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公開番号2025077248
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-19
出願番号2023189302
出願日2023-11-06
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、及びリチウム二次電池
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250512BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】低充電状態における抵抗が低いリチウム二次電池を達成できるリチウム二次電池用正極活物質、並びに前記リチウム二次電池用正極活物質を含むリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池の提供。
【解決手段】Li、Mn、及びNiを含み、下記要件(1)及び(2)を満たす、リチウム二次電池用正極活物質。
(1)層状構造を有する。
(2)励起波長532nmのRaman分光分析において、580～610cm^-1のピークをP1、4215～455cm^-1のピークをP2、前記P1のピーク強度をI₁、及び前記P2のピーク強度をI₂としたときに、I₂/I₁が0.22以上0.45以下である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｌｉ、Ｍｎ、及びＮｉを含み、下記要件（１）及び（２）を満たす、リチウム二次電池用正極活物質。
（１）層状構造を有する。
（２）励起波長５３２ｎｍのＲａｍａｎ分光分析において、５８０～６１０ｃｍ
－１
のピークをＰ１、４１５～４５５ｃｍ
－１
のピークをＰ２、前記Ｐ１のピーク強度をＩ
１
、及び前記Ｐ２のピーク強度をＩ
２
としたときに、Ｉ
２
／Ｉ
１
が０．２２以上０．４５以下である。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記Ｐ１の半値幅をＦ１、及び前記Ｐ２の半値幅をＦ２としたときに、Ｆ２／Ｆ１が０．５以上２．０以下である、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
【請求項３】
下記組成式（Ｉ）で表される、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。
Ｌｉ
１＋ａ
Ｎｉ
ｘ
Ｍｎ
ｙ
Ｍ
ｂ
Ｏ
２
（Ｉ）
［前記組成式（Ｉ）中、０≦ａ≦０．５、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ａ＋ｘ＋ｙ＋ｂ＝１、及び０≦ｂ＜１を満たし、ＭはＣｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｐ、Ｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＡｌからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である。］
【請求項４】
ＢＥＴ比表面積が０．２ｍ
２
／ｇ以上３ｍ
２
／ｇ以下である、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。
【請求項５】
５０％累積体積粒度であるＤ
５０
が２μｍ以上３０μｍ以下である、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。
【請求項６】
ＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定において、２θ＝１８．７±１°の範囲に存在するピークのピーク強度Ｘ
１
に対する、２θ＝２０．７±１°の範囲に存在するピークのピーク強度Ｘ
２
の比であるＸ
２
／Ｘ
１
が、０．００５以上０．０６以下である、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。
【請求項７】
前記Ｉ
１
が２００ｃｍ
－１
以上１０００ｃｍ
－１
以下の範囲内で得られるピークの強度の中で最も高い、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。
【請求項８】
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含むリチウム二次電池用正極。
【請求項９】
請求項８に記載のリチウム二次電池用正極を含むリチウム二次電池。

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、及びリチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池は、その電池性能が、組成及び結晶状態に依存して変動する。そのため、より良い電池性能のリチウム二次電池を達成できるリチウム二次電池用正極活物質の物性について研究が行われている。
【０００３】
特許文献１には、正極及び負極と、これらの間に配設された固体電解質と、を備え、ラマン分光測定で求められる、６３８ｃｍ
－１
のラマン散乱強度をＩ
１
とし、６６０ｃｍ
－１
のラマン散乱強度をＩ
２
とするとき、比Ｉ
１
／Ｉ
２
が２．８１≦Ｉ
１
／Ｉ
２
≦６．３５であるＬｉＮｉ
０．５
Ｍｎ
１．５
Ｏ
４
