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公開番号2025027027
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-26
出願番号2024206066,2021542648
出願日2024-11-27,2020-07-28
発明の名称非水電解質二次電池用正極活物質、及び非水電解質二次電池
出願人パナソニックホールディングス株式会社,パナソニックエナジー株式会社
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250218BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】Liを除く金属元素の総モル数に対してNiの割合が80モル%以上であって、充放電に伴う電池容量の低下を抑制した非水電解質二次電池を提供する。
【解決手段】この非水電解質二次電池用正極活物質は、Liを除く金属元素の総モル数に対して80モル%以上のNiと、Alとを少なくとも含有するリチウム遷移金属複合酸化物と、リチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子の表面の上に形成され、Srを少なくとも含有する表面修飾層とを含み、Srは、リチウム遷移金属複合酸化物に固溶していない。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して８０モル％以上のＮｉと、Ａｌとを少なくとも含有するリチウム遷移金属複合酸化物と、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子の表面の上に形成され、Ｓｒを少なくとも含有する表面修飾層と、を含み、
Ｓｒは、前記リチウム遷移金属複合酸化物に固溶していない、非水電解質二次電池用正極活物質。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して８０モル％以上のＮｉと、Ａｌとを少なくとも含有するリチウム遷移金属複合酸化物と、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子の表面の上に形成され、Ｓｒ及びＡｌを少なくとも含有する表面修飾層と、を含み、
前記リチウム遷移金属複合酸化物は、一般式Ｌｉ
ａ
Ｎｉ
ｘ
Ａｌ
ｙ
Ｃｏ
ｚ
Ｍ
ｗ
Ｏ
２－ｂ
（式中、０．９５＜ａ＜１．０５、０．８≦ｘ≦０．９６、０＜ｙ≦０．１０、０≦ｚ≦０．１５、０≦ｂ＜０．０５、ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１、Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ及びＺｎから選ばれる少なくとも１種の元素）で表される、請求項１に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
【請求項３】
前記リチウム遷移金属複合酸化物は、表面から内部側に存在する表面層と、前記表面層の内部側に存在する本体部を有し、
前記表面修飾層におけるＬｉを除く金属元素の総モル数に対するＡｌの割合は、前記本体部におけるＬｉを除く金属元素の総モル数に対するＡｌの割合よりも大きい、請求項１又は２に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
【請求項４】
前記表面層におけるＬｉを除く金属元素の総モル数に対するＡｌの割合は、前記本体部におけるＬｉを除く金属元素の総モル数に対するＡｌの割合の１．３倍以上である、請求項３に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
【請求項５】
前記表面修飾層におけるＳｒの割合は、前記表面修飾層におけるＬｉを除く金属元素の総モル数に対して、０．０５モル％～０．２５モル％である、請求項１～４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
【請求項６】
前記リチウム遷移金属複合酸化物におけるＬｉを除く金属元素の総モル数に対するＮｉの割合は、９０モル％以上である、請求項１～５のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
【請求項７】
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面に残留するＬｉの量は、０．０３ｗｔ％～０．０８ｗｔ％である、請求項１～６のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質を含む正極と、負極と、非水電解質とを備える、非水電解質二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、非水電解質二次電池用正極活物質、及び非水電解質二次電池に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、高出力、高容量の二次電池として、正極、負極、及び非水電解質を備え、正極と負極との間でリチウムイオン等を移動させて充放電を行う非水電解質二次電池が広く利用されている。電池の低抵抗化、高容量化等の観点から、電池の正極に含まれる正極活物質の特性向上が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、層状構造を有し、且つ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｒ、及びＭｏを含有するリチウム遷移金属複合酸化物であって、Ｍｏの含有量を０．１モル％～１．５モル％、Ｍｏ／Ｓｒの含有量の比率を、モル比で０．５～２．０とすることで、高容量化に対応しつつ、充放電サイクル特性を改善した正極活物質が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５２４５２１０号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、正極活物質に含まれるリチウム遷移金属複合酸化物において、高い放電容量を得るためにＮｉの含有率を多くするという設計が考えられる。しかし、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対してＮｉの割合が８０モル％以上の場合には、リチウム遷移金属複合酸化物の層状構造が不安定になり、充放電に伴い電池容量が減少することがある。特許文献１の技術は、Ｎｉ含有率が高い電池における充放電に伴う電池容量の低下については考慮しておらず、未だ改善の余地がある。
【０００６】
そこで、本開示の目的は、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対してＮｉの割合が８０モル％以上であって、充放電に伴う電池容量の低下を抑制した正極活物質を提供することである。
【０００７】
本開示の一態様である非水電解質二次電池用正極活物質は、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して８０モル％以上のＮｉと、Ａｌとを少なくとも含有するリチウム遷移金属複合酸化物と、リチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子の表面の上に形成され、Ｓｒを少なくとも含有する表面修飾層と、を含み、Ｓｒは、リチウム遷移金属複合酸化物に固溶していないことを特徴とする。
【０００８】
本開示の一態様である非水電解質二次電池は、上記正極活物質を含む正極と、負極と、非水電解質とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本開示の一態様である非水電解質二次電池用正極活物質によれば、充放電に伴う電池容量の低下を抑制した高容量の非水電解質二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態の一例である非水電解質二次電池の断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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