特許ウォッチ

公開番号2025168651
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-11
出願番号2025068031
出願日2025-04-17
発明の名称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 4/13 20100101AFI20251104BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】正極活物質層の集電体に対する結着力を高め、極板の抵抗を減少させ、極板を容易に製造することができるリチウム二次電池用正極を提供する。
【解決手段】本発明は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、集電体、第1粒子、第1バインダー、及び第1導電材を含み、前記集電体上の第1活物質層、及び第2粒子、第2バインダー、及び第2導電材を含み、前記第1活物質層上の第2活物質層、を含む。前記第1粒子は層状の構造化合物を含み、前記第2粒子はオリビン構造化合物を含み、前記第2粒子は単粒子であり、前記第1バインダー及び前記第1導電材は第1機能性添加剤を構成し、前記第2バインダー及び前記第2導電材は第2機能性添加剤を構成し、前記第1活物質層内の前記第1機能性添加剤の重量比は、前記第2活物質層内の前記第2機能性添加剤の重量比より小さい。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
集電体と、
第１粒子、第１バインダー、及び第１導電材を含み、前記集電体上の第１活物質層と、
第２粒子、第２バインダー、及び第２導電材を含み、前記第１活物質層上の第２活物質層と、を含み、
前記第１粒子は、下記の化学式１の層状の構造化合物を含み、
前記第２粒子は、下記の化学式２のオリビン構造化合物を含み、
前記第２粒子は、単粒子であり、
前記第１バインダー及び前記第１導電材は、第１機能性添加剤を構成し、
前記第２バインダー及び前記第２導電材は、第２機能性添加剤を構成し、
前記第１活物質層内の前記第１機能性添加剤の重量比は、前記第２活物質層内の前記第２機能性添加剤の重量比より小さい、
リチウム二次電池用正極。
［化学式１］
Ｌｉ
a1
Ｎｉ
x1
Ｃｏ
y1
Ｍｎ
z1
Ｂ１
c1
Ｏ
2-b1
前記化学式１で、０．８≦ａ１≦１．２、０．５≦ｘ１≦０．８、０≦ｙ１≦０．３、０．１≦ｚ１≦０．５、０≦ｃ１≦０．１、０≦ｂ１≦０．０５、及びｘ１＋ｙ１＋ｚ１＋ｃ１＝１であり、
前記Ｂ１は、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ、及びＡｌから成された群で選択された少なくとも１つを含み、
［化学式２］
Ｌｉ
a2
Ｍｎ
x2
Ｆｅ
y2
Ｂ２
z2
ＰＯ
4-b2
前記化学式２で、０．８≦ａ２≦１．２、０．４≦ｘ２≦０．８、０≦ｙ２≦０．６、０≦ｚ２≦０．０５、０≦ｂ２≦０．０５、及びｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１であり、
前記Ｂ２は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、及びＭｇから成された群で選択された少なくとも１つを含む。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記第１機能性添加剤の前記重量比に対する前記第２機能性添加剤の前記重量比の比率は、１．５乃至３である、
請求項１に記載のリチウム二次電池用正極。
【請求項３】
前記第１バインダーの含量は、前記第２バインダーの含量より小さい、
請求項１に記載のリチウム二次電池用正極。
【請求項４】
前記第１バインダーの含量は、第１活物質層の１００重量部に対して１．２重量部乃至２重量部であり、
前記第２バインダーの含量は、第２活物質層の１００重量部に対して２重量部乃至３重量部である、
請求項１に記載のリチウム二次電池用正極。
【請求項５】
前記第１導電材の含量は、前記第２導電材の含量より小さい、
請求項１に記載のリチウム二次電池用正極。
【請求項６】
前記第１導電材の含量は、第１活物質層の１００重量部に対して１．２重量部乃至２重量部であり、
前記第２導電材の含量は、第２活物質層の１００重量部に対して２重量部乃至３重量部である、
請求項１に記載のリチウム二次電池用正極。
【請求項７】
前記第１活物質層及び前記第２活物質層に含まれた前記第１粒子及び前記第２粒子の重量比は、１０：９０乃至３０：７０である、
請求項１に記載のリチウム二次電池用正極。
【請求項８】
前記第１活物質層及び前記第２活物質層に含まれた前記Ｍｎの総ドーピング量は、０．４９乃至０．５３である、
請求項１に記載のリチウム二次電池用正極。
【請求項９】
前記第１粒子は、単結晶である、
請求項１に記載のリチウム二次電池用正極。
【請求項１０】
前記第１粒子は、単粒子であり、
前記第１粒子の平均粒径は、３μｍ乃至１０μｍである、
請求項１に記載の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 1,500 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、正極活物質層の集電体に対する結着力を高め、極板の抵抗を減少させ、極板を容易に製造することができるリチウム二次電池用正極を提供しようとすることにある。また、容量及び寿命特性が優れながらも、高い作動電圧及びエネルギー密度を有するリチウム二次電池を提供しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によるリチウム二次電池用正極は、集電体、第１粒子、第１バインダー、及び第１導電材を含み、前記集電体上の第１活物質層、及び第２粒子、第２バインダー、及び第２導電材を含み、前記第１活物質層上の第２活物質層、を含み、前記第１粒子は下記の化学式１の層状の構造化合物を含み、前記第２粒子は下記の化学式２のオリビン構造化合物を含み、前記第２粒子は単粒子であり、前記第１バインダー及び前記第１導電材は第１機能性添加剤を構成し、前記第２バインダー及び前記第２導電材は第２機能性添加剤を構成し、前記第１活物質層内の前記第１機能性添加剤の重量比は、前記第２活物質層内の前記第２機能性添加剤の重量比より小さくてもよい。
［化学式１］
Ｌｉa1Ｎｉx1Ｃｏy1Ｍｎz1Ｂ１c1Ｏ2-b1
【０００６】
前記化学式１で、０．８≦ａ１≦１．２、０．５≦ｘ１≦０．８、０≦ｙ１≦０．３、０．１≦ｚ１≦０．５、０≦ｃ１≦０．１、０≦ｂ１≦０．０５及びｘ１＋ｙ１＋ｚ１＋ｃ１＝１であり、前記Ｂ１はＴｉ、Ｍｇ、Ｖ、Ｎｂ、及びＡｌから成された群で選択された少なくとも１つを含み、
［化学式２］
Ｌｉa2Ｍｎx2Ｆｅy2Ｂ２z2ＰＯ4-b2
【０００７】
前記化学式２で、０．８≦ａ２≦１．２、０．４≦ｘ２≦０．８、０≦ｙ２≦０．６、０≦ｚ２≦０．０５、０≦ｂ２≦０．０５、及びｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１であり、前記Ｂ２はＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、及びＭｇから成された群で選択された少なくとも１つを含むことができる。
【０００８】
本発明の一実施形態によるリチウム二次電池は、上述した正極を含むことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態によるリチウム二次電池用正極は、ナノサイズのオリビン系化合物を多量含みながらも、集電体に対する結着力を向上させることによって、極板を容易に製造することができ、極板の抵抗を減少させることができる。
【００１０】
本発明の一実施形態によるリチウム二次電池は、容量及び寿命特性が優れながらも、高い作動電圧及びエネルギー密度を有することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許