JP7066223B2 - リチウム二次電池用正極材、これを含む正極及びリチウム二次電池 - Google Patents
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Description
[化学式1]
Lia[NibCocM1 dMa e]O2
前記化学式1において、前記M1はMn、Al、ZrまたはMgであり、前記MaはW、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、Al、In、Ta、Y、In、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca、Ce、Nb、Mg、B、及びMoからなる群から選択される1種以上の元素であり、0.9≦a≦1.2、0.8≦b<1、0.01≦c<0.2、0.01≦d<0.2、0≦e≦0.02である。
[化学式2]
Lix[NiyCozMnwM2 vMb u]O2
前記化学式2において、M2はAl、Mg、ZrまたはTiであり、前記MbはW、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、Al、In、Ta、Y、In、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca、Ce、Nb、Mg、B、及びMoからなる群から選択される1種以上の元素であり、前記0.9≦x≦1.2、0.8≦y<1、0.01≦z<0.2、0.01≦w<0.2、0.01≦v<0.2、0≦u≦0.02である。
先ず、本発明に係る正極材に対して説明する。
Lia[NibCocM1 dMa e]O2
Lix[NiyCozMnwM2 vMb u]O2
次いで、本発明に係る正極に対して説明する。
次いで、本発明に係るリチウム二次電池に対して説明する。
実施例1
平均粒径(D50)が5μmであるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2と平均粒径(D50)が15μmであるLiNi0.83Co0.11Mn0.04Al0.02O2を30:70の重重比で混合して正極材Aを形成した。
平均粒径(D50)が15μmであるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2と平均粒径(D50)が5μmであるLiNi0.83Co0.11Mn0.04Al0.02O2を70:30の重重比で混合して正極材Bを形成した。
平均粒径(D50)が10μmであるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2と平均粒径(D50)が5μmであるLiNi0.83Co0.11Mn0.04Al0.02O2を70:30の重重比で混合して正極材Cを形成した。
平均粒径(D50)が13μmであるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2と平均粒径(D50)が5μmであるLiNi0.83Co0.11Mn0.04Al0.02O2を70:30の重重比で混合して正極材Dを形成した。
平均粒径(D50)が15μmであるLiNi0.85Co0.1Mn0.05O2と平均粒径(D50)が5μmであるLiNi0.83Co0.11Mn0.05Mg0.01O2を70:30の重重比で混合して正極材Eを形成した。
平均粒径(D50)が15μmであるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2と平均粒径(D50)が5μmであるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2を70:30の重重比で混合して正極材Fを形成した。
平均粒径(D50)が6μmであるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2と平均粒径(D50)が8μmであるLiNi0.83Co0.11Mn0.04Al0.02O2を70:30の重重比で混合して正極材Gを形成した。
平均粒径(D50)が15μmであるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2と平均粒径(D50)が15μmであるLiNi0.83Co0.11Mn0.04Al0.02O2を70:30の重重比で混合して正極材Hを形成した。
平均粒径(D50)が5μmであるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2と平均粒径(D50)が5μmであるLiNi0.83Co0.11Mn0.04Al0.02O2を30:70の重重比で混合して正極材Iを形成した。
平均粒径(D50)が5μmであるLiNi0.6Co0.2Mn0.2O2と平均粒径(D50)が15μmであるLiNi0.83Co0.11Mn0.04Al0.02O2を30:70の重重比で混合して正極材Jを形成した。
平均粒径(D50)が5μmであるLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2と平均粒径(D50)が15μmであるLiNi0.6Co0.2Mn0.2O2を30:70の重重比で混合して正極材Kを形成した。
前記実施例1~5及び比較例1~6によって製造されたリチウム二次電池を45℃で0.3C/0.3C条件で2.5V~4.2Vの範囲で充放電しながら、100サイクル及び200サイクルでの容量維持率(%)及び抵抗増加率(%)を測定した。測定結果を表1に示した。また、図1には、実施例1、2及び比較例1によって製造されたリチウム二次電池のサイクル特性を表すグラフを示した。
Claims (7)
- 下記化学式1で表される第1正極活物質及び下記化学式2で表される第2正極活物質を含む正極材であり、
前記正極材は、大粒径粒子及び小粒径粒子を含むバイモーダル粒度分布を有し、
前記大粒径粒子と小粒径粒子の平均粒径(D50)の差が3μm以上であり、
前記大粒径粒子の平均粒径(D 50 )が12μmから18μmであり、
前記第1正極活物質が前記大粒径粒子であり、前記第2正極活物質が前記小粒径粒子であり、
[化学式1]
Lia[NibCoc Mn dMa e]O2
前記化学式1において、前記MaはW、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、In、Ta、Y、In、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca、Ce、Nb、Mg、B、及びMoからなる群から選択される1種以上の元素であり、0.9≦a≦1.2、0.8≦b<1、0.01≦c<0.2、0.01≦d<0.2、0≦e≦0.02であり、
[化学式2]
Lix[NiyCozMnw Al vMb u]O2
前記化学式2において、前記MbはW、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、In、Ta、Y、In、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca、Ce、Nb、Mg、B、及びMoからなる群から選択される1種以上の元素であり、0.9≦x≦1.2、0.8≦y<1、0.01≦z<0.2、0.01≦w<0.2、0.01≦v<0.2、0≦u≦0.02である、正極材。 - 前記小粒径粒子の平均粒径(D50)が1μmから7μm以下である、請求項1に記載の正極材。
- 前記第1正極活物質と第2正極活物質が10:90から90:10の重量比で含まれる、請求項1又は2に記載の正極材。
- 前記第1正極活物質及び第2正極活物質のうち少なくとも一つが、Al、Ti、W、B、F、P、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Cu、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、Bi、Si、及びSからなる群から選択される少なくとも一つのコーティング元素を含むコーティング層を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の正極材。
- 前記大粒径粒子と小粒径粒子の平均粒径(D50)の差が3μmから15μmである、請求項1から4のいずれか一項に記載の正極材。
- 正極集電体と、前記正極集電体上に形成される正極活物質層とを含む正極であって、
前記正極活物質層は、請求項1から5のいずれか一項に記載の正極材を含む、正極。 - 請求項6に記載の正極、
負極、
前記正極と負極の間に介在される分離膜、及び
電解質を含むリチウム二次電池。
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