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公開番号2025101631
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2023218607
出願日2023-12-25
発明の名称正極活物質、正極活物質の製造方法及びリチウムイオン二次電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250630BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウムイオン二次電池の充放電を繰り返した後の劣化が抑制される正極活物質、この正極活物質の製造方法、及びこの正極活物質を含む正極を備えるリチウムイオン二次電池を提供する。
【解決手段】R-3mに帰属される複合酸化物からなる第1相と、正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物からなる第2相と、を含み、前記R-3mに帰属される複合酸化物はNi、Co及びMnから選択される少なくとも1種と、Liとを含み、前記正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物はSrと、Li、Ni、Co及びMnから選択される少なくとも1種とを含む、正極活物質。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物からなる第１相と、正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物からなる第２相と、を含み、
前記Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物はＮｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種と、Ｌｉとを含み、
前記正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物はＳｒと、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種とを含む、正極活物質。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物に相当するピークと、正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物に相当するピークと、を含むＸ線回折パターンを示し、
前記Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物はＮｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種と、Ｌｉとを含み、
前記正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物はＳｒと、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種とを含む、正極活物質。
【請求項３】
Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種を含む化合物と、Ｌｉを含む化合物と、Ｓｒを含む化合物と、を含む混合物を加熱する工程を含む、請求項１又は請求項２に記載の正極活物質の製造方法。
【請求項４】
前記混合物を加熱する工程は、混合物を温度Ａで加熱する工程と、混合物を温度Ａよりも高い温度Ｂで加熱する工程と、をこの順に含む、請求項３に記載の正極活物質の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の正極活物質を含む正極を備える、リチウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、正極活物質、正極活物質の製造方法及びリチウムイオン二次電池に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池の正極活物質として、リチウムと遷移金属との複合酸化物（リチウム遷移金属複合酸化物）が知られている。リチウム遷移金属複合酸化物の正極活物質としての特性を改善するために、種々の異種元素を組み合わせたものが提案されている。例えば、特許文献１には遷移金属としてニッケルを含む複合酸化物の表面をストロンチウムで修飾した正極活物質が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２１／１５２９９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池は、充放電を繰り返した後の劣化の抑制が望まれている。
本開示は、リチウムイオン二次電池の充放電を繰り返した後の劣化が抑制される正極活物質、この正極活物質の製造方法、及びこの正極活物質を含む正極を備えるリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
＜１＞Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物からなる第１相と、正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物からなる第２相と、を含み、
前記Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物はＮｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種と、Ｌｉとを含み、
前記正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物はＳｒと、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種とを含む、正極活物質。
＜２＞Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物に相当するピークと、正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物に相当するピークと、を含むＸ線回折パターンを示し、
前記Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物はＮｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種と、Ｌｉとを含み、
前記正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物はＳｒと、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種とを含む、正極活物質。
＜３＞Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種を含む化合物と、Ｌｉを含む化合物と、Ｓｒを含む化合物と、を含む混合物を加熱する工程を含む、＜１＞又は＜２＞に記載の正極活物質の製造方法。
＜４＞前記混合物を加熱する工程は、混合物を温度Ａで加熱する工程と、混合物を温度Ａよりも高い温度Ｂで加熱する工程と、をこの順に含む、＜３＞に記載の正極活物質の製造方法。
＜５＞＜１＞又は＜２＞に記載の正極活物質を含む正極を備える、リチウムイオン二次電池。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、リチウムイオン二次電池の充放電を繰り返した後の劣化が抑制される正極活物質、この正極活物質の製造方法、及びこの正極活物質を含む正極を備えるリチウムイオン二次電池が提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、「工程」という語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、各成分の量は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、複数種の物質の合計量を意味する。
【０００８】
＜第１実施形態＞
本開示の第１実施形態は、
Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物からなる第１相と、正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物からなる第２相と、を含み、
前記Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物はＮｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種と、Ｌｉとを含み、
前記正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物はＳｒと、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎから選択される少なくとも１種とを含む、正極活物質である。
【０００９】
本開示において「Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物からなる第１相と、正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物からなる第２相とを含む正極活物質」とは、バルク内（例えば、同一粒子内）に第１相と第２相とが存在する正極活物質を意味する。したがって、例えば、Ｒ－３ｍに帰属される複合酸化物からなる粒子と正方晶又は六方晶に帰属される複合酸化物からなる粒子との混合物は「第１相と第２相とを含む正極活物質」に該当しない。
【００１０】
後述する実施例に示すように、Ｒ－３ｍに帰属される特定の複合酸化物からなる第１相と、正方晶又は六方晶に帰属される特定の複合酸化物からなる第２相と、を含む正極活物質を用いることで、リチウムイオン二次電池の充放電を繰り返した後の劣化が抑制される。
（【００１１】以降は省略されています）

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