JP2003217572A - リチウム二次電池用正極活物質 - Google Patents
リチウム二次電池用正極活物質Info
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Abstract
供する。 【解決手段】 本発明のリチウム二次電池用正極活物質
は,正極活物質にリチエイテッド挿入化合物及び,MM
n2−xNixO4(MはLiまたはNaであり,xは
0.1〜0.9である)などの添加剤化合物を含む。添
加剤化合物は,充電時挿入元素含有酸化物のうち挿入元
素全量の5〜50%が離脱する時に,4.0〜4.6V
の充電電圧を有する。リチエイテッド挿入化合物と添加
剤化合物の混合比率は99.99〜70重量%:0.0
1〜30重量%が望ましい。
Description
正極活物質に関し,より詳しくは,高容量を示すリチウ
ム二次電池用正極活物質に関する。
てみると,携帯電話の機能が次第に多様化しながら高容
量電池の開発が要求されてきている。特に,まもなく商
品化されるIMT2000サービスに対応するために,
高容量電池開発に対する要求はさらに高まっている。そ
れに対応をするため,各電池企業は開発にしのぎを削っ
ている。
るためには,高容量正極活物質の開発または電池内での
正極活物質の含量を増加させなければならない。
主に用いられているが,値段が高いため,より安い物質
に関する研究が進められている。その中の一つがLiC
oO 2より放電容量が20〜30%大きなNi−系列
の,LiNixCoyO2(x=0.1〜0.99であ
り,yは0.01〜0.9),またはLiNixMny
O2(x=0.1〜0.99であり,yは0.01〜
0.9)などの活物質を開発する方法である。また,他
の方法としては,V,Fe等のナノコンポジット(nano
composite)化合物を開発して,活物質重量当りのエネ
ルギー密度(Wh/Kg)を増加させる方法がある。
めには,セパレータを薄膜として使用するか,角形電池
の場合には外装缶の厚さを最大限に薄くして内部体積を
大きくし,活物質の使用量(lading)を大きくして高容
量化に至る試み,最後に正極及び負極極板の合剤の密度
を大きくして同一体積での容量(Wh/Liter)を大きくし
ようとする試みなどがある。しかし,いまだ満足する水
準の高容量電池が開発されていないのが実情である。
のものであって,本発明の目的は,高容量のリチウム二
次電池用正極活物質を提供することにある。
に本発明の一形態によると,本発明のリチウム二次電池
用正極活物質は,リチエイテッド挿入化合物と,添加剤
化合物を含む。この添加剤化合物は,充電時一つ以上の
挿入元素含有酸化物の挿入元素全量のうち5〜50%が
離脱する時の電圧である充電電圧が4.0〜4.6Vで
ある一つ以上の挿入元素含有酸化物を含む。
酸化物は放電時挿入元素含有酸化物の挿入元素全量のう
ち5〜50%が離脱する時の電圧である放電電圧が4.
0〜5.0Vを有する。
含有酸化物は4〜5Vの電圧範囲で放電時2つの放電プ
ラトー(plateau)を有する(つまり,2段放電する)
化合物であってもよい。
酸化物は挿入元素原料,マンガン原料及びニッケル原料
を混合し,この混合物を熱処理して製造されたものであ
る。
きるリチウム二次電池用正極活物質に関する。本発明で
は電池の高容量化を達成するために,既存の高容量正極
活物質を開発する代わりに,正極活物質,特に,現在L
i−2次電池に最も多く用いられているLiCoO2の
利用率を高めて新たな添加剤を使用した正極活物質を開
発した。
i+の量は,電池の容量を決定する重要な要素である。
つまり,容量はLiCoO2の利用率によって左右され
る。一般に,LiCoO2は充放電(4.2〜2.75
V領域)時に,約0.5モルのLi+を利用している。
したがって,LiCoO2の利用率をLiCoO2当り
Li+を0.5モルより高く増加させると,容量が増加
することが予想できる。
れるリチウム化合物に添加剤化合物を添加するという簡
単な方法で正極活物質の利用率を増加させた。この添加
剤化合物は,単一プラトー充放電電圧カーブを示す従来
の活物質,例えば,LiCoO2とは異なって,二つの
プラトー充放電電圧特性を示す。この添加剤化合物の二
つのプラトーカーブの充電及び放電電圧は,LiCoO
