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公開番号2025092418
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2024185662
出願日2024-10-22
発明の名称リチウム二次電池用正極活物質及びそれを含むリチウム二次電池
出願人三星エスディアイ株式会社,SAMSUNG SDI Co., LTD.
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250612BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高いイオン電導度を有するリチウム二次電池用正極活物質を提供すること。また、安定性及び容量維持特性が向上されたリチウム二次電池を提供すること。
【解決手段】本発明は正極活物質、その製造方法、それを含む正極、及び前記正極を含むリチウム二次電池に関し、より詳しくは、第1リチウム複合酸化物を含み、第1平均粒径を有する第1粒子と、第2リチウム複合酸化物を含み、前記第1平均粒径より大きい第2平均粒径を有する第2粒子と、を含む。前記第1粒子はその表面上にイットリウム(Y)とジルコニウム(Zr)とを含む。前記第1粒子の表面上のイットリウム(Y)は第1組成を有し、前記第2粒子の表面上のイットリウム(Y)は第2組成を有する。前記第2組成に対する第1組成の比は100より大きい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１リチウム複合酸化物を含み、第１平均粒径を有する第１粒子と、
第２リチウム複合酸化物を含み、前記第１平均粒径より大きい第２平均粒径を有する第２粒子と、
を含み、
前記第１粒子はその表面上にイットリウム（Ｙ）とジルコニウム（Ｚｒ）とを含み、
前記第１粒子の表面上のイットリウム（Ｙ）は第１組成を有し、
前記第２粒子の表面上のイットリウム（Ｙ）は第２組成を有し、
前記第２組成に対する第１組成の比は１００より大きい正極活物質。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１リチウム複合酸化物は下記化学式１で表される請求項１に記載の正極活物質。
［化１］
Ｌｉ
a1
Ｎｉ
x1
Ｍａ
1-x1
Ｚｒ
w1
Ｙ
c1
Ｏ
b1
前記化学式１において、ａ１は０．５乃至１．５で、ｘ１は０．６乃至０．９９で、ｂ１は１．８乃至２．２で、１－ｘ１は０．０１乃至０．４で、ｗ１は０．０００５乃至０．００３で、Ｃ１は０．００００２≦Ｃ１≦０．０００３であり、ＭａはＣｏ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｂ、Ｇａ、Ｃ、Ｓｉ、及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一つの元素を含む。
【請求項３】
前記第１粒子は、前記ジルコニウム（Ｚｒ）に対する前記イットリウム（Ｙ）の組成比（Ｙ／Ｚｒ）が０．５乃至２０である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記第１粒子は単結晶である、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記第１粒子の平均粒径は１μｍ乃至５μｍである、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記第２リチウム複合酸化物は下記化学式２で表される請求項１に記載の正極活物質。
［化２］
Ｌｉ
a2
Ｎｉ
x2
Ｍａ
1-x2
Ｏ
b2
前記化学式２において、ａ２は０．５乃至１．５で、ｘ２は０．６乃至０．９９で、ｂ２は１．８乃至２．２で、１－ｘ２は０．０１乃至０．４であり、ＭｂはＣｏ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｂ、Ｇａ、Ｃ、Ｓｉ、Ｚｒ、及びＳｎからなる群より選択される少なくとも一つの元素を含む。
【請求項７】
前記第２粒子は、その表面に実質的にイットリウム（Ｙ）を含まない請求項１に記載の正極活物質。
【請求項８】
前記第２粒子は、複数の一次粒子（ｐｒｉｍａｒｙｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を含む二次粒子（ｓｅｃｏｎｄａｒｙｐａｒｔｉｃｌｅ）である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項９】
前記第２粒子は多結晶である、請求項１に記載の正極活物質。
【請求項１０】
前記第２粒子の平均粒径は１０μｍ乃至２５μｍである、
請求項１に記載の正極活物質。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極活物質、その製造方法、それを含む正極、及び前記正極を含むリチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
物質の物理的反応や化学的反応によって電気エネルギーを生成し外部に電源を供給する電池（ｂａｔｔｅｒｙ）は、各種電気電子機器に囲まれている生活環境によって、建物に供給される交流電源を獲得できない場合や、直流電源が必要な場合に使用する。
【０００３】
このような二次電池のうち、化学的反応を利用する化学電池である一次電池と二次電池が一般的に使用されている。一次電池は乾電池を通称するものであって、消耗性電池である。一方、二次電池は正極と負極で酸化／還元反応を繰り返し得る再充電型電池である。
【０００４】
リチウム二次電池において、ニッケルを高含量で含有するリチウム複合酸化物からなる正極活物質が注目を浴びている。前記正極活物質は高いエネルギー密度を有するという長所がある。最近はリチウム二次電池の高容量化のため、平均粒径が互いに異なる小粒子と大粒子を混合したバイモーダル（ｂｉｍｏｄａｌ）形態の正極活物質も使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、高いイオン電導度を有するリチウム二次電池用正極活物質を提供することである。
【０００６】
本発明が解決しようとする他の課題は、安定性及び容量維持特性が向上されたリチウム二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の概念による正極活物質は、第１リチウム複合酸化物を含み、第１平均粒径を有する第１粒子と、第２リチウム複合酸化物を含み、前記第１平均粒径より大きい第２平均粒径を有する第２粒子と、を含み得る。前記第１粒子はその表面上にイットリウム（Ｙ）とジルコニウム（Ｚｒ）とを含み、前記第１粒子の表面上のイットリウム（Ｙ）は第１組成を有し、前記第２粒子の表面上のイットリウム（Ｙ）は第２組成を有するが、前記第２組成に対する第１組成の比は１００より大きくてもよい。
【０００８】
本発明の他の概念による正極活物質の製造方法は、第１リチウム複合酸化物を含む第１粒子を合成することと、前記第１粒子は第１平均粒径を有し、第２リチウム複合酸化物を含む第２粒子を合成することと、前記第２粒子は第１平均粒径より大きい第２平均粒径を有し、前記第１粒子及び第２粒子を混合することと、を含み得る。前記第１粒子を合成することは、前記第１粒子の前駆体を用意することと、前記前駆体を溶融剤と共に焼成することと、を含み、前記溶融剤はイットリウム（Ｙ）とジルコニウム（Ｚｒ）とを含み得る。
【０００９】
本発明のまた他の概念によるリチウム二次電池用正極は、上述した正極活物質を含み得る。
【００１０】
本発明の更に他の概念によるリチウム二次電池は、上述した正極を含み得る。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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