JPWO2019189801A1 - 正極活物質、それを用いた正極及び二次電池、並びに正極活物質の製造方法 - Google Patents
正極活物質、それを用いた正極及び二次電池、並びに正極活物質の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019189801A1 JPWO2019189801A1 JP2020511113A JP2020511113A JPWO2019189801A1 JP WO2019189801 A1 JPWO2019189801 A1 JP WO2019189801A1 JP 2020511113 A JP2020511113 A JP 2020511113A JP 2020511113 A JP2020511113 A JP 2020511113A JP WO2019189801 A1 JPWO2019189801 A1 JP WO2019189801A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- active material
- cobalt oxide
- electrode active
- single crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 147
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 115
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 108
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 108
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 60
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 34
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 31
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 28
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii,iii) oxide Chemical compound [Co]=O.O=[Co]O[Co]=O LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 10
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 9
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 41
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 41
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 35
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 24
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 12
- -1 lithium cobalt nitride Chemical class 0.000 description 11
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 8
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 7
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 5
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 3
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 238000007716 flux method Methods 0.000 description 3
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910018133 Li 2 S-SiS 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009147 Li1.3Al0.3Ti0.7(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008745 Li2O-B2O3-P2O5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008523 Li2O-B2O3-ZnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008590 Li2O—B2O3—P2O5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008627 Li2O—B2O3—ZnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012316 Li3.6Si0.6P0.4O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013043 Li3PO4-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013035 Li3PO4-Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012810 Li3PO4—Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012797 Li3PO4—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013372 LiC 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013733 LiCo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010835 LiI-Li2S-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010833 LiI-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010842 