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公開番号2025165381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-04
出願番号2025062451
出願日2025-04-04
発明の名称リチウム二次電池用正極活物質、これを含む正極及びこれを含むリチウム二次電池
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 4/58 20100101AFI20251027BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高いエネルギー密度、高い作動電圧及び高い伝導度を有する正極活物質を提供する。
【解決手段】本発明は、リチウム二次電池用正極活物質、これを含む正極、及びこれを含むリチウム二次電池に関し、さらに詳細には、下記の化学式1の化合物を含み、第1平均粒径を有する第1粒子を含み、Mg及びTiの総ドープ量は、500ppmないし3000ppmで、Tiのドープ量/Mgのドープ量>1を満たす;
[化1]
Li_aFe_xMg_yTi_zPO_4-c
前記化学式1中、0.8<a≦1.2、0.900≦x≦0.998、0.001≦y≦0.05、0.001≦z≦0.05、0≦c≦0.05であり、x+y+z=1である。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
下記の化学式１の化合物を含み、第１平均粒径を有する、第１粒子を含み、
Ｍｇ及びＴｉの総ドープ量は、５００ｐｐｍないし３０００ｐｐｍであり、
Ｔｉのドープ量／Ｍｇのドープ量＞１を満たす、
正極活物質：
［化１］
Ｌｉ
a
Ｆｅ
x
Ｍｇ
y
Ｔｉ
z
ＰＯ
4-c
前記化学式１中、０．８＜ａ≦１．２、０．９００≦ｘ≦０．９９８、０．００１≦ｙ≦０．０５、０．００１≦ｚ≦０．０５、０≦ｃ≦０．０５であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記化学式１において、ｚ／ｙ＞０．５を満たす、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記Ｍｇ及び前記Ｔｉの合計平均酸化数は、下記式１を満たす、
請求項１に記載の正極活物質。
［式１］
２．５＜（ｙ×２＋ｚ×４）／（ｙ＋ｚ）＜３．５
【請求項４】
前記ｙは、０．００２ないし０．００３、
前記ｚは、０．００３５ないし０．００４５である、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記第１粒子は、炭素を含有するコート層を含み、
前記第１粒子内の炭素の含量は、１．５重量％ないし２．５重量％である、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記第１粒子は、単粒子で、
前記第１平均粒径は、５００ｎｍないし２．５μｍである、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項７】
前記第１粒子は、互いに凝集した複数個の第２粒子を含み、
前記第１平均粒径は、３μｍないし１０μｍである、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項８】
前記複数の第２粒子の各々は、一次粒子であり、
前記第２粒子は、２００ｎｍ以下の粒径を有する、
請求項７に記載の正極活物質。
【請求項９】
前記第１粒子は、前記第２粒子間の界面上の粒界コート層をさらに含み、
前記粒界コート層は、炭素を含有する
請求項７に記載の正極活物質。
【請求項１０】
前記第１粒子の空隙率は、２０％ないし４０％である、
請求項７に記載の正極活物質。
（【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、リチウム二次電池用正極活物質、これを含む正極及びこれを含むリチウム二次電池に関し、さらに詳細には、オリビン系リチウム化合物を含む正極活物質、これを含む正極及びこれを含むリチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
最近、携帯電話、ノート型コンピュータ、電気自動車など電池を使用する電子機器の急速な補給に伴って、エネルギー密度が高く、かつ高容量である二次電池の需要が急速に増大しつつある。これに伴って、リチウム二次電池の性能向上のための研究開発が盛んに進められている。
【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を含む電池であって、リチウムイオンが正極及び負極から挿入／脱離される時の酸化及び還元反応により電気エネルギーを生産する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、高いエネルギー密度、高い作動電圧及び高い伝導度を有する正極活物質を提供することにある。
【０００５】
本発明が解決しようとする他の課題は、高いエネルギー密度、高い作動電圧、高い充放電効率、高い低温特性、及び長い寿命を有するリチウム二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例による正極活物質は、下記の化学式１の化合物を含み、第１平均粒径を有する第１粒子を含み、Ｍｇ及びＴｉの総ドープ量は５００ｐｐｍないし３０００ｐｐｍで、Ｔｉのドープ量／Ｍｇのドープ量＞１を満たすことができる。
［化１］
ＬｉaＦｅxＭｇyＴｉzＰＯ4-c
【０００７】
前記化学式１において、０．８＜ａ≦１．２、０．９００≦ｘ≦０．９９８、０．００１≦ｙ≦０．０５、０．００１≦ｚ≦０．０５、０≦ｃ≦０．０５であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。
【０００８】
本発明の他の実施例によるリチウム二次電池用正極は、正極集電体；及び前記正極集電体上の正極活物質層を含み、前記正極活物質層は、上述の正極活物質、導電材及びバインダーを含むことができる。
【０００９】
本発明の他の実施例によるリチウム二次電池は、正極、負極、セパレーター、及び電解液を含み、前記正極は、上述の正極活物質を含むことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による正極活物質は、電気伝導度、混合物密度（圧縮密度、ペレット密度）、容量及びエネルギー密度を向上させることができる。本発明によるリチウム二次電池は、相対的に高い作動電圧及び充放電効率を有し、低温特性及び寿命特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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