特許ウォッチ

公開番号2025015099
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023118245
出願日2023-07-20
発明の名称被覆付きリチウム二次電池用正極活物質、被覆付きリチウム二次電池用正極活物質の製造方法、リチウム二次電池
出願人住友金属鉱山株式会社,株式会社村田製作所
代理人個人,個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250123BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウム二次電池に適用した場合に、サイクル特性を良好にできる被覆付きリチウム二次電池用正極活物質を提供する。
【解決手段】硫化物系全固体二次電池用の被覆付きリチウム二次電池用正極活物質であって、
ニッケル、マンガン、およびコバルトを含む正極活物質と、
前記正極活物質の表面に配置され、フッ化物およびリン含有化合物を含む被覆膜と、を有する被覆付きリチウム二次電池用正極活物質。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
硫化物系全固体二次電池用の被覆付きリチウム二次電池用正極活物質であって、
ニッケル、マンガン、およびコバルトを含む正極活物質と、
前記正極活物質の表面に配置され、フッ化物およびリン含有化合物を含む被覆膜と、を有する被覆付きリチウム二次電池用正極活物質。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
ＴＯＦ－ＳＩＭＳで測定を行った場合に、
検出されるＬｉＯＨ
－
のイオン強度をＡ、検出されるＬｉＣＯ
２
－
のイオン強度をＢ、検出されるＬｉＣＯ
３
－
のイオン強度をＣ、Ｌｉ
２
ＣＯ
３
－
のイオン強度をＤ、ＮｉＯ
２
－
のイオン強度をＥとした場合に、以下の式（１）の規定を充足する、請求項１に記載の被覆付きリチウム二次電池用正極活物質。
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）÷Ｅ≦１．５・・・（１）
【請求項３】
前記フッ化物は、ＬｉＦ、ＮｉＦ
２
、ＭｎＦ
３
、ＭｎＦ
２
、ＣｏＦ
２
から選択された１種類以上を含み、
前記リン含有化合物は、リン酸塩およびフルオロリン酸塩から選択された１種類以上を含み、
前記リン酸塩はＰＯ
２
－
、ＰＯ
３
－
から選択された１種類以上のアニオン部を含み、
前記フルオロリン酸塩は、ＰＯＦ
－
、ＰＯ
２
Ｆ
－
、ＰＯ
３
Ｆ
－
、ＰＯ
２
Ｆ
２
－
から選択された１種類以上のアニオン部を含む、請求項１または請求項２に記載の被覆付きリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項４】
前記被覆膜を、ＴＯＦ－ＳＩＭＳで測定した場合に、
フッ化物、リン酸塩、フルオロリン酸塩についてのフラグメントのうち、少なとも２種類以上を完全に、または部分的に検出する、請求項１または請求項２に記載の被覆付きリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項５】
燃焼イオンクロマトグラフィーにより評価した、フッ素の含有割合が、０．０１質量％以上である、請求項１または請求項２に記載の被覆付きリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項６】
前記正極活物質が含有する、前記ニッケル（Ｎｉ）、前記コバルト（Ｃｏ）、および前記マンガン（Ｍｎ）の物質量比が、Ｎｉ：Ｃｏ：Ｍｎ＝ｘ：ｙ：ｚであり、０．５５≦ｘ≦０．９０、０≦ｙ≦０．４５、０≦ｚ≦０．４５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１の関係を充足する請求項１または請求項２に記載の被覆付きリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項７】
ニッケル、マンガン、およびコバルトを含む正極活物質と、被覆溶液と、を混合し、混合溶液を調製する混合工程と、
前記混合溶液を撹拌しながら乾燥させる乾燥工程と、を有し、
前記被覆溶液は、六フッ化リン酸リチウム粉末と、有機溶媒とを含み、前記正極活物質の質量に対して、０．１質量％以上２．０質量％以下の割合となるように、前記六フッ化リン酸リチウム粉末を含有する、被覆付きリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項８】
正極、負極、および固体電解質層を有し、
前記正極は、請求項１または請求項２に記載の被覆付きリチウム二次電池用正極活物質と、硫化物系固体電解質と、を含有するリチウム二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆付きリチウム二次電池用正極活物質、被覆付きリチウム二次電池用正極活物質の製造方法、リチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量なリチウム二次電池の開発が強く望まれている。また、電気自動車用の電池として、高いエネルギー密度を有するリチウム二次電池の開発が強く望まれている。
【０００３】
このような要求を満たす二次電池として、近年、全固体電池が注目されている。全固体電池は、正極層、固体電解質層、負極層等などから構成され、従来の有機溶媒等の電解質（電解液）を用いた電池と比較し、高エネルギー密度、高出力、高電圧、高安全性等の側面から、実用化が強く期待されている電池である。
【０００４】
そして、全固体電池の特性をさらに向上されるため、各種検討が進められている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、全固体型リチウム二次電池に用いる全固体型リチウム二次電池用正極活物質であって、Ｌｉ、Ｍｎ及びＯと、これら以外の２種以上の元素とを含むスピネル型複合酸化物からなる粒子（「コア粒子」と称する）の表面が、Ｌｉ、Ａ（ＡはＴｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ及びＡｌからなる群から選ばれた１種以上の元素）及びＯを含む非晶質化合物で被覆されており、且つ、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）によって得られる、表面におけるＡ元素に対するＬｉのｍｏｌ比率（Ｌｉ／Ａ）が１．０～３．５であることを特徴とする全固体型リチウム二次電池用正極活物質、が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１８／０１２５２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、全固体電池については性能のさらなる向上が求められている。例えば繰り返し充放電を行った際に放電容量を維持し、低下を抑制できる特性であるサイクル特性についてもさらなる性能向上が求められている。
【０００８】
本発明の一態様では、リチウム二次電池に適用した場合に、サイクル特性を良好にできる被覆付きリチウム二次電池用正極活物質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】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
硫化物系全固体二次電池用の被覆付きリチウム二次電池用正極活物質であって、
ニッケル、マンガン、およびコバルトを含む正極活物質と、
前記正極活物質の表面に配置され、フッ化物およびリン含有化合物を含む被覆膜と、を有する被覆付きリチウム二次電池用正極活物質を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、リチウム二次電池に適用した場合に、サイクル特性を良好にできる被覆付きリチウム二次電池用正極活物質を提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許