2の相応するプラトー電圧に比べて高い。添加剤化合
物,例えば,本発明によって固状法で製造された挿入元
素含有酸化物の低い電圧プラトーに対する全充電電圧
は,約4.4Vである。上記添加剤化合物のプラトーに
対する平均放電電圧は,LiCoO2より約0.2V高
い。上記添加剤化合物,つまり,挿入元素含有化合物の
低い電圧プラトー容量は,全体リチウム抽出に対する化
合物の理論容量の10〜40%である。同一な組成であ
っても共沈殿法で製造された化合物は,低い電圧プラト
ーに対し,理論容量の10%未満の最少容量を示す。し
たがって,共沈殿法で製造された化合物を従来の活物質
であるLiCoO2に対する添加剤として用いる場合,
電極容量を向上することができない反面,固状法で製造
された添加剤化合物は電極容量を多くすることができ
る。
素含有化合物全体のうち5〜50%が離脱する時の電圧
である充電圧が4.0〜4.6Vの充放電電圧を有す
る。
含有酸化物またはナトリウム含有酸化物である。さらに
好ましくは,MMn2−xNixO4(MはLiまたは
Naであり,xは0.1〜0.9である)のようなマン
ガン系列化合物である。
素含有マンガン系化合物を製造するための固状法の一例
を説明する。
びニッケル原料物質を混合し,これを熱処理してアルカ
リ金属含有酸化物を製造する。
質,及びニッケル原料物質の混合比率は所望の組成によ
って適切に調節することができ,熱処理工程は600〜
1000℃で実施するのが好ましい。熱処理工程の温度
が600℃未満である場合には,結晶化が完壁に起こら
ないため結晶性に問題がある。一方,1000℃より高
い場合には,Liが揮発して望ましくない物質となる可
能性がある。
む化合物であればいずれも用いることができる。その代
表的な例として,ナトリウム原料物質とリチウム原料物
質などがあり,好ましくはリチウム原料物質である。ナ
トリウム原料物質としては,例えば,硝酸ナトリウムま
たは硫酸ナトリウムなどを用いることができる。また,
リチウム原料物質としては,例えば,水酸化リチウム,
硝酸リチウム,または酢酸リチウムなどを用いることが
できる。
マンガンまたはマンガンジオキサンなど,ニッケル原料
物質としては,例えば,水酸化ニッケル,硝酸ニッケ
ル,または酢酸ニッケルなどを用いることができる。
は,リチエイテッド挿入化合物を99.99〜70重量
%,好ましくは99.99〜80重量%,より好ましく
は99.9〜90重量%含み,挿入元素含有酸化物を
0.01〜30重量%,好ましくは0.01〜20重量
%,より好ましくは0.1〜10重量%含む。挿入元素
含有酸化物の量が0.01重量%未満である場合には,
添加による容量増加の効果がなく,30重量%を超える
場合には,かえって添加する物質の影響によって放電容
量が減少する。
合物としては,下記の化学式1〜12からなる群より選
択される化合物をそのまま,または表面処理して用いる
ことができる。
0≦z≦0.5,0≦α≦2であり,MはAl,Ni,
Co,Mn,Cr,Fe,Mg,Sr,V,及び希土類
元素からなる群より選択される少なくとも一つの元素で
あり,AはO,F,S,及びPからなる群より選択され
る元素であり,XはF,S,またはPである。)
でコーティングされた化合物である。この表面処理され
た化合物は,大韓民国特許出願第98−42956号公
報に記載された方法で製造できる。この方法は,上記化
合物をコーティング物質原料の有機液または水溶性液で
混合して,これを熱処理する工程を含む。このコーティ
ング物質原料は,コーティング元素,コーティング元素
含有アルコキシド,コーティング元素含有塩,またはコ
ーティング元素含有酸化物を含む。有機溶媒または水に
溶解性の適当な金属の形態は,この分野の通常の知識に
よって選択できる。例えば,溶媒として有機溶媒を用い
ると,コーティング元素,コーティング元素含有アルコ
キシド,コーティング元素含有塩,またはコーティング
元素含有酸化物をコーティング物質原料として用いるこ
とができる。また,溶媒として水を用いると,コーティ
ング元素含有塩またはコーティング元素含有酸化物をコ
ーティング物質原料として用いることができる。
としては,有機溶媒または水に溶解できるものであれば
いずれも使用可能である。このような元素としては,M
g,Al,Co,K,Na,Ca,Si,Ti,V,S
