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公開番号2024173646
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2024014020
出願日2024-02-01
発明の名称二次電池用正極活物質
出願人日亜化学工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20241205BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】充電容量が高い電池を構成可能な二次電池用の正極活物質材料を提供する。
【解決手段】
層状構造を有し、ニッケル原子及びコバルト原子を有し、リチウム以外の金属原子の総モル数に対する、ニッケル原子のモル数の比が0.7以上1未満であり、X線回折法により求められるリチウム元素のディスオーダーが6.2%以下であるリチウムイオン電池用正極活物質である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
層状構造を有し、ニッケル原子及びコバルト原子を有し、リチウム以外の金属原子の総モル数に対する、ニッケル原子のモル数の比が０．７以上１未満であり、
Ｘ線回折法により求められるリチウム元素のディスオーダーが６．２％以下であるリチウムイオン電池用正極活物質。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
結晶構造におけるａ軸の格子定数が２．８７４×１０
－１０
ｍ以上である請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
【請求項３】
結晶構造におけるｃ軸の格子定数が１４．２１２×１０
－１０
ｍ以上である請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
【請求項４】
リチウム以外の金属原子の総モル数に対する、前記コバルト原子のモル数の比が０．０５以上０．２未満である、請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
【請求項５】
リチウム以外の金属原子の総モル数に対する、前記ニッケル原子のモル数の比が０．８０以上０．９５未満である、請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
【請求項６】
マンガン原子を更に含み、リチウム以外の金属原子の総モル数に対する、前記マンガン原子のモル数の比が０．０５以上０．２未満である、請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
【請求項７】
アルミニウム原子を更に含み、リチウム以外の金属原子の総モル数に対する、前記アルミニウム原子のモル数の比が０．０１以上０．１未満である、請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。
【請求項８】
比表面積が０．３ｍ
２
／ｇ以上１．２ｍ
２
／ｇ以下である請求項１に記載のリチウムイオン電池用正極活物質。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、二次電池用正極活物質に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池用正極活物質としてのコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウムなどの層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物は、作動電位が約４Ｖと高く、また大きな容量が得られるため、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ等の電子機器の電源や車載用バッテリーとして広く用いられている。電子機器や車載用バッテリーの高機能化に伴い、より高い容量特性を示す非水電解質二次電池用正極活物質の開発が進められており、Ｎｉの割合がＬｉを除く金属原子の総モル数に対して７０モル％以上であるＮｉ含有リチウム遷移金属酸化物を用いた正極活物質が注目されている。
【０００３】
特許文献１には、Ｎｉの割合がＬｉを除く金属原子の総モル数に対して７０モル％以上であり、高い充電容量を持つＮｉ含有リチウム遷移金属酸化物を用いた正極活物質が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－８６８３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
充放電効率が同じである場合、放電容量は充電容量に依存するので、より高い充電容量をもつ正極活物質が求められている。しかしながら、ニッケル含有率が高いリチウム遷移金属複合酸化物において、どのような構成をもってすれば充電容量が高められるかは明らかになっていなかった。そこで本開示は、Ｎｉの割合がＬｉを除く金属原子の総モル数に対して７０モル％以上であるＮｉ含有リチウム遷移金属酸化物を用いた場合において更なる高充電容量を示す正極活物質の提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一態様は、層状構造を有し、ニッケル原子及びコバルト原子を有し、リチウム以外の金属原子の総モル数に対する、ニッケル原子のモル数の比が０．７以上１未満であり、Ｘ線回折法により求められるリチウム元素のディスオーダーが６．２％以下であるリチウムイオン電池用正極活物質である。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、充電容量が大きい二次電池用正極活物質を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書において組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。以下、本開示の実施形態を詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本開示の技術思想を具体化するための、二次電池用正極活物質を例示するものであって、本開示は以下に示す二次電池用正極活物質に限定されない。
【０００９】
二次電池用正極活物質
二次電池用正極活物質は、層状構造を有し、ニッケル原子及びコバルト原子を有し、リチウム以外の金属原子の総モル数に対する、ニッケル原子のモル数の比が０．７以上１未満であり、Ｘ線回折法により求められるリチウム元素のディスオーダーが６．２％以下である。
【００１０】
本発明者は、リチウム以外の金属原子の総モル数に対する、ニッケル原子のモル数の比が０．７以上１未満である場合において、Ｘ線回折法により求められるリチウム元素のディスオーダーを６．２％以下とすることで更に充電容量の高い正極活物質が得られることを見出した。ここで、リチウム元素のディスオーダーとは、結晶構造中のメタルサイトにおけるリチウム元素の混入率を意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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