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公開番号2025118860
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2025081152,2023206075
出願日2025-05-14,2017-03-24
発明の名称非水系電解質二次電池用正極活物質
出願人本田技研工業株式会社,日亜化学工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250805BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高い出力特性と高い耐久性を両立できる非水系電解質二次電池用正極活物質を提供する。
【解決手段】体積基準による累積粒度分布における50%粒径D₅₀の電子顕微鏡観察に基づく平均粒径D_SEMに対する比D₅₀/D_SEMが1以上4以下であり、層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含み、前記リチウム遷移金属複合酸化物の組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル数の比が0.6以上0.8未満であり、以下の態様の少なくとも1つを満たす正極活物質。
(i)前記リチウム遷移金属複合酸化物のX線回折法により求められるニッケル元素のディスオーダーが2.0%以下である。
(ii)体積基準による累積粒度分布における90%粒径D₉₀の10%粒径D₁₀に対する比D₉₀/D₁₀が2.3以下である。
(iii)前記D₅₀が1μm以上5.5μm以下である。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
体積基準による累積粒度分布における５０％粒径Ｄ
５０
の電子顕微鏡観察に基づく平均粒径Ｄ
ＳＥＭ
に対する比Ｄ
５０
／Ｄ
ＳＥＭ
が１以上４以下であり、層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を含み、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル数の比が０．６以上０．８未満であり、
以下の態様の少なくとも１つを満たす正極活物質。
（ｉ）前記リチウム遷移金属複合酸化物のＸ線回折法により求められるニッケル元素のディスオーダーが２．０％以下である。
（ｉｉ）体積基準による累積粒度分布における９０％粒径Ｄ
９０
の体積基準による累積粒度分布における１０％粒径Ｄ
１０
に対する比Ｄ
９０
／Ｄ
１０
が２．３以下である。
（ｉｉｉ）前記Ｄ
５０
が１μｍ以上５．５μｍ以下である。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
前記リチウム遷移金属複合酸化物は、組成にコバルトを含み、リチウム以外の金属の総モル数に対するコバルトのモル数の比が０．２以下である請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記リチウム遷移金属複合酸化物は、組成にマンガン及びアルミニウムの少なくとも一方を含み、リチウム以外の金属の総モル数に対するマンガン及びアルミニウムの総モル数の比が０．２以下である請求項１又は２に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記リチウム遷移金属複合酸化物は、リチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル数の比が１．０以上１．３以下である請求項１から３のいずれか１項に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記リチウム遷移金属複合酸化物は、リチウム以外の金属の総モル数に対する酸素原子のモル数の比が１．９以上２．１以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記Ｄ
５０
の前記Ｄ
ＳＥＭ
に対する比Ｄ
５０
／Ｄ
ＳＥＭ
が１以上３以下である請求項１から５のいずれか１項に記載の正極活物質。
【請求項７】
前記Ｄ
９０
が２．８μｍ以上１６．４μｍ以下であり、
前記Ｄ
１０
が１．１μｍ以上７．６μｍ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の正極活物質。
【請求項８】
集電体と、前記集電体上に配置され、請求項１から７のいずれか１項に記載の正極活物質を含む正極活物質層とを備える非水系電解質二次電池用電極。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、非水系電解質二次電池用正極活物質に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
電気自動車等の大型動力機器用途の非水系電解質二次電池用正極活物質には、高い出力特性と高い耐久性が同時に求められている。高い出力特性を得るには、多くの一次粒子が凝集した二次粒子の構造を有する正極活物質であって、二次粒子内部を中空構造にして高ＢＥＴ化すること、凝集した二次粒子の一次粒子サイズを小さくすること等が有効である。しかしながら、そのような正極活物質では、電極を形成する際の加圧処理、充放電時の膨張収縮等により二次粒子に割れが生じる場合があり、耐久性に改良の余地があった。
上記に関連して１つの２次粒子を構成する１次粒子の数を少なくするようにした正極活物質が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また一次粒子を単分散させた正極活物質が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－２４３９４９号公報
特開２００４－３５５８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術の正極活物質においては、出力特性と耐久性とを充分に高いレベルで両立できない場合があった。本開示に係る一実施形態の課題は、高い出力特性と高い耐久性を両立できる非水系電解質二次電池用正極活物質を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りであり、本発明は以下の態様を包含する。
第一態様は、電子顕微鏡観察に基づく平均粒径Ｄ
ＳＥＭ
が１μｍ以上７μｍ以下であり、体積基準による累積粒度分布における５０％粒径Ｄ
５０
の電子顕微鏡観察に基づく平均粒径Ｄ
ＳＥＭ
に対する比Ｄ
５０
／Ｄ
ＳＥＭ
が１以上４以下であり、体積基準による累積粒度分布における９０％粒径Ｄ
９０
の１０％粒径Ｄ
１０
に対する比Ｄ
９０
／Ｄ
１０
が４以下であるリチウム遷移金属複合酸化物粒子群を含み、リチウム遷移金属複合酸化物は組成にニッケルを含み層状構造を有する非水系電解質二次電池用正極活物質である。
【０００６】
第二態様は、集電体と、前記集電体上に配置され、前記正極活物質を含む正極活物質層と、を備える非水系電解質二次電池用電極である。
第三態様は、前記電極を備える非水系電解質二次電池である。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係る一実施形態によれば、高い出力特性と高い耐久性を両立できる非水系電解質二次電池用正極活物質を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例１に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
実施例３に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
実施例４に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
実施例５に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
実施例６に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
比較例１に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
比較例２に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
実施例７に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
実施例８に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
比較例３に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
比較例４に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
実施例１０に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
実施例１１に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
実施例１２に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
比較例５に係るリチウム遷移金属複合酸化物粒子のＳＥＭ画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示に係る非水系電解質二次電池用正極活物質を、実施の形態に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに特定するものではない。なお、本明細書において組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
【００１０】
［非水系電解質二次電池用正極活物質］
本開示に係る一実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質（以下、単に「正極活物質」ともいう）は、電子顕微鏡観察に基づく平均粒径Ｄ
ＳＥＭ
が１μｍ以上７μｍ以下であり、体積基準による累積粒度分布における５０％粒径Ｄ
５０
の電子顕微鏡観察に基づく平均粒径に対する比Ｄ
５０
／Ｄ
ＳＥＭ
が１以上４以下であり、体積基準による累積粒度分布における９０％粒径Ｄ
９０
の１０％粒径Ｄ
１０
に対する比Ｄ
９０
／Ｄ
１０
が４以下であるリチウム遷移金属複合酸化物粒子群を含み、該粒子群を構成するリチウム遷移金属複合酸化物は、組成にニッケルを含み層状構造を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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