n,Ge,Ga,B,As,Zr,またはこれらの混合
物が好ましい。使用可能な有機溶媒としては,例えば,
ヘキサン,クロロホルム,テトラヒドロフラン,エーテ
ル,メチレンクロライド,アセトン,またはメタノー
ル,エタノールまたはイソプロパノールのようなアルコ
ールなどがある。
アルコキシド液である。アルコキシド液は,コーティン
グ元素をメタノール,エタノールまたはイソプロパノー
ルのようなアルコールに溶解し,これを還流して製造し
たり,またはメトキシド,エトキシドまたはイソプロポ
キシドのようなコーティング元素含有アルコキシドをア
ルコールに溶解して製造することができる。上記有機液
または水溶性液はまた,市販のものを使用することもで
きる。
る。しかし,下記の実施例は本発明の好ましい一実施例
にすぎず,本発明が下記の実施例に限定されるものでは
ない。
2956号公報に記述された方法の通り,LiCoO2
粉末をAlイソプロポキシドでコーティング処理し,6
00℃で熱処理して製造されたLiCoO2化合物99
重量%,及び固状法で製造されたLiMn 1.5Ni
0.5O4添加剤1重量%を混合した。上記LiMn
1.5Ni0. 5O4添加剤は,LiOH,MnO2,
及びNiO2を,1:1.5:0.5モル比で均一に混
合して,これを800℃で熱処理して製造した。
ダー,カーボン導電剤を,94:3:3重量比にN−メ
チルピロリドンで混合して,正極活物質スラリーを製造
した。このスラリーを利用して通常の方法で正極を製造
し,負極活物質として日本カーボン社のPHS,人造黒
鉛を利用して,通常の方法で負極を製造した。上記正
極,負極,及び電解液として,1M LiPF6が溶解
されたエチレンカーボネート,ジメチルカーボネート,
ジエチルカーボネート,及びフルオロベンゼンの混合溶
液を使用して,653450サイズの標準理論容量95
0mAhの角形電池を製造した。製造した電池を化成し
た後,0.2C充電,0.5C放電により標準容量を測
定し,サイクル寿命特性と,1C過充電安全性実験を行
なった。
化合物97重量%と,実施例1と同様な固状法で製造さ
れたLiMn1.5Ni0.5O43重量%を混合して
電池を製造したことを除いては,実施例1と同様に実施
した。
化合物95重量%と,実施例1と同様な固状法で製造さ
れたLiMn1.5Ni0.5O45重量%を混合して
電池を製造したことを除いては,実施例1と同様に実施
した。
化合物90重量%と,実施例1と同様な固状法で製造さ
れたLiMn1.5Ni0.5O410重量%を混合し
て標準理論容量930mAh電池を製造したことを除い
ては,実施例1と同様に実施した。
化合物80重量%と,実施例1と同様な固状法で製造さ
れたLiMn1.5Ni0.5O420重量%を混合し
て電池を製造したことを除いては,実施例1と同様に実
施した。
iO2を,1:1.7:0.3モル比で均一に混合し
て,これを800℃で熱処理して製造されたLiMn
1.7Ni0.3O4添加剤10重量%と,表面処理さ
れたLiCoO2化合物90重量%を利用して電池を製
造したことを除いては,実施例1と同様に実施した。
iO2を,1:1.2:0.8モル比で均一に混合し
て,これを800℃で熱処理して製造されたLiMn
1.2Ni0.8O4添加剤10重量%と,表面処理さ
れたLiCoO2化合物90重量%を利用して電池を製
造したことを除いては,実施例1と同様に実施した。
化合物99重量%と,実施例1の固状法で熱処理を90
0℃で実施して製造されたLiMn1.5Ni0.5O
41重量%を混合して電池を製造したことを除いては前
記実施例1と同様に実施した。
正極活物質90重量%と前記実施例8の固状法で製造さ
れたLiMn1.5Ni0.5O410重量%を混合し
て電池を製造したことを除いては,実施例1と同様に実
施した。
2正極活物質99重量%と,実施例1の固状法で熱処理
を700℃で実施して製造されたLiMn1.5Ni
0.5O41重量%を混合して電池を製造したことを除
いては,実施例1と同様に実施した。
2正極活物質90重量%と,LiMn1.5Ni0 .5
O410重量%を混合して電池を製造したことを除いて
は,実施例10と同様に実施した。
42956号公報に記載された方法通り,LiMn 2O
4粉末をAlイソプロポキシド溶液でコーティングし
