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公開番号2025079496
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-22
出願番号2023192208
出願日2023-11-10
発明の名称リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、および、リチウム二次電池
出願人住友化学株式会社
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250515BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウム二次電池のサイクル特性を向上させることができるリチウム二次電池用正極活物質等を提供する。
【解決手段】本発明のリチウム二次電池用正極活物質は、Li,Ni、元素X、B、および、Zrを組成に含む。元素Xは、Co,Al,Mg,Ca,Si,Fe,Cr,V,Mo,W,Nb,Ti,Ta,Mn,Znからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。X線光電子分光法によって測定される、CAMの表面におけるBの原子濃度I_B(atm%)とZrの原子濃度I_Zr(atm%)とが、5atm%≦I_B≦30atm%、および、20≦I_B/I_Zr≦150に示す関係を満たす。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｌｉ，Ｎｉ、元素Ｘ、Ｂ、および、Ｚｒを組成に含むリチウム二次電池用正極活物質であって、
前記元素Ｘは、Ｃｏ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｍｎ，およびＺｎからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
Ｘ線光電子分光法によって測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質の表面におけるＢの原子濃度Ｉ
Ｂ
（ａｔｍ％）とＺｒの原子濃度Ｉ
Ｚｒ
（ａｔｍ％）とが、下記の（式１Ａ）および（式１Ｂ）に示す関係を満たす、
リチウム二次電池用正極活物質。
５ａｔｍ％≦Ｉ
Ｂ
≦３０ａｔｍ％・・・（式１Ａ）
２０≦Ｉ
Ｂ
／Ｉ
Ｚｒ
≦１５０・・・（式１Ｂ）
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記Ｘ線光電子分光法によって測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質の表面におけるＮｉの原子濃度Ｉ
Ｎｉ
（ａｔｍ％）と元素Ｘの原子濃度Ｉ
Ｘ
（ａｔｍ％）と前記Ｉ
Ｂ
が、下記の（式２）に示す関係を満たす、
請求項１に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
０．５５≦Ｉ
Ｂ
／（Ｉ
Ｎｉ
＋Ｉ
Ｘ
＋Ｉ
Ｂ
）≦０．９０・・・（式２）
【請求項３】
前記Ｘ線光電子分光法によって測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質の表面におけるＣの原子濃度Ｉ
ｃ
（ａｔｍ％）とＮｉの原子濃度Ｉ
Ｎｉ
（ａｔｍ％）と元素Ｘの原子濃度Ｉ
Ｘ
（ａｔｍ％）とが、下記の（式３）に示す関係を満たす、
請求項１または２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
Ｉ
ｃ
／（Ｉ
Ｎｉ
＋Ｉ
Ｘ
）≦０．３・・・（式３）
【請求項４】
前記Ｉ
Ｚｒ
が、下記の（式４）に示す関係を満たす、
請求項１または２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
０．１ａｔｍ％≦Ｉ
Ｚｒ
≦３ａｔｍ％・・・（式４）
【請求項５】
Ｌｉの物質量［Ｌｉ］、Ｎｉの物質量［Ｎｉ］、前記元素Ｘの物質量［Ｘ］、Ｂの物質量［Ｂ］、および、Ｚｒの物質量［Ｚｒ］が、下記の（式５）と（式５Ａ）と（式５Ｂ）と（式５Ｃ）と（式５Ｄ）に示す関係を満たす、
請求項１または２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
［Ｌｉ］：［Ｎｉ］：［Ｘ］：［Ｂ］：［Ｚｒ］＝ａ：（１－ｂ－ｃ－ｄ）：ｂ：ｃ：ｄ …（式５）
０．９５≦ａ≦１．２・・・（式５Ａ）
０＜ｂ≦０．３・・・（式５Ｂ）
０＜ｃ≦０．１・・・（式５Ｃ）
０＜ｄ≦０．１・・・（式５Ｄ）
【請求項６】
５０％累積体積粒度Ｄ
５０
が、下記の（式６）に示す関係を満たす、
請求項１または２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
５μｍ≦Ｄ
５０
≦２５μｍ・・・（式６）
【請求項７】
ＢＥＴ比表面積ＢＥＴが、下記の（式７）に示す関係を満たす、
請求項１または２に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
０．３ｍ
２
／ｇ≦ＢＥＴ≦１．５ｍ
