、炭酸塩や硫酸塩等のＮａ塩であってもよいし、酸化ナトリウムや水酸化ナトリウム等のＮａ化合物であってもよい。遷移金属源に対して混合されるＮａ源の量は、その後の焼成時のＮａ消失分を加味して決定されればよい。工程Ｓ１においては、上記の遷移金属源からなる粒子の表面をＮａ源で被覆して、前駆体としての被覆粒子を得てもよい。ここで、当該被覆粒子は、上記の遷移金属源からなる粒子の表面の少なくとも一部がＮａ源で被覆されて得られるものであってよい。当該被覆粒子は、上記の遷移金属源からなる粒子の表面の４０面積％以上、５０面積％以上、６０面積％以上又は７０面積％がＮａ源で被覆されて得られるものであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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