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公開番号2025130027
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2025004141
出願日2025-01-10
発明の名称リチウム二次電池用正極活物質、その製造方法、及びこれを含むリチウム二次電池
出願人三星エスディアイ株式会社,SAMSUNG SDI Co., LTD.
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類H01M 4/525 20100101AFI20250829BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】耐久性が優れたリチウム二次電池用正極活物質を提供する。
【解決手段】本発明は正極活物質、その製造方法、及びこれを含むリチウム二次電池に関し、より詳細には、第1表面及び第2表面を含む第1粒子であって、リチウム複合酸化物を含む、第1粒子と、前記第1表面上の第1コーティング層を含む。前記第1表面及び前記第2表面の表面積の比は3:7乃至8:2であり、前記第1コーティング層は前記第1粒子よりコバルトの含量がより多く、前記第1コーティング層のコバルト含量は、30原子%乃至100原子%である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１表面及び第２表面を含む第１粒子であって、リチウム複合酸化物を含む、第１粒子と、
前記第１表面上の第１コーティング層と、
を含み、
前記第１表面及び前記第２表面の表面積の比は、３：７乃至８：２であり、
前記第１コーティング層は、前記第１粒子よりコバルトの含量がより多く、前記第１コーティング層のコバルト含量は、３０原子％乃至１００原子％である、
正極活物質。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記第１コーティング層は、アルミニウムをさらに含む、請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記第１コーティング層のコバルト及びアルミニウムの原子モル数の比は、２：０．０５乃至２：１である、請求項２に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記第１粒子は、単粒子である、請求項１に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記第１粒子の平均粒径は、１μｍ乃至５μｍである、請求項１に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記第１粒子は、下記の化学式１で表示される第１リチウム複合酸化物を含む、請求項１に記載の正極活物質。
［化１］
Ｌｉ
a1
Ｎｉ
x1
Ｍａ
1-x1
Ｏ
b1
（前記化学式１で、ａ１は０．５乃至１．５であり、ｘ１は０．６乃至０．９９であり、ｂ１は１．８乃至２．２であり、１－ｘ１は０．０１乃至０．４であり、ＭａはＣｏ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｂ、Ｇａ、Ｃ、Ｓｉ、及びＳｎからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む。）
【請求項７】
前記正極活物質は、第２粒子及びその表面上の第２コーティング層をさらに含み、
前記第２粒子の平均粒径は、前記第１粒子の平均粒径より大きい、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項８】
前記第２粒子の平均粒径は、１０μｍ乃至２５μｍである、請求項７に記載の正極活物質。
【請求項９】
前記第２粒子は、複数の１次粒子（ｐｒｉｍａｒｙｐａｒｔｉｃｌｅｓ）が凝集された２次粒子（ｓｅｃｏｎｄａｒｙｐａｒｔｉｃｌｅ）である、請求項７に記載の正極活物質。
【請求項１０】
前記第２粒子は、多結晶である、請求項７に記載の正極活物質。
（【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】
本発明は正極活物質、その製造方法、及びこれを含むリチウム二次電池に関するものである。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
物質の物理的反応や化学的反応を通じて電気エネルギーを生成させて外部に電源を供給する電池（ｂａｔｔｅｒｙ）は各種電気電子機器に囲まれている生活環境に応じて、建物に供給される交流電源を獲得できない場合や直流電源が必要とする場合に使用する。
【０００３】
このような電池の中で化学的反応を利用する化学電池である１次電池と２次電池が一般的に使用されている。１次電池は乾電池を通称することと消耗性電池である。反面、２次電池は正極と負極で酸化／還元過程が反復可能な再充電式電池である。電流によって正極に対する還元反応が遂行されれば、電池が充電され、正極に対する酸化反応が遂行されれば、電池が放電される。２次電池はこのような充電－放電が反復的に遂行される。
【０００４】
リチウム二次電池において、ニッケルを高含量に含有するリチウム複合酸化物で成された正極活物質が注目を集めている。前記正極活物質は高いエネルギー密度を有する。最近にはリチウム二次電池の高容量化のために平均粒径が互いに異なる小粒子と大粒子を混合したバイモーダル（ｂｉｍｏｄａｌ）形態の正極活物質も使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第１１，９７３，２１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、耐久性が優れたリチウム二次電池用正極活物質を提供することである。
【０００７】
本発明が解決しようとする他の課題は、充放電効率が優れ、安全性及び容量維持率が向上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】
本発明の概念による正極活物質は、第１表面及び第２表面を含む第１粒子であって、リチウム複合酸化物を含む、第１粒子と、
前記第１表面上の第１コーティング層と、を含み、前記第１表面及び前記第２表面の表面積の比は３：７乃至８：２であり、前記第１コーティング層は前記第１粒子よりコバルト（Ｃｏ）の含量がより多く、前記第１コーティング層のコバルト（Ｃｏ）含量は、３０原子％乃至１００原子％であり得る。
【０００９】
本発明の他の概念による正極活物質の製造方法は、第１リチウム複合酸化物を含有する第１粒子を合成すること、第２リチウム複合酸化物を含有する第２粒子を合成すること、及び前記第１及び第２粒子の混合物に前駆体混合物をコーティングすることを含み、前記前駆体混合物はコバルト化合物及びアルミニウム化合物を含み、前記前駆体混合物をコーティングすることは、６５０℃乃至９００℃で行われ得る。
【００１０】
本発明のその他の概念によるリチウム二次電池は、上述した正極活物質を含むことができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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