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公開番号2025093580
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2023209322
出願日2023-12-12
発明の名称二次電池用正極および二次電池
出願人株式会社村田製作所
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所,弁理士法人つばさ国際特許事務所
主分類H01M 4/58 20100101AFI20250617BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】優れた電池特性を得ることが可能である二次電池を提供する。
【解決手段】二次電池は、正極活物質層を含む正極と、負極と、電解液を備える。正極活物質層は、複数の正極活物質粒子を含み、該粒子のそれぞれは、オリビン型リン酸化合物を含む中心部と、その中心部の表面に設けられた被覆部とを含む。オリビン型リン酸化合物は、マンガンおよび鉄を構成元素として含み、そのオリビン型リン酸化合物におけるマンガンの含有量と鉄の含有量との和を100モル部とすると、マンガンの含有量は、50モル部以上90モル部以下である。中心部は、複数の一次粒子が造粒された二次粒子であり、その複数の一次粒子に関する第1メジアン径は、0.01μm以上0.5μm以下であり、その複数の二次粒子に関する第2メジアン径は、1μm以上20μm以下である。被覆部は、ニトリル基を含む。正極活物質層の空隙率は、20%以上40%以下である。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質層を含む正極と、
負極と、
電解液と
を備え、
前記正極活物質層は、複数の正極活物質粒子を含み、
前記複数の正極活物質粒子のそれぞれは、
オリビン型リン酸化合物を含む中心部と、
前記中心部の表面に設けられた被覆部と
を含み、
前記オリビン型リン酸化合物は、マンガンおよび鉄を構成元素として含み、
前記オリビン型リン酸化合物における前記マンガンの含有量と前記オリビン型リン酸化合物における前記鉄の含有量との和を１００モル部とすると、前記オリビン型リン酸化合物における前記マンガンの含有量は、５０モル部以上９０モル部以下であり、
前記中心部は、複数の一次粒子が造粒された二次粒子であり、
前記複数の一次粒子に関する第１メジアン径は、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であり、
複数の前記二次粒子に関する第２メジアン径は、１μｍ以上２０μｍ以下であり、
前記被覆部は、ニトリル基を含み、
前記正極活物質層の空隙率は、２０％以上４０％以下である、
二次電池。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１メジアン径は、０．１μｍ以上０．３μｍ以下であり、
前記第２メジアン径は、５μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記空隙率は、２５％以上３５％以下である、
請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記正極活物質層は、さらに、正極結着剤を含み、
前記正極結着剤は、ニトリル基を含む、
請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記正極結着剤は、ポリアクリロニトリルおよびアクリロニトリル－アクリル酸エチルヘキシル共重合体のうちの少なくとも１種を含む、
請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記正極は、さらに、前記正極活物質層を支持する正極集電体を備え、
前記正極活物質層の厚さ方向において、前記正極集電体に近い側に位置する第１正極活物質層と、前記正極から遠い側に位置する第２正極活物質層とに前記正極活物質層を二等分すると、
前記第１正極活物質層の内部における複数の前記被覆部の総形成量に対する、前記第２正極活物質層の内部における複数の前記被覆部の総形成量の比は、０．６以上１．４以下である、
請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
リチウム二次電池である、
請求項１に記載の二次電池。
【請求項７】
正極活物質層を備え、
前記正極活物質層は、複数の正極活物質粒子を含み、
前記複数の正極活物質粒子のそれぞれは、
オリビン型リン酸化合物を含む中心部と、
前記中心部の表面に設けられた被覆部と
を含み、
前記オリビン型リン酸化合物は、マンガンおよび鉄を構成元素として含み、
前記オリビン型リン酸化合物における前記マンガンの含有量と前記オリビン型リン酸化合物における前記鉄の含有量との和を１００モル部とすると、前記オリビン型リン酸化合物における前記マンガンの含有量は、５０モル部以上９０モル部以下であり、
前記中心部は、複数の一次粒子が造粒された二次粒子であり、
前記複数の一次粒子に関する第１メジアン径は、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であり、
複数の前記二次粒子に関する第２メジアン径は、１μｍ以上２０μｍ以下であり、
前記被覆部は、ニトリル基を含み、
前記正極活物質層の空隙率は、２０％以上４０％以下である、
二次電池用正極。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本技術は、二次電池用正極および二次電池に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などの多様な電子機器が普及しているため、小型かつ軽量であると共に高エネルギー密度が得られる電源として二次電池の開発が進められている。この二次電池は、二次電池用正極である正極と共に負極および電解液を備えており、その二次電池の構成に関しては、様々な検討がなされている。
【０００３】
具体的には、リチウムイオン二次電池において、正極活物質であるオリビン鉄と、正極バインダーであるアクリロニトリルとが用いられていると共に、その正極活物質の粒子径と、その正極バインダーの粒子径および混合量と、正極空隙率とが規定されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１１／１２２２９７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次電池の構成に関する様々な検討がなされているが、その二次電池の電池特性は未だ十分でないため、改善の余地がある。
【０００６】
優れた電池特性を得ることが可能である二次電池用正極および二次電池が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術の一実施形態の二次電池用正極は、正極活物質層を備えたものである。正極活物質層は、複数の正極活物質粒子を含み、その複数の正極活物質粒子のそれぞれは、オリビン型リン酸化合物を含む中心部と、その中心部の表面に設けられた被覆部とを含む。オリビン型リン酸化合物は、マンガンおよび鉄を構成元素として含み、そのオリビン型リン酸化合物におけるマンガンの含有量とオリビン型リン酸化合物における鉄の含有量との和を１００モル部とすると、そのオリビン型リン酸化合物におけるマンガンの含有量は、５０モル部以上９０モル部以下である。中心部は、複数の一次粒子が造粒された二次粒子であり、その複数の一次粒子に関する第１メジアン径は、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であり、その複数の二次粒子に関する第２メジアン径は、１μｍ以上２０μｍ以下である。被覆部は、ニトリル基を含む。正極活物質層の空隙率は、２０％以上４０％以下である。
【０００８】
本技術の一実施形態の二次電池は、正極と負極と電解液とを備え、その正極が上記した本技術の一実施形態の二次電池用正極の構成と同様の構成を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本技術の一実施形態の二次電池用正極または二次電池によれば、複数の正極活物質粒子のそれぞれが中心部および被覆部を含んでおり、その中心部がオリビン型リン酸化合物を含んでおり、そのオリビン型リン酸化合物におけるマンガンの含有量が５０モル部以上９０モル部以下であり、第１メジアン径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であり、第２メジアン径が１μｍ以上２０μｍ以下であり、その被覆部がニトリル基を含んでおり、その正極活物質層の空隙率が２０％以上４０％以下であるので、優れた電池特性を得ることができる。
【００１０】
なお、本技術の効果は、必ずしもここで説明された効果に限定されるわけではなく、後述する本技術に関連する一連の効果のうちのいずれの効果でもよい。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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