特許ウォッチ

公開番号2025140705
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024040253
出願日2024-03-14
発明の名称正極活物質
出願人株式会社カネカ
代理人個人,個人
主分類H01M 4/505 20100101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明は、従来に比べて、電解媒体の分解によるガスの発生を抑制できる正極活物質を提供する。
【解決手段】リチウムイオン二次電池の正極部に使用されるものであり、第1酸化物活物質と第2酸化物活物質を有し、第1酸化物活物質は、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガン系酸化物であり、第2酸化物活物質は、第1酸化物活物質と同様の元素で構成されるものであって、かつ、結晶構造がリチウム過剰系層状構造をとるリチウムマンガン系酸化物である構成とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
リチウムイオン二次電池の正極部に使用される正極活物質であって、
第１酸化物活物質と第２酸化物活物質を有し、
前記第１酸化物活物質は、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガン系酸化物であり、
前記第２酸化物活物質は、前記第１酸化物活物質と同様の元素で構成されるものであって、かつ、結晶構造がリチウム過剰系層状構造をとるリチウムマンガン系酸化物である、正極活物質。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
前記第１酸化物活物質は、Ｌｉ
１＋ｘ
Ｍ
ｙ
Ｍｎ
２－ｘ－ｙ
Ｏ
４
（０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ≦０．８、ＭがＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＴｉよりなる群から選ばれる少なくとも１種である。）で表されるリチウムマンガン系酸化物である、請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記第１酸化物活物質は、前記ＭがＮｉである、請求項２に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記第２酸化物活物質は、Ｌｉ
１＋ａ
Ｍ
ｂ
Ｍｎ
１－ｂ
Ｏ
２+２ａ
（０．２≦ａ＜１、０．１≦ｂ＜０．５、ＭがＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＴｉよりなる群から選ばれる少なくとも１種である。）で表されるリチウムマンガン系酸化物である、請求項１～３のいずれか１項に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記第２酸化物活物質は、前記ａが０．５超過である、請求項４に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記第２酸化物活物質は、前記ＭがＮｉである、請求項４に記載の正極活物質。
【請求項７】
前記第２酸化物活物質は、前記第１酸化物活物質に対する割合が０．５％以上１０％以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の正極活物質。
【請求項８】
リチウムイオン二次電池の正極部に使用される正極活物質であって、
第１酸化物活物質と第２酸化物活物質を有し、
前記第１酸化物活物質は、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガン系酸化物であり、
前記第２酸化物活物質は、前記第１酸化物活物質と多形の関係にあるリチウムマンガン系酸化物である、正極活物質。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極活物質に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、リチウムイオン二次電池の正極活物質として、リチウムニッケルマンガン酸化物（以下、ＬＮＭＯともいう）が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ＬＮＭＯは、作動電圧がリチウム金属の析出電位基準で４．７Ｖであり、正極活物質材料として使用されている従来のリチウムインサーション材料（例えば、コバルト酸リチウムは４Ｖ）に比べて高く、高エネルギー密度化に向けて期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－０５１９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、リチウムイオン二次電池では、Ｌｉイオンの挿入・脱離時において、活物質の結晶構造が変化し、結晶構造内で歪みが発生することで不安定化する場合がある。
【０００６】
このような場合、正極活物質において結晶構造を構成する遷移金属イオンが溶出し、正極近傍では、当該遷移金属と酸素の結合が切れて酸素が脱離し、酸素ガスを発生したり、電解媒体と反応して二酸化炭素ガスが発生したりする問題がある。
特に、電解媒体として非水電解液を用い、正極活物質としてＬＮＭＯを使用したリチウムイオン二次電池では、作動電圧が高く正極近傍は酸化雰囲気下で反応が進行するため、上記したガス発生が顕著になる問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、従来に比べて、電解媒体の分解によるガスの発生を抑制できる正極活物質を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するための本発明の一つの様相は、リチウムイオン二次電池の正極部に使用される正極活物質であって、第１酸化物活物質と第２酸化物活物質を有し、前記第１酸化物活物質は、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガン系酸化物であり、前記第２酸化物活物質は、前記第１酸化物活物質と同様の元素で構成されるものであって、かつ、結晶構造がリチウム過剰系層状構造をとるリチウムマンガン系酸化物である、正極活物質である。
【０００９】
本様相によれば、従来に比べて、電解媒体の分解によるガスの発生を抑制できる。
【００１０】
好ましい様相は、前記第１酸化物活物質は、Ｌｉ
１＋ｘ
Ｍ
ｙ
Ｍｎ
２－ｘ－ｙ
Ｏ
４
（０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ≦０．８、ＭがＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、及びＴｉよりなる群から選ばれる少なくとも１種である。）で表されるリチウムマンガン系酸化物である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許