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公開番号2025019576
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2023123253
出願日2023-07-28
発明の名称リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法、リチウムイオン二次電池
出願人住友金属鉱山株式会社,国立大学法人横浜国立大学
代理人個人,個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250131BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウムイオン二次電池に用いた場合に、サイクル特性を向上できるリチウムイオン二次電池用正極活物質の提供。
【解決手段】複数の一次粒子が互いに凝集した二次粒子を含むリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、
層状岩塩型構造のリチウム遷移金属複合酸化物を含み、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造において、Liサイト(3bサイト)に占めるLi以外の元素の割合が2%以上8%以下であり、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の組成が以下の一般式(1)で表される、リチウムイオン二次電池用正極活物質。
一般式(1):Li_1-xNiO_2+α(ただし、0.02≦x≦0.08、-0.1≦α≦0.1)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
複数の一次粒子が互いに凝集した二次粒子を含むリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、
層状岩塩型構造のリチウム遷移金属複合酸化物を含み、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造において、Ｌｉサイト（３ｂサイト）に占めるＬｉ以外の元素の割合が２％以上８％以下であり、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の組成が以下の一般式（１）で表される、リチウムイオン二次電池用正極活物質。
一般式（１）：Ｌｉ
１－ｘ
ＮｉＯ
２＋α
（ただし、０．０２≦ｘ≦０．０８、－０．１≦α≦０．１）
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
前記一次粒子の平均粒子径が２０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。
【請求項３】
ニッケル水酸化物およびニッケル酸化物から選択された１種類以上であるニッケル化合物と、リチウム化合物とを混合し、得られるリチウム混合物中のニッケル原子に対するリチウム原子の原子数の割合が０．９２以上０．９８以下となるように混合する混合工程と、
前記リチウム混合物を、２℃／分以下の昇温速度で昇温し、６００℃以上７００℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を有する、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項４】
正極、負極、および非水系電解質を少なくとも備え、
前記正極は、請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質を含む、リチウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法、リチウムイオン二次電池に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話端末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や耐久性を有する小型で軽量な非水系電解質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、リチウムイオン二次電池などの非水系電解質二次電池がある。正極活物質として、層状またはスピネル型の結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物を用いたリチウムイオン二次電池は、４Ｖ級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。
【０００４】
リチウム金属複合酸化物としては、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ
２
）や、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物（ＬｉＮｉＯ
２
）、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ
１／３
Ｃｏ
１／３
Ｍｎ
１／３
Ｏ
２
）、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ
２
Ｏ
４
）、リチウムニッケルマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ
０．５
Ｍｎ
０．５
Ｏ
２
）などが提案されている。
【０００５】
近年ではリチウムイオン二次電池の電池特性についてさらなる性能向上が求められ、各種検討がなされている。
【０００６】
例えば特許文献１～特許文献５では、リチウム複合酸化物の粒子特性を制御することで、該リチウム複合酸化物を用いたリチウムイオン二次電池について、繰り返し充放電を行った場合の容量維持率であるサイクル特性を高められることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００１－２４３９４９号公報
特開２００４－３５５８２４号公報
特開２０１７－１８８４４４号公報
特開２０１７－１８８４４５号公報
国際公開第２０１７／１６９１２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、リチウムイオン二次電池は、上述のように各種用途で用いられるようになっており、さらなる性能向上も求められるようになっている。このため、リチウムイオン二次電池用正極活物質についても、従来とは異なる手法により、リチウムイオン二次電池に用いた際のサイクル特性等の性能を向上することが求められるようになっている。
【０００９】
そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、リチウムイオン二次電池に用いた場合に、サイクル特性を向上できるリチウムイオン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】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
複数の一次粒子が互いに凝集した二次粒子を含むリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、
層状岩塩型構造のリチウム遷移金属複合酸化物を含み、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造において、Ｌｉサイト（３ｂサイト）に占めるＬｉ以外の元素の割合が２％以上８％以下であり、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の組成が以下の一般式（１）で表される、リチウムイオン二次電池用正極活物質を提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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