て,これを300℃で熱処理して製造されたLiMn2
O4化合物99重量%と,実施例1の固状法で熱処理を
800℃で実施して製造されたLiMn1.5Ni
0.5O41重量%を混合して電池を製造したことを除
いては,実施例1と同様に実施した。
O4化合物90重量%と,実施例12の固状法で製造さ
れたLiMn1.5Ni0.5O410重量%を混合し
て電池を製造したことを除いては,実施例12と同様に
実施した。
42956号公報に記載された方法通り,LiNi
0.9Co0.1Sr0.002O2粉末をAlイソプ
ロポキシド溶液でコーティングして,これを500℃で
熱処理して製造されたLiNi0.9Co0.1Sr
0.002O2化合物99重量%と,実施例1の固状法
で熱処理を800℃で実施して製造されたLiMn
1.5Ni0.5O41重量%を混合して電池を製造し
たことを除いては,実施例1と同様に実施した。
0.9Co0.1Sr0.002O2化合物90重量%
と,実施例1の固状法で熱処理を800℃で実施して製
造されたLiMn1. 5Ni0.5O410重量%を混
合して電池を製造したことを除いては,実施例14と同
様に実施した。
42956号公報に記載された方法通り,LiNi
0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al
0.01O2粉末をAlイソプロポキシド溶液でコーテ
ィングして,これを500℃で熱処理して製造されたL
iNi0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al
0.01O2化合物99重量%と,実施例1の固状法で
熱処理を800℃で実施して製造されたLiMn 1.5
Ni0.5O41重量%を混合して電池を製造したこと
を除いては,実施例1と同様に実施した。
0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al0.
01O2化合物90重量%と,実施例1の固状法で熱処
理を800℃で実施して製造されたLiMn1.5Ni
0.5O410重量%を混合して電池を製造したことを
除いては,実施例16と同様に実施した。
特許出願第98−42956号公報の方法により,Li
CoO2粉末をAlイソプロポキシド液で表面処理して
600℃で熱処理した粉末を使用し,負極活物質として
(日本カーボン社のPHS),人造黒鉛を各々使用し
て,900mAh容量の角形電池を製造した。この時,
電解液としては,1M LiPF6が溶解されたエチレ
ンカーボネート,ジメチルカーボネート,ジエチルカー
ボネート,及びフルオロベンゼン混合溶液(3:5:
1:1体積比)を使用した。
電,0.5C放電によって標準容量を測定し,サイクル
寿命特性と,1C過充電安全性実験を実施した。
化合物99重量%と,共沈法で製造されたLiMn
1.5Ni0.5O4化合物1重量%を混合して電池を
製造したことを除いては,比較例1と同様な方法で製造
した。
0.5O4化合物は,MnSO4とNiSO4を水に溶
解してMn−Niイオンが3:1の比率で含まれた水溶
液を製造した。この水溶液にNH4(OH)2を添加し
てMnとNiイオンを共沈殿させてMn0.75Ni
0.25(OH)2を製造した後,上記共沈粉末とLi
OHとを混合した後,450℃で熱処理して製造した。
化合物97重量%と,共沈殿法で製造されたLiMn
1.5Ni0.5O4化合物3重量%を混合して電池を
製造したことを除いては,比較例2と同様に実施した。
化合物95重量%と,共沈殿法で製造されたLiMn
1.5Ni0.5O4化合物5重量%を混合して電池を
製造したことを除いては,比較例2と同様に実施した。
化合物90重量%と,共沈殿法で製造されたLiMn
1.5Ni0.5O4化合物10重量%を混合して電池
を製造したことを除いては,比較例2と同様に実施し
た。
化合物85重量%と,共沈殿法で製造されたLiMn
1.5Ni0.5O4化合物15重量%を混合して電池
を製造したことを除いては,比較例2と同様に実施し
た。
化合物80重量%と,共沈殿法で製造されたLiMn
1.5Ni0.5O4化合物20重量%を混合して電池
を製造したことを除いては,比較例2と同様に実施し
た。
4化合物99重量%と,共沈法で製造されたLiMn
