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公開番号2025168331
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2025073233
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、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、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、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。前記第1粒子の含量は前記第2粒子の含量より大きく、前記正極活物質のCo含量に対するMn含量の比は7乃至12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正極活物質。
［化学式１］
Ｌｉ
a1
Ｆｅ
x1
Ｍｎ
y1
Ｘ
z1
ＰＯ
4-b1
前記化学式１で、０．８≦ａ１≦１．２、０．８≦ｘ１≦０．９、０．１≦ｙ１≦０．２、０．００１≦ｚ１≦０．０５、０≦ｂ≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１であり、Ｘは、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｖ、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、
［化学式２］
Ｌｉ
a2
Ｎｉ
x2
Ｃｏ
y2
Ｂ
z2
Ｙ
c2
Ｏ
2-b2
前記化学式２で、０．８≦ａ２≦１．２、０．８≦ｘ２≦１．０、０．０５≦ｙ２≦０．１、０≦ｚ２≦０．２０≦ｃ２≦０．０５、０≦ｂ２≦０．０５、及びｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１であり、Ｂは、Ａｌ、Ｍｎ、又はこれらの組み合わせであり、Ｙは、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、
前記正極活物質のＣｏ含量に対するＭｎ含量の比（ｒａｔｉｏ）は、７乃至１２である。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記第１粒子と前記第２粒子の混合比は、重量を基準に９０：１０乃至７０：３０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された形状を有する請求項１に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記Ｘは、Ｔｉである請求項１に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記第１粒子は、炭素を含む第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７】
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、又はこれらの組み合わせを含む請求項１に記載の正極活物質。
【請求項８】
前記第１平均粒径は、０．５μｍ乃至２．５μｍである請求項１に記載の正極活物質。
【請求項９】
前記第１粒子は、少なくとも１つの１次粒子（ｐｒｉｍａｒｙｐａｒｔｉｃｌｅ）を含み、
前記１次粒子の平均粒径は、１００ｎｍ乃至３００ｎｍである請求項１に記載の正極活物質。
【請求項１０】
前記第２平均粒径は、２．５μｍ乃至５μｍ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、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 1,300 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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
韓国特許第１０－１７１８０５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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】
【０００７】
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くてもよい。
［化学式１］
Ｌｉ
a1
Ｆｅ
x1
Ｍｎ
y1
Ｘ
z1
ＰＯ
4-b1
【０００８】
前記化学式１で、０．８≦ａ１≦１．２、０．８≦ｘ１≦０．９、０．１≦ｙ１≦０．２、０．００１≦ｚ１≦０．０５、０≦ｂ≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１であり、ＸはＴｉ、Ｍｇ、Ｖ、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、
［化学式２］
Ｌｉ
a2
Ｎｉ
x2
Ｃｏ
y2
Ｂ
z2
Ｙ
c2
Ｏ
2-b2
【０００９】
前記化学式２で、０．８≦ａ２≦１．２、０．８≦ｘ２≦１．０、０．０５≦ｙ２≦０．１、０≦ｚ２≦０．２０≦ｃ２≦０．０５、０≦ｂ２≦０．０５、及びｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１であり、Ｂは、Ａｌ、Ｍｎ、又はこれらの組み合わせであり、Ｙは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、
前記正極活物質のＣｏ含量に対するＭｎ含量の比（ｒａｔｉｏ）は７乃至１２であり得る。
【００１０】
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、及び前記正極集電体上の正極活物質層を含むことができる。前記正極活物質層は、前記正極活物質、導電材、及びバインダー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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