JP2019029343A - 正極活物質、および、電池 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1における正極活物質は、リチウム複合酸化物と、リチウム複合酸化物の表面を被覆し、電子伝導率が106S/m以下である被覆材と、を含む正極活物質であって、当該リチウム複合酸化物は、F、Cl、N、Sからなる群より選択される一種または二種以上の元素を含む。また、当該リチウム複合酸化物は、空間群C2/mに属する結晶構造を有し、XRDパターンにおける(003)面のピークと(104)面のピークとの積分強度比I(003)/I(104)が、0.05≦I(003)/I(104)≦0.90、を満たす。
ここで、Aは、Mn、Co、Ni、Fe、Cu、Nb、Mo、Ti、Al、Cr、Zr、Zn、Na、K、Ca、Mg、Pt、Au、B、P、Eu、Sm、Ce、Hからなる群より選択される一種または二種以上の元素であってもよい。
0≦a≦3、
0.5≦b≦4、
1≦c≦4、
を満たしてもよい。
ここで、Meは、Mn、Co、Ni、Fe、Cu、V、Nb、Mo、Ti、Cr、Zr、Zn、Na、K、Ca、Mg、Pt、Au、Ag、Ru、W、B、Si、P、Alからなる群より選択される一種または二種以上の元素であってもよい。
1.05≦x≦1.4、
0.6≦y≦0.95、
1.33≦α<2、
0<β≦0.67、
を満たしてもよい。
1.15≦x≦1.3、
0.7≦y≦0.85、
1.8≦α≦1.95、
0.05≦β≦0.2、
を満たしてもよい。
以下に、実施の形態1の正極活物質に含まれるリチウム複合酸化物の製造方法の一例が、説明される。
以下、実施の形態2が説明される。なお、上述の実施の形態1と重複する説明は、適宜、省略される。
[正極活物質の作製]
LiFとLi2MnO3とLiMnO2とLiCoO2とLiNiO2とを、Li/Mn/Co/Ni/O/F=1.2/0.54/0.13/0.13/1.9/0.1のモル比となるようにそれぞれ秤量した。
次に、70質量部の上述の正極活物質と、20質量部の導電剤と、10質量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF)と、適量の2−メチルピロリドン(NMP)とを、混合した。これにより、正極合剤スラリーを得た。
上述の実施例1から、添加する被覆材を、それぞれ変えた。
上述の実施例1から、リチウム複合酸化物の組成を、それぞれ変えた。
上述の実施例1〜8と同様にして、比較例1〜4のリチウム複合酸化物を得た。
正極に対する電流密度を0.5mA/cm2に設定し、4.7Vの電圧に達するまで、実施例1〜8および比較例1〜4の電池を充電した。
LiFとLi2MnO3とLiMnO2とLiCoO2とLiNiO2とを、Li/Mn/Co/Ni/O/F=1.2/0.54/0.13/0.13/1.9/0.1のモル比となるようにそれぞれ秤量した。
上述の参考例1から、前駆体およびLi/Me/O/Fの混合比率を、それぞれ変えた。
上述の参考例1と同様にして、Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O1.9F0.1で表される組成を有する正極活物質を得た。
上述の参考例1と同様にして、Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O1.9F0.1で表される組成を有する正極活物質を得た。
上述の参考例1と同様にして、Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2.0で表される組成を有する正極活物質を得た。
上述の参考例1と同様にして、Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O1.9F0.1で表される組成を有する正極活物質を得た。
公知の手法を用いて、LiCoO2で表される組成を有する正極活物質を得た。
正極に対する電流密度を0.5mA/cm2に設定し、4.9Vの電圧に達するまで、参考例1の電池を充電した。