1.5Ni0.5O4化合物1重量%を混合して電池を
製造したことを除いては,比較例1と同様に実施した。
表面処理されたLiMn2O4化合物は,大韓民国特許
出願第98−42956号公報に記載された工程によ
り,LiMn2O4をAlイソプロポキシド懸濁液でコ
ーティングして,これを300℃で熱処理して製造し
た。
4化合物90重量%と,共沈法で製造されたLiMn
1.5Ni0.5O4化合物10重量%を混合して電池
を製造したことを除いては,比較例8と同様に実施し
た。
0.9Co0.1Sr0.002O2化合物99重量%
と,共沈法で製造されたLiMn1.5Ni0.5O4
化合物1重量%を混合して電池を製造したことを除いて
は,比較例1と同様に実施した。表面処理されたLiN
i0.9Co0.1Sr0.002O2化合物は,大韓
民国特許出願第98−42956号公報に記載された工
程によって,LiNi0.9Co0.1Sr0.002
O2をAlイソプロポキシド懸濁液でコーティングし
て,これを500℃で熱処理して製造した。
0.9Co0.1Sr0.002O2化合物90重量%
と,共沈法で製造されたLiMn1.5Ni0.5O4
化合物10重量%を混合して電池を製造したことを除い
ては,比較例10と同様に実施した。
0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al0.
01O2化合物99重量%と,共沈法で製造されたLi
Mn1.5Ni0.5O 4化合物1重量%を混合して電
池を製造したことを除いては,比較例10と同様に実施
した。
0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al0.
01O2化合物90重量%と,共沈法で製造されたLi
Mn1.5Ni0.5O 4化合物10重量%を混合して
電池を製造したことを除いては,比較例10と同様に実
施した。
形電池の標準容量を測定した結果,標準理論容量は各
々,950mAh,930mAhであったが,実際容量
は999mAh,996mAhで,約50mAh及び約
70mAhの容量増加があった。
電特性の差を知るために,実施例1で固状法で製造した
LiMn1.5Ni0.5O4(B)と,比較例2で共
沈法で製造したLiMn1.5Ni0.5O4(A)の
0.1C充放電特性結果を,図1に示した。図1に示し
たように,固状法で製造されたLiMn1.5Ni0
.5O4は充電及び放電カーブが激しい傾斜を有してい
る。そして,充電及び放電プラトーが2つである2段充
放電で,充電時約3.9Vから約4.3Vまでは急激な
容量上昇が現れる。一方,共沈法で製造されたLiMn
1.5Ni0.5O4は,この電圧帯で容量上昇がほと
んどなかった。本実施例で使用した共沈法LiMn
1.5Ni0.5O4は,まず,Mn0.75Ni
0.25(OH)2組成の共沈粉末(co-precipitatio
n)を製造した後,これにLiOHを混合して均一に混
合し,これを熱処理して製造されたものである。
知るために,多様な組成のLiMn 2−xNixO4及
びLiCoO2の充放電特性を測定して,その結果を図
2に示した。図2で,aはLiMn1.7Ni0.3O
4(実施例6),bはLiMn1.2Ni0.8O
4(実施例7),cはLiMn1.5Ni0.5O
4(実施例1),dはLiCoO2の充放電特性を示
す。図2から分かるように,LiMn2−xNixO4
は,LiCoO2とは顕著に異なる充放電特性を示して
いる。また,LiMn2−xNixO4系列化合物の中
でも,MnとNiの組成比によって少しずつ異なる充放
電特性を示すことが分かる。
って製造された角形電池の標準容量を示したグラフであ
り,図4は,実施例4と比較例5によって製造された角
形電池の標準容量を示したグラフである。図3及び図4
の結果を見ると,実施例1は約999mAh,実施例4
は約996mAhの容量を示すのに対し,比較例2は約
900mAh,比較例5は約910mAhの容量を示す
ので,実施例1及び4が,比較例1及び5より非常に高
い容量を示すことが分かる。
によれば,高容量の電池を提供することができる。
0.5O4(B)と,従来の共沈法で製造されたLiM
n1.5Ni0.5O4(A)の充放電特性を示したグ
ラフである。
i0.3O4(a),LiMn 1.2Ni0.8O
