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公開番号2025168278
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2025066735
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、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 20100101AFI20251030BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明は、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を課題とする。
【解決手段】本発明は、リチウム二次用正極活物質、その製造方法、及びそれを含むリチウム二次電池に関し、より詳しくは、化学式1の化合物を含む第1粒子と、化学式2の化合物を含む第2粒子と、を含む。正極活物質内のコバルト(Co)の含有量100ppm以下である。
【選択図】図6a
特許請求の範囲【請求項１】
下記化学式１の化合物を含む第１粒子と、
下記化学式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
z1
Ｆｅ
x1
Ａ
y1
ＰＯ
4-c1
前記化学式１において、０．８＜ａ１≦１．２、０．８≦ｘ１≦０．９、０≦ｙ１≦０．０５、０．１≦ｚ１≦０．２、０＜ｃ１≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１であり、
ＡはＴｉ、Ｍｇ、Ｖ、及びＮｂからなる群より選択される少なくとも一つの元素であり、
［化学式２］
Ｌｉ
a2
Ｎｉ
x2
Ｍｎ
z2
Ｘ
c2
Ｏ
2-b2
前記化学式２において、０．８＜ａ２≦１．２、０．７≦ｘ２≦０．８、０．２≦ｚ２≦０．３、０＜ｂ２≦０．０５、０≦ｃ２≦０．０５、及びｘ２＋ｚ２＋ｃ２＝１であり、ＸはＡｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、及びＮｂからなる群より選択される少なくとも一つの元素であり、
前記正極活物質内のコバルト（Ｃｏ）の含有量は１００ｐｐｍより小さい。
続きを表示（約 570 文字）【請求項２】
前記第２粒子は小さい粒子及び大きい粒子を含む請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記第２粒子の小さい粒子の平均粒径は３μｍ乃至７μｍである請求項１に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記第２粒子の大きい粒子の平均粒径は１２μｍ乃至１８μｍである請求項１に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記第２粒子の総含有量に対し、前記第２粒子の大きい粒子の含有量は６０重量％乃至８０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粒子及び前記第２粒子の総含有量に対し、前記第１粒子の含有量は６０重量％乃至９０重量％である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項７】
ｚ１はｚ２より大きい請求項１に記載の正極活物質。
【請求項８】
前記第１粒子は複数個の一次粒子が凝集された二次粒子形状を有する請求項１に記載の正極活物質。
【請求項９】
前記第１粒子の平均粒径（Ｄ５０）は３μｍ乃至１０μｍである請求項８に記載の正極活物質。
【請求項１０】
前記第１粒子の第１一次粒子の大きさは５０ｎｍ乃至１５０ｎｍである請求項８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、オリビン系リチウム化合物を含む正極活物質、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 1,300 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（特許文献１）。
【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。
【０００４】
高いエネルギー密度、高い作動電圧、及び高い電気伝導度を有する正極活物質を提供するために、互いに異なるリチウム遷移金属酸化物の混合物を正極材として使用する技術が試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
韓国特許第１０－２２２７３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
本発明が解決しようとする他の課題は、正極活物質を含み、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】
【０００８】
本発明の概念による正極活物質は、下記化学式１の化合物を含む第１粒子と、下記化学式２の化合物を含む第２粒子と、を含み得る。
［化学式１］
Ｌｉa1Ｍｎz1Ｆｅx1Ａy1ＰＯ4-c1
化学式１において、０．８＜ａ１≦１．２、０．８≦ｘ１≦０．９、０≦ｙ１≦０．０５、０．１≦ｚ１≦０．２、０＜ｃ１≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１であり、ＡはＴｉ、Ｍｇ、Ｖ、及びＮｂからなる群より選択される少なくとも一つの元素であり、
［化学式２］
Ｌｉa2Ｎｉx2Ｍｎz2Ｘc2Ｏ2-b2
化学式２において、０．８＜ａ２≦１．２、０．７≦ｘ２≦０．８、０．２≦ｚ２≦０．３、０＜ｂ２≦０．０５、０≦ｃ２≦０．０５、及びｘ２＋ｚ２＋ｃ２＝１であり、ＸはＡｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、及びＮｂからなる群より選択される少なくとも一つの元素であり得る。正極活物質内のコバルト（Ｃｏ）の含有量は１００ｐｐｍより小さいのであり得る。
【０００９】
本発明の他の概念によるリチウム二次電池用正極は、正極集電体と、正極集電体の上の正極活物質層と、を含み得る。正極活物質層は正極活物質と、導電材と、バインダとを含み得る。
【００１０】
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、負極集電体と負極集電体の上の負極活物質層とを含む負極と、正極と負極との間のセパレータと、を含み得る。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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