LiI—Li2S—P2O5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010840 LiI—Li2S—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010855 LiI—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010847 LiI—Li3PO4-P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010864 LiI—Li3PO4—P2S5 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012254 LiPO4—Li2S—SiS Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014276 N-Li Inorganic materials 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014326 N—Li Inorganic materials 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010000020 Platelet Factor 3 Proteins 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018286 SbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-M Trifluoroacetate Chemical compound [O-]C(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- ZVLDJSZFKQJMKD-UHFFFAOYSA-N [Li].[Si] Chemical compound [Li].[Si] ZVLDJSZFKQJMKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000002029 aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- IEFUHGXOQSVRDQ-UHFFFAOYSA-N bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide;1-methyl-1-propylpiperidin-1-ium Chemical compound CCC[N+]1(C)CCCCC1.FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F IEFUHGXOQSVRDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 1
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
(1){100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、0.5〜3.0μmのメジアン径D50を有し、粒径の標準偏差が0.10〜0.20である、正極活物質。
(2){100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、1.5〜5.0m2/gの比表面積を有する、正極活物質。
(3){100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、粉末X線回折で測定される104回折線の強度に対する003回折線の強度の比率が1.5〜2.2である、正極活物質。
(4){100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、
(i)〜(iii)のうち少なくとも2つを備える正極活物質:
(i)0.5〜3.0μmのメジアン径D50を有し、粒径の標準偏差が0.10〜0.20である;
(ii)1.5〜5.0m2/gの比表面積を有する;及び
(iii)粉末X線回折で測定される104回折線の強度に対する003回折線の強度の比率が1.5〜2.2である。
(5)大気中光電子分光装置で測定されるイオン化ポテンシャルが5.50〜5.80eVである、上記(4)に記載の正極活物質。
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載の正極活物質を含む二次電池用の正極。
(7)上記(6)に記載の正極を含む二次電池。
(8)原料として、D50が0.3〜1.0μmの酸化コバルト粉末と、リチウム源の粉末とを準備すること、
フラックスとして塩化ナトリウム粉末を準備すること、
前記酸化コバルト粉末、前記リチウム源の粉末、及び前記塩化ナトリウム粉末を混合して、混合物を得ること、
前記混合物を、800〜1000℃で熱処理し、100〜300℃/hの降温速度で500℃以下まで冷却して、コバルト酸リチウム単結晶を含む反応物を得ること、並びに
前記反応物から前記塩化ナトリウムを溶解除去して、正極活物質であるコバルト酸リチウム単結晶を単離すること、
を含む、正極活物質の製造方法。
(9)前記リチウム源が、水酸化リチウム、炭酸リチウム、及び塩化リチウムのうちの少なくとも1種である、上記(8)に記載の正極活物質の製造方法。
(10)前記単離したコバルト酸リチウム単結晶を、600〜800℃で熱処理することを含む、上記(8)または(9)に記載の正極活物質の製造方法。
本実施形態は、{100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、0.5〜3.0μmのメジアン径D50を有し、粒径の標準偏差が0.10〜0.20である、正極活物質を対象とする。
本実施形態は、{100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、1.5〜5.0m2/gの比表面積を有する、正極活物質を対象とする。
本実施形態は、{100}面及び{104}面を備えた樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、粉末X線回折で測定される104回折線の強度に対する003回折線の強度の比率が1.5〜2.2である、正極活物質を対象とする。
本実施形態は、{100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、(i)〜(iii)のうち少なくとも2つを備える正極活物質を対象とする:
(i)0.5〜3.0μmのメジアン径D50を有し、粒径の標準偏差が0.10〜0.20である、
