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公開番号2025168277
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2025066726
出願日2025-04-15
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 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の化合物を含み、第1平均粒径を有する第1粒子、及び化学式2の化合物を含み、第1平均粒径より大きい第2平均粒径を有する第2粒子を含む。前記第1粒子の含量は前記第2粒子の含量より大きいか、それと等しい。
[化学式1]Li_a1Mn_x1Fe_y1B_z1PO_4-b1
(Bは、Al、Ti、V、Mg、及びNbからなる群から選択された少なくとも1つの元素である。)
[化学式2]Li_a2Ni_x2Co_y2Mn_z2X_c2O_2-b2
(Xは、Al、Ti、Mg、Zr、Mo、及びNbからなる群から選択された少なくとも1つの元素である。)
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
下記の化学式１の化合物を含み、第１平均粒径を有する第１粒子と、
下記の化学式２の化合物を含み、前記第１平均粒径より大きい第２平均粒径を有する第２粒子と、を含み、
前記第１粒子の含量は、前記第２粒子の含量より大きいか、それと等しい正極活物質。
［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、０．５≦ｘ１≦０．７、０．３≦ｙ１≦０．５、０＜ｚ１≦０．１、０≦ｂ１≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１であり、
Ｂは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｇ、及びＮｂからなる群から選択された少なくとも１つの元素である。）
［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からなる群から選択された少なくとも１つの元素である。）
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記第１粒子と前記第２粒子の混合比は、９０：１０乃至５０：５０である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記第１粒子及び前記第２粒子の各々は、単粒子である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記第２粒子は、複数の単粒子が互いに付着した形状を有し、
前記第１粒子の平均粒径は、前記第２粒子の平均粒径より小さい請求項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２．５ｗｔ％である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記第２粒子は、第２コーティング層を含み、
前記第２コーティング層は、ボロン含有化合物、アルミニウム含有化合物、又はこれらの組合せを含む請求項１に記載の正極活物質。
【請求項７】
前記第１粒子の平均粒径は、１００ｎｍ乃至２．５μｍである請求項１に記載の正極活物質。
【請求項８】
前記第２平均粒径は、２μｍ乃至５μｍである請求項１に記載の正極活物質。
【請求項９】
前記正極活物質の圧縮密度は、２．０ｇ／ｃｃ乃至４．０ｇ／ｃｃである請求項１に記載の正極活物質。
【請求項１０】
正極集電体と、
前記正極集電体上の正極活物質層と、を含み、
前記正極活物質層は、請求項１の正極活物質、導電材、及びバインダーを含むリチウム二次電池用正極。
（【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、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、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、ノートブック型コンピューター、電気自動車等電池を使用する電子機器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とを含む電池として、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の化合物を含み、第１平均粒径を有する第１粒子、及び下記の化学式２の化合物を含み、前記第１平均粒径より大きい第２平均粒径を有する第２粒子を含むことができる。前記第１粒子の含量は前記第２粒子の含量より大きいか、それと等しくてもよい。
［化学式１］
Ｌｉ
a1
Ｍｎ
x1
Ｆｅ
y1
Ｂ
z1
ＰＯ
4-b1
【０００７】
前記式１で、０．８≦ａ１≦１．２、０．５≦ｘ１≦０．７、０．３≦ｙ１≦０．５、０＜ｚ１≦０．１、０≦ｂ１≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１であり得る。
【０００８】
ＢはＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｇ、及びＮｂからなる群で選択された少なくとも１つの元素であり得る。
【０００９】
［化学式２］
Ｌｉ
a2
Ｎｉ
x2
Ｃｏ
y2
Ｍｎ
z2
Ｘ
c2
Ｏ
2-b2
【００１０】
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であり得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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