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公開番号2025130040
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2025020594
出願日2025-02-12
発明の名称正極活物質、それを含む正極、及びリチウム二次電池
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】高容量を有し、充放電を繰り返しても優れた容量維持率及び低い抵抗変化量を有する正極活物質、それを含む正極、及びリチウム二次電池に提供することである。
【解決手段】本発明は正極活物質、それを含む正極、及びリチウム二次電池に関し、より詳しくは、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及びアルミニウム(Al)を含有するリチウムニッケル系複合酸化物を含み、第1領域と、前記第1領域を囲み、正極活物質の最外殻から中心に向かう方向に1μmの厚さを有する領域と定義される第2領域と、を含み、前記第2領域のアルミニウムに対するニッケルの含量比(N_Ni/N_Al)は5乃至45である。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、及びアルミニウム（Ａｌ）を含有するリチウムニッケル系複合酸化物を含み、
第１領域と、
前記第１領域を囲み、正極活物質の最外殻から中心に向かう方向に１μｍの厚さを有する領域と定義される第２領域と、
を含み、
前記第２領域のアルミニウムに対するニッケルの含量比（Ｎ
Ni
／Ｎ
Al
）は５乃至４５である、
正極活物質。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記第２領域のアルミニウムに対するコバルトの含量比（Ｎ
Co
／Ｎ
Al
）は０．１乃至１０である、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項３】
前記第１領域のアルミニウムに対するニッケルの含量比（Ｎ
Ni
／Ｎ
Al
）は、前記第２領域ＲＧ２の前記アルミニウムに対するニッケルの含量比（Ｎ
Ni
／Ｎ
Al
）より大きい、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項４】
前記第１領域のアルミニウムに対するニッケルの含量比（Ｎ
Ni
／Ｎ
Al
）は４６以上である、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項５】
前記正極活物質は、前記リチウムニッケル系複合酸化物を含むコアと、
前記コアの上に位置し、コバルトとアルミニウムとを含むコーティング層と、を含む、
請求項１に記載の正極活物質。
【請求項６】
前記コアは一次粒子が凝集された二次粒子である、
請求項５に記載の正極活物質。
【請求項７】
前記コアはコバルトを含み、
前記コアのコバルトの含量は前記コーティング層のコバルトの含量より少ない、
請求項５に記載の正極活物質。
【請求項８】
前記コーティング層において、前記コバルトに対する前記アルミニウムのモル比（Ｃ
Al
／Ｃ
Co
）は０．１乃至４である、
請求項５に記載の正極活物質。
【請求項９】
前記コーティング層は、前記コアの上の第１コーティング層と、前記第１コーティング層の上の第２コーティング層とを含み、
前記第２コーティング層のアルミニウムの含量は前記第１コーティング層のアルミニウムの含量より多い、
請求項５に記載の正極活物質。
【請求項１０】
正極集電体と正極活物質層とを含み、
前記正極活物質層は請求項１に記載の正極活物質を含む、
正極。
（【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、それを含む正極、及びリチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
最近、携帯電話、ノートパソコン、電気自動車など、電池を使用する電子機構の急速な普及に伴って、エネルギー密度が高く、高容量の二次電池の需要が急速に増大されつつある。それによって、リチウム二次電池の性能を向上させるための研究開発が活発に行われている。
【０００３】
リチウム二次電池は、リチウムイオンの挿入（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）及び脱離（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）が可能な活物質を含む正極及び負極と、電解液を含む電池であって、リチウムイオンが正極及び負極で挿入／脱離される際の酸化及び還元反応によって電気エネルギーを生産する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、高容量を有し、充放電を繰り返しても優れた容量維持率及び低い抵抗変化量を有する正極活物質、それを含む正極、及びリチウム二次電池に提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態による正極活物質は、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、及びアルミニウム（Ａｌ）を含有するリチウムニッケル系複合酸化物を含み、第１領域と、前記第１領域を囲み、正極活物質の最外殻から中心に向かう方向に１μｍの厚さを有する領域と定義される第２領域と、を含み、前記第２領域のアルミニウムに対するニッケルの含量比（Ｎ
Ni
／Ｎ
Al
）は５乃至４５であり得る。
【０００６】
本発明の一実施形態による正極は正極集電体と正極活物質とを含み、前記正極活物質は上述した正極活物質を含み得る。
【０００７】
本発明一実施形態によるリチウム二次電池は上述した正極活物質を含み得る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一実施形態による正極活物質、それを含む正極、及びリチウム二次電池は高容量を有しながら、長寿命を有し、充放電の繰り返しによる抵抗変化量が低い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施形態によるリチウム二次電池の簡略に示す概念図である。
一実施形態によるリチウム二次電池を概略的に示す断面図である。
一実施形態によるリチウム二次電池を概略的に示す断面図である。
一実施形態によるリチウム二次電池を概略的に示す断面図である。
一実施形態によるリチウム二次電池を概略的に示す断面図である。
本発明の実施形態による正極の断面図である。
本発明の実施形態による正極活物質を説明するための概略図である。
本発明の実施形態による正極活物質を説明するための概略図であって、図７のＭ領域を拡大した拡大図である。
本発明の実施形態による正極活物質を説明するための概略図である。
本発明の実施形態による正極活物質の製造方法を説明するためのフローチャートである。
本発明の実施形態による正極活物質の製造方法のステップＳ１００を説明するためのフローチャートである。
本発明の実施形態による正極活物質の製造方法のステップＳ３００及びステップＳ５００を説明するための概略図である。
本発明の実施形態による正極活物質の製造方法のステップＳ７００を説明するための概略図である。
本発明の実施形態による正極活物質の製造方法のステップＳ９００を説明するための概略図である。
本発明の実施形態による正極活物質の製造方法のステップＳ９００を説明するための概略図である。
実施例１による正極活物質の断面に対する透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像及びエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を利用したマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ）の結果である。
透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像及びエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を利用し、実施例１による正極活物質の断面に対する深さ分析（ｄｅｐｔｈｐｒｏｆｉｌｉｎｇ）をした結果である。
透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像及びエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を利用し、実施例１による正極活物質の断面に対する深さ分析をした結果である。
透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像及びエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を利用し、実施例１による正極活物質の断面に対する深さ分析をした結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の構成及び効果を十分に理解するために、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限らずに様々な形態で実施され得、様々な変更を加え得る。単に、本実施形態の説明によって本発明の開示が完全になるようにし、本発明の属する技術分野の通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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