JP2013161622A5 - - Google Patents
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本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、特定の化学式で表される化合物を含み、所定の充放電をすることにより得られる固溶体リチウム含有遷移金属酸化物とすることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物は、化学式（１）で表される化合物を含み、上限電位が対極に対して４．３Ｖ以上４．８Ｖ未満となるように充放電し、この充放電を複数回繰り返すに際して、上限電位を段階的に高めることにより得られるものである。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（１）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．３９≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（１）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．３９≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
本発明によれば、化学式（１）で表される化合物を含み、上限電位が対極に対して４．３Ｖ以上４．８Ｖ未満となるように充放電し、この充放電を複数回繰り返すに際して、上限電位を段階的に高めることにより得られる固溶体リチウム含有遷移金属酸化物とした。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（１）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．３９≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
そのため、低いヒステリシス量及び高い放電容量を有する固溶体リチウム含有遷移金属酸化物及びリチウムイオン二次電池を提供することができる。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（１）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．３９≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
そのため、低いヒステリシス量及び高い放電容量を有する固溶体リチウム含有遷移金属酸化物及びリチウムイオン二次電池を提供することができる。
まず、本発明の一実施形態に係る固溶体リチウム含有遷移金属酸化物について詳細に説明する。
本実施形態の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物は、化学式（１）で表される化合物を含み、上限電位が対極に対して４．３Ｖ以上４．８Ｖ未満となるように充放電し、この充放電を複数回繰り返すに際して、上限電位を段階的に高めることにより得られるものである。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（１）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．３９≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
本実施形態の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物は、化学式（１）で表される化合物を含み、上限電位が対極に対して４．３Ｖ以上４．８Ｖ未満となるように充放電し、この充放電を複数回繰り返すに際して、上限電位を段階的に高めることにより得られるものである。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（１）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．３９≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
化学式（１）において、ａ、ｂ、ｃ及びｄが０．３９≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足しない場合は、低いヒステリシス量及び高い放電容量を有する固溶体リチウム含有遷移金属酸化物とならない。例えば、化学式（１）において、ａが０．３９未満の場合は、ヒステリシス量が０．２５Ｖより高くなる。また、ａが０．７５以上の場合は、固溶体の構造が安定化しない。また、化学式（１）において、ｂが０．１８超の場合は、ヒステリシス量が０．２５Ｖより高くなる。更に、化学式（１）において、ｃが０や１．０以上の場合は、固溶体の構造が安定化しない。更にまた、化学式１において、ｄが０．２５超の場合は、ヒステリシス量が０．２５Ｖより高くなる。また、ｄが０．０５未満の場合は、放電容量が２００ｍＡｈ／ｇより低くなる。
また、本実施形態の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物の好適な例としては、化学式（２）で表されるものである。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（２）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．４２≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（２）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．４２≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
更に、本実施形態の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物のより好適な例としては、化学式（３）で表されるものである。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（３）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．４２≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１１、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（３）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．４２≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１１、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
また、本実施形態の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物の更に好適な例としては、化学式（４）で表されるものである。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（４）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．４８≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１１、０＜ｃ＜１．００、０．１０≦ｄ≦０．２３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（４）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．４８≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１１、０＜ｃ＜１．００、０．１０≦ｄ≦０．２３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
更に、本実施形態の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物の特に好適な例としては、化学式（５）で表されるものである。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（５）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．４８≦ａ＜０．７５、０．０２≦ｂ≦０．０７、０＜ｃ＜１．００、０．１０≦ｄ≦０．２３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（５）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．４８≦ａ＜０．７５、０．０２≦ｂ≦０．０７、０＜ｃ＜１．００、０．１０≦ｄ≦０．２３、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）
そして、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物の製造方法の一例としては、化学式（１）
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（１）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．３９≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ≦１．００、０．０５≦ｄ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）で表される固溶体リチウム含有遷移金属酸化物前駆体を用いて作用極を得、次いで、得られた作用極を用いて所定の電位範囲での充電又は充放電を行う固溶体リチウム含有遷移金属酸化物の製造方法を挙げることができる。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（１）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．３９≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ≦１．００、０．０５≦ｄ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。）で表される固溶体リチウム含有遷移金属酸化物前駆体を用いて作用極を得、次いで、得られた作用極を用いて所定の電位範囲での充電又は充放電を行う固溶体リチウム含有遷移金属酸化物の製造方法を挙げることができる。
（実施例１）
＜正極活物質１の組成及び物性＞
化学式：Ｌｉ１．５[Ｎｉ０．５０７５Ｃｏ０．０３５Ｍｎ０．８０７５[Ｌｉ]０．１５]Ｏ３
（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５、ｄ＝０．１５）
＜正極活物質１の組成及び物性＞
化学式：Ｌｉ１．５[Ｎｉ０．５０７５Ｃｏ０．０３５Ｍｎ０．８０７５[Ｌｉ]０．１５]Ｏ３
（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５、ｄ＝０．１５）
Claims (7)
- 化学式（１）で表される化合物を含み、上限電位が対極に対して４．３Ｖ以上４．８Ｖ未満となるように充放電し、この充放電を複数回繰り返すに際して、上限電位を段階的に高めることにより得られることを特徴とする固溶体リチウム含有遷移金属酸化物。
Ｌｉ１．５［ＮｉａＣｏｂＭｎｃ［Ｌｉ］ｄ］Ｏ３…（１）
（式中、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、０．３９≦ａ＜０．７５、０≦ｂ≦０．１８、０＜ｃ＜１．００、０．０５≦ｄ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１．５の関係を満足する。） - 上記化学式（１）において、上記ａ及びｄが、０．４２≦ａ＜０．７５、０．０５≦ｄ≦０．２３の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物。
- 上記化学式（１）において、上記ｂが、０≦ｂ≦０．１１の関係を満足することを特徴とする請求項２に記載の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物。
- 上記化学式（１）において、上記ａ及びｄが、０．４８≦ａ＜０．７５、０．１０≦ｄ≦０．２３の関係を満足することを特徴とする請求項３に記載の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物。
- 上記化学式（１）において、上記ｂが、０．０２≦ｂ≦０．０７の関係を満足することを特徴とする請求項４に記載の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物。
- 上記化合物を正極活物質として適用したリチウムイオン二次電池のヒステリシス量が０．１〜０．２５であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物。
- 請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物を用いたことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
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