２
／ｇ・・・（式７）
【請求項８】
請求項７に記載のリチウム二次電池用正極活物質
を有する、
リチウム二次電池用正極。
【請求項９】
請求項８に記載のリチウム二次電池用正極活物質
を有する、
リチウム二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、および、リチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池において、正極は、例えば、リチウム金属複合酸化物を含む正極活物質を用いて作製される。
【０００３】
従来、リチウム二次電池の性能を向上させるために、様々な正極活物質が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７１０３２２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウム二次電池においては、サイクル特性の向上が要求されている。
【０００６】
本発明は、リチウム二次電池のサイクル特性を向上させることができる、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、および、リチウム二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］
Ｌｉ，Ｎｉ、元素Ｘ、Ｂ、および、Ｚｒを組成に含むリチウム二次電池用正極活物質であって、
前記元素Ｘは、Ｃｏ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｍｎ，およびＺｎからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
Ｘ線光電子分光法によって測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質の表面におけるＢの原子濃度Ｉ
Ｂ
（ａｔｍ％）とＺｒの原子濃度Ｉ
Ｚｒ
（ａｔｍ％）とが、下記の（式１Ａ）および（式１Ｂ）に示す関係を満たす、
リチウム二次電池用正極活物質。
５ａｔｍ％≦Ｉ
Ｂ
≦３０ａｔｍ％・・・（式１Ａ）
２０≦Ｉ
Ｂ
／Ｉ
Ｚｒ
≦１５０・・・（式１Ｂ）
［２］
前記Ｘ線光電子分光法によって測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質の表面におけるＮｉの原子濃度Ｉ
Ｎｉ
（ａｔｍ％）と元素Ｘの原子濃度Ｉ
Ｘ
（ａｔｍ％）と前記Ｉ
Ｂ
が、下記の（式２）に示す関係を満たす、
［１］に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
０．５５≦Ｉ
Ｂ
／（Ｉ
Ｎｉ
＋Ｉ
Ｘ
＋Ｉ
Ｂ
）≦０．９０・・・（式２）
［３］
前記Ｘ線光電子分光法によって測定される、前記リチウム二次電池用正極活物質の表面におけるＣの原子濃度Ｉ
ｃ
（ａｔｍ％）とＮｉの原子濃度Ｉ
Ｎｉ
（ａｔｍ％）と元素Ｘの原子濃度Ｉ
Ｘ
（ａｔｍ％）とが、下記の（式３）に示す関係を満たす、
［１］又は［２］に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
Ｉ
ｃ
／（Ｉ
Ｎｉ
＋Ｉ
Ｘ
）≦０．３・・・（式３）
［４］
前記Ｉ
Ｚｒ
が、下記の（式４）に示す関係を満たす、
［１］から［３］のいずれか１つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
０．１ａｔｍ％≦Ｉ
Ｚｒ
≦３ａｔｍ％・・・（式４）
［５］
Ｌｉの物質量［Ｌｉ］、Ｎｉの物質量［Ｎｉ］、前記元素Ｘの物質量［Ｘ］、Ｂの物質量［Ｂ］、および、Ｚｒの物質量［Ｚｒ］が、下記の（式５）と（式５Ａ）と（式５Ｂ）と（式５Ｃ）と（式５Ｄ）に示す関係を満たす、
［１］から［４］のいずれか１つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
［Ｌｉ］：［Ｎｉ］：［Ｘ］：［Ｂ］：［Ｚｒ］＝ａ：（１－ｂ－ｃ－ｄ）：ｂ：ｃ：ｄ …（式５）
０．９５≦ａ≦１．２・・・（式５Ａ）
０＜ｂ≦０．３・・・（式５Ｂ）
０＜ｃ≦０．１・・・（式５Ｃ）
０＜ｄ≦０．１・・・（式５Ｄ）
［６］
５０％累積体積粒度Ｄ
５０
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リチウム二次電池のサイクル特性を向上させることができる、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極、および、リチウム二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、リチウム二次電池の一例を示す模式図である。
図２は、全固体リチウム二次電池の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下より、本発明の実施形態の一例について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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