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公開番号2025168269
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2025064308
出願日2025-04-09
発明の名称リチウム二次電池用正極活物質、その製造方法、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 20100101AFI20251030BHJP(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、その製造方法、及びこれを含むリチウム二次電池に関し、より詳細には、化学式1の化合物を含む第1粒子、及び化学式2の化合物を含む第2粒子を含む。前記第1粒子と前記第2粒子は80:20乃至60:40の重量比で含まれる。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
下記の化学式１の化合物を含む第１粒子と、
下記の化学式２の化合物を含む第２粒子と、を含み、
前記第１粒子と前記第２粒子は、８０：２０乃至６０：４０の重量比で含まれた正極活物質。
［化学式１］
Ｌｉ
a1
Ｆｅ
x1
Ｂ
y1
ＰＯ
4-b1
前記化学式１で、０．８≦ａ１≦１．２、０．９≦ｘ１≦１．０、０．００１≦ｙ１≦０．０５、０≦ｂ１≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＝１であり、Ｂは、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｖ、及びＮｂから成された群で選択された少なくとも１つの元素であり、
［化学式２］
Ｌｉ
a2
Ｎｉ
x2
Ｃｏ
y2
Ａｌ
z2
Ｏ
2-b2
前記化学式２で、０．８≦ａ２≦１．２、０．８≦ｘ２≦０．９５、０．０２≦ｙ２≦０．１、０．００１≦ｚ２≦０．１、０≦ｂ２≦０．０５、及びｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１である。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記第１粒子は、多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）形状を有する請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
互いに凝集された複数の第１一次粒子を含む請求項２に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記第１粒子の平均粒径は、３μｍ乃至１０μｍである請求項３に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記第１粒子の最小粒径は、５０ｎｍ乃至２００ｎｍである請求項３に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記Ｂは、第１粒子にドーピングされたドーパントであり、
前記Ｂは、Ｔｉであり、
前記第１粒子のＴｉのドーピング量は、５００ｐｐｍ乃至３、０００ｐｐｍ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、炭素を含有する第１コーティング層を含み、
前記第１粒子内の炭素の含量は、１．５ｗｔ％乃至１０ｗｔ％である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項８】
前記第１粒子の粒度分析器（Ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎａｌｙｚｅｒ）で分析したＳｐａｎ値は、０．３乃至０．７５である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項９】
前記第１粒子の空隙率は、２０％乃至３０％である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項１０】
前記第２粒子は、多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）の二次粒子形態である第２二次粒子及び単粒子（ｓｉｎｇｌｅｐａｒｔｉｃｌｅ）形態である第２単粒子を含む請求項１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、その製造方法、及びこれを含むリチウム二次電池に関し、より詳細には、オリビン系リチウム化合物を含む正極活物質、その製造方法、及びこれを含むリチウム二次電池に関するものである。
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、電気自動車等電池を使用する電子機具の急速な普及に伴うエネルギー密度が高くて高容量である二次電池の需要が急速に増大されている。したがって、リチウム二次電池の性能向上のための研究開発が活発に進行されている。
【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として、リチウムイオンが正極及び負極で挿入／脱離される時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。
【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、及び高い低温特性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】
本発明の概念による正極活物質は下記の化学式１の化合物を含む第１粒子、及び下記の化学式２の化合物を含む第２粒子を含むことができる。前記第１粒子と前記第２粒子は８０：２０乃至６０：４０の重量比で含まれうる。
［化学式１］
Ｌｉ
a1
Ｆｅ
x1
Ｂ
y1
ＰＯ
4-b1
【０００７】
前記化学式１で、０．８≦ａ１≦１．２、０．９≦ｘ１≦１．０または０．９≦ｘ１＜１．０、０．００１≦ｙ１≦０．０５、０≦ｂ１≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＝１であり得る。
【０００８】
前記化学式１で、ＢはＴｉ、Ｍｇ、Ｖ、及びＮｂから成された群で選択された少なくとも１つの元素であり得る。
［化学式２］
Ｌｉ
a2
Ｎｉ
x2
Ｃｏ
y2
Ａｌ
z2
Ｏ
2-b2
【０００９】
前記化学式２で、０．８≦ａ２≦１．２、０．８≦ｘ２≦０．９５、０．０２≦ｙ２≦０．１、０．００１≦ｚ２≦０．１、０≦ｂ２≦０．０５、及びｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１であり得る。
【００１０】
本発明の他の概念による正極活物質の製造方法は、第１粒子を製造すること、第２粒子を製造すること、及び前記第１粒子と前記第２粒子は８０：２０乃至６０：４０の重量比で含まれるように混合することを含むことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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