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公開番号2024085964
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-27
出願番号2022200769
出願日2022-12-16
発明の名称二次電池用固体電解質、二次電池用電極、全固体二次電池、及び、全固体二次電池の製造方法
出願人日本電気硝子株式会社
代理人
主分類H01M 10/0562 20100101AFI20240620BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高温での焼成を行わなくても電極との密着性に優れ緻密化可能であり、良好な電池特性とすることが可能な固体電解質を提供する。
【解決手段】アルカリ金属酸化物及び酸化ケイ素を含有し、非晶質であることを特徴とするナトリウムイオン二次電池用固体電解質。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アルカリ金属酸化物及び酸化ケイ素を含有し、非晶質であることを特徴とするナトリウムイオン二次電池用固体電解質。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
モル％で、Ｎａ
２
Ｏ５～７０％、及び、ＳｉＯ
２
１５～９０％、を含有することを特徴とする請求項１に記載のナトリウムイオン二次電池用固体電解質。
【請求項３】
全固体ナトリウムイオン二次電池に用いられることを特徴とする請求項１または２に記載のナトリウムイオン二次電池用固体電解質。
【請求項４】
請求項１または２に記載のナトリウムイオン二次電池用固体電解質、及び、電極活物質を含むことを特徴とするナトリウムイオン二次電池用電極。
【請求項５】
さらに、β－アルミナ、β’’－アルミナ及びＮＡＳＩＣＯＮ結晶から選ばれる少なくとも１種のナトリウムイオン伝導性結晶を含有することを特徴とする請求項４に記載のナトリウムイオン二次電池用電極。
【請求項６】
前記ナトリウムイオン二次電池用固体電解質が、前記ナトリウムイオン二次電池用電極の内部に含有していることを特徴とする請求項４に記載のナトリウムイオン二次電池用電極。
【請求項７】
前記ナトリウムイオン二次電池用固体電解質が、前記ナトリウムイオン二次電池用電極の一方の主面上に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のナトリウムイオン二次電池用電極。
【請求項８】
前記電極活物質が、負極活物質であることを特徴とする請求項４に記載のナトリウムイオン二次電池用電極。
【請求項９】
前記負極活物質が、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｐ及びＳｂから選ばれる少なくとも１種の金属結晶、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｐ及びＳｂから選ばれる少なくとも１種を含む合金結晶、Ｓｎ、Ｂｉ及びＳｂから選ばれる少なくとも１種を含有するガラス、ハードカーボンまたはソフトカーボンを含有することを特徴とする請求項８に記載のナトリウムイオン二次電池用電極。
【請求項１０】
前記電極活物質が、正極活物質であることを特徴とする請求項４に記載のナトリウムイオン二次電池用電極。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、全固体ナトリウムイオン二次電池等の蓄電デバイスに用いられる二次電池用固体電解質、二次電池用電極、全固体二次電池、及び、全固体二次電池の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,000 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、モバイル機器や電気自動車等に不可欠な、高容量で軽量な電源としての地位を確立している。しかし、現行のリチウムイオン二次電池には、電解質として可燃性の有機系電解液が主に用いられているため、発火等の危険性が懸念されている。この問題を解決する方法として、有機系電解液に代えて固体電解質を使用したリチウムイオン全固体電池の開発が進められている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、リチウムは世界的な原材料の高騰の懸念がある。そこで、リチウムに代わる材料としてナトリウムが注目されており、固体電解質としてβ－アルミナやβ’’－アルミナといったベータアルミナ系固体電解質が使用されている。
【０００４】
特許文献１には、固体電解質としてβ－アルミナやβ’’－アルミナといったベータアルミナ系固体電解質が使用されている全固体ナトリウムイオン二次電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開ＷＯ２０１８／２２５４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のベータアルミナ系固体電解質を全固体ナトリウム二次電池に使用した場合、電極活物質と固体電解質を混合して高温で焼成することで電極との密着性に優れ緻密な電極が作製される。しかし、焼成時に電極活物質と固体電解質の間で反応が起き電池特性が悪化することがあるため、電極活物質の材料の選択肢が限られることが問題である。
【０００７】
以上に鑑み、本発明は、高温での焼成を行わなくても電極との密着性に優れ緻密化可能であり、良好な電池特性とすることが可能な固体電解質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】
【０００８】
上記の課題を解決するための各態様について説明する。
【０００９】
本発明の態様１に係るナトリウムイオン二次電池用固体電解質は、アルカリ金属酸化物及び酸化ケイ素を含有し、非晶質であることを特徴としている。
【００１０】
本発明の態様２に係るナトリウムイオン二次電池用固体電解質は、態様１において、モル％で、Ｎａ
２
Ｏ５～７０％、及び、ＳｉＯ
２
１５～９０％、を含有することが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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