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公開番号2024007296
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-18
出願番号2022108713
出願日2022-07-05
発明の名称全固体蓄電デバイス用電極およびその製造方法、並びに全固体蓄電デバイス
出願人学校法人早稲田大学,国立研究開発法人産業技術総合研究所,公立大学法人大阪
代理人弁理士法人ドライト国際特許事務所
主分類H01M 4/136 20100101AFI20240111BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高エネルギー密度、高安全性、低コストを兼ね備えた全固体蓄電デバイスを実現する全固体蓄電デバイス用電極およびその製造方法、並びに全固体蓄電デバイスを提供する。
【解決手段】全固体蓄電デバイス用電極としての負極12は、MXeneからなる活物質粒子と硫化物系固体電解質粒子とが複合化された構成を含む。全固体蓄電デバイスは、正極11と負極12との間に固体電解質層13が挟まれた構成を有し、固体電解質層13は、硫化物系固体電解質を含む。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
ＭＸｅｎｅからなる活物質粒子と硫化物系固体電解質粒子とが複合化された構成を含む
全固体蓄電デバイス用電極。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記ＭＸｅｎｅは、Ｔｉ
３
Ｃ
２
Ｔ
ｘ
（Ｔ
ｘ
は、Ｏ、Ｆ、Ｃｌ、ＯＨ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｒ、Ｉ等からなる群から選択される少なくとも１種の表面官能基である）である
請求項１に記載の全固体蓄電デバイス用電極。
【請求項３】
前記硫化物系固体電解質粒子は、非晶質であり、ｚＬｉ
２
Ｓ・（１００－ｚ）Ｐ
２
Ｓ
５
（５５≦ｚ≦９５）である
請求項１に記載の全固体蓄電デバイス用電極。
【請求項４】
ＭＸｅｎｅからなる活物質前駆体を準備する前駆体準備工程と、
前記活物質前駆体を真空乾燥することで前記ＭＸｅｎｅからなる活物質粒子を得る乾燥工程と、
前記活物質粒子と硫化物系固体電解質粒子とを複合化する複合化工程と
を有する全固体蓄電デバイス用電極の製造方法。
【請求項５】
前記複合化工程は、前記活物質粒子と前記硫化物系固体電解質粒子とをボールミル処理により混合することで、前記活物質粒子の表面に前記硫化物系固体電解質粒子を接合する
請求項４に記載の全固体蓄電デバイス用電極の製造方法。
【請求項６】
第１の電極と第２の電極との間に固体電解質層が挟まれた構成を有し、
前記第１の電極および／または前記第２の電極は、請求項１～３のいずれか１項に記載の全固体蓄電デバイス用電極であり、
前記固体電解質層は、硫化物系固体電解質を含む全固体蓄電デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、全固体蓄電デバイス用電極およびその製造方法、並びに全固体蓄電デバイスに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
高エネルギー密度と高い安全性を兼ね備えた蓄電デバイスとして、無機固体電解質を用いた全固体蓄電デバイスの研究が活発に行われている。また、高エネルギー密度の蓄電デバイスを実現するための電極材料として、ＭＸｅｎｅと総称される複合原子層物質が注目されている（例えば、特許文献１、非特許文献１、２）。ＭＸｅｎｅは、高い金属伝導とイオンインターカレーション電極活性を示すため、電池やキャパシタの電極に応用することで、可逆的かつ高速なインターカレーション電極反応の実現が期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１６／０４９１０９号
【非特許文献】
【０００４】
Yury Gogotsi et al., Science, 341(6153), 1502-1505.
Yury Gogotsi et al., Energy Environmental Science, 2016, 9, 2847-2854.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および非特許文献１に開示された蓄電デバイスでは、酸性または塩基性の電解液を電解質として用いるため、電解液の液漏れが生じた際の安全性が懸念される。非特許文献２に開示された蓄電デバイスでは、電解質がゲルやポリマーであるので、安全性が十分でない。また、非特許文献２の電極は薄膜型であるため、大型化には不向きである。
【０００６】
そこで本発明は、高エネルギー密度、高安全性、低コストを兼ね備えた全固体蓄電デバイスを実現する全固体蓄電デバイス用電極およびその製造方法、並びに全固体蓄電デバイス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蓄電デバイス用電極は、ＭＸｅｎｅからなる活物質粒子と硫化物系固体電解質粒子とが複合化された構成を含む。
【０００８】
本発明に係る全固体蓄電デバイス用電極の製造方法は、ＭＸｅｎｅからなる活物質前駆体を準備する前駆体準備工程と、前記活物質前駆体を真空乾燥することで前記ＭＸｅｎｅからなる活物質粒子を得る乾燥工程と、前記活物質粒子と硫化物系固体電解質粒子とを複合化する複合化工程とを有する。
【０００９】
本発明に係る全固体蓄電デバイスは、第１の電極と第２の電極との間に固体電解質層が挟まれた構成を有し、前記第１の電極および／または前記第２の電極は、上記の全固体蓄電デバイス用電極であり、前記固体電解質層は、硫化物系固体電解質を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＭＸｅｎｅからなる活物質粒子と硫化物系固体電解質粒子とが複合化された構成を有するので、高エネルギー密度、高安全性、低コストを兼ね備えた全固体蓄電デバイスを実現する全固体蓄電デバイス用電極およびその製造方法、並びに全固体蓄電デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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