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公開番号2025120234
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-15
出願番号2025092010,2023091720
出願日2025-06-02,2012-03-15
発明の名称リチウムイオン二次電池
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01M 4/58 20100101AFI20250807BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】放電容量及びエネルギー密度を高めることが可能なリチウムイオン二次電池及び
その作製方法を提供する。
【解決手段】正極と、負極と、正極及び負極の間に設けられる電解質とを有するリチウム
イオン二次電池であって、正極は、正極集電体と、正極集電体上に設けられる正極活物質
層とを有し、該正極活物質層は、一般式LiMPO₄(Mは、Fe(II),Mn(II
),Co(II),Ni(II)の一以上)で表されるリチウム含有複合酸化物を複数有
する。リチウム含有複合酸化物は、扁平形状を有する単結晶粒であり、扁平形状を有する
単結晶粒は、b軸方向の長さがa軸方向及びc軸方向の長さより短い。また、リチウム含
有複合酸化物は、単結晶粒のb軸方向が、正極集電体の表面と交差するように、正極集電
体上に設けられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極集電体と、前記正極集電体上の正極活物質層と、を有し、
前記正極活物質層は、リチウム含有複合酸化物を複数有し、
前記リチウム含有複合酸化物は、ＬｉＦｅ
ｆ
Ｎｉ
ｇ
Ｃｏ
ｈ
Ｍｎ
ｉ
ＰＯ
４
（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）であり、
前記リチウム含有複合酸化物は、ｂ軸方向の長さがａ軸方向及びｃ軸方向の各々の長さより短い扁平形状を有する単結晶粒であり、
前記単結晶粒のｂ面は、前記正極集電体に接している、リチウムイオン二次電池。
続きを表示（約 73 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記単結晶粒のｂ軸方向の長さは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、リチウムイオン二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池及びその作製方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン二次電池の開発が行われている。熱安定性が高いことから、リチウ
ムイオン二次電池の正極活物質材料として、オリビン型構造を有するＬｉＦｅＰＯ
４
，Ｌ
ｉＭｎＰＯ
４
，ＬｉＣｏＰＯ
４
，ＬｉＮｉＰＯ
４
等のリチウム含有複合酸化物が期待され
ている。オリビン型構造を有するリチウム含有複合酸化物に含まれる遷移金属元素（Ｆｅ
，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ）は二価である。
【０００３】
オリビン型構造を有するリチウム含有複合酸化物の作製方法として、固相法、水熱法、ゾ
ルゲル法等が用いられる（例えば特許文献１）。リチウムイオン二次電池の放電容量及び
エネルギー密度を高めるため、キャリアであるイオンの挿入及び脱離に関与する活物質層
を構成する活物質の粒径を小さくすると共に、粒度分布の幅を狭くする試みがなされてい
る。そこで、粒度分布の幅が狭く、粒径が小さいリチウム含有複合酸化物の作製方法とし
て、水熱法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第０８／０７７４４７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リチウム含有複合酸化物を用いたリチウムイオン二次電池では、リチウム
含有複合酸化物の抵抗が高いため、放電容量及びエネルギー密度の向上には限界があった
。
【０００６】
そこで、本発明の一態様では、放電容量及びエネルギー密度を高めることが可能なリチウ
ムイオン二次電池及びその作製方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、正極と、負極と、正極及び負極の間に設けられる電解質とを有するリ
チウムイオン二次電池であって、正極は、正極集電体と、正極集電体上に設けられる正極
活物質層とを有し、該正極活物質層は、リチウム含有複合酸化物を複数有する。リチウム
含有複合酸化物は、一般式ＬｉＭＰＯ
４
（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ），Ｍｎ（ＩＩ），Ｃｏ（Ｉ
Ｉ），Ｎｉ（ＩＩ）の一以上）で表される。また、リチウム含有複合酸化物は、扁平形状
を有する単結晶粒であり、扁平形状を有する単結晶粒は、ｂ軸方向の長さがａ軸方向及び
ｃ軸方向の長さより短い。代表的には、ｂ軸方向の長さが５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である
。また、リチウム含有複合酸化物の単結晶粒のｂ軸は、正極集電体の表面と任意の角度を
有し、且つ単結晶粒のｂ面が正極集電体に接する。即ち、単結晶粒のｂ軸が正極集電体の
表面と交差するように、正極集電体上に設けられる。代表的には、単結晶粒のｂ軸は、正
極集電体の表面に対して、６０度以上９０度以下で交差する。
【０００８】
なお、リチウム含有複合酸化物はオリビン型構造である。また、リチウム含有複合酸化物
は、斜方晶、空間群Ｐｎｍａ（６２）に属する。また、リチウム含有複合酸化物の単結晶
粒のａ軸方向及びｃ軸方向の長さは、ｂ軸方向の長さより長い。また、正極活物質層にお
いて、リチウム含有複合酸化物は積層していてもよい。
【０００９】
また、本発明の一態様は、扁平形状を有する単結晶粒であり、単結晶粒のｂ軸方向の長さ
が５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるリチウム含有複合酸化物を含むスラリーを正極集電体上
に塗布した後、リチウム含有複合酸化物を含むスラリーに圧力または振動を加え、リチウ
ム含有複合酸化物のｂ軸が正極集電体の表面と任意の角度を有すると共に、ｂ面が正極集
電体に接するように、リチウム含有複合酸化物を正極集電体上に設けることを特徴とする
。即ち、単結晶粒のｂ軸方向が正極集電体の表面と交差するように、正極集電体上にリチ
ウム含有複合酸化物を設けることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様のリチウムイオン二次電池の正極は、扁平形状の単結晶粒であり、ｂ軸方
向の長さがａ軸方向及びｃ軸方向の長さと比較して短い、オリビン型のリチウム含有複合
酸化物を正極活物質層に有する。また、ａ軸及びｃ軸を含む面（ｂ面）が、正極集電体に
接し、ｂ軸が正極集電体に対して、任意の角度を有する。即ち、ｂ軸方向が正極集電体の
表面に対して、交差する。このため、集電体と電解質の間でのリチウムイオンの移動が容
易となる。当該構造の正極活物質層を正極に有することで、リチウムイオン二次電池の内
部抵抗が低減すると共に、高出力化が可能である。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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