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公開番号2025011682
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023113928
出願日2023-07-11
発明の名称正極活物質の製造方法、正極活物質及び電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/505 20100101AFI20250117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】O2型構造を有し、かつ、固体電池に適用された場合に低い抵抗を有する正極活物質の製造方法を開示する。
【解決手段】本開示の製造方法は、固体電池に用いられる正極活物質の製造方法であって、P2型構造を有するNa含有酸化物粒子を得ること、及び、前記Na含有酸化物粒子のNaの少なくとも一部をLiにイオン交換して、O2型構造を有するLi含有酸化物粒子を得ること、を含み、前記Na含有酸化物粒子が、1.0μm以上3.5μm未満の平均粒子径を有する球状粒子であり、前記Li含有酸化物粒子が、中空単層構造を有する球状粒子であることを特徴とする。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
固体電池に用いられる正極活物質の製造方法であって、
Ｐ２型構造を有するＮａ含有酸化物粒子を得ること、及び
前記Ｎａ含有酸化物粒子のＮａの少なくとも一部をＬｉにイオン交換して、Ｏ２型構造を有するＬｉ含有酸化物粒子を得ること、を含み、
前記Ｎａ含有酸化物粒子が、１．０μｍ以上３．５μｍ未満の平均粒子径を有する球状粒子であり、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、中空単層構造を有する球状粒子である、
製造方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の製造方法であって、
前記Ｎａ含有酸化物粒子が、構成元素として、少なくとも、Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏのうちの少なくとも１つの元素と、Ｎａと、Ｏとを含む、
製造方法。
【請求項３】
固体電池に用いられる正極活物質であって、Ｌｉ含有酸化物粒子を含み、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、Ｏ２型構造を有し、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、中空単層構造を有する球状粒子であり、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、１．０μｍ以上３．５μｍ未満の平均粒子径を有する、
正極活物質。
【請求項４】
請求項３に記載の正極活物質であって、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、４．５ｍ
２
／ｇ未満の比表面積を有する、
正極活物質。
【請求項５】
請求項３に記載の正極活物質であって、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、構成元素として、少なくとも、Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏのうちの少なくとも１つの元素と、Ｌｉと、Ｏとを含む、
正極活物質。
【請求項６】
固体電池であって、正極活物質層、電解質層及び負極活物質層を有し、
前記正極活物質層が、請求項３～５のいずれか１項に記載の正極活物質を含み、
前記正極活物質層が、固体電解質を含む、
固体電池。
【請求項７】
液系電池に用いられる正極活物質の製造方法であって、
Ｐ２型構造を有するＮａ含有酸化物粒子を得ること、及び
前記Ｎａ含有酸化物粒子のＮａの少なくとも一部をＬｉにイオン交換して、Ｏ２型構造を有するＬｉ含有酸化物粒子を得ること、を含み、
前記Ｎａ含有酸化物粒子が、３．５μｍ以上の平均粒子径を有する球状粒子であり、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、中空多層構造を有する球状粒子である、
製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の製造方法であって、
前記Ｎａ含有酸化物粒子が、構成元素として、少なくとも、Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏのうちの少なくとも１つの元素と、Ｎａと、Ｏとを含む、
製造方法。
【請求項９】
液系電池に用いられる正極活物質であって、Ｌｉ含有酸化物粒子を含み、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、Ｏ２型構造を有し、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、中空多層構造を有する球状粒子であり、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、３．５μｍ以上の平均粒子径を有する、
正極活物質。
【請求項１０】
請求項９に記載の正極活物質であって、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、４．５ｍ
２
／ｇ以上の比表面積を有する、
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】
本願は、正極活物質の製造方法、正極活物質及び電池を開示する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
