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公開番号2025046014
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-02
出願番号2023154140
出願日2023-09-21
発明の名称リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、および、リチウム二次電池
出願人住友化学株式会社
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250326BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウム二次電池の抵抗の低減、および酸素放出速度の低減が可能なリチウム二次電池用正極活物質等を提供する。
【解決手段】リチウム二次電池用正極活物質は、NaFeO₂型結晶構造を有し、[Li]:[Ni]:[X]=a:(1-b):b、1.0≦a≦1.2、および、0<b≦0.3を満たす組成であり、CuKα線を使用した粉末X線回折のスペクトルにおいて、(110)面に帰属される回折ピークAから求められる格子面の間隔dが、1.4325Å≦d≦1.4355Åを満たし、前記回折ピークAの半値幅WAと、(003)面に帰属される回折ピークBの半値幅WBとが、1.6≦WA/WB≦2.3を満たす。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｌｉ、Ｎｉ、および、元素Ｘを組成に含み、
前記元素Ｘは、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、および、Ｂからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
ＮａＦｅＯ
２
型結晶構造を有する、
リチウム二次電池用正極活物質であって、
Ｌｉの物質量［Ｌｉ］、Ｎｉの物質量［Ｎｉ］、および、元素Ｘの物質量［Ｘ］が、下記の（式Ａ１）から（式Ａ３）に示す関係を満たし、
ＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折のスペクトルにおいて、
（１１０）面に帰属される回折ピークＡから求められる格子面の間隔ｄが、下記の（式Ｂ）に示す関係を満たし、
前記回折ピークＡの半値幅ＷＡと、（００３）面に帰属される回折ピークＢの半値幅ＷＢとが、下記の（式Ｃ）に示す関係を満たす、
リチウム二次電池用正極活物質。
［Ｌｉ］：［Ｎｉ］：［Ｘ］＝ａ：（１－ｂ）：ｂ …（式Ａ１）
１．０≦ａ≦１．２ …（式Ａ２）
０＜ｂ≦０．３ …（式Ａ３）
１．４３２５Å≦ｄ≦１．４３５５Å …（式Ｂ）
１．６≦ＷＡ／ＷＢ≦２．３ …（式Ｃ）
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記回折ピークＢの半値幅ＷＢが、下記の（式Ｄ）に示す関係を満たす、
請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
０．１６°≦ＷＢ≦０．１８° …（式Ｄ）
【請求項３】
前記粉末Ｘ線回折のスペクトルにおいて、前記回折ピークＢの高さＨＢと、（００６）面に帰属される回折ピークＣの高さＨＣとが、下記の（式Ｅ）に示す関係を満たす、
請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
３．０≦ＨＢ／ＨＣ≦４．５ …（式Ｅ）
【請求項４】
平均一次粒子径ＰＳが下記の（式Ｆ）に示す関係を満たす、
請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
０．０５μｍ≦ＰＳ≦１μｍ …（式Ｆ）
【請求項５】
５０％累積体積粒度Ｄ
５０
が下記の（式Ｇ）に示す関係を満たす、
請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
５μｍ≦Ｄ
５０
≦３０μｍ …（式Ｇ）
【請求項６】
９０％累積体積粒度Ｄ
９０
と１０％累積体積粒度Ｄ
１０
とが下記の（式Ｈ）に示す関係を満たす、
請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
１．６≦Ｄ
９０
／Ｄ
１０
≦３．２ …（式Ｈ）
【請求項７】
請求項１又は２に記載のリチウム二次電池用正極活物質を有する、
リチウム二次電池用正極。
【請求項８】
請求項７に記載のリチウム二次電池用正極を有する、
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、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、および、リチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池において、正極は、例えば、リチウム金属複合酸化物を含む正極活物質を用いて作製される。
【０００３】
従来、リチウム二次電池の性能を向上させるために、様々な正極活物質が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＷＯ２０１８／０４３１９０Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム二次電池においては、性能の向上のために、抵抗の低減、および、充電状態で酸素が放出するときの酸素放出速度の低減を実現することが要求されている。
【０００６】
したがって、本発明は、リチウム二次電池の抵抗の低減、および、充電状態で酸素が放出するときの酸素放出速度の低減が可能な、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、および、リチウム二次電池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】
【０００７】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］
Ｌｉ、Ｎｉ、および、元素Ｘを組成に含み、
前記元素Ｘは、Ｃｏ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，および，Ｂからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
ＮａＦｅＯ
２
型結晶構造を有する、
リチウム二次電池用正極活物質であって、
Ｌｉの物質量［Ｌｉ］、Ｎｉの物質量［Ｎｉ］、および、元素Ｘの物質量［Ｘ］が、下記の（式Ａ１）から（式Ａ３）に示す関係を満たし、
ＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折のスペクトルにおいて、
（１１０）面に帰属される回折ピークＡから求められる格子面の間隔ｄが、下記の（式Ｂ）に示す関係を満たし、
前記回折ピークＡの半値幅ＷＡと、（００３）面に帰属される回折ピークＢの半値幅ＷＢとが、下記の（式Ｃ）に示す関係を満たす、
リチウム二次電池用正極活物質。
［Ｌｉ］：［Ｎｉ］：［Ｘ］＝ａ：（１－ｂ）：ｂ …（式Ａ１）
１．０≦ａ≦１．２ …（式Ａ２）
０＜ｂ≦０．３ …（式Ａ３）
１．４３２５Å≦ｄ≦１．４３５５Å …（式Ｂ）
１．６≦ＷＡ／ＷＢ≦２．３ …（式Ｃ）
［２］
前記回折ピークＢの半値幅ＷＢが、下記の（式Ｄ）に示す関係を満たす、
［１］に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
０．１６°≦ＷＢ≦０．１８° …（式Ｄ）
［３］
前記粉末Ｘ線回折のスペクトルにおいて、前記回折ピークＢの高さＨＢと、（００６）面に帰属される回折ピークＣの高さＨＣとが、下記の（式Ｅ）に示す関係を満たす、
［１］または［２］に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
３．０≦ＨＢ／ＨＣ≦４．５ …（式Ｅ）
［４］
平均一次粒子径ＰＳが下記の（式Ｆ）に示す関係を満たす、
［１］から［３］のいずれか１つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
０．０５μｍ≦ＰＳ≦１μｍ …（式Ｆ）
［５］
５０％累積体積粒度Ｄ
５０
が下記の（式Ｇ）に示す関係を満たす、
［１］から［４］のいずれか１つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
５μｍ≦Ｄ
５０
≦３０μｍ …（式Ｇ）
［６］
９０％累積体積粒度Ｄ
９０
と１０％累積体積粒度Ｄ
１０
とが下記の（式Ｈ）に示す関係を満たす、
［１］から［５］のいずれか１つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
１．６≦Ｄ
９０
／Ｄ
１０
≦３．２ …（式Ｈ）
［７］
［１］から［６］のいずれか１つに記載のリチウム二次電池用正極活物質を有する、
リチウム二次電池用正極。
［８］
［７］に記載のリチウム二次電池用正極を有する、
リチウム二次電池。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リチウム二次電池の抵抗の低減、および、充電状態で酸素が放出するときの酸素放出速度の低減が可能な、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、および、リチウム二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１Ａは、熱重量曲線（ＴＧ曲線）の一例を示す図である。
図１Ｂは、熱重量曲線（ＴＧ曲線）を時間ｔで微分することで得た酸素放出速度の曲線を示す図である。
図２は、リチウム二次電池の一例を示す模式図である。
図３は、全固体リチウム二次電池の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下より、本発明の実施形態の一例について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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