(ii)1.5〜5.0m2/gの比表面積を有する、及び
(iii)粉末X線回折で測定される104回折線の強度に対する003回折線の強度の比率が1.5〜2.2である。
本実施形態は、実施形態4の正極活物質であって、さらにイオン化ポテンシャルが5.50〜5.80eV以下を有する、正極活物質を対象とする。
本実施形態は、原料として、D50が0.3〜1.0μmの酸化コバルト粉末と、リチウム源の粉末とを準備すること、
フラックスとして塩化ナトリウム粉末を準備すること、
前記酸化コバルト、前記リチウム源の粉末、及び前記塩化ナトリウム粉末を混合して、混合物を得ること、
前記混合物を、800〜1000℃で熱処理し、100〜300℃/hの降温速度で500℃以下まで冷却して、コバルト酸リチウムを含む反応物を得ること、並びに
前記反応物から前記塩化ナトリウムを溶解除去して、正極活物質であるコバルト酸リチウムを単離すること、
を含む、正極活物質の製造方法を対象とする。
本開示の正極活物質を正極に用いて作製される二次電池は特に限定されず、例えば非水電解液系電池、全固体電池等の従来知られた二次電池であることができる。
Cl-、Br-、I-などのハロゲン化物アニオン;BF4 -、B(CN)4 -、B(C2O4)2 -等のホウ素化物アニオン;(CN)2N-、[N(CF3)2]-、[N(SO2CF3)2]-等のアミドアニオン又はイミドアニオン;RSO3 -(以下、Rは脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を指す)、RSO4 -、RfSO3 -(以下、Rfは含フッ素ハロゲン化炭化水素基を指す)、RfSO4 -等のスルフェートアニオン又はスルフォネートアニオン;Rf 2P(O)O-、PF6 -、Rf 3PF3 -等のリン酸アニオン;SbF6等のアンチモンアニオン;またはラクテート、硝酸イオン、トリフルオロアセテート等のアニオン
とからなる塩を用いることができ、
例えばLiPF6、LiBF4、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド(LiN(CF3SO2)2、以下、LiTFSAという)、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(CF3SO2)3及びLiClO4等が挙げられ、LiTFSAが好ましく用いられる。このような支持塩を2種以上組み合わせて用いてもよい。また、電解液に対する支持塩の添加量は特に限定されないが、0.1〜1mol/kg程度とすることが好ましい。
フラックス法を用いて以下の手順で正極活物質粒子を作製した。
製、BELSORP-mini)により測定した。真空中250℃で2時間脱気して、窒素吸着特性を調べた。得られた吸着等温線をBETプロットしてLiCoO2単結晶粒子の比表面積を得た。
実施例1と同じ方法で作製し、単離したLiCoO2単結晶粒子を、真空中で、60℃、2時間、加熱乾燥した後、単離したコバルト酸リチウム単結晶粒子を酸素分圧100%の雰囲気下で、700℃で3時間、熱処理し、300℃/hで500℃に冷却し、その後室温まで放冷した。
Co3O4として、50nm程度の結晶を有し、メジアン径D50が4μmの二次粒子を用いたこと以外は、実施例1と同じ方法で、正極を作製し、電池の評価を行った。
固相反応で得られた板状コバルト酸リチウムを正極活物質として用いて電池を作製したこと以外は、実施例1と同じ方法で、サイクル特性の評価を行った。
(1){100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、0.5〜3.0μmのメジアン径D50を有し、粒径の標準偏差が0.10〜0.20μmである、正極活物質。
(2){100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、1.5〜5.0m2/gの比表面積を有する、正極活物質。
(3){100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、粉末X線回折で測定される104回折線の強度に対する003回折線の強度の比率が1.5〜2.2である、正極活物質。
(4){100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、
(i)〜(iii)のうち少なくとも2つを備える正極活物質:
(i)0.5〜3.0μmのメジアン径D50を有し、粒径の標準偏差が0.10〜0.20μmである;
(ii)1.5〜5.0m2/gの比表面積を有する;及び
(iii)粉末X線回折で測定される104回折線の強度に対する003回折線の強度の比率が1.5〜2.2である。
(5)大気中光電子分光装置で測定されるイオン化ポテンシャルが5.50〜5.80eVである、上記(4)に記載の正極活物質。
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載の正極活物質を含む二次電池用の正極。
(7)上記(6)に記載の正極を含む二次電池。
(8)原料として、D50が0.3〜1.0μmの酸化コバルト粉末と、リチウム源の粉末とを準備すること、
フラックスとして塩化ナトリウム粉末を準備すること、
前記酸化コバルト粉末、前記リチウム源の粉末、及び前記塩化ナトリウム粉末を混合して、混合物を得ること、
前記混合物を、800〜1000℃で熱処理し、100〜300℃/hの降温速度で500℃以下まで冷却して、コバルト酸リチウム単結晶を含む反応物を得ること、並びに
前記反応物から前記塩化ナトリウムを溶解除去して、正極活物質であるコバルト酸リチウム単結晶を単離すること、
を含む、正極活物質の製造方法。
(9)前記リチウム源が、水酸化リチウム、炭酸リチウム、及び塩化リチウムのうちの少なくとも1種である、上記(8)に記載の正極活物質の製造方法。
(10)前記単離したコバルト酸リチウム単結晶を、600〜800℃で熱処理することを含む、上記(8)または(9)に記載の正極活物質の製造方法。
本実施形態は、{100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、0.5〜3.0μmのメジアン径D50を有し、粒径の標準偏差が0.10〜0.20μmである、正極活物質を対象とする。
本実施形態は、{100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、(i)〜(iii)のうち少なくとも2つを備える正極活物質を対象とする:
(i)0.5〜3.0μmのメジアン径D50を有し、粒径の標準偏差が0.10〜0.20μmである、
(ii)1.5〜5.0m2/gの比表面積を有する、及び
(iii)粉末X線回折で測定される104回折線の強度に対する003回折線の強度の比率が1.5〜2.2である。
