JP2022539760A - 充電式リチウムイオン電池用正極活物質としてのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物 - Google Patents
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Abstract
Description
‐ 表面層におけるアルミニウム含有量は、粉末の総重量に対して、0.10重量%である、
‐ LiAlO2含有量は、粉末のM’の総原子含有量に対して、0.15原子%である、
‐ LiM”1-aAlaO2含有量は、粉末のM’の総原子含有量に対して、0.08原子%である。
第1の実施形態では、本発明は、リチウム遷移金属系酸化物粒子を含む、リチウムイオン電池に好適な正極活物質粉末に関し、当該粒子は、コア及び表面層を含み、当該表面層は、当該コアの上にあり、当該粒子は、元素:Li、金属M’、及び酸素を含み、金属M’は、式:M’=(NizMnyCox)1-kAkを有し、Aは、ドーパントであり、0.50≦z≦0.89、0.05≦y≦0.25、0.05≦x≦0.25、x+y+z+k=1、及びk≦0.01であり、当該正極活物質粉末は、3μm~15μmの範囲の中央粒径D50、及び1nm~200nmの範囲、好ましくは5nm~200nm以下の表面層厚を有し、
当該表面層は、正極活物質粉末の総重量に対して、0.04重量%以上0.15重量%以下の含有量のアルミニウムを含み、
当該表面層は、LiAlO2相及びLiM”O2相を含み、M”は、Al、Ni、Mn、及びCoを含み、当該LiAlO2相は、正極活物質粉末のM’の総原子含有量に対して、0.10原子%以上0.30原子%以下の含有量で当該表面層に存在し、当該LiM”O2相は、正極活物質粉末のM’の総原子含有量に対して、0.00原子%超0.14原子%未満の含有量で存在する。
第2の実施形態では、好ましくは第1の実施形態に従い、本発明による当該正極活物質粉末の粒子は、アルミニウムを含み、73.0±0.1eV~74.5±0.2eV、好ましくは73.6±0.2eV~74.0±0.2eVの結合エネルギーの範囲における最大Al2pピーク強度を含むXPSパターンを有し、当該強度は、XPSスペクトル分析によって得られる。
第3の実施形態では、好ましくは実施形態1又は2に従い、当該リチウム遷移金属系酸化物粒子は、100以上のAl被覆率A1/A2を有し、A1は、表面層に含有される元素Al、Ni、Mn、Co、及びSの原子比Al/(Ni+Mn+Co+Al+S)であり、当該原子比A1は、XPSスペクトル分析によって得られ、A2が、ICPによって得られる原子比Al/(Ni+Mn+Co+Al+S)である。
1)リチウム遷移金属系酸化物粒子のXPSスペクトルを取得する工程、
2)それぞれ、LiM’’1-aAlaO2(Alピーク1;area_1)、LiAlO2(Alピーク2;area_2)、及びAl2O3(Alピーク3;area_3)化合物に帰属する3つのそれぞれの領域(area_1、area_2、area_3)を有する、3つの個々のピーク(Alピーク1、Alピーク2、及びAlピーク3)を識別するように、当該XPSスペクトルをデコンボリューションする工程、
3)当該3つの個々のピークの領域(_1~_3)を合計することによって、総Al2pピーク面積値を計算する工程、及び
4)Al2pピーク面積の当該値を、原子比A1(原子%/原子%)=(Al/(Ni+Mn+Co+Al+S))に変換する工程。
a)スマートバックグラウンド機能を備えたThermo Scientific Avantage softwareを使用して、Ni、Mn、Co、及びSの一次XPSピークをフィッティング、各元素のピーク面積を取得する工程、
b)Thermo Scientific Avantage software及びScofield相対感度ライブラリを使用して、工程4 a)で得られたNi、Mn、Co、及びSのピーク面積及び工程3)で得られたAlピーク面積を原子%に変換する工程、