11 ケース
12 正極集電体
13 正極活物質層
14 セパレータ
15 封口板
16 負極集電体
17 負極活物質層
18 ガスケット
21 正極
22 負極
Claims (19)
- F、Cl、N、及びSからなる群より選択される少なくとも1種を含有するリチウム複合酸化物と、
前記リチウム複合酸化物の表面を被覆し、106S/m以下の電子伝導率を有する被覆材と、を含み、
前記リチウム複合酸化物の結晶構造は空間群C2/mに属し、
前記リチウム複合酸化物のXRDパターンにおける(104)面のピークに対する(003)面のピークの積分強度比I(003)/I(104)が、0.05≦I(003)/I(104)≦0.90、を満たす、
正極活物質。 - 前記被覆材は、無機材料である、
請求項1に記載の正極活物質。 - 前記リチウム複合酸化物に対する前記被覆材の質量比が、0.2以下である、
請求項1または2に記載の正極活物質。 - 前記リチウム複合酸化物に対する前記被覆材の質量比が、0.01以上、かつ、0.1以下である、
請求項3に記載の正極活物質。 - 前記被覆材の厚みが、0.1nm以上、かつ、2.0nm以下である、
請求項1から4のいずれか一項に記載の正極活物質。 - 前記被覆材は、前記リチウム複合酸化物の前記表面の少なくとも一部と、固溶体を形成している、
請求項1から5のいずれか一項に記載の正極活物質。 - 前記被覆材は、酸化物である、
請求項1から6のいずれか一項に記載の正極活物質。 - 前記酸化物は、組成式LiaAbOc(ここで、Aは、Mn、Co、Ni、Fe、Cu、Nb、Mo、Ti、Al、Cr、Zr、Zn、Na、K、Ca、Mg、Pt、Au、B、P、Eu、Sm、Ce、及びHからなる群より選択される少なくとも1種であり、0≦a≦3、 0.5≦b≦4、かつ、1≦c≦4)で表される、
請求項7に記載の正極活物質。 - 前記酸化物は、MnO2、Al2O3、MgO、LiNbO3、及びLiBO2からなる群より選択される少なくとも1種である、
請求項8に記載の正極活物質。 - 0.11≦I(003)/I(104)≦0.85、を満たす、
請求項1から9のいずれか一項に記載の正極活物質。 - 0.44≦I(003)/I(104)≦0.85、を満たす、
請求項10に記載の正極活物質。 - 前記リチウム複合酸化物は、Mnを含有する、
請求項1から11のいずれか一項に記載の正極活物質。 - 前記リチウム複合酸化物は、CoおよびNiをさらに含有する、
請求項12に記載の正極活物質。 - 前記リチウム複合酸化物は、Fを含有する、
請求項1から13のいずれか一項に記載の正極活物質。 - 前記リチウム複合酸化物は、組成式LixMeyOαQβ(ここで、Meは、Mn、Co、Ni、Fe、Cu、V、Nb、Mo、Ti、Cr、Zr、Zn、Na、K、Ca、Mg、Pt、Au、Ag、Ru、W、B、Si、P、及びAlからなる群より選択される少なくとも1種であり、Qは、F、Cl、N、及びSからなる群より選択される少なくとも1種であり、1.05≦x≦1.4、 0.6≦y≦0.95、 1.33≦α<2、かつ、0<β≦0.67)で表される、
請求項1から14のいずれか一項に記載の正極活物質。 - 前記リチウム複合酸化物を、主成分として含む、
請求項1から15のいずれか一項に記載の正極活物質。 - 請求項1から16のいずれか一項に記載の正極活物質を含む正極と、
負極と、
電解質と、を備える、
電池。 - 前記負極は、リチウムイオンを吸蔵および放出しうる負極活物質、または、リチウム金属を負極活物質として溶解および析出させうる材料を含み、
前記電解質は、非水電解液である、
請求項17に記載の電池。 - 前記負極は、リチウムイオンを吸蔵および放出しうる負極活物質、または、リチウム金属を負極活物質として溶解および析出させうる材料を含み、
前記電解質は、固体電解質である、
請求項17に記載の電池。
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