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公開番号2025043234
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023212576
出願日2023-12-15
発明の名称リチウム電池正極材料及びその製造方法
出願人南亞塑膠工業股分有限公司,NAN YA PLASTICS CORPORATION
代理人個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250321BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】比放電容量を効果的に増加させ、それによってコストを削減するリチウム電池正極材料及びその製造方法を提供する。
【解決手段】リチウム電池の正極材料は、銅、チタン、窒素、及び炭素がドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物(LNMO)を含む。リチウム電池正極材料の製造方法は、銅源、チタン源、及びリチウムニッケルマンガン酸粉末を用いて、共沈法、濾過工程、及び焼結工程を実行することにより、銅及びチタンがドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物の前駆体を形成することと、前記銅及びチタンがドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物の前記前駆体を炭素源と混合し、超臨界流体抽出法により窒素源を被覆して、前記銅、チタン、窒素、及び炭素がドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物を得ることと、を含む。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
銅、チタン、窒素、及び炭素がドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物を含む、リチウム電池正極材料。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記銅、チタン、窒素、及び炭素がドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物における、リチウムニッケルマンガン酸化物：銅／チタン：窒素／炭素の重量比は、１：０．４：０．１～１：０．１：０．１の範囲である、請求項１に記載のリチウム電池正極材料。
【請求項３】
前記銅、チタン、窒素、及び炭素がドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物の平均粒径は、０．５ミクロン～２０ミクロンの範囲である、請求項１に記載のリチウム電池正極材料。
【請求項４】
銅源、チタン源、及びリチウムニッケルマンガン酸粉末を用いて、共沈法、濾過工程、及び焼結工程を実行することにより、銅及びチタンがドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物の前駆体を形成することと、
前記銅及びチタンがドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物の前記前駆体を炭素源と混合し、超臨界流体抽出法により窒素源を被覆して、前記銅、チタン、窒素、及び炭素がドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物を得ることと、を含む、リチウム電池正極材料の製造方法。
【請求項５】
前記銅源は、塩化銅、硫酸銅、亜硫酸銅、硝酸銅、酢酸銅、又はそれらの組み合わせを含む、請求項４に記載のリチウム電池正極材料の製造方法。
【請求項６】
前記チタン源は、塩化チタン、硫酸チタン、硝酸チタン、又はそれらの組み合わせを含む、請求項４に記載のリチウム電池正極材料の製造方法。
【請求項７】
前記窒素源は、ドーパミン、ｐ－フェニレンジアミン、又はそれらの組み合わせを含む、請求項４に記載のリチウム電池正極材料の製造方法。
【請求項８】
前記炭素源は、グラフェン、グルコース、又はそれらの組み合わせを含む、請求項４に記載のリチウム電池正極材料の製造方法。
【請求項９】
前記共沈法で使用される共沈剤は、水、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、アンモニア、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、又はそれらの組み合わせを含み、
前記共沈法における共沈反応温度は２５℃～１００℃の範囲であり、前記共沈法における共沈反応時間は１分～３０分の範囲である、請求項４に記載のリチウム電池正極材料の製造方法。
【請求項１０】
前記焼結工程の温度は、４００℃～１０００℃の範囲である、請求項４に記載のリチウム電池正極材料の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム電池正極材料及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、リチウムニッケルマンガン酸化物材料は、三次元の大きなトンネル構造を有し、良好な導電性を有し、リチウムイオンの拡散に非常に適している。そのため、リチウム電池の正極材料として利用する試みがなされている。しかし、比放電容量が低いため、コストが大幅に増加する。したがって、リチウム電池用の正極材料を効果的に改良し、比放電容量を増加させ、それによってコストを削減する方法が課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、比放電容量を効果的に増加させ、それによってコストを削減するリチウム電池正極材料及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によるリチウム電池正極材料は、銅、チタン、窒素、及び炭素がドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物を含む。
【０００５】
本発明の一実施形態において、銅、チタン、窒素及び炭素がドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物における、リチウムニッケルマンガン酸化物：銅／チタン：窒素／炭素の重量比は、１：０．４：０．１～１：０．１：０．１の範囲である。
【０００６】
本発明の一実施形態において、銅、チタン、窒素、及び炭素がドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物の平均粒径は、０．５ミクロン～２０ミクロンの範囲である。
【０００７】
本発明に係るリチウム電池正極材料の製造方法は、少なくとも以下の工程を含む。銅源、チタン源、及びリチウムニッケルマンガン酸粉末を用いて、共沈法、濾過工程、及び焼結工程を実行することにより、銅及びチタンがドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物の前駆体を形成する。銅及びチタンがドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物の前駆体を炭素源と混合し、超臨界流体抽出法によって窒素源を被覆して、銅、チタン、窒素及び炭素がドープされたリチウムニッケルマンガン酸化物を得る。
【０００８】
本発明の一実施形態において、銅源は、塩化銅、硫酸銅（ＣｕＳＯ
４
）、亜硫酸銅（Ｃｕ
２
ＳＯ
４
）、硝酸銅、酢酸銅、又はそれらの組み合わせを含む。
【０００９】
本発明の一実施形態において、チタン源は、塩化チタン、硫酸チタン、硝酸チタン、又はそれらの組み合わせを含む。
【００１０】
本発明の一実施形態において、窒素源は、ドーパミン、ｐ－フェニレンジアミン、又はそれらの組み合わせを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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