c)Al原子%の値をNi、Mn、Co、Al、及びSの原子%の合計で割ることにより、当該Al2p原子%をA1に変換する工程。
第4の実施形態では、好ましくは前述の実施形態のいずれか1つに従い、本発明によるhNMCカソード材料は、モノリシック形態を有する。
第5の実施形態では、好ましくは前述の実施形態のいずれか1つに従い、正極活物質粉末は、一般式:Li1+a’((Niz’Mny’Cox’Alv)1-kAk)1-a’O2を有し、Aのみが、ドーパントであり、0.50≦z’≦0.89、0.05≦y’≦0.25、0.05≦x’≦0.25、x’+y’+z’+v+k=1、0.0014≦v≦0.0054、-0.05≦a’≦0.05、及びk≦0.01である。
第6の実施形態では、好ましくは前述の実施形態のいずれか1つに従い、Aは、Al、B、S、Mg、Zr、Nb、W、Si、Ba、Sr、Ca、Zn、Cr、V、Y、及びTiのうちの1つ以上である。
第7の実施形態では、好ましくは前述の実施形態のいずれか1つに従い、表面層の厚さは、粒子の各々の断面の周辺に位置する第1の点と、当該第1の点と当該粒子の幾何学的中心(又は重心)との間に定義される線上に位置する第2の点との間の最短距離として定義され、結晶構造遷移は、第2の点位置でSTEMによって観察される。結晶構造遷移は、表面層における混合立方晶及びスピネル構造から粒子のコアにおける層状構造への遷移で構成され得る。
‐ リチウム遷移金属系酸化物化合物を調製する工程と、
‐ 当該リチウム遷移金属系酸化物化合物をアルミニウムイオン源、好ましくはNaAlO2と混合し、それにより混合物を得る工程と、
‐ 本発明による正極活物質粉末を得るために、1時間~10時間の時間、混合物を炉内の酸化雰囲気中で350℃~500℃未満、好ましくは最大450℃の温度で加熱する工程と、を含む。
A1.コインセルの調製
正極の調製に関しては、溶媒(NMP,Mitsubishi)中に正極活物質粉末、コンダクタ(Super P,Timcal)、及びバインダー(KF#9305,Kureha)を、重量比90:5:5の配合で含有するスラリーを、高速ホモジナイザーを使用して調製する。均質化したスラリーを、ギャップが230μmであるドクターブレードコータを用いて、アルミニウム箔の片面上に塗り広げる。スラリーでコーティングした箔をオーブン内で120℃において乾燥させて、次いで、カレンダー加工ツールを使用してプレスする。次に、これを真空オーブン中で再び乾燥させて、電極フィルム内の残留溶媒を完全に除去する。コインセルは、アルゴンを充填させたグローブボックス中で組み立てられる。セパレータ(Celgard2320)を、正極と、負極として使用したリチウム箔との間に配置する。EC:DMC(1:2)中1MのLiPF6は、電解質として使用され、セパレータと電極との間に滴下される。次いで、コインセルを完全に密封して、電解質の漏れを防止する。
各コインセルを、Toscat‐3100コンピュータ制御ガルバノスタットサイクリングステーション(galvanostatic cycling station)(TOYO製)を用いて、25℃でサイクルする。サンプルを評価するために使用したコインセル試験スケジュールを表2に詳述する。スケジュールは、160mA/gの1C電流定義を使用し、4.3V~3.0V/Li金属窓範囲における0.1Cでのレート性能の評価を含む。初期充電容量CQ1及び放電容量DQ1を、定電流モード(CC)で測定する。
B1.フルセル調製
