JP2016513067A - リチウムマンガン系酸化物及びそれを含む正極活物質 - Google Patents
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Abstract
Description
xLi2MnO3・(1−x)LiMO2 (1)
上記式中、
0<x<1、
Mは、Ni、Co及びMnからなる群から選択される1つ以上の元素である。
必須の遷移金属としてMnを含み、層状結晶構造を有するリチウムマンガン系酸化物として、0.25Li2MnO3・0.75(Mn0.47Ni0.53)O2を製造する過程において、酸化物形態のピラー物質としてNaCO3を0.05モル%添加し、空気中で800℃の温度範囲で5時間焼結することで、遷移金属層及び/又は酸素層にピラー元素(Na)が置換またはドープされている正極活物質を製造した。
実施例1の製造過程において、焼結温度が950℃の温度範囲で行われたこと以外は、正極の製造及び電池の製造方法においては実施例1と同様の方法でコイン型電池を作製した。
必須の遷移金属としてMnを含み、層状結晶構造を有するリチウムマンガン系酸化物として、0.15Li2MnO3・0.85(Mn0.41Ni0.47Co0.12)O2を製造する過程において、酸化物形態のピラー物質としてZrO2を0.02モル%添加し、空気中で950℃の温度範囲で5時間焼結することで、遷移金属層及び/又は酸素層にピラー元素(Zr)が置換またはドープされている正極活物質を製造した。
実施例2のリチウムマンガン複合酸化物の製造過程において、ピラー物質を添加していないこと以外は、正極の製造及び電池の製造方法においては実施例2と同様の方法でコイン型電池を作製した。
実施例3のリチウムマンガン複合酸化物の製造過程において、ピラー物質を添加していないこと以外は、正極の製造及び電池の製造方法においては実施例3と同様の方法でコイン型電池を作製した。
実施例1、2及び比較例1で製造された電池を2.5〜4.65Vの電圧範囲で0.1 C−rateの電流条件で初期サイクルを行ったとき、放電容量を得て、下記の表1及び図1に示した。
実施例1、2及び比較例1で製造された電池を3.0〜4.4Vの電圧範囲で0.5 C−rateの電流を流して寿命特性の実験を行い、このとき、寿命特性を、30サイクル行った後、初期容量に対する維持率として評価して、表2及び図2に示した。
実施例3及び比較例2で製造された電池を3.0〜4.4Vの電圧範囲で0.1 C−rateの電流条件で初期サイクルを行ったとき、放電容量を得て、下記の表3及び図4に示した。
実施例3及び比較例2で製造された電池を3.0〜4.4Vの電圧範囲で0.5 C−rateの電流を流して寿命特性の実験を行い、このとき、寿命特性を、30サイクル行った後、初期容量に対する維持率として評価して、表4及び図4に示した。
Claims (15)
- 必須の遷移金属としてMnを含み、層状結晶構造を有するリチウムマンガン系酸化物であって、
前記Mnの含量がその他の遷移金属の含量よりも多く、
4.4V以上の高電圧の範囲での最初の充電時にリチウム脱離と共に酸素が放出される平坦準位の区間特性を有し、
前記Mnを含む遷移金属層及び/又は酸素層にピラー元素が置換またはドープされていることを特徴とする、リチウムマンガン系酸化物。 - 前記リチウムマンガン系酸化物が、下記化学式1で表されることを特徴とする、請求項1に記載のリチウムマンガン系酸化物:
xLi2MnO3・(1−x)LiMO2 (1)
上記式中、
0<x<1、
Mが、Ni、Co及びMnからなる群から選択される1つ以上の元素である。 - 前記ピラー元素が、V、Na、Fe、Ba、Sr、Zr及びCaからなる群から選択される1つ以上であることを特徴とする、請求項1に記載のリチウムマンガン系酸化物。
- 前記ピラー元素の含量が、リチウムマンガン系酸化物の全量を基準にして0.02〜0.1モル%であることを特徴とする、請求項1に記載のリチウムマンガン系酸化物。
- 前記Mnの含量が、遷移金属の全量を基準にして50モル%以上であることを特徴とする、請求項1に記載のリチウムマンガン系酸化物。
- 前記リチウムマンガン系酸化物が、ピラー元素を含む化合物を、遷移金属前駆体及びリチウム前駆体と乾式混合した後、熱処理して製造されることを特徴とする、請求項1に記載のリチウムマンガン系酸化物。
- 前記熱処理の温度が800〜1000℃の範囲であることを特徴とする、請求項6に記載のリチウムマンガン系酸化物。
- 前記熱処理が空気雰囲気で行われることを特徴とする、請求項6に記載のリチウムマンガン系酸化物。
- 請求項1から8のいずれかに記載のリチウムマンガン系酸化物を含むことを特徴とする、二次電池用正極活物質。
- 請求項9に記載の正極活物質を含むことを特徴とする、二次電池用正極合剤。
- 請求項10に記載の二次電池用正極合剤が集電体上に塗布されていることを特徴とする、二次電池用正極。
- 請求項11に記載の二次電池用正極を含むことを特徴とする、リチウム二次電池。
- 請求項12に記載のリチウム二次電池を単位電池として含むことを特徴とする、電池モジュール。
- 請求項13に記載の電池モジュールを含むことを特徴とする、電池パック。
- 請求項14に記載の電池パックを電源として使用することを特徴とする、デバイス。
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