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公開番号2024172456
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023090185
出願日2023-05-31
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、および、リチウム二次電池
出願人住友化学株式会社
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類C01G 53/00 20060101AFI20241205BHJP(無機化学)
要約【課題】高レートでの放電容量を向上させることができるリチウム金属複合酸化物等を提供する。
【解決手段】細孔を有するリチウム金属複合酸化物は、細孔の細孔径dpの増加に対して細孔の細孔表面積apが増加する割合dap/ddpが「dap/ddp≦0.10」の関係を満たす範囲における、細孔の細孔径dpの増加に対して細孔の細孔容積Vpが増加する割合dVp/ddpの最大値dV1が、dV1≦1.00×10^-4に示す関係を満たし、「dap/ddp>0.10」の関係を満たす範囲における、dVp/ddpの最大値dV2が、dV2≧1.00×10^-4に示す関係を満たす。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｌｉ、Ｎｉ、および、元素Ｍを含み、
前記元素Ｍが、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｂａ、Ｓ、及び、Ｐからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
細孔を有する、
リチウム金属複合酸化物であって、
窒素吸着等温線からＢａｒｒｅｔｔ－Ｊｏｙｎｅｒ－Ｈａｌｅｎｄａ法によって前記細孔について算出される細孔径分布において、
前記細孔の細孔径ｄｐの増加に対して前記細孔の細孔表面積ａｐが増加する割合ｄａｐ／ｄｄｐが「ｄａｐ／ｄｄｐ≦０．１０」の関係を満たす範囲における、前記細孔の細孔径ｄｐの増加に対して前記細孔の細孔容積Ｖｐが増加する割合ｄＶｐ／ｄｄｐの最大値ｄＶ１が、下記の（式Ａ１）に示す関係を満たし、
前記ｄａｐ／ｄｄｐが「ｄａｐ／ｄｄｐ＞０．１０」の関係を満たす範囲における、前記ｄＶｐ／ｄｄｐの最大値ｄＶ２が、下記の（式Ａ２）に示す関係を満たす、
リチウム金属複合酸化物。
ｄＶ１≦１．００×１０
－４
…（式Ａ１）
ｄＶ２≧１．００×１０
－４
…（式Ａ２）
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記細孔径分布において、細孔容積Ｖは、下記の（式Ｂ）に示す関係を満たす、
請求項１に記載のリチウム金属複合酸化物。
０．００１ｃｍ
３
／ｇ≦Ｖ≦０．０１ｃｍ
３
／ｇ …（式Ｂ）
【請求項３】
前記細孔径分布において、細孔表面積Ａｐは、下記の（式Ｃ）に示す関係を満たす、
請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物。
０．５ｍ
２
／ｇ≦Ａｐ≦２．０ｍ
２
／ｇ …（式Ｃ）
【請求項４】
前記細孔径分布において、平均細孔径Ａｄｐは、下記の（式Ｄ）に示す関係を満たす、
請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物。
１０ｎｍ≦Ａｄｐ≦４０ｎｍ …（式Ｄ）
【請求項５】
（組成式Ｉ）で表されるリチウム金属複合酸化物であって、
（組成式Ｉ）において、
Ｍ１は、Ｍｎ、Ａｌ、及び、Ｃｏからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
Ｍ２は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｂａ、Ｓ、及び、Ｐからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
下記（式Ｉａ）から（式Ｉｄ）に示す関係を満たす、
請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物。
Ｌｉ［Ｌｉ
α
（Ｎｉ
（１－ｘ－ｙ）
Ｍ１
ｘ
Ｍ２
ｙ
）
１－α
］Ｏ
２
・・・（組成式Ｉ）
－０．１≦α≦０．２・・・（式Ｉａ）
０≦ｘ≦０．５・・・（式Ｉｂ）
０≦ｙ≦０．７・・・（式Ｉｃ）
０＜ｘ＋ｙ＜１・・・（式Ｉｄ）
【請求項６】
Ｌｉ以外の金属元素の総物質量に対するＣｏの物質量が１０モル％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７】
（組成式Ｉ）において、下記の（式Ｉｄ＿１）に示す関係を満たす、
請求項５に記載のリチウム金属複合酸化物。
０＜ｘ＋ｙ≦０．３・・・（式Ｉｄ＿１）
【請求項８】
リートベルト解析から得られるメタル席占有率ＳＲが、下記の（式Ｅ）に示す関係を満たす、
請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物。
１．０％≦ＳＲ≦４．０％ …（式Ｅ）
【請求項９】
リートベルト解析から得られる平均結晶子サイズＡＫが、下記の（式Ｆ）に示す関係を満たす、
請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物。
８０ｎｍ≦ＡＫ≦２００ｎｍ …（式Ｆ）
【請求項１０】
