特許ウォッチ

公開番号2025164786
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2025131283,2022531097
出願日2025-08-06,2021-06-15
発明の名称二次電池の作製方法
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20251023BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】充放電容量の大きい正極活物質を提供する。または、充放電電圧の高い正極活物質を提供する。または、劣化が少ない正極活物質を提供する。
【解決手段】複数回の加熱工程を経て正極活物質を作製する。2回目以降の加熱工程は、742℃以上920℃以下、1時間以上10時間以下で行うことが好ましい。該加熱により、マグネシウム、フッ素等が正極活物質の表層部に好ましい濃度で分布する。一般的なコバルト酸リチウムは4.6V充電時にH1-3相型結晶構造となるため結晶構造が崩れやすいが、本発明の正極活物質は4.6V充電時にH1-3型が少なく、放電時と結晶構造の変化の比較的少ないO3’型結晶構造を有するため、サイクル特性が極めて良好である。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
二次電池の作製方法であって、
前記二次電池は、正極を有し、
前記正極は、正極活物質を有し、
前記正極活物質は、第１の作製工程乃至第３の作製工程を経て作製され、
前記第１の作製工程は、炭酸リチウムと、炭酸コバルトと、酸化マグネシウムと、フッ化リチウムと、を混合し混合物を作製する工程であり、
前記第２の作製工程は、前記混合物を９００℃以上１１００℃以下、５時間以上２０時間以下で加熱し複合酸化物を作製する工程であり、
前記第３の作製工程は、前記複合酸化物を７４２℃以上９２０℃以下、１時間以上１０時間以下で加熱する工程である、
二次電池の作製方法。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
二次電池の作製方法であって、
前記二次電池は、正極を有し、
前記正極は、正極活物質を有し、
前記正極活物質は、第１の作製工程乃至第３の作製工程を経て作製され、
前記第１の作製工程は、炭酸リチウムと、炭酸コバルトと、酸化マグネシウムと、フッ化リチウムと、を混合し混合物を作製する工程であり、
前記第２の作製工程は、前記混合物を容器に入れ、その後蓋をして９００℃以上１１００℃以下、５時間以上２０時間以下で加熱し複合酸化物を作製する工程であり、
前記第３の作製工程は、前記複合酸化物を容器に入れ、その後蓋をして７４２℃以上９２０℃以下、１時間以上１０時間以下で加熱する工程である、
二次電池の作製方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一様態は、正極活物質を用いる二次電池及びその作製方法に関する。または、二次電池を有する携帯情報端末、車両等に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【０００２】
また本発明の一様態は、物、方法、又は、製造方法に関する。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、照明装置、電子機器、またはそれらの製造方法に関する。
【０００３】
なお、本明細書等において電子機器とは、蓄電装置を有する装置全般を指し、蓄電装置を有する電気光学装置、蓄電装置を有する情報端末装置などは全て電子機器である。
【０００４】
なお、本明細書等において、蓄電装置とは、蓄電機能を有する素子及び装置全般を指すものである。例えば、リチウムイオン二次電池などの蓄電装置（二次電池ともいう）、リチウムイオンキャパシタ、及び電気二重層キャパシタなどを含む。
【背景技術】
【０００５】
近年、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池等、種々の蓄電装置の開発が盛んに行われている。特に高出力、高エネルギー密度であるリチウムイオン二次電池は、携帯電話、スマートフォン、もしくはノート型コンピュータ等の携帯情報端末、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ、医療機器、又は、ハイブリッド車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、もしくはプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車など、半導体産業の発展と併せて急速にその需要が拡大し、繰り返し充電可能なエネルギーの供給源として現代の情報化社会に不可欠なものとなっている。
【０００６】
そのため、リチウムイオン二次電池の充放電サイクル特性の向上および高容量化のために、正極活物質の改良が検討されている（たとえば特許文献１および非特許文献１）。また、正極活物質の結晶構造に関する研究も行われている（非特許文献２乃至非特許文献４）。
【０００７】
また、蓄電装置に要求されている特性としては、様々な動作環境での安全性、長期信頼性の向上などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特表２０１４－５２３８４０号公報
【非特許文献】
【０００９】
Ｊａｅ－ＨｙｕｎＳｈｉｍｅｔａｌ， “ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＳｐｉｎｅｌＬｉｘＣｏ２Ｏ４・ＣｏａｔｅｄＬｉＣｏＯ２ＰｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈＰｏｓｔ－ＴｈｅｒｍａｌＴｒｅａｔｍｅｎｔａｓａＣａｔｈｏｄｅＭａｔｅｒｉａｌｆｏｒＬｉｔｈｉｕｍＩｏｎＢａｔｔｅｒｉｅｓ”，ＣＥＭＩＳＴＲＹＯＦＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，２０１５，２７，ｐ．３２７３－３２７９
ＴｏｙｏｋｉＯｋｕｍｕｒａｅｔａｌ，“ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄＸ－ｒａｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｎｅａｒ－ｅｄｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎ０３－ａｎｄ０２・ｌｉｔｈｉｕｍｃｏｂａｌｔｏｘｉｄｅｓｆｒｏｍｆｉｒｓｔ－ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ”，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１２，２２，ｐ．１７３４０－１７３４８
Ｍｏｔｏｈａｓｈｉ，Ｔ．ｅｔａｌ，“ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｌａｙｅｒｅｄｃｏｂａｌｔｏｘｉｄｅｓｙｓｔｅｍＬｉｘＣｏＯ２（０．０≦ｘ≦１．０）”，ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＢ，８０（１６）；１６５１１４
ＺｈａｏｈｕｉＣｈｅｎｅｔａｌ， “ＳｔａｇｉｎｇＰｈａｓｅＴｒａｎｓｉｔｉｏｎｓｉｎＬｉｘＣｏＯ２”，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００２，１４９（１２）Ａ１６０４－Ａ１６０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の一態様は、高エネルギー密度で、かつ充放電容量の大きい正極活物質を提供することを課題の一とする。または、充放電電圧の高い正極活物質を提供することを課題の一とする。または、劣化が少ない正極活物質を提供することを課題の一とする。または、新規な正極活物質を提供することを課題の一とする。または、高エネルギー密度で、かつ充放電容量の大きい二次電池を提供することを課題の一とする。または、充放電電圧の高い二次電池を提供することを課題の一とする。または、安全性または信頼性の高い二次電池を提供することを課題の一とする。または、劣化が少ない二次電池を提供することを課題の一とする。または、長寿命の二次電池を提供することを課題の一とする。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許