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公開番号2025124081
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-25
出願番号2025021569
出願日2025-02-13
発明の名称リチウム二次電池
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 4/131 20100101AFI20250818BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】4.5V以上の高電圧の満充電電圧で高いエネルギー密度を提供しながら、熱的安全性が改善されたリチウム二次電池を提供する。
【解決手段】正極、及び前記正極と対向する負極を備えており、前記正極は、集電体;及び前記集電体の少なくとも一面に位置する正極活物質層;を含み、前記正極活物質層は、正極活物質を含み、前記正極活物質は、リチウムコバルト系酸化物及びリチウムマンガン系リン酸化物の混合物を含み、前記リチウムマンガン系リン酸化物は、前記正極活物質層のうち1重量%乃至5重量%で含まれる、満充電電圧4.5V以上用リチウム二次電池を構成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極、及び前記正極と対向する負極を備えており、前記正極は、集電体；及び前記集電体の少なくとも一面に位置する正極活物質層；を含み、
前記正極活物質層は、正極活物質を含み、前記正極活物質は、リチウムコバルト系酸化物及びリチウムマンガン系リン酸化物の混合物を含み、
前記リチウムマンガン系リン酸化物は、前記正極活物質層のうち１重量％乃至５重量％で含まれる、満充電電圧４．５Ｖ以上用リチウム二次電池。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記リチウムコバルト系酸化物は、下記の化学式１で表される、請求項１に記載の満充電電圧４．５Ｖ以上用リチウム二次電池：
［化学式１］
Ｌｉ
α
Ｃｏ
1-β
Ｍ
β
Ｏ
2
（前記化学式において、０．９≦α≦１．２、０≦β≦０．１であり、
Ｍは、１種以上の酸化数＋２又は＋３価の金属又は遷移金属元素であって、コバルトは除外される）。
【請求項３】
前記リチウムマンガン系リン酸化物は、下記の化学式２で表される、請求項１に記載の満充電電圧４．５Ｖ以上用リチウム二次電池：
［化学式２］
Ｌｉ
α
Ｍｎ
1-β
Ｍ
β
ＰＯ
4
（前記化学式２において、０．９５≦α≦１．０５、０≦β≦０．２０であり、
Ｍは、１種以上の酸化数＋２又は＋３価の金属又は遷移金属元素であって、マンガンは除外される）。
【請求項４】
前記リチウムコバルト系酸化物はＬｉＣｏＯ
2
であり、前記リチウムマンガン系リン酸化物はＬｉＭｎＰＯ
4
である、請求項１に記載の満充電電圧４．５Ｖ以上用リチウム二次電池。
【請求項５】
前記リチウムコバルト系酸化物は、前記正極活物質層のうち９０重量％乃至９８重量％で含まれる、請求項１に記載の満充電電圧４．５Ｖ以上用リチウム二次電池。
【請求項６】
前記リチウムマンガン系リン酸化物は、前記リチウムコバルト系酸化物より小さい粒径Ｄ５０を有する、請求項１に記載の満充電電圧４．５Ｖ以上用リチウム二次電池。
【請求項７】
前記リチウムマンガン系リン酸化物は、粒径Ｄ５０が０．２μｍ乃至５μｍである、請求項６に記載の満充電電圧４．５Ｖ以上用リチウム二次電池。
【請求項８】
前記リチウムマンガン系リン酸化物は、前記リチウムコバルト系酸化物を取り囲むように含まれる、請求項１に記載の満充電電圧４．５Ｖ以上用リチウム二次電池。
【請求項９】
前記リチウムコバルト系酸化物及び前記リチウムマンガン系リン酸化物は、前記正極活物質層内で互いに混在されている、請求項１に記載の満充電電圧４．５Ｖ以上用リチウム二次電池。
【請求項１０】
前記正極活物質層は、前記集電体から順次形成されたリチウムマンガン系リン酸化物を含む層、及びリチウムコバルト系酸化物を含む層を含む、請求項１に記載の満充電電圧４．５Ｖ以上用リチウム二次電池。
（【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、リチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノート型パソコン、電気自動車などの電池を使用する電子機器の急速な普及に伴い、エネルギー密度が高く、且つ高容量である二次電池の需要が急速に増大している。これによって、リチウム二次電池の性能向上のための研究開発が活発に行われている。
【０００３】
リチウム二次電池は、リチウムイオンの挿入（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）及び脱離（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）が可能な活物質を含む正極及び負極と、電解液とを含む電池であって、リチウムイオンが正極及び負極で挿入及び脱離されるときの酸化及び還元反応によって電気エネルギーを生産する。
【０００４】
近年、４．５Ｖ以上の満充電電圧を示す高電圧正極に対する開発が継続されている。このような高電圧正極は、高いエネルギー密度を維持しながら、熱への露出時に熱的安全性が高いことが好ましい場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一実施形態は、４．５Ｖ以上の高電圧の満充電電圧で高いエネルギー密度を提供しながら、熱的安全性が改善されたリチウム二次電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態は、正極、及び前記正極と対向する負極を備えており、前記正極は、集電体；及び前記集電体の少なくとも一面に位置する正極活物質層；を含み、前記正極活物質層は正極活物質を含み、前記正極活物質は、リチウムコバルト系酸化物及びリチウムマンガン系リン酸化物の混合物を含み、前記リチウムマンガン系リン酸化物は、前記正極活物質層のうち１重量％乃至５重量％で含まれる満充電電圧４．５Ｖ以上用二次電池を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
一実施形態に係るリチウム二次電池は、４．５Ｖ以上の高電圧の満充電電圧で高いエネルギー密度を提供しながら、改善された熱的安全性を示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施形態に係る正極の概念図である。
他の実施形態に係る正極の概念図である。
さらに他の実施形態に係る正極の概念図である。
一実施形態に係るリチウム二次電池を概略的に示した断面図である。
一実施形態に係るリチウム二次電池を概略的に示した断面図である。
一実施形態に係るリチウム二次電池を概略的に示した断面図である。
一実施形態に係るリチウム二次電池を概略的に示した断面図である。
実施例及び比較例における電池駆動時の容量による放電電圧曲線である。
図８のＡ領域（放電電圧３．８Ｖ領域）の拡大図である。
図８のＢ領域（放電電圧３．２Ｖ領域）の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、これは、例示として提示されるものであって、これによって本発明が制限されることはなく、本発明は、後述する特許請求の範囲の範疇によってのみ定義される。
【００１０】
本明細書で特別な言及がない限り、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとしたとき、これは、他の部分の「直上に」ある場合のみならず、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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