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公開番号2025076863
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2023188784
出願日2023-11-02
発明の名称活物質二次粒子、電極合材、電池、及び、活物質二次粒子の製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/505 20100101AFI20250509BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】O2型構造を有し、かつ、高い容量及び低い抵抗を有する活物質を開示する。
【解決手段】本開示の活物質二次粒子は、複数の一次粒子と、Liイオン伝導性物質とを含む。前記複数の一次粒子は、O2型構造を有する。前記複数の一次粒子の粒子径は、1.5μm以下である。前記複数の一次粒子同士は、前記Liイオン伝導性物質を介して結合されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
活物質二次粒子であって、複数の一次粒子と、Ｌｉイオン伝導性物質とを含み、
前記複数の一次粒子が、Ｏ２型構造を有し、
前記複数の一次粒子の粒子径が、１．５μｍ以下であり、
前記複数の一次粒子同士が、前記Ｌｉイオン伝導性物質を介して結合されている、
活物質二次粒子。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
請求項１に記載の活物質二次粒子であって、
前記一次粒子の質量Ｍ１に対する前記Ｌｉイオン伝導性物質の質量Ｍ２の比Ｍ２／Ｍ１が、０．０１以上０．２０以下である、
活物質二次粒子。
【請求項３】
請求項１に記載の活物質二次粒子であって、
前記複数の一次粒子のうちの少なくとも一部が、板状粒子である、
活物質二次粒子。
【請求項４】
請求項１に記載の活物質二次粒子であって、
前記活物質二次粒子の粒子径が、３μｍ以上２５μｍ以下である、
活物質二次粒子。
【請求項５】
請求項１に記載の活物質二次粒子であって、
前記Ｌｉイオン伝導性物質が、無機化合物である、
活物質二次粒子。
【請求項６】
請求項５に記載の活物質二次粒子であって、
前記無機化合物が、Ｌｉ含有酸化物である、
活物質二次粒子。
【請求項７】
電極合材であって、
請求項１～６のいずれか１項に記載の活物質二次粒子と、
固体電解質と、
を含む、電極合材。
【請求項８】
請求項７に記載の電極合材であって、
前記固体電解質が、硫化物固体電解質を含む、
電極合材。
【請求項９】
電池であって、正極活物質層と、電解質層と、負極活物質層とを有し、
前記正極活物質層が、請求項１～６のいずれか１項に記載の活物質二次粒子を含む、
電池。
【請求項１０】
請求項９に記載の電池であって、
前記電解質層が、固体電解質を含む、
電池。
（【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】
本願は、活物質二次粒子、電極合材、電池、及び、活物質二次粒子の製造方法を開示する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
電池用活物質としてＯ２型構造を有するものが知られている。特許文献１に開示されているように、Ｏ２型構造を有する活物質は、Ｐ２型構造を有するＮａ含有酸化物のＮａの少なくとも一部をＬｉにイオン交換することにより得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－０９２８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｏ２型構造を有する活物質は、容量及び抵抗に関して改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は上記課題を解決するための手段として、以下の複数の態様を開示する。
＜態様１＞
活物質二次粒子であって、複数の一次粒子と、Ｌｉイオン伝導性物質とを含み、
前記複数の一次粒子が、Ｏ２型構造を有し、
前記複数の一次粒子の粒子径が、１．５μｍ以下であり、
前記複数の一次粒子同士が、前記Ｌｉイオン伝導性物質を介して結合されている、
活物質二次粒子。
＜態様２＞
態様１の活物質二次粒子であって、
前記一次粒子の質量Ｍ１に対する前記Ｌｉイオン伝導性物質の質量Ｍ２の比Ｍ２／Ｍ１が、０．０１以上０．２０以下である、
活物質二次粒子。
＜態様３＞
態様１又は２の活物質二次粒子であって、
前記複数の一次粒子のうちの少なくとも一部が、板状粒子である、
活物質二次粒子。
＜態様４＞
態様１～３のいずれかの活物質二次粒子であって、
前記活物質二次粒子の粒子径が、３μｍ以上２５μｍ以下である、
活物質二次粒子。
＜態様５＞
態様１～４のいずれかの活物質二次粒子であって、
前記Ｌｉイオン伝導性物質が、無機化合物である、
活物質二次粒子。
＜態様６＞
態様５の活物質二次粒子であって、
前記無機化合物が、Ｌｉ含有酸化物である、
活物質二次粒子。
＜態様７＞
電極合材であって、
態様１～６のいずれかの活物質二次粒子と、
固体電解質と、
を含む、電極合材。
＜態様８＞
態様７の電極合材であって、
前記固体電解質が、硫化物固体電解質を含む、
電極合材。
＜態様９＞
電池であって、正極活物質層と、電解質層と、負極活物質層とを有し、
前記正極活物質層が、態様１～６のいずれかの活物質二次粒子を含む、
電池。
＜態様１０＞
態様９の電池であって、
前記電解質層が、固体電解質を含む、
電池。
＜態様１１＞
活物質二次粒子の製造方法であって、
Ｌｉイオン伝導性物質を介して複数の一次粒子を結合して二次粒子化すること、
を含み、
前記複数の一次粒子が、Ｏ２型構造を有し、
前記複数の一次粒子の粒子径が、１．５μｍ以下である、
【発明の効果】
【０００６】
本開示の活物質二次粒子は、高い容量及び低い抵抗を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
活物質二次粒子の内部（断面）の構成の一例を概略的に示している。
活物質二次粒子の製造方法の流れの一例を概略的に示している。
電極合材の構成の一例を概略的に示している。
電池の構成の一例を概略的に示している。
実施例６に係る活物質二次粒子のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の活物質二次粒子、電極合材、電池、及び、活物質二次粒子の製造方法の一実施形態について説明するが、本開示の活物質二次粒子、電極合材、電池、及び、活物質二次粒子の製造方法は以下に説明される実施形態に限定されるものではない。
【０００９】
１．活物質二次粒子
図１に示されるように、一実施形態に係る活物質二次粒子１は、複数の一次粒子１ａと、Ｌｉイオン伝導性物質１ｂとを含む。前記複数の一次粒子１ａは、Ｏ２型構造を有する。前記複数の一次粒子１ａの粒子径は、１．５μｍ以下である。前記複数の一次粒子１ａ同士は、前記Ｌｉイオン伝導性物質１ｂを介して結合されている。
【００１０】
１．１一次粒子
１．１．１結晶構造
一実施形態に係る一次粒子１ａは、Ｏ２型構造を有するとともに、Ｏ２型構造以外の結晶構造を有していてもよい。Ｏ２型構造以外の結晶構造としては、例えば、Ｏ２型構造からＬｉを脱挿入した際に形成されるＴ♯２型構造（空間群Ｃｍｃａに属する）やＯ６型構造（空間群Ｒ－３ｍに属し、ｃ軸長が２．５ｎｍ以上３．５ｎｍ以下、典型的には２．９ｎｍ以上３．０ｎｍ以下であって、同じく空間群Ｒ－３ｍに属するＯ３型構造とは異なる）等が挙げられる。一実施形態に係る一次粒子１ａは、主相としてＯ２型構造を有するものであってもよいし、主相としてＯ２型構造以外の結晶構造（例えば、Ｏ６型構造）を有するものであってもよい。一実施形態に係る一次粒子１ａは、その充放電状態によって、主相となる結晶構造が変化し得る。一実施形態に係る一次粒子１ａは、１つの結晶子からなる単結晶であってもよいし、複数の結晶子を有する多結晶であってもよい。特に、単結晶である場合に、後述する粒子径が満たされ易い。
（【００１１】以降は省略されています）

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