4(b),LiMn1.5Ni0.5O4(c),及び
LiCoO2(d)の充放電特性を示したグラフであ
る。
れた角形電池の標準容量を示したグラフである。
れた角形電池の標準容量を示したグラフである。
Claims (33)
- 【請求項1】 リチエイテッド挿入化合物,及び,充電
時挿入元素含有酸化物の全挿入元素のうち5〜50%が
離脱する時の電圧である充電電圧が4.0〜4.6Vを
有する挿入元素含有酸化物を含む添加剤化合物を含むこ
とを特徴とする,リチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項2】 前記添加剤化合物はMMn2−xNix
O4(MはLiまたはNaであり,xは0.1〜0.9
である)化合物であることを特徴とする,請求項1に記
載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項3】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記添
加剤化合物の混合比率は99.99〜70重量%:0.
01〜30重量%であることを特徴とする,請求項1,
または2のうちのいずれか1項に記載のリチウム二次電
池用正極活物質。 - 【請求項4】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記添
加剤化合物の混合比率は99.99〜80重量%:0.
01〜20重量%であることを特徴とする,請求項1,
または2のうちのいずれか1項に記載のリチウム二次電
池用正極活物質。 - 【請求項5】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記添
加剤化合物の混合比率は99.9〜90重量%:0.1
〜10重量%であることを特徴とする,請求項1,また
は2のうちのいずれか1項に記載のリチウム二次電池用
正極活物質。 - 【請求項6】 前記リチエイテッド挿入化合物は下記の
化学式1〜12の化合物から選択される化合物またはそ
の表面処理された化合物であることを特徴とする,請求
項1,2,3,4,または5のうちのいずれか1項に記
載のリチウム二次電池用正極活物質。 [化学式1] LixMn1−yMyA2 [化学式2] LixMn1−yMyO2−zXz [化学式3] LixMn2O4−zXz [化学式4] LixCo1−yMyA2 [化学式5] LixCo1−yMyO2−zXz [化学式6] LixNi1−yMyA2 [化学式7] LixNi1−yMyO2−zXz [化学式8] LixNi1−yCoyO2−zXz [化学式9] LixNi1−y−zCoyMzAα [化学式10] LixNi1−y−zCoyMzO2−αXα [化学式11] LixNi1−y−zMnyMzAα [化学式12] LixNi1−y−zMnyMzO2−αXα (上記式で,0.90≦x≦1.1,0≦y≦0.5,
0≦z≦0.5,0≦α≦2であり,MはAl,Ni,
Co,Mn,Cr,Fe,Mg,Sr,V,及び希土類
元素からなる群より選択される少なくとも一つの元素で
あり,AはO,F,S,及びPからなる群より選択され
る元素であり,XはF,S,またはPである。) - 【請求項7】 前記表面処理された化合物は金属酸化物
シェルを有する化合物であることを特徴とする,請求項
6に記載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項8】 前記金属酸化物シェルはMg,Al,C
o,K,Na,Ca,Si,Ti,V,Sn,Ge,G
a,B,As,Zr,及びこれらの混合物からなる群よ
り選択される金属を含むことを特徴とする,請求項7に
記載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項9】 リチエイテッド挿入化合物,及び,放電
時一つ以上の挿入元素含有酸化物のうち全挿入元素量の
5〜50%が離脱する時の電圧である放電電圧が4.0
〜5.0Vを有する一つ以上の挿入元素含有酸化物を含
む添加剤化合物を含むことを特徴とする,リチウム二次
電池用正極活物質。 - 【請求項10】 前記添加剤化合物はMMn2−xNi
xO4(MはLiまたはNaであり,xは0.1〜0.
