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公開番号2025011557
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023113743
出願日2023-07-11
発明の名称正極活物質およびその製造方法、ならびに正極活物質を備えた非水電解質二次電池
出願人プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】入出力特性とサイクル特性とを高いレベルで兼ね備える非水電解質二次電池を実現できる正極活物質を提供する。
【解決手段】ここに開示される正極活物質1は、粒子状のNi含有リチウム遷移金属複合酸化物2と、Ni含有リチウム遷移金属複合酸化物2の表面の少なくとも一部に付着した被覆層4と、を備え、被覆層4は、CoおよびMnから選択される第1元素と、6族に属する第2元素と、を含む酸化物を含み、透過電子顕微鏡での断面観察に基づく平均厚みが50nm以上200nm以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
粒子状のＮｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物と、
前記Ｎｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物の表面の少なくとも一部に付着した被覆層と、
を備え、
前記被覆層は、
ＣｏおよびＭｎから選択される第１元素と、６族に属する第２元素と、を含む酸化物を含み、
透過電子顕微鏡での断面観察に基づく平均厚みが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、
正極活物質。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記被覆層は、Ｎｉを実質的に含まず、
Ｘ線光電子分光分析によって前記正極活物質の最表面から深さ１０ｎｍまでの領域を測定し、前記領域において、前記Ｎｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物に含まれる遷移金属元素と、前記被覆層に含まれる前記第１元素および前記第２元素と、の合計を１００ｍｏｌ％としたときに、Ｎｉ元素の割合が１ｍｏｌ％以下である、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記被覆層は、Ｎｉを実質的に含まず、
走査電子顕微鏡によって前記正極活物質の表面の縦３μｍ×横３μｍの範囲を観察し、エネルギー分散型Ｘ線分析で元素マッピングを行って、前記範囲において、前記Ｎｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物に含まれる遷移金属元素と、前記被覆層に含まれる前記第１元素および前記第２元素と、の合計を１００ｍｏｌ％としたときに、Ｎｉ元素の割合が５ｍｏｌ％以下である、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記Ｎｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物が、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物である、
請求項１から３のいずれか１つに記載の正極活物質。
【請求項５】
前記第１元素が、Ｃｏである、
請求項１から３のいずれか１つに記載の正極活物質。
【請求項６】
前記第２元素が、Ｗである、
請求項１から３のいずれか１つに記載の正極活物質。
【請求項７】
正極と、負極と、非水電解質と、を備える非水電解質二次電池であって、
前記正極が、請求項１から３のいずれか１つに記載の正極活物質を含む、
非水電解質二次電池。
【請求項８】
粒子状のＮｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物と、ＣｏおよびＭｎから選択される第１元素および６族に属する第２元素を含む化合物と、を混合して、混合物を得る混合工程と、
酸素の存在下、前記混合物を５００℃以上８００℃以下の温度で焼成する焼成工程と、
を含む、正極活物質の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極活物質およびその製造方法、ならびに正極活物質を備えた非水電解質二次電池に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池の正極活物質として、リチウム遷移金属複合酸化物が広く用いられている。また近年、電池特性を改善する目的で、粒子状のリチウム遷移金属複合酸化物の表面に、タングステンを含む化合物をコートすることがなされている（特許文献１～４参照）。これに関連して、例えば特許文献１には、Ｎｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物とタングステン酸ニッケルとを混合して混合物を得る工程と、上記混合物を、例えば１５０℃で乾燥する工程と、を含む、正極活物質の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１３３８３９号公報
特開２０１０－０４０３８３号公報
国際公開第２０１３／０１５０６９号
国際公開第２０１５／１４１１９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非水電解質二次電池は、その普及に伴い、さらなる性能の向上が求められている。特に、車両等の移動体に搭載される高入出力タイプの蓄電デバイスでは、入出力特性とサイクル特性とを高いレベルで兼ね備えることが求められている。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、入出力特性とサイクル特性とを高いレベルで兼ね備える非水電解質二次電池を実現できる正極活物質を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明により、粒子状のＮｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物と、上記Ｎｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物の表面の少なくとも一部に付着した被覆層と、を備え、上記被覆層は、ＣｏおよびＭｎから選択される第１元素と、６族に属する第２元素と、を含む複合酸化物を含み、透過電子顕微鏡での断面観察に基づく平均厚みが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、正極活物質が提供される。
【０００７】
粒子状のＮｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物が上記被覆層を備えることで、電解質との反応を抑制でき、優れたサイクル特性を実現できる。また、被覆層の厚みを所定値以下とすることで、Ｌｉ移動が阻害されにくくなり、優れた入出力特性を実現できる。したがって、上記構成によれば、入出力特性とサイクル特性とを高いレベルで兼ね備えた非水電解質二次電池を好適に実現できる。
【０００８】
また、本発明により、粒子状のＮｉ含有リチウム遷移金属複合酸化物と、ＣｏおよびＭｎから選択される第１元素および６族に属する第２元素を含む化合物と、を混合して、混合物を得る混合工程と、酸素の存在下、上記混合物を５００℃以上８００℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を含む、正極活物質の製造方法が提供される。これにより、上記したような正極活物質を好適に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、一実施形態に係る正極活物質を模式的に示す断面図である。
図２は、一実施形態に係る非水電解質二次電池の内部構造を模式的に示す断面図である。
図３は、例１の正極活物質の断面ＳＥＭ観察画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明のいくつかの好適な実施形態を説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、本発明を特徴付けない非水電解質二次電池の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握されうる。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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