650mAhの(フレキシブル)パウチ型セルを次のように作製する:正極活物質、コンダクタ(Super‐P,Timcal)、導電剤としてのグラファイト(KS‐6,Timcal)、及びバインダーとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF 1710,Kureha)を、分散媒としてのN‐メチル‐2‐ピロリドン(NMP)に加え、それによって、正極活物質粉末、導電剤、及びバインダーの質量比が92/3/1/4となるようにした。その後、混合物を混練して混合スラリーを調製する。次いで、得られた混合スラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔から作製された集電体の両面に適用する。適用領域の幅は、43mmであり、長さは、405mmである。正極活物質の典型的な充填重量は、約11.5±0.2mg/cm2である。次いで、電極を、乾燥させ、120kgf(1176.8N)の圧力を用いて電極密度3.4±0.05g/cm3になるまでカレンダー加工する。また、正極の端部には、カソード集電体タブとして機能するアルミニウム板がアーク溶接されている。
下記条件下で25℃にて、作製したフルセルの充電池を充電し、数回放電して、それらの充電-放電サイクル性能を測定する。
‐ CCモードにて1Cレート下で4.2Vまで、次にCVモードにてC/20に到達するまで、充電を実施する。
‐ 次いで、セルを、10分間休止設定する。
‐ CCモードにて1Cレートで、2.7Vに下がるまで放電を行う。
‐ 次いで、セルを、10分間休止設定する。
‐ 充電-放電サイクルを、電池が約80%の保持容量に到達するまで続けて行う。100サイクル毎に、CCモードにおいて0.2のCレートで、2.7Vに下がるまで一回の放電を行う。
正極活物質粉末の組成は、Agillent ICP720‐ESを使用する誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma、ICP)法によって測定する。三角フラスコ中で、1gの粉末サンプルを50mLの高純度塩酸に溶解させる。前駆体を完全に溶解させるまで、フラスコをウォッチガラスでカバーし、380℃で、ホットプレート上で加熱する。室温まで冷却した後、三角フラスコの溶液を250mLのメスフラスコに注ぐ。その後、メスフラスコに250mLの標線まで脱イオン水で充填し、続いて、完全に均質化させた。ピペットで適切な量の溶液を取り出し、2回目の希釈のために250mLメスフラスコに移し、メスフラスコに250mLの標線まで内部標準物質及び10%塩酸を充填した後、均質化させる。最後に、この溶液をICP測定に使用する。Alの、Ni、Mn、Co、Al、及びSの総量に対する原子比(Al/(Ni+Mn+Co+Al+S)(原子%))は、A2と名づけられている。
D1.測定条件
本発明では、X線光電子分光法(XPS)を使用して、本発明によるカソード材料粒子の表面層に存在するAl系化合物又は相の各々の含有量(原子%単位)を特定及び決定する。
XPS測定では、信号は、サンプル表面層の最初の数ナノメートル(例えば、1nm~10nm)から取得される。したがって、XPSによって測定される全ての元素は、表面層に含有されている。表面層は、特定された相の均質な分布を有すると想定される。
工程1)線形関数によるバックグラウンドの除去、
工程2)フィッティングモデルの方程式を決定、
工程3)フィッティングモデルの方程式の変数の制約を決定、
工程4)計算前に変数の初期値を決定、
工程5)計算を実施
本発明では、XPS信号処理が、65±0.5eV~85±0.5eVの範囲のAl2pナロースキャンのスペクトルを使用して実施され、スペクトルは、70eV~85eVの範囲の最大強度を有する(又は中心にある)Al2pピークを含み、Ni3pピークと重なり、これらのピークのそれぞれは、65eV~71eVの範囲で最大強度を有する(又は中心にある)。測定されたデータポイントのバックグラウンドは、65.0±0.5eV~81.5±0.5eVの範囲で線形にベースライン化される。
