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公開番号2025168271
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2025065543
出願日2025-04-11
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。ここで、リチウムを除いた遷移金属100mol%を基準に前記化学式2のMn含量は前記化学式1のMn含量の1倍以上5倍以下である。
【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、を含む正極活物質。
［化学式１］
Ｌｉ
a1
Ｍｎ
x1
Ｆｅ
y1
Ｂ
z1
ＰＯ
4-b1
前記式１で、０．８≦ａ１≦１．２、０．１≦ｘ１≦０．２、０．８＜ｙ１≦０．９、０．００１≦ｚ１≦０．０５、０≦ｂ１≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１であり、Ｂは、酸化数が４である遷移金属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
Ｍｎ
z2
Ｘ
c2
Ｏ
2-b2
前記式２で、０．８≦ａ２≦１．２、０．５≦ｘ２≦０．８、０＜ｙ２≦０．３、０．１≦ｚ２≦０．５０＜ｃ２≦０．０５、０≦ｂ２≦０．０５、及びｘ２＋ｙ２＋ｚ２＋ｃ２＝１であり、Ｘは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、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、
前記化学式２のｚ２の値は、前記化学式１のｘ１の値の１倍以上５倍以下である。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記化学式２のｚ２の値は、前記化学式１のｘ１の値の１．５倍以上２．５倍以下である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記化学式１のｘ１の値は、前記化学式２のｙ２の値の１倍以上５倍以下である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記第１粒子は、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５】
互いに凝集された複数の第１一次粒子を含む請求項４に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記第１粒子の平均粒径は、３μｍ乃至１０μｍである請求項４に記載の正極活物質。
【請求項７】
前記第１粒子の最小粒径は、５０ｎｍ乃至１５０ｎｍである請求項４に記載の正極活物質。
【請求項８】
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１０】
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。
［化学式１］
Ｌｉa1Ｍｎx1Ｆｅy1Ｂz1ＰＯ4-b1
【０００７】
前記式１で、０．８≦ａ１≦１．２、０．１≦ｘ１≦０．２、０．８＜ｙ１≦０．９、０．００１≦ｚ１≦０．０５、０≦ｂ１≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１であり、Ｂは酸化数が４である遷移金属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］
Ｌｉa2Ｎｉx2Ｃｏy2Ｍｎz2Ｘc2Ｏ2-b2
【０００８】
前記式２で、０．８≦ａ２≦１．２、０．５≦ｘ２≦０．８、０＜ｙ２≦０．３、０．１≦ｚ２≦０．５０＜ｃ２≦０．０５、０≦ｂ２≦０．０５、及びｘ２＋ｙ２＋ｚ２＋ｃ２＝１であり、ＸはＡｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、及びＮｂから成された群から選択された少なくとも１つの元素であり得る。
【０００９】
ここで、リチウムを除いた遷移金属１００ｍｏｌ％を基準に前記化学式２のＭｎ含量は前記化学式１のＭｎ含量の１倍以上５倍以下であり得る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による正極活物質はパレット密度、容量、及びエネルギー密度を向上することができる。本発明による正極活物質層は相対的に少ない量のバインダーでも集電体に円滑に付着されることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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