特許ウォッチ

公開番号2025110623
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-29
出願番号2024004561
出願日2024-01-16
発明の名称電極活物質、電極及び電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/505 20100101AFI20250722BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】O2型構造を有する電極活物質を用いて電池を構成した場合に、電池のサイクル特性を向上可能な技術を開示する。
【解決手段】本開示の電極活物質は、その断面を観察した場合に、2.30≦A2/A1≦44.00、及び、0.50≦A3/A1≦1.90なる関係が満たされる。ここで、A1は、前記断面に占めるO2型構造の面積率であり、A2は、前記断面に占めるO6型構造の面積率であり、A3は、前記断面に占めるT#2型構造の面積率である。
【選択図】図3A
特許請求の範囲【請求項１】
電極活物質であって、
前記電極活物質の断面を観察した場合に、以下の関係（１）及び（２）：
２．３０≦Ａ２／Ａ１≦４４．００（１）
０．５０≦Ａ３／Ａ１≦１．９０（２）
Ａ１：前記断面に占めるＯ２型構造の面積率
Ａ２：前記断面に占めるＯ６型構造の面積率
Ａ３：前記断面に占めるＴ＃２型構造の面積率
が満たされる、
電極活物質。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電極活物質であって、
構成元素として、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｏのうちの少なくとも１つを含む、
電極活物質。
【請求項３】
請求項２に記載の電極活物質であって、
Ｌｉ
ａ
Ｎａ
ｂ
Ｍｎ
ｘ－ｐ
Ｎｉ
ｙ－ｑ
Ｃｏ
ｚ－ｒ
Ｍ
ｐ＋ｑ＋ｒ
Ｏ
２
（ここで、０＜ａ≦１．００、０≦ｂ≦０．２０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、かつ、０≦ｐ＋ｑ＋ｒ＜０．１７であり、元素Ｍは、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種である）で示される化学組成を有する、
電極活物質。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載の電極活物質を含む、
電極。
【請求項５】
電池であって、正極活物質層と、電解質層と、負極活物質層とを有し、
前記正極活物質層が、請求項１～３のいずれか１項に記載の電極活物質を含む、
電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は電極活物質、電極及び電池を開示する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電池用活物質としてＯ２型構造（Ｏ：Octahedral）を有するものが知られている。特許文献１及び２に開示されているように、Ｏ２型構造を有する電極活物質は、Ｐ２型構造を有するＮａ含有酸化物のＮａの少なくとも一部をＬｉにイオン交換することにより得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－０９２８２４号公報
特開２０２２－０８５８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｏ２型構造を有する電極活物質を用いた電池はレート特性に関して改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は上記課題を解決するための手段として、以下の複数の態様を開示する。
＜態様１＞
電極活物質であって、
前記電極活物質の断面を観察した場合に、以下の関係（１）及び（２）：
２．３０≦Ａ２／Ａ１≦４４．００（１）
０．５０≦Ａ３／Ａ１≦１．９０（２）
Ａ１：前記断面に占めるＯ２型構造の面積率
Ａ２：前記断面に占めるＯ６型構造の面積率
Ａ３：前記断面に占めるＴ＃２型構造の面積率
が満たされる、
電極活物質。
＜態様２＞
態様１の電極活物質であって、
構成元素として、Ｎｉ、Ｍｎ及びＣｏのうちの少なくとも１つを含む、
電極活物質。
＜態様３＞
態様２の電極活物質であって、
Ｌｉ
ａ
Ｎａ
ｂ
Ｍｎ
ｘ－ｐ
Ｎｉ
ｙ－ｑ
Ｃｏ
ｚ－ｒ
Ｍ
ｐ＋ｑ＋ｒ
Ｏ
２
（ここで、０＜ａ≦１．００、０≦ｂ≦０．２０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、かつ、０≦ｐ＋ｑ＋ｒ＜０．１７であり、元素Ｍは、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷから選ばれる少なくとも１種である）で示される化学組成を有する、
電極活物質。
＜態様４＞
態様１～３のいずれかの電極活物質を含む、
電極。
＜態様５＞
電池であって、正極活物質層と、電解質層と、負極活物質層とを有し、
前記正極活物質層が、態様１～３のいずれかの電極活物質を含む、
電池。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の電極活物質を用いて電池を構成した場合、電池のレート特性が向上し易い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
Ｏ２型構造の一例を示している。
Ｏ６型構造の一例を示している。
Ｔ＃２型構造の一例を示している。
電池の構成の一例を概略的に示している。
実施例１に係る電極活物質の断面についてのＡＣＯＭ－ＳＴＥＭ測定結果を示している。
比較例１に係る電極活物質の断面についてのＡＣＯＭ－ＳＴＥＭ測定結果を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の電極活物質、電極及び電池の一実施形態について説明するが、本開示の電極活物質、電極及び電池は以下に説明される実施形態に限定されるものではない。
【０００９】
１．電極活物質
一実施形態に係る電極活物質は、当該電極活物質の断面を観察した場合に、以下の関係（１）及び（２）：
２．３０≦Ａ２／Ａ１≦４４．００（１）
０．５０≦Ａ３／Ａ１≦１．９０（２）
Ａ１：前記断面に占めるＯ２型構造の面積率
Ａ２：前記断面に占めるＯ６型構造の面積率
Ａ３：前記断面に占めるＴ＃２型構造の面積率
が満たされる。
【００１０】
１．１結晶構造
一実施形態に係る電極活物質は、結晶構造として、少なくともＯ２型構造とＯ６型構造とＴ＃２型構造とを有する。図１ＡにＯ２型構造の一例、図１ＢにＯ６型構造の一例、図１ＣにＴ＃２型構造の一例を各々示す。Ｏ２型構造は、空間群Ｐ６３ｍｃに属する。Ｏ６型構造は、空間群Ｒ－３ｍに属する。Ｔ♯２型構造は、空間群Ｃｍｃａに属する。一実施形態に係る電極活物質は、これら３つの結晶構造を所定の比率で含むことに特徴がある。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許