Ni3pピークには4つのサブピークがあり、Al2pピークには3つのサブピークがあり、ピークは、65.0±0.5eV~81.5±0.5eVの範囲を中心とする。ピークには、Ni3p1、Ni3p1サテライト、Ni3p2、Ni3p2サテライト、Alピーク1、Alピーク2、及びAlピーク3のラベルが付けられている。サテライトピークは、その一次ピークよりも数eV高い結合エネルギーで現れるわずかな付随するピークである。これは、XPS装置のアノード材料からのフィルタリングされていないX線源に関連付けられる。Alピーク1~3は、粒子表面層に存在する化合物に対応し、各々が、i)LiM”1-aAlaO2、ii)LiAlO2、及びiii)Al2O3相にそれぞれ関連する。
5つの変数(y0、xc、A’、w、mu)の制約を以下に説明する。
‐ y0(オフセット):
全ての7つのサブピークのy0は0である。
Ni3p1のXc≧66.0eV;
Ni3p1のXc≦Ni3p1サテライトのXc-0.7eV;
Ni3p1サテライトのXc≦Ni3p2のXc-0.7eV;
Ni3p2のXc≦72eV
Ni3p2のXc≦Ni3p2サテライトのXc-0.7eV;
72.3eV≦Alピーク1のXc≦73.3eV;
73.5eV≦Alピーク2のXc≦73.9eV;及び
73.9eV≦Alピーク3のXc≦74.3eV。
Ni3p1のA’×0.1≦Ni3p1サテライトのA’×1.2≦Ni3p1のA’;
Ni3p2のA’×0.1≦Ni3p2サテライトのA’;及び
全ての7つのサブピークのA’は1.0超である。
1.2≦w≦1.8
0.1≦mu≦0.9
変数の初期値が次の手順によって取得されると、サブピークをフィッティングるための計算が再現可能になる。
1)y0、w、muの初期値は、それぞれ0、1.5、0.7に設定される。
2)サブピークNi3p1、Ni3p1サテライト、Ni3p2、Ni3p2サテライト、Alピーク1、Alピーク2、及びAlピーク3のxcの初期値は、それぞれ、67.0eV、68.0eV、69.0eV、70.0eV、73.0eV、73.7eV、及び74.3eVである。
3)サブピークNi3p1、Ni3p1サテライト、Ni3p2、及びNi3p2サテライトのA’の初期値は、次の手順で取得される。
3.a)Ni3p1のサブピークのA’は、Ni3pピークの最大ピーク強度に1.5の係数を掛けたものであり、ピークの形状は、底辺が3eVの三角形として推定される。
3.b)Ni3p2のサブピークのA’は、Ni3p1のA’の60%である。
3.c)Ni3p1サテライトのサブピークのA’は、Ni3p1のA’の80%である。
3.d)Ni3p2サテライトのサブピークのA’は、Ni3p2のA’の80%である。
4)サブピークAlピーク1、Alピーク2、及びAlピーク3のA’の初期値は、以下の手順で取得される。
A’=分画係数(FF)×推定面積×正規化係数(NF)
ピークデコンボリューションプロセスは、Microsoft Excel(登録商標)ソフトウェアバージョン1808に組み込まれたソルバーツールによって支援される。ソルバー計算の目的として、ターゲットセルの最小値が設定される。ターゲットセルは、測定された曲線と計算された曲線との差の2乗の合計を返す。測定された曲線と計算された曲線との相関係数が99.5%以上になると計算を終了する。数値が100%に近づくと、計算された曲線の形状が測定された曲線の形状と密接に一致していることを示す。それ以外の場合、目的の最小値に到達するまで、反復が続く。
各AlサブピークのA’(面積)の比率は、各Alサブピークの面積を全ての3つのAlサブピークの総面積で割ることによって、表面層における対応するAl化合物間の相対原子比に直接変換される。次いで、LiM”1-aAlaO2、LiAlO2、及びAl2O3の量が、正極活物質粉末中のM’の総原子含有量に対して提供される。
