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公開番号2025072903
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-12
出願番号2023183374
出願日2023-10-25
発明の名称リチウムイオン二次電池用の正極材料
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類H01M 4/58 20100101AFI20250501BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高い電池容量と高い容量維持率とが両立する正極材料を提供する。
【解決手段】正極材料は、LMFPにより構成される造粒体10を含む。造粒体10のSAXS法により測定された散乱曲線を、散乱ベクトルの対数値を横軸xとし、散乱強度を縦軸yとする関数y=f(x)としたとき、関数y=f(x)の二次導関数y=f′′(x)は、-3.0≦x≦-2.0の範囲における最大ピークが-2.5≦x≦-2.3の範囲に位置している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一般式Ｌｉ
ａ
Ｍｎ
ｘ
Ｆｅ
ｙ
Ｍｅ
ｚ
ＰＯ
４
で表されるオリビン型リン酸マンガン鉄リチウムにより構成される造粒体を含む正極材料であって、
前記一般式Ｌｉ
ａ
Ｍｎ
ｘ
Ｆｅ
ｙ
Ｍｅ
ｚ
ＰＯ
４
におけるａ，ｘ，ｙ，ｚは、０＜ａ＜２、０＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜２、０．７５≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９、０．１≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．２５、０≦ｚ≦０．１を満たす数値であり、
前記一般式Ｌｉ
ａ
Ｍｎ
ｘ
Ｆｅ
ｙ
Ｍｅ
ｚ
ＰＯ
４
におけるＭｅは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｅ、Ｍｏからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、
前記造粒体の小角エックス線散乱法により測定された散乱曲線を、散乱ベクトルの対数値を横軸ｘとし、散乱強度を縦軸ｙとする関数ｙ＝ｆ（ｘ）としたとき、
前記関数ｙ＝ｆ（ｘ）の二次導関数ｙ＝ｆ′′（ｘ）は、
－３．０≦ｘ≦－２．０の範囲における最大ピークが－２．５≦ｘ≦－２．３の範囲に位置していることを特徴とする正極材料。
続きを表示（約 260 文字）【請求項２】
前記関数ｙ＝ｆ（ｘ）の二次導関数ｙ＝ｆ′′（ｘ）は、前記最大ピークが－２．５≦ｘ≦－２．４の範囲に位置している請求項１に記載の正極材料。
【請求項３】
前記関数ｙ＝ｆ（ｘ）の二次導関数ｙ＝ｆ′′（ｘ）は、前記最大ピークが－２．３６≦ｘ≦－２．３の範囲に位置している請求項１に記載の正極材料。
【請求項４】
前記造粒体は、前記オリビン型リン酸マンガン鉄リチウムにより構成されるコアと、前記コアの表面に形成された炭素被膜とを有する請求項１～３のいずれか一項に記載の正極材料。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池用の正極材料に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ
４
）を正極活物質として用いた正極を備える蓄電装置が開示されている。オリビン型リン酸鉄リチウムに代表されるオリビン型構造活物質は、熱安定性に優れた正極活物質である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１８５９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オリビン型リン酸マンガン鉄リチウム（ＬｉＭｎＦｅＰＯ
４
）は、オリビン型リン酸鉄リチウムを構成する鉄の一部がマンガンに置換された物質である。オリビン型リン酸マンガン鉄リチウムを用いた正極活物質は、オリビン型リン酸鉄リチウムを用いた正極活物質と比較して、電池容量を増加させることができる。
【０００５】
本発明者らは、鋭意研究の結果、オリビン型リン酸マンガン鉄リチウムに関して、小角エックス線散乱法により測定された散乱曲線に基づく特定パラメータが特定範囲になるように設計することにより、高い電池容量と高い容量維持率とが両立する正極材料が得られることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための正極材料は、一般式Ｌｉ
ａ
Ｍｎ
ｘ
Ｆｅ
ｙ
Ｍｅ
ｚ
ＰＯ
４
で表されるオリビン型リン酸マンガン鉄リチウムにより構成される造粒体を含む正極材料であって、前記一般式Ｌｉ
ａ
Ｍｎ
ｘ
Ｆｅ
ｙ
Ｍｅ
ｚ
ＰＯ
４
におけるａ，ｘ，ｙ，ｚは、０＜ａ＜２、０＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜２、０．７５≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９、０．１≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．２５、０≦ｚ≦０．１を満たす数値であり、前記一般式Ｌｉ
ａ
Ｍｎ
ｘ
Ｆｅ
ｙ
Ｍｅ
ｚ
ＰＯ
４
におけるＭｅは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｔｅ、Ｍｏからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、前記造粒体の小角エックス線散乱法により測定された散乱曲線を、散乱ベクトルの対数値を横軸ｘとし、散乱強度を縦軸ｙとする関数ｙ＝ｆ（ｘ）としたとき、前記関数ｙ＝ｆ（ｘ）の二次導関数ｙ＝ｆ′′（ｘ）は、－３．０≦ｘ≦－２．０の範囲における最大ピークが－２．５≦ｘ≦－２．３の範囲に位置している。
【０００７】
上記正極材料において、前記関数ｙ＝ｆ（ｘ）の二次導関数ｙ＝ｆ′′（ｘ）は、前記最大ピークが－２．５≦ｘ≦－２．４の範囲に位置している。
上記正極材料において、前記関数ｙ＝ｆ（ｘ）の二次導関数ｙ＝ｆ′′（ｘ）は、前記最大ピークが－２．３６≦ｘ≦－２．３の範囲に位置している。
【０００８】
上記正極材料において、前記造粒体は、前記オリビン型リン酸マンガン鉄リチウムにより構成されるコアと、前記コアの表面に形成された炭素被膜とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高い電池容量と高い容量維持率とが両立する正極材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
造粒体の断面の顕微鏡写真である。
造粒体の断面における一次粒子の構造を示す模式図である。
散乱曲線を示すグラフである。
散乱曲線の二次導関数を示すグラフである。
正極材料の製造方法のフローチャートである。
【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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