Claims (10)
- {100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、0.5〜3.0μmのメジアン径D50を有し、粒径の標準偏差が0.10〜0.20である、正極活物質。
- {100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、1.5〜5.0m2/gの比表面積を有する、正極活物質。
- {100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、粉末X線回折で測定される104回折線の強度に対する003回折線の強度の比率が1.5〜2.2である、正極活物質。
- {100}面及び{104}面を含む樽型形状のコバルト酸リチウム単結晶粒子であって、(i)〜(iii)のうち少なくとも2つを備える正極活物質:
(i)0.5〜3.0μmのメジアン径D50を有し、粒径の標準偏差が0.10〜0.20である;
(ii)1.5〜5.0m2/gの比表面積を有する;及び
(iii)粉末X線回折で測定される104回折線の強度に対する003回折線の強度の比率が1.5〜2.2である。 - 大気中光電子分光装置で測定されるイオン化ポテンシャルが5.50〜5.80eVである、請求項4に記載の正極活物質。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の正極活物質を含む二次電池用の正極。
- 請求項6に記載の正極を含む二次電池。
- 原料として、D50が0.3〜1.0μmの酸化コバルト粉末と、リチウム源の粉末とを準備すること、
フラックスとして塩化ナトリウム粉末を準備すること、
前記酸化コバルト粉末、前記リチウム源の粉末、及び前記塩化ナトリウム粉末を混合して、混合物を得ること、
前記混合物を、800〜1000℃で熱処理し、100〜300℃/hの降温速度で500℃以下まで冷却して、コバルト酸リチウム単結晶を含む反応物を得ること、並びに
前記反応物から前記塩化ナトリウムを溶解除去して、正極活物質であるコバルト酸リチウム単結晶を単離すること、
を含む、正極活物質の製造方法。 - 前記リチウム源が、水酸化リチウム、炭酸リチウム、及び塩化リチウムのうちの少なくとも1種である、請求項8に記載の正極活物質の製造方法。
- 前記単離したコバルト酸リチウム単結晶を、600〜800℃で熱処理することを含む、請求項8または9に記載の正極活物質の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018066115 | 2018-03-29 | ||
JP2018066115 | 2018-03-29 | ||
PCT/JP2019/014114 WO2019189801A1 (ja) | 2018-03-29 | 2019-03-29 | 正極活物質、それを用いた正極及び二次電池、並びに正極活物質の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019189801A1 true JPWO2019189801A1 (ja) | 2021-01-14 |
JP6903360B2 JP6903360B2 (ja) | 2021-07-14 |
Family
ID=68062317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020511113A Active JP6903360B2 (ja) | 2018-03-29 | 2019-03-29 | 正極活物質、それを用いた正極及び二次電池、並びに正極活物質の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6903360B2 (ja) |
WO (1) | WO2019189801A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113206215B (zh) * | 2021-04-30 | 2023-05-26 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种正极活性材料、正极材料及锂离子电池 |
KR20240067872A (ko) * | 2021-09-29 | 2024-05-17 | 니폰 제온 가부시키가이샤 | 복합 입자, 전기 화학 소자용 전극, 및 전기 화학 소자 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015220080A (ja) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | 新光電気工業株式会社 | 電極体及び電極体の製造方法 |
JP2016162748A (ja) * | 2015-03-05 | 2016-09-05 | 国立大学法人信州大学 | 正極活物質及び非水電解質二次電池 |
-
2019
- 2019-03-29 JP JP2020511113A patent/JP6903360B2/ja active Active
- 2019-03-29 WO PCT/JP2019/014114 patent/WO2019189801A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015220080A (ja) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | 新光電気工業株式会社 | 電極体及び電極体の製造方法 |
JP2016162748A (ja) * | 2015-03-05 | 2016-09-05 | 国立大学法人信州大学 | 正極活物質及び非水電解質二次電池 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
TESHIMA, KATSUYA ET AL.: "Environmentally Friendly Growth of Well-Developed LiCoO2 Crystals for Lithium-Ion Rechargeable Batte", CRYST. GROWTH DES., vol. 10, no. 10, JPN6014023348, October 2010 (2010-10-01), US, pages 4471 - 4475, XP055640631, ISSN: 0004428793, DOI: 10.1021/cg100705d * |
是津信行他: "フラックス法と先進リチウムイオン二次電池材料の出会い", 日本結晶成長学会誌, vol. 43, no. 1, JPN6019021910, April 2016 (2016-04-01), JP, pages 41 - 46, ISSN: 0004428795 * |
