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公開番号
2025002428
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-01-09
出願番号
2023102600
出願日
2023-06-22
発明の名称
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
H01M
4/525 20100101AFI20241226BHJP(基本的電気素子)
要約
【課題】リチウム二次電池のサイクル維持率を向上させることができるリチウム二次電池用正極活物質の提供。
【解決手段】Liと、元素M1と、元素Meとを含み、層状構造を有するリチウム二次電池用正極活物質であって、前記元素M1はアルカリ土類金属元素であり、前記元素MeはNi、Al、Mn、Co、Fe、Cu、Ti、Zn、Sn、Zr、B、Si、Nb、及びTaからなる群より選択される1種以上の元素であり、(1)及び(2)を満たす、リチウム二次電池用正極活物質。
【選択図】なし
特許請求の範囲
【請求項1】
Liと、元素M1と、元素Meとを含み、層状構造を有するリチウム二次電池用正極活物質であって、
前記元素M1はアルカリ土類金属元素であり、
前記元素MeはNi、Al、Mn、Co、Fe、Cu、Ti、Zn、Sn、Zr、B、Si、Nb、及びTaからなる群より選択される1種以上の元素であり、
下記(1)及び(2)を満たす、リチウム二次電池用正極活物質。
(1)8≦α/β≦20
(αは、X線光電子分光法により測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質の表面近傍における、前記元素Meの存在割合100atm%に対する前記元素M1の存在割合(atm%)であり、
βは、ICP発光分光法により測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質における、前記元素Meの含有割合100mol%に対する前記元素M1の含有割合(mol%)である。)
(2)下記組成式(I)で表される。
Li[Li
a
(Ni
(1-b-c-d)
Al
b
M1
c
M2
d
)
1-a
]O
2
組成式(I)
(組成式(I)中、M1は、Mg、Ca、Sr、Ba、及びRaからなる群より選択される1種以上の元素であり、M2は、Mn、Co、Fe、Cu、Ti、Zn、Sn、Zr、B、Si、Nb、及びTaからなる群より選択される1種以上の元素であり、-0.1≦a≦0.2、0≦b<0.2、0<c≦0.2、及び0≦d≦0.15を満たす。)
続きを表示(約 620 文字)
【請求項2】
CuKα線を使用した粉末X線回折測定から得られる回折ピークを、リートベルト解析して求められる、空間群R-3mのLiサイトにおけるMe占有率が2.0%以上である、請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項3】
前記αが1atm%以上30atm%以下である、請求項1又は2に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項4】
前記リチウム二次電池用正極活物質がAlを含み、下記(3)を満たす、請求項1又は2に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
(3)1atm%≦α
Al
(α
Al
は、X線光電子分光法により測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質の表面近傍における、前記元素Meの存在割合100atm%に対するAlの存在割合である。)
【請求項5】
D
50
が下記(4)を満たす、請求項1又は2に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
(4)5μm≦D
50
≦20μm
(D
50
は前記リチウム二次電池用正極活物質の50%累積体積粒度である。)
【請求項6】
請求項1又は2に記載のリチウム二次電池用正極活物質を含むリチウム二次電池用正極。
【請求項7】
請求項6に記載のリチウム二次電池用正極を含むリチウム二次電池。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、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 2,400 文字)
【背景技術】
【0002】
リチウム二次電池を構成する正極には、リチウム二次電池用正極活物質が用いられる。
リチウム二次電池は、サイクル維持率が高いほど、長寿命である優れた電池とされる。
【0003】
特許文献1は、アルカリ土類金属を含む結晶相が、リチウム複合酸化物の表面全体に略均一な分布で存在する、リチウム複合酸化物とその製造方法及びリチウム二次電池を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2013-87040号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
急速に用途が拡大しているリチウム二次電池には、さらなる長寿命化が望まれる。
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであって、リチウム二次電池のサイクル維持率を向上させることができるリチウム二次電池用正極活物質、これを用いた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目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様は[1]~[7]を包含する。
[1]Liと、元素M1と、元素Meとを含み、層状構造を有するリチウム二次電池用正極活物質であって、前記元素M1はアルカリ土類金属元素であり、前記元素MeはNi、Al、Mn、Co、Fe、Cu、Ti、Zn、Sn、Zr、B、Si、Nb、W、及びTaからなる群より選択される1種以上の元素であり、下記(1)及び(2)を満たす、リチウム二次電池用正極活物質。
(1)8≦α/β≦20
(αは、X線光電子分光法により測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質の表面近傍における、前記元素Meの存在割合100atm%に対する前記元素M1の存在割合(atm%)であり、βは、ICP発光分光法により測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質における、前記元素Meの含有割合100mol%に対する前記元素M1の含有割合(mol%)である。)
(2)下記組成式(I)で表される。
Li[Li
a
(Ni
(1-b-c-d)
Al
b
M1
c
M2
d
)
1-a
]O
2
組成式(I)
(組成式(I)中、M1は、Mg、Ca、Sr、Ba、及びRaからなる群より選択される1種以上の元素であり、M2は、Mn、Co、Fe、Cu、Ti、Zn、Sn、Zr、B、Si、Nb、W、及びTaからなる群より選択される1種以上の元素であり、-0.1≦a≦0.2、0≦b<0.2、0<c≦0.2、及び0≦d≦0.15を満たす。)
[2]CuKα線を使用した粉末X線回折測定から得られる回折ピークを、リートベルト解析して求められる、空間群R-3mのLiサイトにおけるMe占有率が2.0%以上である、[1]に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[3]前記αが1atm%以上30atm%以下である、[1]又は[2]に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[4]前記リチウム二次電池用正極活物質がAlを含み、下記(3)を満たす、[1]~[3]のいずれか1つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
(3)1atm%≦α
Al
(α
Al
は、X線光電子分光法により測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質の表面近傍における、前記元素Meの存在割合100atm%に対するAlの存在割合である。)
[5]D
50
が下記(4)を満たす、[1]~[4]のいずれか1つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
(4)5μm≦D
50
≦20μm
(D
50
は前記リチウム二次電池用正極活物質の50%累積体積粒度である。)
[6][1]~[5]のいずれか1つに記載のリチウム二次電池用正極活物質を含むリチウム二次電池用正極。
[7][6]に記載のリチウム二次電池用正極を含むリチウム二次電池。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、リチウム二次電池のサイクル維持率を向上させることができるリチウム二次電池用正極活物質、これを用いた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】
【0008】
リチウム二次電池の一例を示す模式図である。
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】
【0009】
<定義等>
本明細書において、リチウム二次電池とは、リチウムイオン二次電池を表す。
金属複合化合物(Metal Composite Compound)を以下「MCC」と称する。
リチウム二次電池用正極活物質(Cathode Active Material for lithium secondary batteries)を以下「CAM」と称する。
「Li」との表記は、特に言及しない限りLi金属単体ではなく、Li元素であることを示す。Ni、Co、Mn等の他の元素の表記も同様である。
【0010】
数値範囲を例えば「1-10μm」又は「1~10μm」と記載した場合、1μmから10μmまでの範囲を意味し、下限値である1μmと上限値である10μmを含む数値範囲を意味する。
(【0011】以降は省略されています)
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