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公開番号2023041135
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-03-24
出願番号2021148320
出願日2021-09-13
発明の名称全固体電池
出願人太陽誘電株式会社
代理人個人
主分類H01M 10/052 20100101AFI20230316BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】初回充放電効率およびサイクル特性を向上させることができる全固体電池を提供する。
【解決手段】全固体電池は、NASICON型構造を有するリン酸塩系の固体電解質層と、Co含有リン酸塩系の正極活物質と、Co含有リン酸塩系固体電解質とを含む正極層と、負極活物質と、Coを含有しない固体電解質とを含む負極層と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
ＮＡＳＩＣＯＮ型構造を有するリン酸塩系の固体電解質層と、
Ｃｏ含有リン酸塩系の正極活物質と、Ｃｏ含有リン酸塩系固体電解質とを含む正極層と、
負極活物質と、Ｃｏを含有しない固体電解質とを含む負極層と、を備えることを特徴とする全固体電池。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
２．５Ｖ以上の動作電圧で動作することを特徴とする請求項１に記載の全固体電池。
【請求項３】
前記正極活物質は、４．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
以上の平均動作電位で動作し、
前記負極活物質は、２．０Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
以下の平均動作電位で動作することを特徴とする請求項２に記載の全固体電池。
【請求項４】
前記正極層に含まれるＣｏ含有リン酸塩系固体電解質は、Ｃｏ含有固体電解質ガラスを結晶化させたガラスセラミックスを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の全固体電池。
【請求項５】
前記正極層に含まれるＣｏ含有リン酸塩系固体電解質において、Ｃｏ／Ｐのモル比率は、１６．８ｍｏｌ％以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の全固体電池。
【請求項６】
前記正極層および前記負極層において、固体電解質の平均粒径は、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の全固体電池。
【請求項７】
前記正極層および前記負極層において、固体電解質が占める体積比率は、２０～７５ｖｏｌ．％であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の全固体電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、全固体電池に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電子機器、ウエアラブルデバイス、ＩｏＴデバイスなどの電源として、エネルギー密度の高さから、リチウムイオン二次電池が広く用いられている。これらのリチウムイオン二次電池では、イオンを移動させる媒体として、可燃性の有機溶媒を用いた電解液が用いられている。このような可燃性の電解液を用いた電池においては、電解液の漏液や発煙・発火等の危険性が課題として指摘されている。このような危険性を解消し、本質的な安全性を確保する手段として、可燃性の有機電解液の代替として、難燃性の固体電解質を用いるとともに、構成要素全てを固体とした全固体電池の開発が進められている。中でも大気中における安定性の高い酸化物系固体電解質を用いた全固体電池においては、固体電解質粒子間の粒界抵抗を低減するために、固体電解質を含む各種構成要素を、高温で同時焼成する必要がある。
【０００３】
例えば、同時焼成時の元素拡散を抑制する手段として、活物質に含まれる遷移金属と同一の遷移金属元素をあらかじめ固体電解質に添加する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－１１８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この手法により、電極活物質に含まれる遷移金属元素の元素拡散を抑制でき、同時焼成時の活物質残存率を向上できるため、電池容量の向上に効果があるが、初回充放電効率やサイクル特性については言及されていない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、初回充放電効率およびサイクル特性を向上させることができる全固体電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る全固体電池は、ＮＡＳＩＣＯＮ型構造を有するリン酸塩系の固体電解質層と、Ｃｏ含有リン酸塩系の正極活物質と、Ｃｏ含有リン酸塩系固体電解質とを含む正極層と、負極活物質と、Ｃｏを含有しない固体電解質とを含む負極層と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記全固体電池は、２．５Ｖ以上の動作電圧で動作してもよい。
【０００９】
上記全固体電池において、前記正極活物質は、４．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
以上の平均動作電位で動作し、前記負極活物質は、２．０Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
以下の平均動作電位で動作してもよい。
【００１０】
上記全固体電池において、前記正極層に含まれるＣｏ含有リン酸塩系固体電解質は、Ｃｏ含有固体電解質ガラスを結晶化させたガラスセラミックスを含んでいてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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