9である)化合物であることを特徴とする,請求項9に
記載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項11】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記
添加剤化合物の混合比率は99.99〜70重量%:
0.01〜30重量%であることを特徴とする,請求項
9,または10のうちのいずれか1項に記載のリチウム
二次電池用正極活物質。 - 【請求項12】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記
添加剤化合物の混合比率は99.99〜80重量%:
0.01〜20重量%であることを特徴とする,請求項
9,または10のうちのいずれか1項に記載のリチウム
二次電池用正極活物質。 - 【請求項13】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記
添加剤化合物の混合比率は99.9〜90重量%:0.
1〜10重量%であることを特徴とする,請求項9,ま
たは10のうちのいずれか1項に記載のリチウム二次電
池用正極活物質。 - 【請求項14】 前記リチエイテッド挿入化合物は下記
の化学式1〜12の化合物から選択される化合物または
その表面処理された化合物であることを特徴とする,請
求項9,10,11,12,または13のうちのいずれ
か1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質。 [化学式1] LixMn1−yMyA2 [化学式2] LixMn1−yMyO2−zXz [化学式3] LixMn2O4−zXz [化学式4] LixCo1−yMyA2 [化学式5] LixCo1−yMyO2−zXz [化学式6] LixNi1−yMyA2 [化学式7] LixNi1−yMyO2−zXz [化学式8] LixNi1−yCoyO2−zXz [化学式9] LixNi1−y−zCoyMzAα [化学式10] LixNi1−y−zCoyMzO2−αXα [化学式11] LixNi1−y−zMnyMzAα [化学式12] LixNi1−y−zMnyMzO2−αXα (上記式で,0.90≦x≦1.1,0≦y≦0.5,
0≦z≦0.5,0≦α≦2であり,MはAl,Ni,
Co,Mn,Cr,Fe,Mg,Sr,V,及び希土類
元素からなる群より選択される少なくとも一つの元素で
あり,AはO,F,S,及びPからなる群より選択され
る元素であり,XはF,S,またはPである。) - 【請求項15】 前記表面処理された化合物は金属酸化
物シェルを有する化合物であることを特徴とする,請求
項14に記載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項16】 前記金属酸化物シェルはMg,Al,
Co,K,Na,Ca,Si,Ti,V,Sn,Ge,
Ga,B,As,Zr,及びこれらの混合物からなる群
より選択される金属を含むことを特徴とする,請求項1
5に記載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項17】 リチエイテッド挿入化合物,及び,放
電時2つの放電プラトーを有する一つ以上の挿入元素含
有酸化物を含む添加剤化合物を含むことを特徴とする,
リチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項18】 前記添加剤化合物はMMn2−xNi
xO4(MはLiまたはNaであり,xは0.1〜0.
9である)化合物であることを特徴とする,請求項17
に記載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項19】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記
添加剤化合物の混合比率は99.99〜70重量%:
0.01〜30重量%であることを特徴とする,請求項
17,または18のうちのいずれか1項に記載のリチウ
ム二次電池用正極活物質。 - 【請求項20】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記
添加剤化合物の混合比率は99.9〜80重量%:0.
01〜20重量%であることを特徴とする,請求項1
7,または18のうちのいずれか1項に記載のリチウム
二次電池用正極活物質。 - 【請求項21】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記
添加剤化合物の混合比率は99.9〜90重量%:0.