が、正極活物質として前記正極に含まれる、全固体二次電池が開示されている。このような構成の全固体二次電池とすることにより、出力が高まることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＪＰ－Ａ－２０１６－０８１７９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム二次電池の応用分野が進む中、リチウム二次電池には、低充電状態における抵抗が低いことが求められる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、低充電状態における抵抗が低いリチウム二次電池を達成できるリチウム二次電池用正極活物質、並びに前記リチウム二次電池用正極活物質を含むリチウム二次電池用正極及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】
【０００６】
本発明は、下記［１］～［９］である。
［１］Ｌｉ、Ｍｎ、及びＮｉを含み、下記要件（１）及び（２）を満たす、リチウム二次電池用正極活物質。
（１）層状構造を有する。
（２）励起波長５３２ｎｍのＲａｍａｎ分光分析において、５８０～６１０ｃｍ
－１
のピークをＰ１、４１５～４５５ｃｍ
－１
のピークをＰ２、前記Ｐ１のピーク強度をＩ
１
、及び前記Ｐ２のピーク強度をＩ
２
としたときに、Ｉ
２
／Ｉ
１
が０．２２以上０．４５以下である。
［２］前記Ｐ１の半値幅をＦ１、及び前記Ｐ２の半値幅をＦ２としたときに、Ｆ２／Ｆ１が０．５以上２．０以下である、［１］に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
［３］下記組成式（Ｉ）で表される、［１］又は［２］に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
Ｌｉ
１＋ａ
Ｎｉ
ｘ
Ｍｎ
ｙ
Ｍ
ｂ
Ｏ
２
（Ｉ）
［前記組成式（Ｉ）中、０≦ａ≦０．５、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、ａ＋ｘ＋ｙ＋ｂ＝１、及び０≦ｂ＜１を満たし、ＭはＣｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｐ、Ｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＡｌからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である。］
［４］ＢＥＴ比表面積が０．２ｍ
２
／ｇ以上３ｍ
２
／ｇ以下である、［１］～［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。
［５］５０％累積体積粒度であるＤ
５０
が２μｍ以上３０μｍ以下である、［１］～［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。
［６］ＣｕＫα線を使用した粉末Ｘ線回折測定において、２θ＝１８．７±１°の範囲に存在するピークのピーク強度Ｘ
１
に対する、２θ＝２０．７±１°の範囲に存在するピークのピーク強度Ｘ
２
の比であるＸ
２
／Ｘ
１
が、０．００５以上０．０６以下である、［１］～［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。
［７］前記Ｉ
１
が２００ｃｍ
－１
以上１０００ｃｍ
－１
以下の範囲内で得られるピークの強度の中で最も高い、［１］～［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。
［８］［１］～［７］のいずれか１つのリチウム二次電池用正極活物質を含むリチウム二次電池用正極。
［９］［８］に記載のリチウム二次電池用正極を含むリチウム二次電池。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低充電状態における抵抗が低いリチウム二次電池を達成できるリチウム二次電池用正極活物質、並びに前記リチウム二次電池用正極活物質を含むリチウム二次電池用正極及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】
【０００８】
リチウム二次電池の一例を示す概略構成図である。
全固体リチウム二次電池の全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書における用語の定義は以下の通りである。
金属複合化合物（ＭｅｔａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｅＣｏｍｐｏｕｎｄ）を以下「ＭＣＣ」ともいう。
リチウム二次電池用正極活物質（ＣａｔｈｏｄｅＡｃｔｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌ
ｆｏｒｌｉｔｈｉｕｍｓｅｃｏｎｄａｒｙｂａｔｔｅｒｉｅｓ）を以下「ＣＡＭ」ともいう。
「Ｎｉ」とは、ニッケル金属単体ではなく、Ｎｉ元素であることを示す。Ｃｏ、Ｍｎ等の他の元素の表記も同様である。
数値範囲が例えば「０．２～２ｍ
２
／ｇ」と記載されている場合、０．２ｍ
２
／ｇから２ｍ
２
／ｇまでの範囲を意味し、下限値である０．２ｍ
２
／ｇと上限値である２ｍ
２
／ｇを含む数値範囲を意味する。
リチウム二次電池は、正極と負極との間に電解質（非水電解質や固体電解質など）が配置され、リチウムイオンが電解質を介して正極と負極との間を移動することで、充電および放電が行われるものを意味する。
【００１０】
本明細書におけるＣＡＭの各パラメータの測定方法は以下の通りである。
（【００１１】以降は省略されています）

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