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公開番号2025176438
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-04
出願番号2024082605
出願日2024-05-21
発明の名称正極活物質及び非水電解質二次電池
出願人プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H01M 4/525 20100101AFI20251127BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高容量でありながら熱安定性にも優れる非水電解質二次電池を得ることができる正極活物質を提供する。
【解決手段】正極活物質は第1活物質及び第2活物質を含む。第1活物質は、Liを除く金属元素の総モル数に対して、75mol%以上のNi及び0.5～2.8mol%のTiを含むリチウム遷移金属複合酸化物である。第2活物質は、Liを除く金属元素の総モル数に対して75mol%以上のNiを含むリチウム遷移金属複合酸化物である。第2活物質のTiの含有量は、Liを除く金属元素の総モル数に対して0.1mol%以下である。第1活物質のNiのディスオーダーは2.1～2.6%であり、第2活物質のNiのディスオーダーは2.0%以下である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
第１活物質と、前記第１活物質よりも小さい平均粒子径（Ｄ５０）を有する第２活物質と、を含み、
前記第１活物質は、５０個以上の一次粒子が凝集した二次粒子であり、
前記第２活物質は、単粒子、及び、２～１０個の一次粒子が凝集した二次粒子のうちの少なくとも一方であり、
前記第１活物質は、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して、７５ｍｏｌ％以上のＮｉ及び０．５～２．８ｍｏｌ％のＴｉを含むリチウム遷移金属複合酸化物であり、
前記第２活物質は、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して、７５ｍｏｌ％以上のＮｉを含むリチウム遷移金属複合酸化物であり、
前記第２活物質のＴｉの含有量は、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して０．１ｍｏｌ％以下であり、
前記第１活物質のＮｉのディスオーダーは、２．１～２．６％であり、
前記第２活物質のＮｉのディスオーダーは、２．０％以下である、正極活物質。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記第１活物質のＴｉの含有量は、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して１～２．５ｍｏｌ％である、請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記第１活物質と前記第２活物質との質量比は、第１活物質：第２活物質＝７：３～５：５である、請求項１に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記第１活物質の平均粒子径（Ｄ５０）は、１２～２０μｍである、請求項１に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記第２活物質の平均粒子径（Ｄ５０）は、２～６μｍである、請求項４に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記第１活物質の粒径分布（｛平均粒子径（Ｄ９０）－平均粒子径（Ｄ１０）｝／平均粒子径（Ｄ５０））は、０．２～０．８である、請求項４に記載の正極活物質。
【請求項７】
前記第２活物質の粒径分布（｛平均粒子径（Ｄ９０）－平均粒子径（Ｄ１０）｝／平均粒子径（Ｄ５０））は、０．７～１．５である、請求項５に記載の正極活物質。
【請求項８】
前記第１活物質におけるＬｉを除く金属元素の総モル数に対するＣｏの含有量は、前記第２活物質におけるＬｉを除く金属元素の総モル数に対するＣｏの含有量よりも小さい、請求項１に記載の正極活物質。
【請求項９】
正極板を有し、
前記正極板は、請求項１～８のいずれか１項に記載の正極活物質を含む活物質層を有する、非水電解質二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極活物質及び非水電解質二次電池に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電池の高容量化のために、正極活物質として、Ｎｉの含有量が大きいＮｉ含有リチウム複合酸化物であって、平均粒子径の異なる２種類のＮｉ含有リチウム複合酸化物を用いることが知られている。例えば特許文献１には、良好な出力特性及び耐久性を得るために、Ｎｉ含有リチウム複合酸化物のＮｉのディスオーダーを調整することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／００３６４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ｎｉ含有リチウム複合酸化物のＮｉのディスオーダーを調整しても、二次電池の熱安定性が低下することがあった。
