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公開番号2025168323
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2025072967
出願日2025-04-25
発明の名称リチウム二次電池用正極活物質の製造方法
出願人エコプロビーエムカンパニーリミテッド,ECOPRO BM CO., LTD.
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類H01M 4/58 20100101AFI20251030BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電気伝導度とエネルギー密度に優れたリチウム二次電池用正極活物質とその製造方法、それを含む正極および二次電池を提供する。
【解決手段】遷移金属原料物質およびリン酸系原料物質を反応させて、金属-リン複合体を含むスラリーを製造する段階と、前記スラリーにリチウム原料物質および炭素原料物質を添加した後、粉砕および乾燥して、粉末を収得する段階と、前記粉末を熱処理して、リチウム複合化合物を収得する段階と、を含む、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
（ａ）遷移金属原料物質およびリン酸系原料物質を反応させて、金属－リン複合体を含むスラリーを製造する段階と；
（ｂ）前記スラリーにリチウム原料物質および炭素原料物質を添加した後、粉砕および乾燥して、粉末を収得する段階と；
（ｃ）前記粉末を熱処理して、リチウム複合化合物を収得する段階と；を含む、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記遷移金属は、Ｆｅであるか、またはＦｅとＭｎ、ＮｉおよびＣｏから成る群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項３】
前記（ａ）段階の反応は、６０～１５０℃で行われる、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項４】
前記（ｂ）段階の前記リチウム原料物質は、前記スラリーにおいてリチウム以外の金属元素の総原子数（Ｍｅｔａｌ）に対するリチウムの原子数（Ｌｉ）の比（Ｌｉ／Ｍｅｔａｌ）が０．９０～１．１０となるように添加する、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項５】
前記（ｂ）段階の前記炭素原料物質は、前記リチウム複合化合物の全モルに基づいて０．０１～０．５モル比となるように投入する、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項６】
前記（ｂ）段階で前記スラリーにＡｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ａｕ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｉ、Ｉｎ、Ｋ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎ、Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｙ、ＺｎおよびＺｒから選択される元素を含む少なくとも１つのサブ原料物質をさらに投入する、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項７】
前記（ｂ）段階で、
前記スラリー内固形分の平均粒径が１．０μｍ以下となるように粉砕する、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項８】
前記（ｃ）段階の熱処理は、７５０～９５０℃の条件下で行われる、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の製造方法により製造される正極活物質であって、
リチウムのインターカレーション／デインターカレーションが可能なリチウム複合化合物を含み、
前記リチウム複合化合物は、複数の粒子状物質を含み、
前記粒子状物質のうち少なくとも一部は、表面のうち少なくとも一部に厚さ１～５００ｎｍの非晶質炭素コーティング層が形成され、
前記リチウム複合化合物は、下記の化学式１で表示される、リチウム二次電池用正極活物質：
［化学式１］
Ｌｉ
ｐ
Ｆｅ
１－ｘ－ｙ
Ｍ
ｘ
Ａ
ｙ
Ａ’
ｚ
Ｐ
１－ｚ
Ｏ
ｗ
上記式中、
Ｍは、Ｍｎ、ＮｉおよびＣｏから成る群から選択された少なくとも１つであり、
Ａは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ａｕ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｉｎ、Ｋ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｍ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｙ、ＺｎおよびＺｒから成る群から選択される少なくとも１つであり、
Ａ’は、Ｃ、Ｓｉ、Ｓ、Ｎ、Ｂ、Ｆ、ＣｌおよびＩから成る群から選択される少なくとも１つであり、０．５≦ｐ≦１．５、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１、０＜ｗ≦４である。
【請求項１０】
請求項９に記載の正極活物質を含む、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】
本明細書は、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法に関し、より具体的には、電気伝導度とエネルギー密度に優れたリチウム二次電池用正極活物質の環境に優しい製造方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電池は、正極と負極に電気化学反応が可能な物質を使用することによって電力を貯蔵するものである。このような電池のうち代表的な例としては、正極および負極でリチウムイオンがインターカレーション／デインターカレーションするときの化学電位（ｃｈｅｍｉｃａｌｐｏｔｅｎｔｉａｌ）の差によって電気エネルギーを貯蔵するリチウム二次電池がある。
【０００３】
前記リチウム二次電池は、リチウムイオンの可逆的なインターカレーション／デインターカレーションが可能な物質を正極と負極活物質として使用し、前記正極と負極の間に有機電解液またはポリマー電解液を充填させて製造する。
【０００４】
リチウム二次電池の正極活物質としては、様々な物質が使用されており、そのうち、リチウム金属リン酸塩、例えば、リチウムリン酸鉄（ＬｉＦｅＰＯ
４
）は、優れた安定性、多くの充放電サイクルに耐えることができる能力を有しながらも、相対的に製造コストが低いため、リチウム二次電池の製造に広く使用される。
【０００５】
従来の正極活物質は、まず前駆体を合成した後、リチウムを添加および焼成して製造した。ここで、前駆体の製造に使用される原料に存在する成分によってＳＯｘやＮＯｘのような汚染物質が発生する問題がある。また、前駆体を合成した後、脱水や乾燥した後、リチウムを添加するので、エネルギーと収率において不利であった。
【０００６】
技術の発展に伴い、電気自動車を含むリチウム二次電池の需要が急激に増加する中で、関連業界では、より環境にやさしく、エネルギー消耗が少ない方法で正極活物質を製造する技術がますます要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
リチウム二次電池の市場では、電気自動車用リチウム二次電池の成長が市場の牽引役としての役割をしている中で、リチウム二次電池に使用される正極活物質の需要も絶えず変化しており、特に正極活物質の容量増加に対する要求が次第に大きくなっている。
【０００８】
同時に、市場では、より環境に優しい方法で製造した正極活物質を要求しているので、正極活物質の製造方法に対する根本的な変化が必要である。
【０００９】
このような市場の要求に符合するように、本明細書は、別途の前駆体を合成して収得する工程なしに正極活物質を製造する方法を提供することを一目的とする。
【００１０】
また、本明細書は、本願において定義された製造方法に従って製造された正極活物質を含む正極を提供することを目的とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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