Al2pを除く他の元素の全ての一次ピークは、スマートバックグラウンド機能を備えたThermo Scientific Avantage softwareを使用してフィッティングられる。スマートバックグラウンドはシャーリータイプのベースラインであり、バックグラウンドの強度はデータポイントの強度よりも低くする必要があるという制約がある。Al2pピーク積分面積は、B2)XPSデコンボリューションプロセスにおけるAlピーク1、Alピーク2、及びAlピーク3の合計面積として計算される。スコフィールド相対感度ライブラリは、積分されたピーク領域からの原子分率の計算に使用される。Alの、Ni、Mn、Co、Al、及びSの総量に対する原子比(Al/(Ni+Mn+Co+Al+S)(原子%))は、A1と名づけられている。
粒子内のAl分布を調べるために、粒子の断面TEMラメラをHelios Nanolab 450hp(FEI、米国、https://www.nanolabtechnologies.com/helios-nanolab-450-fei/)デュアルビーム走査型電子顕微鏡‐集束イオンビーム(SEM‐FIB)で準備した。Gaイオンビームは、30kVの電圧と30pA~7nAの電流で使用される。エッチングされたサンプルの寸法は5×8μm、厚さは100nmである。STEMイメージングは、加速電圧300kVのGRAND ARM 300F(JEOL、https://www.jeol.co.jp/en/products/detail/JEM-ARM300F.html)を使用してサンプルで実行される。分解能は0.063mmであり、検出器角度は8C(54~200mrad)である。
粒径分布(PSD)は、水性媒体中に粉末を分散させた後、Hydro MV湿式分散付属品を備えるMalvern Mastersizer 3000を用いて測定する。粉末の分散を改善するために、十分な超音波照射及び撹拌を適用し、適切な界面活性剤を導入する。D10、D50、及びD90は、累積体積%分布の10%、50%、及び90%における粒径として定義される。スパンは、スパン=(D90-D10)/D50として定義される。
本発明を以下の(非限定的な)実施例において更に説明する。
モノリシックNMC CEX1‐A及びCEX1‐Bは、以下のように実行されるコア調製(プロセスA)、粉砕プロセス(プロセスB)、及び乾燥(プロセスC)工程を通して得られる。
この二重焼結プロセスは、Li供給源と混合遷移金属前駆体(以下MTHと称される)との間の固相反応である。
A1)共沈:M’=Ni0.625Mn0.175Co0.200である一般式M’(OH)2を有するMTHは、KR101547972(B1)(6ページ、番号25~7ページ、番号32)に記載のプロセスによって調製される。MTHは、約4μmのD50を有する。
A2)1回目のブレンド:リチウム欠乏焼結前駆体を得るために、Li2CO3及び前駆体を、0.80のLi/M’比で、均質にブレンドする。
A3)1回目の焼結:1回目のブレンド工程からのブレンドを、895℃の炉内で9時間、空気雰囲気下で焼結する。焼結ブロックを砕く。この工程から得られた生成物は、Li/M’=0.80を有する粉末状リチウム欠乏焼結前駆体である。
A4)2回目のブレンド:Liの化学量論量をLi/M’=1.045に補正するため、リチウム欠乏焼結前駆体を、LiOH・H2Oとブレンドする。
A5)2回目の焼結:2回目のブレンドからのブレンドを、920℃の炉内で9時間、空気含有雰囲気中で焼結する。焼結ブロックを砕く。
B1)1回目の粉砕:A5からの砕いた大きな凝集化合物を粉砕して、凝集中間体NMCを調製する。
B2)2回目の粉砕ー湿式粉砕:B1からの得られた凝集中間体粒子をモノリシック一次粒子に分離するために、湿式ボールミル粉砕プロセスを適用する。50gの凝集中間体NMCを、50mLの脱イオン水及び1cmのZrO2ボールの入った250mLの容器に、容器の体積の50%の充填比で入れる。容器を市販のボールミル装置で15時間回転させ、計算粉砕速度は約20cm/秒である。
