TOP特許意匠商標
特許ウォッチ Twitter
公開番号2024126815
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023035473
出願日2023-03-08
発明の名称全固体電池用正極およびそれを用いた全固体電池
出願人マクセル株式会社,国立大学法人信州大学
代理人弁理士法人池内アンドパートナーズ
主分類H01M 4/131 20100101AFI20240912BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電池の内部抵抗を低減できる全固体電池用正極およびそれを用いた全固体電池を提供する。
【解決手段】本願の全固体電池用正極は、正極活物質と、固体電解質とを含み、前記正極活物質は、下記組成式(1)で表されるスピネル型結晶構造を有する複合酸化物を含んでいる。
Li1+aNixMn2-x-y-zCuyMzO4-bXb (1)
上記組成式(1)において、-1≦a≦1、0≦b≦0.2、0<x≦0.55、0.01<y<0.1、0≦z≦0.15であり、Mは1族~14族の元素より選択される1種以上の元素(ただし、Li、Ni、MnおよびCuを除く)を表し、XはF、Cl、Br、IおよびSより選択される1種以上の元素を表す。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
正極活物質と、固体電解質とを含む全固体電池用正極であって、
前記正極活物質は、下記組成式(1)で表されるスピネル型結晶構造を有する複合酸化物を含むことを特徴とする全固体電池用正極。
Li
1+a
Ni
x
Mn
2-x-y-z
Cu
y

z

4-b

b
(1)
上記組成式(1)において、-1≦a≦1、0≦b≦0.2、0<x≦0.55、0.01<y<0.1、0≦z≦0.15であり、Mは1族~14族の元素より選択される1種以上の元素(ただし、Li、Ni、MnおよびCuを除く)を表し、XはF、Cl、Br、IおよびSより選択される1種以上の元素を表す。
続きを表示(約 530 文字)【請求項2】
前記組成式(1)において、x<0.49である請求項1に記載の全固体電池用正極。
【請求項3】
前記組成式(1)において、0.4≦xである請求項1に記載の全固体電池用正極。
【請求項4】
前記組成式(1)において、Mが、Na、K、Mg、Ca、Sr、Al、Ti、Cr、Fe、Co、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Ba、Ta、W、La、CeおよびEuより選択される1種以上の元素である請求項1に記載の全固体電池用正極。
【請求項5】
前記組成式(1)において、Mが、Mgを含む1種以上の元素である請求項1に記載の全固体電池用正極。
【請求項6】
前記組成式(1)において、MがMgであり、0.01≦zである請求項5に記載の全固体電池用正極。
【請求項7】
前記固体電解質が、アルジロダイト型硫化物系固体電解質を含む請求項1に記載の全固体電池用正極。
【請求項8】
正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置された固体電解質層を含む全固体電池であって、
前記正極が、請求項1~7のいずれかに記載の全固体電池用正極であることを特徴とする全固体電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本願は、全固体電池の内部抵抗を低減できる全固体電池用正極およびそれを用いた全固体電池に関するものである。
続きを表示(約 1,600 文字)【背景技術】
【0002】
近年、有機電解液に代えて、固体電解質を用いた全固体電池の開発が盛んに行われている。全固体電池は、可燃性の有機電解液を用いないため、高い安全性を備えている。また、全固体電池は、高い安全性だけではなく、高い信頼性および高い耐環境性を有し、且つ長寿命であるため、社会の発展に寄与すると同時に安心、安全にも貢献し続けることができるメンテナンスフリーの電池として期待されている。
【0003】
ところで、全固体電池用正極には、通常、正極活物質と固体電解質とを含む正極合剤が用いられている。ところが、上記固体電解質が、特に反応性が高い硫化物系固体電解質であると、正極活物質と硫化物系固体電解質とが反応し、正極活物質が不活性となる場合がある。このため、従来から、正極活物質と固体電解質との反応を防止するため、正極活物質の表面に、LiNbO
3
などのリチウム酸化物からなる反応抑制層を形成することが提案されている(特許文献1、2)。
【0004】
しかし、上記反応抑制層は、正極活物質の表面抵抗を増大させる要因となるため、反応抑制層を形成しなくても固体電解質と正極活物質との反応を抑制できる正極活物質が求められている。
【0005】
一方、高容量でサイクル特性が良好なリチウム二次電池に有用な正極活物質として、リチウム・ニッケル・マンガンスピネル型結晶構造を有する複合酸化物が提案されている(特許文献3、4)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
国際公開第2007/4590号
特開2022-98753号公報
特開2017-171548号公報
国際公開第2019/188751号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献3および4に記載のリチウム複合酸化物を、反応抑制層を形成せずに全固体電池用正極の正極活物質として使用すると、前述のとおり、正極活物質と固体電解質とが反応することになる。ここで、特に、全固体電池では、電池作製後の化成工程において電池が加熱処理されるため、正極活物質と固体電解質とが接触した状態で加熱されると、正極活物質と固体電解質との反応が促進することが予想される。そこで、本発明者らがこの点を検討したところ、正極活物質と固体電解質とが接触した状態で加熱されると、電池の内部抵抗が増加することが判明した。
【0008】
本願は、前記事情に鑑みてなされたものであり、反応抑制層を形成しなくても、全固体電池の内部抵抗の増加を抑制できる全固体電池用正極およびそれを用いた全固体電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本願の全固体電池用正極は、正極活物質と、固体電解質とを含み、前記正極活物質は、下記組成式(1)で表されるスピネル型結晶構造を有する複合酸化物を含むことを特徴とする。
Li
1+a
Ni
x
Mn
2-x-y-z
Cu
y

