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公開番号2025074026
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2024184560
出願日2024-10-21
発明の名称リチウム二次電池用正極活物質およびこれを使用するリチウム二次電池
出願人エコプロビーエムカンパニーリミテッド,ECOPRO BM CO., LTD.
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/58 20100101AFI20250502BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電気伝導度とエネルギー密度に優れたリチウム二次電池用正極活物質の製造方法を提供する。
【解決手段】(a)リチウム含有原料物質、遷移金属前駆体および炭素系化合物を混合してスラリーを製造する段階;(b)前記スラリー中の粒子を粉砕する段階;および(c)粉砕した前記粒子を熱処理してリチウム複合リン酸化物を収得する段階を含み、前記炭素系化合物の25℃の水に対する溶解度(B)とC元素の割合(A)との比(B/A)が10.00g/(L・重量%)以上である、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
（ａ）リチウム含有原料物質、遷移金属前駆体および炭素系化合物を混合してスラリーを製造する段階；
（ｂ）前記スラリー中の粒子を粉砕する段階；および
（ｃ）粉砕した前記粒子を熱処理してリチウム複合リン酸化物を収得する段階；
を含み、前記炭素系化合物の２５℃の水に対する溶解度（Ｂ）とＣ元素の割合（Ａ）との比（Ｂ／Ａ）が１０．００ｇ／（Ｌ・重量％）以上である、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記（ａ）段階の前記スラリー中のリチウム以外の金属元素の総原子数（Ｍｅｔａｌ）に対するリチウムの原子数（Ｌｉ）の比（Ｌｉ／Ｍｅｔａｌ）が０．９５～１．１０である、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項３】
前記（ａ）段階の前記スラリー中のリチウム以外の金属元素の総原子数（Ｍｅｔａｌ）に対する炭素の原子数（Ｃ）の比（Ｃ／Ｍｅｔａｌ）が０．０３～０．１である、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項４】
前記炭素系化合物の２５℃の水に対する溶解度（Ｂ）とＣ元素の割合（Ａ）の比（Ｂ／Ａ）が３０．００ｇ／（Ｌ・重量％）以上である、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項５】
前記炭素系化合物は、分子構造内でＣ元素の割合（Ａ）が３０～６０重量％の化合物である、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項６】
前記炭素系化合物の２５℃の水に対する溶解度（Ｂ）が０～３，０００ｇ／Ｌである、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項７】
前記（ａ）段階で、前記スラリーにＡｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ａｕ、Ｂ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｈｆ、Ｉ、Ｉｎ、Ｋ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎ、Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｐｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｉ、Ｓｍ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｙ、ＺｎおよびＺｒから選択される元素を含む少なくとも１つのサブ原料物質をさらに投入する、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項８】
前記（ｂ）段階で粉砕した前記粒子の平均粒径（Ｄ５０）が１．０μｍ以下である、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項９】
前記（ｃ）段階における粉砕した前記粒子は、前記（ｂ）段階で収得したスラリーを噴霧乾燥したものである、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）段階の熱処理は、不活性雰囲気下で３００～１，０００℃の最高温度で５～１２時間行われる、請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
（【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】
本明細書は、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法に関し、より具体的には、電気伝導度とエネルギー密度に優れたリチウム二次電池用正極活物質の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電池は、正極と負極に電気化学反応が可能な物質を使用することによって電力を貯蔵するものである。このような電池のうち代表的な例としては、正極および負極でリチウムイオンがインターカレーション／デインターカレーションされるときの化学電位（ｃｈｅｍｉｃａｌｐｏｔｅｎｔｉａｌ）の差によって電気エネルギーを貯蔵するリチウム二次電池がある。
【０００３】
前記リチウム二次電池は、リチウムイオンの可逆的なインターカレーション／デインターカレーションが可能な物質を正極と負極活物質として使用し、前記正極と負極の間に有機電解液またはポリマー電解液を充填させて製造する。
【０００４】
リチウム二次電池の正極活物質としては、様々な物質が使用されており、そのうち、リチウム金属リン酸塩、例えば、リチウムリン酸鉄（ＬｉＦｅＰＯ
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）は、優れた安定性、多くの充電／放電サイクルに耐えることができる能力を有しながらも、相対的に製造コストが低いため、リチウム二次電池の製造に広く使用される。
【０００５】
ただし、リチウムリン酸鉄は、オリビン結晶構造を有する特性上、リチウムイオンが一次元拡散のみが可能で、イオン伝導度と電気伝導度などが低いという短所がある。これより、リチウムリン酸鉄粒子をナノ化し、炭素をコーティングし、これを改善しようとする技術的試みがあった。
【０００６】
しかしながら、ナノ化したリチウムリン酸鉄は、粒子相互間の引力により容易に凝集し、エネルギー密度に不利な形状に成長する傾向にある。
【０００７】
また、炭素コーティングは、リチウムリン酸鉄粒子の流動性を低下させ、これは、正極活物質の密度減少につながる。
【０００８】
技術が発展するにつれて、電気自動車を含めてリチウム二次電池に対する需要が急激に増加する中、関連業界では、製品の使用時間に直接関連したリチウム二次電池の容量増加に対する要求が高まっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
リチウム二次電池の市場では、電気自動車用リチウム二次電池の成長が市場の牽引役としての役割をしている中で、リチウム二次電池に使用される正極活物質の需要も、持続的に変化しており、特に正極活物質の容量増加に対する要求が次第に大きくなっている。
【００１０】
このような市場の要求に符合するように、本明細書は、球形の滑らかな形状を有し、均一な炭素コーティング層を含み、エネルギー密度の観点から有利な正極活物質を製造する方法を提供することを目的とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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