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公開番号2025170759
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-19
出願番号2025075217
出願日2025-04-30
発明の名称非水電解質蓄電素子及びその使用方法
出願人株式会社GSユアサ
代理人
主分類H01M 4/131 20100101AFI20251112BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】マンガン元素を含むリチウム遷移金属複合酸化物が用いられた非水電解質蓄電素子であって、初期出力が大きい非水電解質蓄電素子、及びこのような非水電解質蓄電素子の使用方法を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、正極活物質粒子を含む正極活物質層を有する正極を備え、上記正極活物質粒子が、α-NaFeO₂構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含有し、上記リチウム遷移金属複合酸化物が、ニッケル元素及びマンガン元素を含み、上記リチウム遷移金属複合酸化物のCuKα線を用いたエックス線回折図において回折角2θが20°以上22°以下の範囲に回折ピークが存在し、上記正極活物質粒子が、少なくとも表面に存在するホウ素元素を含み、上記正極活物質層の密度が2.70g/cm³以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質粒子を含む正極活物質層を有する正極を備え、
上記正極活物質粒子が、α－ＮａＦｅＯ
２
構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含有し、
上記リチウム遷移金属複合酸化物が、ニッケル元素及びマンガン元素を含み、
上記リチウム遷移金属複合酸化物のＣｕＫα線を用いたエックス線回折図において回折角２θが２０°以上２２°以下の範囲に回折ピークが存在し、
上記正極活物質粒子が、少なくとも表面に存在するホウ素元素を含み、
上記正極活物質層の密度が２．７０ｇ／ｃｍ
３
以上である、非水電解質蓄電素子。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
上記リチウム遷移金属複合酸化物におけるリチウム元素以外の全ての金属元素に対する上記マンガン元素の含有量が、モル比で０．３５以上である、請求項１に記載の非水電解質蓄電素子。
【請求項３】
上記リチウム遷移金属複合酸化物におけるリチウム元素以外の全ての金属元素に対する上記マンガン元素の含有量が、モル比で０．４０以上０．７０以下である、請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子。
【請求項４】
上記リチウム遷移金属複合酸化物におけるリチウム元素以外の全ての金属元素に対する上記リチウム元素の含有量が、モル比で１．００を超える、請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子。
【請求項５】
通常使用時の充電終止電圧における正極電位が４．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
未満である請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子。
【請求項６】
正極電位が４．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
未満の範囲で充電することを備える請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子の使用方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質蓄電素子及びその使用方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池に代表される非水電解質蓄電素子は、近年ますます用途が拡大され、各種正極活物質の開発が求められている。従来、非水電解質蓄電素子用の正極活物質として、α－ＮａＦｅＯ
２
型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物が検討され、ＬｉＣｏＯ
２
を用いた非水電解質二次電池が広く実用化されている。近年、α－ＮａＦｅＯ
２
型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物の中でも、リチウム元素以外の全ての金属元素に対するリチウム元素のモル比（Ｌｉ／Ｍｅ）が１を超える、いわゆるリチウム過剰型活物質が開発されている（特許文献１、２）。
【０００３】
リチウム過剰型活物質を正極に用いた従来の非水電解質蓄電素子においては、リチウム過剰型活物質を活性化させ、大きい放電容量を発現させるため、一般的に正極電位が４．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
以上に至るまでの充電を経て製造される。以下、「正極電位が４．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
以上に至る充電により、リチウム過剰型活物質が活性化されること」を高電位化成ともいう。特許文献１では、リチウム過剰型活物質を正極に用い、ケイ素と炭素とを負極に用いた非水電解質二次電池の初期充放電の際に、正極電位が４．６０Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
に至るまで充電が行われている。特許文献２では、リチウム過剰型活物質を正極に用い、黒鉛を負極に用いた非水電解質二次電池の初期充放電の際に、電圧が４．７Ｖに至るまで、すなわち正極電位が４．８Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
に至るまで充電が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－１０４３３５号公報
特開２０１３－１９１３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム遷移金属複合酸化物を構成する遷移金属元素として、地球資源として豊富なマンガン元素等が用いられた非水電解質蓄電素子も開発されている。しかし、マンガン元素を含むリチウム過剰型活物質が正極に用いられた従来の非水電解質蓄電素子は、初期出力が十分ではない等の点で改善が期待される。
【０００６】
本発明の目的は、マンガン元素を含むリチウム遷移金属複合酸化物が用いられた非水電
解質蓄電素子であって、初期出力が大きい非水電解質蓄電素子、及びこのような非水電解
質蓄電素子の使用方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、正極活物質粒子を含む正極活物質層を有する正極を備え、上記正極活物質粒子が、α－ＮａＦｅＯ
２
構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含有し、上記リチウム遷移金属複合酸化物が、ニッケル元素及びマンガン元素を含み、上記リチウム遷移金属複合酸化物のＣｕＫα線を用いたエックス線回折図において回折角２θが２０°以上２２°以下の範囲に回折ピークが存在し、上記正極活物質粒子が、少なくとも表面に存在するホウ素元素を含み、上記正極活物質層の密度が２．７０ｇ／ｃｍ
３
以上である。
【０００８】
本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子の使用方法は、正極電位が４．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
未満の範囲で充電することを備える、本発明の一態様の非水電解質蓄電素子の使用方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のいずれかの一態様によれば、マンガン元素を含むリチウム遷移金属複合酸化物が用いられた非水電解質蓄電素子であって、初期出力が大きい非水電解質蓄電素子、及びこのような非水電解質蓄電素子の使用方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を示す透視斜視図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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