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公開番号2025161541
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2024064825
出願日2024-04-12
発明の名称正極活物質、電池、及び正極活物質の製造方法
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 20100101AFI20251017BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】O2型構造を有する正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】本開示の正極活物質は、O2型構造を有する複数の結晶子を含む。ここで、前記結晶子の全数の90%以上が、開放ポアを有し、前記結晶子の表面の単位長さあたりの前記開放ポアの数が、0.15個/μm以上0.50個/μm以下である。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質であって、Ｏ２型構造を有する複数の結晶子を含み、
前記結晶子の全数の９０％以上が、開放ポアを有し、
前記結晶子の表面の単位長さあたりの前記開放ポアの数が、０．１５個／μｍ以上０．５０個／μｍ以下である、
正極活物質。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の正極活物質であって、
球状の多結晶粒子である、
正極活物質。
【請求項３】
電池であって、正極活物質層、電解質層及び負極活物質層を有し、
前記正極活物質層が、請求項１又は２に記載の正極活物質を含む、
電池。
【請求項４】
正極活物質の製造方法であって、
Ｐ２型構造を有するＮａ含有酸化物を得ること、及び
前記Ｎａ含有酸化物にイオン交換材料を接触させて、前記Ｎａ含有酸化物に含まれるＮａの少なくとも一部をＬｉにイオン交換して、Ｏ２型構造を有するＬｉ含有酸化物を得ること、
を含み、
前記イオン交換材料が、水素化リチウムを０．５モル％以上１．０モル％以下含む、
正極活物質の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の正極活物質の製造方法であって、
前記イオン交換材料が、
硝酸リチウム及びハロゲン化リチウムのうちの一方又は両方を含むリチウム塩と、
前記水素化リチウムと、
を含む、
正極活物質の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は正極活物質、電池、及び正極活物質の製造方法を開示する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
正極活物質としてＯ２型構造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２０２２－０９７８８５号公報
特開２０１４－１８６９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｏ２型構造を有する正極活物質を用いた電池は、サイクル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＞
正極活物質であって、Ｏ２型構造を有する複数の結晶子を含み、
前記結晶子の全数の９０％以上が、開放ポアを有し、
前記結晶子の表面の単位長さあたりの前記開放ポアの数が、０．１５個／μｍ以上０．５０個／μｍ以下である、
正極活物質。
＜態様２＞
態様１の正極活物質であって、
球状の多結晶粒子である、
正極活物質。
＜態様３＞
電池であって、正極活物質層、電解質層及び負極活物質層を有し、
前記正極活物質層が、態様１又は２の正極活物質を含む、
電池。
＜態様４＞
正極活物質の製造方法であって、
Ｐ２型構造を有するＮａ含有酸化物を得ること、及び
前記Ｎａ含有酸化物にイオン交換材料を接触させて、前記Ｎａ含有酸化物に含まれるＮａの少なくとも一部をＬｉにイオン交換して、Ｏ２型構造を有するＬｉ含有酸化物を得ること、
を含み、
前記イオン交換材料が、水素化リチウムを０．５モル％以上１．０モル％以下含む、
正極活物質の製造方法。
＜態様５＞
態様４の正極活物質の製造方法であって、
前記イオン交換材料が、
硝酸リチウム及びハロゲン化リチウムのうちの一方又は両方を含むリチウム塩と、
前記水素化リチウムと、
を含む、
正極活物質の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の正極活物質を用いて電池を構成した場合、電池のサイクル特性が向上し易い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
正極活物質の結晶子に存在する開放ポアの一例を示している。
正極活物質の結晶子に存在する開放ポアの一例を示している。
正極活物質の製造方法の流れ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。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の正極活物質、電池、及び正極活物質の製造方法の一実施形態について説明するが、本開示の正極活物質、電池、及び正極活物質の製造方法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．正極活物質
一実施形態に係る正極活物質は、Ｏ２型構造を有する複数の結晶子を含む。前記結晶子の全数の９０％以上は、開放ポアを有する。前記結晶子の表面の単位長さあたりの前記開放ポアの数は、０．１５個／μｍ以上０．５０個／μｍ以下である。
【００１０】
１．１結晶構造
一実施形態に係る正極活物質は、Ｏ２型構造を有する複数の結晶子を含む。当該複数の結晶子は、Ｏ２型構造（空間群Ｐ６３ｍｃに属する）とともに、Ｏ２型構造以外の結晶構造を有していてもよい。Ｏ２型構造以外の結晶構造としては、例えば、Ｔ♯２型構造（空間群Ｃｍｃａに属する）やＯ６型構造（空間群Ｒ－３ｍに属し、ｃ軸長が２．５ｎｍ以上３．５ｎｍ以下、典型的には２．９ｎｍ以上３．０ｎｍ以下であって、同じく空間群Ｒ－３ｍに属するＯ３型構造とは異なる）等が挙げられる。当該複数の結晶子は、主相としてＯ２型構造を有するものであってもよいし、主相としてＯ２型構造以外の結晶構造を有するものであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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