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公開番号2024117964
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-30
出願番号2023024082
出願日2023-02-20
発明の名称フッ化物イオン電池用正極活物質及びフッ化物イオン電池
出願人トヨタ自動車株式会社,国立大学法人京都大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/58 20100101AFI20240823BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】フッ化物イオン電池のサイクル特性を向上させることが可能な正極活物質を開示する。
【解決手段】本開示のフッ化物イオン電池用正極活物質はAgCuF₃から構成される。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
ＡｇＣｕＦ
３
である、フッ化物イオン電池用正極活物質。
続きを表示（約 150 文字）【請求項２】
フッ化物イオン電池であって、正極活物質層、電解質層及び負極活物質層を有し、
前記正極活物質層が、請求項１に記載の正極活物質を含む、
フッ化物イオン電池。
【請求項３】
前記電解質層が、固体電解質を含む、
請求項２に記載のフッ化物イオン電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願はフッ化物イオン電池用正極活物質及びフッ化物イオン電池を開示する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、フッ化物イオン電池用の正極活物質として、フッ化銅（ＣｕＦ
２
）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２００８－５３７３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたフッ化物イオン電池用正極活物質は、サイクル特性に関して改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は上記課題を解決するための手段として、以下の複数の態様を開示する。
＜態様１＞
ＡｇＣｕＦ
３
である、フッ化物イオン電池用正極活物質。
＜態様２＞
フッ化物イオン電池であって、正極活物質層、電解質層及び負極活物質層を有し、
前記正極活物質層が、態様１の正極活物質を含む、
フッ化物イオン電池。
＜態様３＞
前記電解質層が、固体電解質を含む、
態様２のフッ化物イオン電池。
【発明の効果】
【０００６】
本開示のフッ化物イオン電池用正極活物質によれば、フッ化物イオン電池のサイクル特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
フッ化物イオン電池の構成の一例を概略的に示している。
実施例１に係る正極活物質のＸ線回折ピークを示している。
実施例１に係る評価セルの充電・放電曲線を示している。
比較例１に係る評価セルの充電・放電曲線を示している。
実施例１及び比較例１に係る各々の評価セルについて、サイクル毎の放電容量を示している。
実施例１に係る正極合材であって放電後のものについてのＸ線回折ピーク、及び、充電後のものについてのＸ線回折ピークを各々示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
１．フッ化物イオン電池用正極活物質
本開示のフッ化物イオン電池用正極活物質は、ＡｇＣｕＦ
３
である。すなわち、本開示の正極活物質は、ＡｇとＣｕとの複合フッ化物からなる。
【０００９】
正極活物質は、フッ化物イオン電池の放電時に脱フッ素化され、充電時にフッ素化されるものと考えられる。ここで、従来の正極活物質（例えば、ＣｕＦ
２
）は、活物質内のフッ化物イオン拡散の律速により、充放電反応に寄与できる活物質の粒子サイズに限界がある（すなわち、大きな粒子では、その表面しか反応に寄与できない）。また、放電、充電を繰り返すうちに活物質の再結晶が生じ、粒子サイズがサイクル毎に大きくなる。よって、充放電に寄与できる活物質の割合が徐々に減り、結果としてサイクル毎の容量劣化が生じる。これに対し、ＡｇＣｕＦ
３
は、フッ化物イオン電池の放電時にＦ
－
を放出してＡｇとＣｕとに分解する。分解によって生成したＡｇとＣｕとは、充電時にＦ
－
とともに化合してＡｇＣｕＦ
３
に戻る。充電時に生成するＡｇＣｕＦ
３
は、従来の正極活物質によって生成するフッ化物（例えば、ＣｕＦ
２
）よりもＦ
－
イオンの拡散が速いため、仮に正極活物質のサイズが大きくなったとしても、正極活物質の表面近傍だけでなく内部まで充放電反応に寄与できると考えられる。結果として、サイクル毎の容量劣化が生じ難くなる。このような充放電に伴う可逆反応を生じさせるためには、正極活物質として、ＡｇとＣｕとの単なる混合物ではなく、ＡｇとＣｕとの複合フッ化物を用いることが重要と考えられる。
【００１０】
正極活物質の形状は、フッ化物イオン電池の正極活物質として機能し得る形状であればよい。正極活物質は、例えば、粒子状であってもよい。正極活物質粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、例えば、１ｎｍ以上５００μｍ以下、１０ｎｍ以上１００μｍ以下、又は、２０ｎｍ以上５０μｍ以下であってもよい。尚、本願にいう平均粒子径（Ｄ５０）とは、レーザー回折・散乱法によって求めた体積基準の粒度分布における積算値５０％での粒子径（メジアン径）である。
（【００１１】以降は省略されています）

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