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公開番号2025165409
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-04
出願番号2025070363
出願日2025-04-22
発明の名称リチウム二次電池用正極活物質、それを含む正極、及びそ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。高いエネルギー密度、高い作動電圧、及び高い低温特性有するリチウム二次電池を提供する。
【解決手段】本発明はリチウム二次用正極活物質、それを含む正極、及びそれを含むリチウム二次電池に関し、より詳しくは、下記化学式1の化合物を含み、第1平均粒径を有する第1粒子を含む:
[化学式1]
Li_aFe_xMn_yTi_zPO_4-b
前記化学式1において、0.8≦a≦1.2、0.79≦x≦0.9、0.1≦y≦0.2、0.001≦z≦0.05、0≦b≦0.05、及び0.99≦x+y+z≦1.01である。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
下記化学式１の化合物を含み、第１平均粒径を有する第１粒子を含む、正極活物質：
［化学式１］
Ｌｉ
a
Ｆｅ
x
Ｍｎ
y
Ｔｉ
z
ＰＯ
4-b
前記化学式１において、０．８≦ａ≦１．２、０．７９≦ｘ≦０．９、０．１≦ｙ≦０．２、０．００１≦ｚ≦０．０５、０≦ｂ≦０．０５、及び０．９９≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１．０１である。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記ｙは０．１２乃至０．１８、
前記ｚは０．００３乃至０．００６である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記第１粒子は炭素を含むコーティング層を含み、
前記第１粒子内の炭素の含量は１．５重量％乃至２．５重量％である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記第１粒子は単粒子であり、
前記第１平均粒径は０．５μｍ乃至２．５μｍである請求項１に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記第１粒子は少なくとも１つの一次粒子を含み、
前記一次粒子の平均大きさは１５０ｎｍ乃至３００ｎｍである請求項４に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記第１粒子は互いに凝集された複数個の第２粒子を含む請求項１に記載の正極活物質。
【請求項７】
前記第１平均粒径は３μｍ乃至１０μｍである請求項６に記載の正極活物質。
【請求項８】
前記第２粒子それぞれは一次粒子であり、
前記第２粒子の平均大きさは１００ｎｍ乃至２００ｎｍである請求項６に記載の正極活物質。
【請求項９】
前記第１粒子は前記第２粒子の間の界面上の粒界コーティング層を更に含み、
前記粒界コーティング層は炭素を含有する請求項６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％乃至４０％である請求項６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】
リチウム二次電池用正極活物質、それを含む正極、及びそ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、ノートパソコン、電気自動車など、電池を使用する電子機器の急速な普及に伴って、エネルギー密度が高く、高容量の二次電池の需要が急速に増大されつつある。それによって、リチウム二次電池の性能を向上させる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／脱離される際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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
韓国公開特許第１０－２０２３－０１２５０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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である。
【０００６】
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、及び高い低温特性有するリチウム二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態による正極活物質は下記化学式１の化合物を含み、第１平均粒径を有する第１粒子を含み得る。
［化学式１］
Ｌｉ
a
Ｆｅ
x
Ｍｎ
y
Ｔｉ
z
ＰＯ
4-b
前記化学式１において、０．８≦ａ≦１．２、０．７９≦ｘ≦０．９、０．１≦ｙ≦０．２、０．００１≦ｚ≦０．０５、０≦ｂ≦０．０５、及び０．９９≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１．０１であり得る。
【０００８】
本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池用正極は、正極集電体と、前記正極集電体の上の正極活物質層とを含み、前記正極活物質層は上述した正極活物質と、導電材と、バインダとを含み得る。
【０００９】
本発明のまた他の概念によるリチウム二次電池は、正極と、負極と、セパレータと、電解液とを含み、前記正極は上述した正極活物質を含み得る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による正極活物質は合剤密度、容量、及びエネルギー密度が向上され得る。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を有し、高電圧特性が向上され得る。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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