正極活物質としてＯ２型構造を有するものが知られている。特許文献１に開示されているように、Ｏ２型構造を有する正極活物質は、Ｐ２型構造を有するＮａ含有酸化物のＮａの少なくとも一部をＬｉにイオン交換することにより得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－１７０９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｏ２型構造を有する従来の正極活物質は、固体電池に適用された場合の抵抗に関して改善の余地があり、或いは、液系電池に適用された場合のレート特性に関して改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は上記課題を解決するための手段として、以下の複数の態様を開示する。
＜態様１＞
固体電池に用いられる正極活物質の製造方法であって、
Ｐ２型構造を有するＮａ含有酸化物粒子を得ること、及び
前記Ｎａ含有酸化物粒子のＮａの少なくとも一部をＬｉにイオン交換して、Ｏ２型構造を有するＬｉ含有酸化物粒子を得ること、を含み、
前記Ｎａ含有酸化物粒子が、１．０μｍ以上３．５μｍ未満の平均粒子径を有する球状粒子であり、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、中空単層構造を有する球状粒子である、
製造方法。
＜態様２＞
態様１の製造方法であって、
前記Ｎａ含有酸化物粒子が、構成元素として、少なくとも、Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏのうちの少なくとも１つの元素と、Ｎａと、Ｏとを含む、
製造方法。
＜態様３＞
固体電池に用いられる正極活物質であって、Ｌｉ含有酸化物粒子を含み、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、Ｏ２型構造を有し、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、中空単層構造を有する球状粒子であり、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、１．０μｍ以上３．５μｍ未満の平均粒子径を有する、
正極活物質。
＜態様４＞
態様３の正極活物質であって、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、４．５ｍ
２
／ｇ未満の比表面積を有する、
正極活物質。
＜態様５＞
態様３又は４の正極活物質であって、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、構成元素として、少なくとも、Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏのうちの少なくとも１つの元素と、Ｌｉと、Ｏとを含む、
正極活物質。
＜態様６＞
固体電池であって、正極活物質層、電解質層及び負極活物質層を有し、
前記正極活物質層が、態様３～５のいずれかの正極活物質を含み、
前記正極活物質層が、固体電解質を含む、
固体電池。
＜態様７＞
液系電池に用いられる正極活物質の製造方法であって、
Ｐ２型構造を有するＮａ含有酸化物粒子を得ること、及び
前記Ｎａ含有酸化物粒子のＮａの少なくとも一部をＬｉにイオン交換して、Ｏ２型構造を有するＬｉ含有酸化物粒子を得ること、を含み、
前記Ｎａ含有酸化物粒子が、３．５μｍ以上の平均粒子径を有する球状粒子であり、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、中空多層構造を有する球状粒子である、
製造方法。
＜態様８＞
態様７の製造方法であって、
前記Ｎａ含有酸化物粒子が、構成元素として、少なくとも、Ｍｎ、Ｎｉ及びＣｏのうちの少なくとも１つの元素と、Ｎａと、Ｏとを含む、
製造方法。
＜態様９＞
液系電池に用いられる正極活物質であって、Ｌｉ含有酸化物粒子を含み、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、Ｏ２型構造を有し、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、中空多層構造を有する球状粒子であり、
前記Ｌｉ含有酸化物粒子が、３．５μｍ以上の平均粒子径を有する、
正極活物質。
＜態様１０＞
【発明の効果】
【０００６】
本開示の正極活物質は、固体電池に適用された場合の抵抗が低い。或いは、本開示の正極活物質は、液系電池に適用された場合のレート特性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
固体電池に用いられる正極活物質の製造方法の流れの一例を示している。
液系電池に用いられる正極活物質の製造方法の流れの一例を示している。
中空単層構造を有する球状粒子の断面形状を概略的に示している。
中空多層構造を有する球状粒子の断面形状を概略的に示している。
中空多層構造を有する球状粒子の断面形状を概略的に示している。
電池の構成の一例を概略的に示している。
正極活物質Ａ～Ｄの断面形状を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．第１形態
第１形態に係る正極活物質は、固体電池に用いられる。
【０００９】
１．１固体電池に用いられる正極活物質の製造方法
図１Ａに示されるように、固体電池に用いられる正極活物質の製造方法は、
Ｓ１：Ｐ２型構造を有するＮａ含有酸化物粒子を得ること、及び、
Ｓ２：前記Ｎａ含有酸化物粒子のＮａの少なくとも一部をＬｉにイオン交換して、Ｏ２型構造を有するＬｉ含有酸化物粒子を得ること、を含む。
ここで、前記Ｎａ含有酸化物粒子は、１．０μｍ以上３．５μｍ未満の平均粒子径を有する球状粒子である。また、図２Ａに示されるように、前記Ｌｉ含有酸化物粒子は、中空単層構造を有する球状粒子である。
【００１０】
本願において、「平均粒子径」とは、特に断りがない限り、レーザー回折・散乱法によって体積基準の粒度分布における積算値５０％での粒子径（Ｄ５０、メジアン径）を意味する。
（【００１１】以降は省略されています）

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