水野祐介: "「フラックス法を活用したリチウムイオン二次電池用結晶材料に関する研究」", 信州大学審査学位論文, JPN6021019158, 20 March 2015 (2015-03-20), ISSN: 0004510655 * |
荻原 隆、外9名: "超音波噴霧熱分解法による球状LiCoO2微粉体の合成とリチウム2次電池用正極活物質への応用", JOURNAL OF CERAMIC SOCIETY OF JAPAN, vol. 101, no. 10, JPN6021001403, 1993, pages 1159 - 1163, ISSN: 0004428794 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019189801A1 (ja) | 2019-10-03 |
JP6903360B2 (ja) | 2021-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10396356B2 (en) | Nickel manganese composite hydroxide particles and manufacturing method thereof, cathode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof, and a non-aqueous electrolyte secondary battery | |
US7381496B2 (en) | Lithium metal oxide materials and methods of synthesis and use | |
KR102402147B1 (ko) | 마그네슘으로 도핑된 망간 스피넬, 상기 망간 스피넬을 포함하는 캐소드 재료, 이들의 조제 방법 및 상기 스피넬을 포함하는 리튬 이온 배터리 | |
JP5762828B2 (ja) | ナトリウム二次電池 | |
JPWO2019171623A1 (ja) | リチウムイオン二次電池用正極活物質及びリチウムイオン二次電池 | |
KR20160030878A (ko) | 비수계 전해질 이차전지용 정극 활물질, 이러한 비수계 전해질 이차전지용 정극 활물질의 제조 방법 및 이러한 비수계 전해질 이차전지용 정극 활물질을 이용한 비수계 전해질 이차전지 | |
JP7060776B2 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、非水系電解質二次電池用正極合材ペーストおよび非水系電解質二次電池 | |
KR20160083227A (ko) | 리튬이온 이차전지용 양극 활물질, 그의 제조방법 및 이것을 포함하는 리튬이온 이차전지 | |
JP2005502161A (ja) | 二次電池用正極活物質およびその製造方法 | |
KR20150131031A (ko) | 고전압 리튬 이온 배터리 | |
CN105940533A (zh) | 正极活性材料粉末、包含正极活性材料粉末的正极以及二次电池 | |
JP5737513B2 (ja) | 非水電解質二次電池用正極活物質粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 | |
JP6986879B2 (ja) | 非水電解質二次電池用正極活物質粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 | |
JP7262851B2 (ja) | 正極活物質、その製造方法、及びそれを含む正極を含むリチウム二次電池 | |
JP2018060759A (ja) | ニッケルコバルトマンガン含有複合水酸化物の製造方法、非水電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、および該正極活物質を用いた非水電解質二次電池 | |
US20230282818A1 (en) | Processes for making niobium-based electrode materials | |
TW200924264A (en) | Sintered cathode compositions | |
JP6903360B2 (ja) | 正極活物質、それを用いた正極及び二次電池、並びに正極活物質の製造方法 | |
EP0854526A2 (en) | Lithium secondary battery | |
JP2023521225A (ja) | 新規なリチウム希土類ハロゲン化物 | |
JP7230227B2 (ja) | 正極活物質、その製造方法、及びそれを含む正極を含むリチウム二次電池 | |
WO2022045128A1 (ja) | 二次電池用負極活物質および二次電池 | |
JP2023526984A (ja) | 新規の固体硫化物電解質 | |
KR101233410B1 (ko) | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
KR101134566B1 (ko) | 신규한 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 이를 이용한 리튬 이차전지용 양극 박막의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200929 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200929 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20200929 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20201026 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210126 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210326 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210525 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210616 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6903360 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |