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公開番号2024153456
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-29
出願番号2023067359
出願日2023-04-17
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C01B 33/26 20060101AFI20241022BHJP(無機化学)
要約【課題】サイクル特性に優れるリチウム二次電池が得られるリチウム金属複合酸化物の提供。
【解決手段】層状構造を有し、下記(1)及び(2)を満たすリチウム金属複合酸化物。(1)Coと元素M1と元素M2とを含み、前記Coに対する前記元素M1のモル比が0.05以上6以下である。前記元素M1は、Si、Ca及びNaからなる群より選択される1種以上であり、前記元素M2は、Fe及びMgからなる群より選択される1種以上の元素である。(2)CuKα線を使用したX線回折測定において、2θ=38.0±0.5°の範囲内に2つの回折ピークが存在し、前記2つの回折ピークのうち、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としたときに、下記式を満たす。0.50≦I_A/I_B≦0.75(I_Aは前記ピークAのピーク面積であり、I_Bは前記ピークBのピーク面積である。)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
層状構造を有し、下記（１）及び（２）を満たすリチウム金属複合酸化物。
（１）Ｃｏと元素Ｍ１と元素Ｍ２とを含み、前記Ｃｏに対する前記元素Ｍ１のモル比が０．０５以上６以下である。前記元素Ｍ１は、Ｓｉ、Ｃａ及びＮａからなる群より選択される１種以上であり、前記元素Ｍ２は、Ｆｅ及びＭｇからなる群より選択される１種以上の元素である。
（２）ＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定において、２θ＝３８．０±０．５°の範囲内に２つの回折ピークが存在し、前記２つの回折ピークのうち、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としたときに、下記式を満たす。
０．５０≦Ｉ
Ａ
／Ｉ
Ｂ
≦０．７５ …式
（Ｉ
Ａ
は前記ピークＡのピーク面積であり、Ｉ
Ｂ
は前記ピークＢのピーク面積である。）
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記リチウム金属複合酸化物に含まれる前記Ｃｏと前記元素Ｍ１と前記元素Ｍ２の合計質量が、１２０００ｐｐｍ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】
前記元素Ｍ１がＣａとＳｉとを含み、前記Ｃａに対する前記Ｓｉのモル比が８以上である、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】
前記元素Ｍ１がＮａとＳｉとを含み、前記Ｎａに対する前記Ｓｉのモル比が０．５以上である、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５】
ＢＥＴ比表面積が１．０ｍ
２
／ｇ以上２．０ｍ
２
／ｇ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６】
Ｄ
１０
、Ｄ
５０
及びＤ
９０
が下記式（Ｉ）を満たす、請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物。
０．５≦（Ｄ
９０
－Ｄ
１０
）／Ｄ
５０
≦１．５ …式（Ｉ）
（Ｄ
１０
は前記リチウム金属複合酸化物の１０％累積体積粒度であり、Ｄ
５０
は前記リチウム金属複合酸化物の５０％累積体積粒度であり、Ｄ
９０
は前記リチウム金属複合酸化物の９０％累積体積粒度である。）
【請求項７】
前記リチウム金属複合酸化物の平均粒子強度は２０ＭＰａ以上である、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８】
前記リチウム金属複合酸化物の粒子強度の標準偏差は４０％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９】
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１０】
請求項９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、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 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池用正極活物質として、リチウム金属複合酸化物が用いられている。リチウム金属複合酸化物の物性は、リチウム二次電池の特性に影響を及ぼす。このため、リチウム二次電池の特性改善を目的としたリチウム金属複合酸化物の開発が活発に行われている。
【０００３】
例えば特許文献１は、Ｘ線回折のミラー指数ｈｋｌにおける（００６）面及び（１０２）面での回折ピーク強度比Ｉ（００６）／Ｉ（１０２）が０．４４以下であり、さらに他の物性を満たすリチウム金属複合酸化物が、リチウム二次電池の充放電容量やレート特性を改善することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＪＰ－Ａ－２０１３－１１２５３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム二次電池の応用分野が広がる中、サイクル特性のさらなる向上が求められている。
【０００６】
本発明は、サイクル特性に優れるリチウム二次電池を提供できるリチウム金属複合酸化物を得ることを課題とする。
【０００７】
さらに本発明は、上記リチウム金属複合酸化物を含む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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下の［１］～［１１］を包含する。
［１］層状構造を有し、下記（１）及び（２）を満たすリチウム金属複合酸化物。
（１）Ｃｏと元素Ｍ１と元素Ｍ２とを含み、前記Ｃｏに対する前記元素Ｍ１のモル比が０．０５以上６以下である。前記元素Ｍ１は、Ｓｉ、Ｃａ及びＮａからなる群より選択される１種以上であり、前記元素Ｍ２は、Ｆｅ及びＭｇからなる群より選択される１種以上の元素である。
（２）ＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定において、２θ＝３８．０±０．５°の範囲内に２つの回折ピークが存在し、前記２つの回折ピークのうち、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としたときに、下記式を満たす。
０．５０≦Ｉ
Ａ
／Ｉ
Ｂ
≦０．７５ …式
（Ｉ
Ａ
は前記ピークＡのピーク面積であり、Ｉ
Ｂ
は前記ピークＢのピーク面積である。）
［２］前記リチウム金属複合酸化物に含まれるＣｏと前記元素Ｍ１と前記元素Ｍ２の合計質量が、１２０００ｐｐｍ以下である、［１］に記載のリチウム金属複合酸化物。
［３］前記元素Ｍ１がＣａとＳｉとを含み、前記Ｃａに対する前記Ｓｉのモル比が８以上である、［１］又は［２］に記載のリチウム金属複合酸化物。
［４］前記元素Ｍ１がＮａとＳｉとを含み、前記Ｎａに対する前記Ｓｉのモル比が０．５以上である、［１］～［３］のいずれか１つに記載のリチウム金属複合酸化物。
［５］ＢＥＴ比表面積が１．０ｍ
２
／ｇ以上２．０ｍ
２
／ｇ以下である、［１］～［４］のいずれか１つに記載のリチウム金属複合酸化物。
［６］Ｄ
１０
、Ｄ
５０
及びＤ
９０
が下記式（Ｉ）を満たす、［１］～［５］のいずれか１つに記載のリチウム金属複合酸化物。
０．５≦（Ｄ
９０
－Ｄ
１０
）／Ｄ
５０
≦１．５ …式（Ｉ）
（Ｄ
１０
は前記リチウム金属複合酸化物の１０％累積体積粒度であり、Ｄ
５０
は前記リチウム金属複合酸化物の５０％累積体積粒度であり、Ｄ
９０
は前記リチウム金属複合酸化物の９０％累積体積粒度である。）
［７］前記リチウム金属複合酸化物の平均粒子強度は２０ＭＰａ以上である、［１］～［６］のいずれか１つに記載のリチウム金属複合酸化物。
［８］前記リチウム金属複合酸化物の粒子強度の標準偏差は４０％以下である、［１］～［７］のいずれか１つに記載のリチウム金属複合酸化物。
［９］［１］～［８］のいずれか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。
［１０］［９］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。
［１１］［１０］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】
本発明によれば、サイクル特性に優れるリチウム二次電池を提供できるリチウム金属複合酸化物を得ることができる。さらに、このようなリチウム金属複合酸化物を含む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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