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公開番号2025115325
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-06
出願番号2024009818
出願日2024-01-25
発明の名称正極活物質粉末及びリチウム二次電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250730BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】リチウム二次電池の抵抗増加率を低減することができる正極活物質粉末が提供される。
【解決手段】本開示の正極活物質粉末は、正極活物質で構成される複数の粒子(A)からなる。前記複数の粒子(A)は、複数の一次粒子(A1)と、前記一次粒子(A1)が焼結して形成された複数の二次粒子(A2)とからなる。50個以上の前記粒子(A)が収まる視野の走査顕微鏡写真において、複数の粗大二次粒子の割合は、前記視野内の前記複数の粒子(A)の総数に対して、45個数%以下である。前記複数の粗大二次粒子は、前記複数の二次粒子(A2)のうち5つ以上の前記一次粒子(A1)が焼結して形成された複数の二次粒子(A2)を示す。複数の微粒子の割合は、前記視野内の前記複数の粒子(A)の総数に対して、1.5個数%以下である。前記複数の微粒子は、前記複数の粒子(A)のうち0.8μm以下の円相当直径を有する複数の粒子(A)を示す。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質で構成される複数の粒子（Ａ）からなるリチウム二次電池の正極活物質粉末であって、
前記複数の粒子（Ａ）が、複数の一次粒子（Ａ１）と、前記一次粒子（Ａ１）が焼結して形成された複数の二次粒子（Ａ２）と、からなり、
５０個以上の前記粒子（Ａ）が収まる視野の前記正極活物質粉末の走査顕微鏡写真において、複数の粗大二次粒子の割合が、前記視野内の前記複数の粒子（Ａ）の総数に対して、４５個数％以下であり、
前記複数の粗大二次粒子が、前記複数の二次粒子（Ａ２）のうち、５つ以上の前記一次粒子（Ａ１）が焼結して形成された複数の二次粒子（Ａ２）を示し、
複数の微粒子の割合が、前記視野内の前記複数の粒子（Ａ）の総数に対して、１．５個数％以下であり、
前記複数の微粒子が、前記複数の粒子（Ａ）のうち、０．８μｍ以下の円相当直径を有する複数の粒子（Ａ）を示す、正極活物質粉末。
続きを表示（約 320 文字）【請求項２】
前記粗大二次粒子の割合が、前記視野内の前記複数の粒子（Ａ）の総数に対して、２８個数％以下であり、
前記微粒子の割合が、前記視野内の前記複数の粒子（Ａ）の総数に対して、０．８個数％以下である、請求項１に記載の正極活物質粉末。
【請求項３】
前記正極活物質が、層状結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物である、請求項１に記載の正極活物質粉末。
【請求項４】
前記リチウム遷移金属酸化物が、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の正極活物質粉末。
【請求項５】
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の正極活物質粉末を含む正極を備える、リチウム二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、正極活物質粉末及びリチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、電池性能の向上の観点から、正極活物質粉末の粒径及び結晶性を調整することが行われている。
【０００３】
特許文献１は、正極活物質を開示している。当該正極活物質は、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）及びマンガン（Ｍｎ）を含むリチウム遷移金属酸化物である。ニッケル（Ｎｉ）の含量は、特定の範囲である。前記リチウム遷移金属酸化物は、ドーピング元素でドーピングされている。前記ドーピング元素は、Ｂ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｗ及びＡｌからなる群から選択された少なくともいずれか一つである。特定の圧延密度で圧延後の平均粒径（Ｄ５０）は、４μｍ～１０μｍである。前記正極活物質は、単一粒子の形態（すなわち、一次粒子）を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－００１２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、単結晶の正極活物質粉末は、一次粒子に加えて、二次粒子を含む。二次粒子は、複数の一次粒子が焼結して形成される。正極活物質粉末を含む正極を備えるリチウム二次電池の充電又は放電が行われているときに（以下、「耐久中」ともいう）、二次粒子の界面は割れ、新たな新生面が生まれやすい。これにより、正極の劣化は促進されやすい。加えて、正極活物質粉末は、その製造時に生成する複数の微粒子を含む。微粒子は、一次粒子及び二次粒子のどちらであるかを問わず、０．８μｍ以下の円相当直径を有する粒子である。微粒子は、耐久中に、正極中の導電パスの遮断を発生しやすい。さらに、微粒子は、結晶成長が不十分であるため、構造安定性に優れない。これらの結果、従来の正極活物質粉末は、リチウム二次電池の抵抗増加率を低減することができないおそれがある。
【０００６】
特許文献１は、二次粒子の割合及び微粒子の割合を開示されていない。そのため、特許文献１に開示の正極活物質を含む正極を備えるリチウム二次電池の充放電が繰り返し行われると、リチウム二次電池の抵抗が増加しやすいおそれがある。そのため、リチウム二次電池の充放電が繰り返し行われても、リチウム二次電池の抵抗の増加を抑制することができる正極活物質粉末（すなわち、リチウム二次電池の抵抗増加率を低減することができる正極活物質粉末）が求められている。
【０００７】
本開示は、上記事情に鑑みたものである。
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、リチウム二次電池の抵抗増加率を低減することができる正極活物質粉末を提供することである。
本開示の他の実施形態が解決しようとする課題は、抵抗増加率が低減されたリチウム二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
＜１＞正極活物質で構成される複数の粒子（Ａ）からなるリチウム二次電池の正極活物質粉末であって、
前記複数の粒子（Ａ）が、複数の一次粒子（Ａ１）と、前記一次粒子（Ａ１）が焼結して形成された複数の二次粒子（Ａ２）と、からなり、
５０個以上の前記粒子（Ａ）が収まる視野の前記正極活物質粉末の走査顕微鏡写真において、複数の粗大二次粒子の割合が、前記視野内の前記複数の粒子（Ａ）の総数に対して、４５個数％以下であり、
前記複数の粗大二次粒子が、前記複数の二次粒子（Ａ２）のうち、５つ以上の前記一次粒子（Ａ１）が焼結して形成された複数の二次粒子（Ａ２）を示し、
複数の微粒子の割合が、前記視野内の前記複数の粒子（Ａ）の総数に対して、１．５個数％以下であり、
前記複数の微粒子が、前記複数の粒子（Ａ）のうち、０．８μｍ以下の円相当直径を有する複数の粒子（Ａ）を示す、正極活物質粉末。
＜２＞前記粗大二次粒子の割合が、前記視野内の前記複数の粒子（Ａ）の総数に対して、２８個数％以下であり、
前記微粒子の割合が、前記視野内の前記複数の粒子（Ａ）の総数に対して、０．８個数％以下である、前記＜１＞に記載の正極活物質粉末。
＜３＞前記正極活物質が、層状結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物である、前記＜１＞又は＜２＞に記載の正極活物質粉末。
＜４＞前記リチウム遷移金属酸化物が、Ｎｉ、Ｃｏ及びＭｎの少なくとも１つを含む、前記＜３＞に記載の正極活物質粉末。
＜５＞前記＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の正極活物質粉末を含む正極を備える、リチウム二次電池。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一実施形態によれば、リチウム二次電池の抵抗増加率を低減することができる正極活物質粉末が提供される。
本開示の他の実施形態によれば、抵抗増加率が低減されたリチウム二次電池が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、一次粒子の模式図である。
図２は、二次粒子の模式図である。
【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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