湿式粉砕された固体粉末を水から分離する。濾過した湿式粉砕された化合物を、乾燥空気を用いる従来のオーブンにおいて80℃で乾燥させる。4.2μmのD50及び1.00のスパンを有する乾燥モノリシック高Ni NMCは、CEX1‐Aとラベル付けされている。
本発明によるモノリシックNMC EX1は、0.5原子%(Al対M’)のNaAlO2をプロセスB2中に加えること、及びプロセスCの最終生成物に375℃で10時間の追加の熱処理が適用されることを除いて、CEX1‐Aの準備と同様の方法で得られる。
モノリシックNMC CEX2‐Aは、追加の熱処理が適用されないことを除いて、EX1の調製と同様の方法で得られる。
本発明によらないモノリシックNMC CEX3は、0.5原子%のNaAlO2の代わりに、2.0原子%(Al対M’)のNaAlO2をプロセスB2中に加えることを除いて、EX1の準備と同様の方法で得られる。
本発明によらないモノリシックNMC CEX4は、以下の手順で得られる。CEX1‐Aを、0.5原子%(Al対M’)のNaAlO2粉末と乾式混合する。混合物を375℃で10時間加熱する。
本発明によらない多結晶NMC CEX5は、以下の手順として特許文献1(8ページ27行目~9ページ7行目まで)で説明されているように、二重焼結プロセスによって得られる。
本発明による多結晶NMC EX2は、以下の手順で得られる。
この例は、超高NiモノリシックNMCを生成するための製造プロセス、及び各プロセス工程後の生成物の特徴を示し、中間体生成物を比較例とみなす。
CEX7‐Aは、2.0原子%のNaAlO2をプロセスB中に加えることを除いて、CEX1‐Aの準備と同様の方法で得られる。
‐ Alsurfaceは、EDSによって測定された表面層におけるAlの含有量(原子%単位)であり、
‐ Altotalは、EDSによって測定された当該粉末の粒子中のAlの総含有量(原子%単位)であり、
‐ Area1は、Dにわたる断面TEM‐EDSによって測定されたAl/M*含有量の積分であり、
‐ Al(x)は、断面TEM EDSによって測定された断面粒子の点xでのAlの原子含有量であり、
‐ M*(x)は、断面TEM EDSによって測定された断面粒子の点xでのNi、Mn、Co、Al、及びSの原子含有量であり、
‐ xは、表面の厚さを定義する第1の点の位置と第2の点位置との間のTEMによって測定されたnmで表される距離であり、
‐ Area2は、距離C上の断面SEM‐EDSによって測定されたAl/M*含有量の積分であり、
‐ Al(x)は、断面TEM EDSによって測定された断面粒子の点xでのAlの原子含有量であり、
‐ M*(x)は、断面TEM EDSによって測定された断面粒子の点xでのNi、Mn、Co、Al、及びSの原子含有量であり、
‐ xは、nmで表され、当該第1の点の位置(x=0nm)と当該粒子の幾何学的中心(x=C)との間をTEMによって測定され、Cは、好ましくは2.0μm~10.0μmの範囲である。
式Li1+a(Ni0.86Mn0.04Co0.10)1-aO2を有するNiとM’との原子比が86原子%の多結晶hNMC粉末を調製して、表面処理効果を次のように特定する:
1)共沈:CSTRにおいてニッケル‐マンガン‐コバルト硫酸塩、水酸化ナトリウム、及びアンモニアを混合する共沈法により、金属組成M’=Ni0.86Mn0.04Co0.10を有する遷移金属系水酸化物前駆体M’O0.16(OH)1.84が作製される。
EX3は、次の手順によって調製される:1kgのCEX8を、11.68gのAl2(SO4)3・16H2Oを29.66mLの脱イオン水に溶解することにより調製されたアルミニウム及び硫酸イオン溶液とブレンドする。作製したブレンドを酸素雰囲気下で、375℃で8時間加熱する。加熱後に、粉末を砕き、分級し、ふるい分けして、CEX8を得る。したがって、hNMC化合物(EX3)は、EX3の総重量に対して約1000ppmのAlを含有する。
Claims (10)