請求項１又は２に記載のリチウム金属複合酸化物
を有する、
リチウム二次電池用正極活物質。
（【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、および、リチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池において、正極は、例えば、リチウム金属複合酸化物を含む正極活物質を用いて作製される。
【０００３】
従来、リチウム二次電池の性能を向上させるために、様々なリチウム金属複合酸化物が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＷＯ２０１９／０６９４０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム二次電池においては、放電容量の向上が要求されている。
【０００６】
本発明は、高レートでの放電容量を向上させることができる、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、および、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】
【０００７】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］
Ｌｉ、Ｎｉ、および、元素Ｍを含み、
前記元素Ｍが、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｂａ、Ｓ、及び、Ｐからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
細孔を有する、
リチウム金属複合酸化物であって、
窒素吸着等温線からＢａｒｒｅｔｔ－Ｊｏｙｎｅｒ－Ｈａｌｅｎｄａ法によって前記細孔について算出される細孔径分布において、
前記細孔の細孔径ｄｐの増加に対して前記細孔の細孔表面積ａｐが増加する割合ｄａｐ／ｄｄｐが「ｄａｐ／ｄｄｐ≦０．１０」の関係を満たす範囲における、前記細孔の細孔径ｄｐの増加に対して前記細孔の細孔容積Ｖｐが増加する割合ｄＶｐ／ｄｄｐの最大値ｄＶ１が、下記の（式Ａ１）に示す関係を満たし、
前記ｄａｐ／ｄｄｐが「ｄａｐ／ｄｄｐ＞０．１０」の関係を満たす範囲における、前記ｄＶｐ／ｄｄｐの最大値ｄＶ２が、下記の（式Ａ２）に示す関係を満たす、
リチウム金属複合酸化物。
ｄＶ１≦１．００×１０
－４
…（式Ａ１）
ｄＶ２≧１．００×１０
－４
…（式Ａ２）
［２］
前記細孔径分布において、細孔容積Ｖは、下記の（式Ｂ）に示す関係を満たす、
［１］に記載のリチウム金属複合酸化物。
０．００１ｃｍ
３
／ｇ≦Ｖ≦０．０１ｃｍ
３
／ｇ …（式Ｂ）
［３］
前記細孔径分布において、細孔表面積Ａｐは、下記の（式Ｃ）に示す関係を満たす、
［１］又は［２］に記載のリチウム金属複合酸化物。
０．５ｍ
２
／ｇ≦Ａｐ≦２．０ｍ
２
／ｇ …（式Ｃ）
［４］
前記細孔径分布において、平均細孔径Ａｄｐは、下記の（式Ｄ）に示す関係を満たす、
［１］から［３］のいずれか１項に記載のリチウム金属複合酸化物。
１０ｎｍ≦Ａｄｐ≦４０ｎｍ …（式Ｄ）
［５］
（組成式Ｉ）で表されるリチウム金属複合酸化物であって、
（組成式Ｉ）において、
Ｍ１は、Ｍｎ、Ａｌ、及び、Ｃｏからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
Ｍ２は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｂａ、Ｓ、及び、Ｐからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
下記（式Ｉａ）から（式Ｉｄ）に示す関係を満たす、
［１］から［４］のいずれか１項に記載のリチウム金属複合酸化物。
Ｌｉ［Ｌｉ
α
（Ｎｉ
（１－ｘ－ｙ）
Ｍ１
ｘ
Ｍ２
ｙ
）
１－α
］Ｏ
２
・・・（組成式Ｉ）
－０．１≦α≦０．２・・・（式Ｉａ）
０≦ｘ≦０．５・・・（式Ｉｂ）
０≦ｙ≦０．７・・・（式Ｉｃ）
０＜ｘ＋ｙ＜１・・・（式Ｉｄ）
［６］
Ｌｉ以外の金属元素の総物質量に対するＣｏの物質量が１０モル％以下である、
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高レートでの放電容量を向上させることができる、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、および、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】
【０００９】
図１Ａは、実施形態において、細孔の細孔径ｄｐの増加に対して細孔の細孔表面積ａｐが増加する割合ｄａｐ／ｄｄｐの一例を示す図である。
図１Ｂは、実施形態において、細孔の細孔径ｄｐの増加に対して細孔の細孔容積Ｖｐが増加する割合ｄＶｐ／ｄｄｐの一例を示す図である。
図１Ｃは、実施形態において、ｄａｐ／ｄｄｐとｄＶｐ／ｄｄｐとの関係の一例を示す図である。
図２は、リチウム二次電池の一例を示す模式図である。
図３は、全固体リチウム二次電池の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下より、本発明の実施形態の一例について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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