【０００５】
本開示は、高容量でありながら熱安定性にも優れる非水電解質二次電池を得ることができる正極活物質、及びこれを用いた非水電解質二次電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔１〕第１活物質と、前記第１活物質よりも小さい平均粒子径（Ｄ５０）を有する第２活物質と、を含み、
前記第１活物質は、５０個以上の一次粒子が凝集した二次粒子であり、
前記第２活物質は、単粒子、及び、２～１０個の一次粒子が凝集した二次粒子のうちの少なくとも一方であり、
前記第１活物質は、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して、７５ｍｏｌ％以上のＮｉ及び０．５～２．８ｍｏｌ％のＴｉを含むリチウム遷移金属複合酸化物であり、
前記第２活物質は、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して７５ｍｏｌ％以上のＮｉを含むリチウム遷移金属複合酸化物であり、
前記第２活物質のＴｉの含有量は、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して０．１ｍｏｌ％以下であり、
前記第１活物質のＮｉのディスオーダーは、２．１～２．６％であり、
前記第２活物質のＮｉのディスオーダーは、２．０％以下である、正極活物質。
〔２〕前記第１活物質のＴｉの含有量は、Ｌｉを除く金属元素の総モル数に対して１～２．５ｍｏｌ％である、〔１〕に記載の正極活物質。
〔３〕前記第１活物質と前記第２活物質との質量比は、第１活物質：第２活物質＝７：３～５：５である、〔１〕又は〔２〕に記載の正極活物質。
〔４〕前記第１活物質の平均粒子径（Ｄ５０）は、１２～２０μｍである、〔１〕～〔３〕のいずれかに記載の正極活物質。
〔５〕前記第２活物質の平均粒子径（Ｄ５０）は、２～６μｍである、〔１〕～〔４〕のいずれかに記載の正極活物質。
〔６〕前記第１活物質のの粒径分布（｛平均粒子径（Ｄ９０）－平均粒子径（Ｄ１０）｝／平均粒子径（Ｄ５０））は、０．２～０．８である、〔１〕～〔５〕のいずれかに記載の正極活物質。
〔７〕前記第２活物質の粒径分布（｛平均粒子径（Ｄ９０）－平均粒子径（Ｄ１０）｝／平均粒子径（Ｄ５０））は、０．７～１．５である、〔１〕～〔６〕のいずれかに記載の正極活物質。
〔８〕前記第１活物質におけるＬｉを除く金属元素の総モル数に対するＣｏの含有量は、前記第２活物質におけるＬｉを除く金属元素の総モル数に対するＣｏの含有量よりも小さい、〔１〕～〔７〕のいずれかに記載の正極活物質。
〔９〕正極板を有し、
前記正極板は、〔１〕～〔８〕のいずれかに記載の正極活物質を含む活物質層を有する、非水電解質二次電池。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の正極活物質によれば、高容量化と良好な熱安定性とを両立した非水電解質二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書において、「ｘ～ｙ」等の数値範囲は、特に断りのない限り、上限値及び下限値を含む。すなわち「ｘ～ｙ」は、「ｘ以上ｙ以下」の数値範囲を表す。数値範囲内から任意に選択された数値が、新たな上限値又は下限値とされてもよい。例えば、数値範囲内の数値と、本明細書中の別の部分、表中、又は図中等に記載された数値とが任意に組み合わされることにより、新たな数値範囲が設定されてもよい。
【０００９】
（正極活物質）
本実施形態の正極活物質（以下、「本正極活物質」ともいう。）は、リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池（以下、「二次電池」ともいう。）の正極板に用いられる。
【００１０】
本正極活物質は、第１活物質及び第２活物質を含む。第２活物質は、第１活物質よりも小さい平均粒子径（Ｄ５０）を有する。第１活物質は、５０個以上の一次粒子が凝集した二次粒子（以下、「第１二次粒子」ともいう。）である。第２活物質は、単粒子、及び、２～１０個の一次粒子が凝集した二次粒子（以下、「第２二次粒子」ともいう。）のうちの少なくとも一方である。
（【００１１】以降は省略されています）

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