- リチウム遷移金属系酸化物の粒子を含む、リチウムイオン電池用の正極活物質粉末であって、前記リチウム遷移金属系酸化物の粒子はコア及び表面層を含み、前記表面層は前記コアの上にあり、前記粒子はLi、金属M’、及び酸素を含み、前記金属M’は式M’=(NizMnyCox)1-kAkを有し、Aはドーパントであり、0.50≦z≦0.89、0.05≦x≦0.25、0.05≦x≦0.25、x+y+z+k=1、及びk≦0.01であり、
前記正極活物質粉末は、中央粒径D50が3μm~15μmの範囲内であり、表面層厚が5nm~200nm、好ましくは5nm~150nmの範囲内であり、
前記表面層は前記正極活物質粉末の総重量に対して0.04重量%以上0.15重量%以下の含有量のアルミニウムを含み、
前記表面層はLiAlO2相及びLiM”O2相を含み、M”は、Al、Ni、Mn、及びCoを含み、前記LiAlO2相は前記正極活物質粉末のM’の総原子含有量に対して0.10原子%以上0.30原子%以下の含有量で前記表面層に存在し、前記LiM”O2相は前記正極活物質粉末のM’の総原子含有量に対して0.00原子%超0.14原子%未満の含有量で存在する、正極活物質粉末。 - 前記コアはLi、金属M’、及び酸素を含み、M’は式M’=NizMnyCoxAkを有し、Aはドーパントであり、0.60≦z≦0.86、0.05≦y≦0.25、0.05≦x≦0.25、x+y+z+k=1、及びk≦0.01である、請求項1に記載の正極活物質粉末。
- 前記リチウム遷移金属系酸化物の粒子は100以上のAl表面被覆率A1/A2を有し、A1は、前記表面層に含有される元素Al、Ni、Mn、Co、及びSの原子比Al/(Ni+Mn+Co+Al+S)であり、前記原子比A1はXPSスペクトル分析によって得られ、A2は、ICPによって得られる原子比Al/(Ni+Mn+Co+Al+S)である、請求項1に記載の正極活物質粉末。
- 前記表面層は、73.0±0.2eV~74.5±0.2eV、好ましくは73.6±0.2eV~74.0±0.2eVの範囲内の結合エネルギーでAl2pの最大ピーク強度を有し、前記最大ピーク強度はXPSスペクトル分析によって得られる、請求項1又は2に記載の正極活物質粉末。
- 一般式Li1+a’((Niz’Mny’Cox’Alv)1-kAk)1-a’O2を有し、Aのみがドーパントであり、0.50≦z’≦0.89、0.05≦y’≦0.25、0.05≦x’≦0.25、x’+y’+z’+v+k=1、0.0014≦v≦0.0054、-0.05≦a’≦0.05、及びk≦0.01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粉末。
- Aは、Al、B、S、Mg、Zr、Nb、W、Si、Ba、Sr、Ca、Zn、Cr、V、Y、及びTiのうちの1つ以上である、請求項1から5のいずれか一項に記載の正極活物質粉末。
- 0.25~0.90の範囲のスパンを有する多結晶形態を含む請求項1から6のいずれか一項に記載の正極活物質粉末。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の正極活物質粉末を製造する方法であって、
a)リチウム遷移金属系酸化物化合物を調製する工程と、
b)前記リチウム遷移金属系酸化物化合物をアルミニウムイオン源、好ましくはNaAlO2と混合することにより混合物を得る工程と、
c)前記正極活物質粉末を得るように、1時間~10時間の時間、前記混合物を炉内の酸化雰囲気中で350℃~500℃未満、好ましくは最大450℃の温度で加熱する工程と、を順に含む方法。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の正極活物質粉末を含む電池。
- 電気自動車又はハイブリッド電気自動車における請求項9に記載の電池の使用。
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