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公開番号2024144489
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2024117428,2020098710
出願日2024-07-23,2020-06-05
発明の名称活物質、電池およびこれらの製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/38 20060101AFI20241003BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、充放電による体積変化が小さい活物質を提供することを主目的とする。
【解決手段】本開示においては、SiおよびAlを少なくとも含有し、シリコンクラスレート型の結晶相を有し、上記Siおよび上記Alの合計に対する上記Alの割合が、0.1atm%以上、1atm%以下である、活物質を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ＳｉおよびＡｌを少なくとも含有する活物質であって、
前記活物質は、前記Ｓｉおよび前記Ａｌの合計に対する前記Ａｌの割合が、０．１ａｔｍ％以上、１ａｔｍ％以下であり、
前記活物質が、一次粒子の内部に空隙を有する、活物質。
続きを表示（約 300 文字）【請求項２】
前記空隙の空隙率が、２％以上、１５％以下である、請求項１に記載の活物質。
【請求項３】
前記活物質が、シリコンクラスレート型の結晶相を有する、請求項１または請求項２に記載の活物質。
【請求項４】
前記活物質が、前記シリコンクラスレート型の結晶相として、シリコンクラスレートII型の結晶相を有する、請求項３に記載の活物質。
【請求項５】
正極層と、負極層と、前記正極層および前記負極層の間に形成された電解質層と、を有する電池であって、
前記負極層が、請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の活物質を含有する、電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、活物質、電池およびこれらの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電池の開発が盛んに行われている。例えば、自動車産業界では、電気自動車またはハイブリッド自動車に用いられる電池の開発が進められている。また、電池に用いられる活物質として、Ｓｉが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、リチウムイオン電池の負極活物質として、計算上、シリコンクラスレートを使用することが可能であることが開示されている。具体的には、シリコンクラスレートとして、Ｓｉ
４６
およびＳｉ
３４
が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、結晶格子と、その結晶格子に内包されるゲスト物質とを含むクラスレート化合物を含有する電極活物質材料が開示されている。具体的に、ゲスト物質は、Ｂａ、Ｃａ、Ｌｉからなる群から選択される少なくとも一種を含み、結晶格子は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏからなる群から選択される少なくとも一種と、ＳｉおよびＳｎからなる群から選択される少なくとも一種とを含むことが開示されている。
【０００５】
また、非特許文献１には、Ｉ型の結晶相を有する、三元系のシリコンクラスレートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
米国特許出願公開第２０１２／００２１２８３号明細書
国際公開第２０１４／０５０１００号
【非特許文献】
【０００７】
Tiago F. T. Cerqueira et al., "Prediction and Synthesis of a Non-Zintl Silicon Clathrate", Chem. Mater. 2016, 28, 3711-3717
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
Ｓｉは理論容量が大きく、電池の高エネルギー密度化に有効である。その反面、Ｓｉは、充放電による体積変化が大きい。
【０００９】
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、充放電による体積変化が小さい活物質を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本開示においては、ＳｉおよびＡｌを少なくとも含有し、シリコンクラスレート型の結晶相を有し、上記Ｓｉおよび上記Ａｌの合計に対する上記Ａｌの割合が、０．１ａｔｍ％以上、１ａｔｍ％以下である、活物質を提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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