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公開番号2025181577
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-11
出願番号2024131059
出願日2024-08-07
発明の名称陰極材料及びその製造方法
出願人台湾中油股フン有限公司
代理人個人
主分類H01M 4/505 20100101AFI20251204BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】陰極材料及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】第一材料からなるコアと、第二材料からなり、かつ前記コアを包むコーティングが含まれる陰極材料であって、前記第一材料がLiNi_0.5Mn_1.5O_4-δで表される組成物であり、かつδ>0、前記第二材料がリチウム含有の三元ハロゲン化物であることを特徴とする陰極材料。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第一材料からなるコアと、第二材料からなり、かつ前記コアを包むコーティングが含まれる陰極材料であって、
前記第一材料がＬｉＮｉ
０．５
Ｍｎ
１．５
Ｏ
４－δ
で表される組成物であり、かつδ＞０，前記第二材料がリチウム含有の三元ハロゲン化物である
ことを特徴とする陰極材料。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記第二材料がＬｉ
ａ
ＭＸ
ｂ
で表される組成物であり、かつＭが非リチウム金属、Ｘがハロゲン、ａとｂが正の整数である
請求項１に記載の陰極材料。
【請求項３】
前記第二材料がハロゲン化リチウムインジウム（ＬｉＩｎＣｌ
６
）である
請求項１に記載の陰極材料。
【請求項４】
前記コーティングの厚さが５～６０ｎｍである
請求項１に記載の陰極材料。
【請求項５】
ニッケルマンガン金属溶液、水酸化ナトリウム溶液及びアンモニア溶液が容器の中で混合されることにより沈殿物が得られ、前記沈殿物が乾燥され、ふるいにかけられてニッケルマンガン前駆体が得られる、共沈ステップと、
前記ニッケルマンガン前駆体にリチウム塩が添加され、低酸素環境で焼結されることにより前記第一材料が得られ、焼結ステップと、
前記第一材がハロゲンに添加されることによりコーティング混合物が得られて、前記コーティング混合物が乾燥し、真空環境で焼結されることにより前記陰極材料が得られるコーティングステップが含まれる陰極材料の製造方法であって、
前記ニッケルマンガン金属溶液において、ニッケルとマンガンのモル比が１：３である
ことを特徴とする陰極材料の製造方法。
【請求項６】
前記焼結ステップにおいて、窒素雰囲気の中で焼結が行われる
請求項５に記載の陰極材料の製造方法。
【請求項７】
前記焼結ステップにおいて、５００°Ｃ～１０００°Ｃで１～１３時間の焼結が行われる
請求項５に記載の陰極材料の製造方法。
【請求項８】
前記コーティングステップにおいて、前記ハロゲンの重量が、コーティング混合物の総重量の１～１０％を占める
請求項５に記載の陰極材料の製造方法。
【請求項９】
前記コーティングステップにおいて、１５０°Ｃ～２５０°Ｃで４～６時間の焼結が行われる
請求項５に記載の陰極材料の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は陰極材料及びその製造方法に関し、特にコアがリチウムニッケルマンガン酸化物材料、コーティングがリチウム含有三元ハロゲン化物の陰極材料である。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム電池はエネルギー密度が高いという利点があり、現在、携帯電子製品のエネルギー貯蔵部品の主流となっている。適切な材料選択と改良により、電池の動作電圧と比電気容量を高めることができ、リチウム電池のエネルギー密度をさらに高め、エネルギー貯蔵と電力モバイルキャリアの分野で効果的に応用されている。
【０００３】
陰極材料がリチウム電池の全体コストの４割を占め、リチウム電池の価格における決定的要因であり、リチウム電池のエネルギー密度、安全性及びサイクル寿命などの性能を左右する重要な指標である。
【０００４】
しかしながら、リチウムニッケルマンガン酸化物（ＬＮＭＯ）がリチウム電池の正極材料として、中に含まれたＭｎ
３＋
がマンガンの溶解につながる不均化反応を誘発する可能性があり、その結果、スピネルの構造が変化し、電気容量が低下するという欠点がある。
【発明の概要】
【０００５】
理想的なリチウムニッケルマンガン酸化物の化学式はＬｉＮｉ
０．５
Ｍｎ
１．５
Ｏ
４
であり、充放電の過程においてＭｎ
４＋
が酸化価数が維持されており、反応に関与せずに構造の安定性を維持する、主に空間群Ｐ４
３
３２のスピネル構造である。ＬＮＭＯの中のＭｎ
３＋
の存在は、製造条件次第によって引き起こされることが周知の事実であり、電中性を維持するために、材料の中に「酸素損失」が発生し、ＬｉＮｉ
０．５
Ｍｎ
１．５
Ｏ
４－δ
を形成し、空間群がＦｄ－３ｍの構造に変化する。Ｆｄ－３ｍの組成は構造安定性には好ましくないが、より優れた放電率性能を得ることができる。
【０００６】
前述のように、ＬＮＭＯ材料の中のＭｎ
３＋
は材料の電気化学的パフォーマンスに影響を与え、それによる利点も制限も存在している。故に、本発明の発明者は、ハロゲン化物でＬｉＮｉ
０．５
Ｍｎ
１．５
Ｏ
４－δ
を覆うことにより、ＬｉＮｉ
０．５
Ｍｎ
１．５
Ｏ
４－δ
が電解質に接触することを防ぎ、良いイオン伝導性とサイクル安定性を兼ね備えられるものを考案した。
【０００７】
故に、本発明の目的は従来の技術問題を解決するために、陰極材料及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明が従来の技術問題を解決するために、第一材料からなるコアと、第二材料からなり、かつ前記コアを包むコーティングが含まれる陰極材料であって、前記第一材料がＬｉＮｉ
０．５
Ｍｎ
１．５
Ｏ
４－δ
で表される組成物であり、かつδ＞０，前記第二材料がリチウム含有の三元ハロゲン化物であることを特徴とする陰極材料を提供する。
【０００９】
本発明の一つの実施形態では、前記第二材料がＬｉ
ａ
ＭＸ
ｂ
で表される組成物であり、かつＭが非リチウム金属、Ｘがハロゲン、ａとｂが正の整数であることを特徴とする陰極材料を提供する。
【００１０】
本発明の一つの実施形態では、前記第二材料がハロゲン化リチウムインジウム（ＬｉＩｎＣｌ
６
）であることを特徴とする陰極材料を提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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