1〜10重量%であることを特徴とする,請求項17,
または18のうちのいずれか1項に記載のリチウム二次
電池用正極活物質。 - 【請求項22】 前記リチエイテッド挿入化合物は下記
の化学式1〜12の化合物から選択される化合物または
その表面処理された化合物であることを特徴とする,請
求項17,18,19,20,または21のうちのいず
れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質。 [化学式1] LixMn1−yMyA2 [化学式2] LixMn1−yMyO2−zXz [化学式3] LixMn2O4−zXz [化学式4] LixCo1−yMyA2 [化学式5] LixCo1−yMyO2−zXz [化学式6] LixNi1−yMyA2 [化学式7] LixNi1−yMyO2−zXz [化学式8] LixNi1−yCoyO2−zXz [化学式9] LixNi1−y−zCoyMzAα [化学式10] LixNi1−y−zCoyMzO2−αXα [化学式11] LixNi1−y−zMnyMzAα [化学式12] LixNi1−y−zMnyMzO2−αXα (上記式で,0.90≦x≦1.1,0≦y≦0.5,
0≦z≦0.5,0≦α≦2であり,MはAl,Ni,
Co,Mn,Cr,Fe,Mg,Sr,V,及び希土類
元素からなる群より選択される少なくとも一つの元素で
あり,AはO,F,S,及びPからなる群より選択され
る元素であり,XはF,S,またはPである。) - 【請求項23】 前記表面処理された化合物は金属酸化
物シェルを有する化合物であることを特徴とする,請求
項22に記載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項24】 前記金属酸化物シェルはMg,Al,
Co,K,Na,Ca,Si,Ti,V,Sn,Ge,
Ga,B,As,Zr,及びこれらの混合物からなる群
より選択される金属を含むことを特徴とする,請求項2
3に記載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項25】 リチエイテッド挿入化合物,及び,挿
入元素原料物質,マンガン原料物質,及びニッケル原料
物質を混合して,この混合物を熱処理する工程で製造さ
れた一つ以上の挿入元素含有酸化物を含む添加剤化合物
を含むことを特徴とする,リチウム二次電池用正極活物
質。 - 【請求項26】 前記添加剤化合物はMMn2−xNi
xO4(MはLiまたはNaであり,xは0.1〜0.
9である)化合物であることを特徴とする,請求項25
に記載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項27】 前記熱処理は600〜1000℃で実
施されたものであることを特徴とする,請求項25,ま
たは26のうちのいずれか1項に記載のリチウム二次電
池用正極活物質。 - 【請求項28】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記
添加剤化合物の混合比率は99.99〜70重量%:
0.01〜30重量%であることを特徴とする,請求項
25,26,または27のうちのいずれか1項に記載の
リチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項29】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記
添加剤化合物の混合比率は99.99〜80重量%:
0.01〜20重量%であることを特徴とする,請求項
25,26,または27のうちのいずれか1項に記載の
リチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項30】 前記リチエイテッド挿入化合物と前記
添加剤化合物の混合比率は99.9〜90重量%:0.
1〜10重量%であることを特徴とする,請求項25,
26,または27のうちのいずれか1項に記載のリチウ
ム二次電池用正極活物質。 - 【請求項31】 前記リチエイテッド挿入化合物は下記
の化学式1〜12の化合物から選択される化合物または
その表面処理された化合物であることを特徴とする,請
求項25,26,27,28,29,または30のうち
のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物
質。 [化学式1] LixMn1−yMyA2 [化学式2] LixMn1−yMyO2−zXz [化学式3] LixMn2O4−zXz [化学式4] LixCo1−yMyA2 [化学式5] LixCo1−yMyO2−zXz [化学式6] LixNi1−yMyA2 [化学式7] LixNi1−yMyO2−zXz [化学式8] LixNi1−yCoyO2−zXz [化学式9] LixNi1−y−zCoyMzAα [化学式10] LixNi1−y−zCoyMzO2−αXα [化学式11] LixNi1−y−zMnyMzAα [化学式12] LixNi1−y−zMnyMzO2−αXα (上記式で,0.90≦x≦1.1,0≦y≦0.5,
0≦z≦0.5,0≦α≦2であり,MはAl,Ni,
Co,Mn,Cr,Fe,Mg,Sr,V,及び希土類
元素からなる群より選択される少なくとも一つの元素で
あり,AはO,F,S,及びPからなる群より選択され
る元素であり,XはF,S,またはPである。) - 【請求項32】 前記表面処理された化合物は金属酸化
物シェルを有する化合物であることを特徴とする,請求
項31に記載のリチウム二次電池用正極活物質。 - 【請求項33】 前記金属酸化物シェルはMg,Al,
Co,K,Na,Ca,Si,Ti,V,Sn,Ge,
Ga,B,As,Zr,及びこれらの混合物からなる群
より選択される金属を含むことを特徴とする,請求項3
2に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
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