z

4-b

b
(1)
上記組成式(1)において、-1≦a≦1、0≦b≦0.2、0<x≦0.55、0.01<y<0.1、0≦z≦0.15であり、Mは1族~14族の元素より選択される1種以上の元素(ただし、Li、Ni、MnおよびCuを除く)を表し、XはF、Cl、Br、IおよびSより選択される1種以上の元素を表す。
【0010】
本願の全固体電池は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置された固体電解質層を含み、前記正極が、前記本願の全固体電池用正極であることを特徴とする。
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する
Flag Counter

関連特許

個人
トイレ用照明スイッチ
24日前
ローム株式会社
保持具
10日前
CKD株式会社
巻回装置
23日前
CKD株式会社
巻回装置
23日前
株式会社プロテリアル
ケーブル
2日前
イリソ電子工業株式会社
電子部品
27日前
個人
積層型電解質二次電池
16日前
株式会社GSユアサ
蓄電設備
3日前
太陽誘電株式会社
コイル部品
1か月前
オムロン株式会社
電磁継電器
1か月前
オムロン株式会社
電磁継電器
1か月前
オムロン株式会社
電磁継電器
1か月前
太陽誘電株式会社
コイル部品
1か月前
日本特殊陶業株式会社
保持部材
23日前
東レ株式会社
有機粒子およびフィルム
3日前
三菱電機株式会社
同軸フィルタ
13日前
協立電機株式会社
着磁器
9日前
国立大学法人信州大学
トランス
1か月前
ローム株式会社
半導体装置
9日前
ローム株式会社
半導体装置
24日前
ローム株式会社
半導体装置
9日前
ナカムラマジック株式会社
放熱器
18日前
トヨタバッテリー株式会社
二次電池
4日前
太陽誘電株式会社
コイル部品
3日前
トヨタバッテリー株式会社
二次電池
23日前
トヨタ自動車株式会社
電極積層装置
3日前
東洋紡株式会社
インターポーザの製造方法
2日前
日新イオン機器株式会社
気化器、イオン源
24日前
富士通株式会社
アンテナ装置
3日前
日本航空電子工業株式会社
コネクタ
24日前
富士電機株式会社
半導体装置
3日前
トヨタ自動車株式会社
電池モジュール
23日前
TDK株式会社
電子部品
4日前
ニデックモビリティ株式会社
トランス
9日前
住友電気工業株式会社
耐熱電線
1か月前
矢崎総業株式会社
端子台
23日前
続きを見る