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公開番号2024120543
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-05
出願番号2023027399
出願日2023-02-24
発明の名称二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H01M 10/36 20100101AFI20240829BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高い充放電効率および高い寿命性能を示す二次電池および電池パック、並びに、当該電池パックを備えた車両および定置用電源を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、負極活物質含有層を含む負極と、正極活物質含有層を含む正極と、負極と正極との間に位置するセパレータと、水系電解質とを具備する二次電池が提供される。セパレータは、無機固体粒子と高分子材料とを含む複合層を含む。複合層における無機固体粒子の粒度分布は少なくとも2つのピークを含む。粒度分布における最も小粒径側のピークのピークトップP_Sの頻度FP_S及び最も大粒径側のピークのピークトップP_Lの頻度FP_Lとは、0.9≦FP_S/FP_L≦5の関係にある。複合層の気孔率は、負極活物質含有層の気孔率および正極活物質含有層の気孔率の何れよりも少なく、且つ、1%以上15%未満である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
負極活物質含有層を含む負極と、
正極活物質含有層を含む正極と、
前記負極と前記正極との間に位置し無機固体粒子と高分子材料とを含む複合層を含むセパレータと、
水系電解質と
を具備し、
前記複合層における前記無機固体粒子の粒度分布は少なくとも２つのピークを含み、前記粒度分布における最も小粒径側のピークのピークトップP
S
の頻度FP
S
及び最も大粒径側のピークのピークトップP
L
の頻度FP
L
とは0.9≦FP
S
／FP
L
≦5の関係にあり、
前記複合層の気孔率は前記負極活物質含有層の気孔率および前記正極活物質含有層の気孔率の何れよりも少なく、且つ、１％以上１５％未満である、二次電池。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記複合層は前記負極と前記正極との少なくとも一方と接合されており、前記負極と前記複合層との間の剥離強度σ
ｎ
が０．３Ｎ／ｍｍより大きいか、前記正極と前記複合層との間の剥離強度σ
ｐ
が０．３Ｎ／ｍｍより大きいか、前記剥離強度σ
ｎ
及び前記剥離強度σ
ｐ
の両方が０．３Ｎ／ｍｍより大きい、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記ピークトップP
S
の位置は0.3μｍ以上0.8μｍ以下の範囲内にあり、前記ピークトップP
L
の位置は1μｍ以上4μｍ以下の範囲内にある、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記複合層における前記高分子材料の含有量は２０体積％以上である、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項５】
前記負極は、リチウムイオン挿入－脱離電位がリチウムの酸化－還元電位に対し１Ｖ以上３Ｖ以下（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ
＋
）である化合物を含んだ負極活物質を含む、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の二次電池を具備する電池パック。
【請求項７】
通電用の外部端子と保護回路とを更に含む、請求項６に記載の電池パック。
【請求項８】
複数の前記二次電池を具備し、前記複数の二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている、請求項６に記載の電池パック。
【請求項９】
請求項６に記載の電池パックを具備する車両。
【請求項１０】
前記車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構を含む、請求項９に記載の車両。
（【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】
本発明の実施形態は、二次電池、電池パック、車両、及び定置用電源に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池などの非水電解質電池は、幅広い分野において、電源として用いられている。非水電解質電池の形態は、各種電子機器用などの小型の物から、電気自動車用などの大型の物まで多岐にわたっている。非水電解質電池は、エチレンカーボネートなどの可燃性物質を含む非水電解質を用いるため、安全性対策を要する。
【０００３】
非水電解質の代わりに、可燃性を有さない水系溶媒を含む水系電解質を用いた水系電解質電池の開発が進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１０－５６０２７号公報
特開２０１８－１６０４４３号公報
特開２０１８－１６３８９３号公報
特開２０１９－５７３７３号公報
【非特許文献】
【０００５】
Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 526-531
Materials Sciences and Applications, 2014, 5, 81-85
Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 23688-23695
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高い充放電効率および高い寿命性能を示す二次電池および電池パック、並びに、当該電池パックを備えた車両および定置用電源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】
実施形態によれば、負極活物質含有層を含む負極と、正極活物質含有層を含む正極と、負極と正極との間に位置するセパレータと、水系電解質とを具備する二次電池が提供される。セパレータは、電気的絶縁性の無機固体粒子と高分子材料とを含む複合層を含む。複合層における無機固体粒子の粒度分布は少なくとも２つのピークを含む。粒度分布における最も小粒径側のピークのピークトップP
S
の頻度FP
S
及び最も大粒径側のピークのピークトップP
L
の頻度FP
L
とは、0.9≦FP
S
／FP
L
≦5の関係にある。複合層の気孔率は、負極活物質含有層の気孔率および正極活物質含有層の気孔率の何れよりも少なく、且つ、１％以上１５％未満である。
【０００８】
他の実施形態によれば、上記実施形態に係る二次電池を具備する電池パックが提供される。
【０００９】
さらに他の実施形態によれば、上記実施形態に係る電池パックを具備する車両が提供される。
【００１０】
またさらに他の実施形態によれば、上記実施形態に係る電池パックを具備する定置用電源が提供される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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