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公開番号2024160785
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-15
出願番号2023076141
出願日2023-05-02
発明の名称負極活物質粒子、負極活物質層、固体電池及び負極活物質粒子の製造方法
出願人トヨタ自動車株式会社,公立大学法人大阪
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 4/38 20060101AFI20241108BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本開示は、高いサイクル特性を実現することができる負極活物質粒子、そのような負極活物質粒子を有する固体電池、及びそのような負極活物質粒子の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示の負極活物質粒子は、粒子中に金属の部分及びこの金属の酸化物の部分を含み、特に、金属の部分の平均結晶子サイズが50～200nmであり、この金属の酸化物の部分の平均結晶子サイズが30nm以下である。本開示の固体電池は、本開示の負極活物質層を有する。本開示の負極活物質層は、本開示の負極活物質粒子、及び固体電解質を含む。負極活物質粒子を製造する本開示の方法は、金属亜酸化物粒子をメカノケミカル処理することで、金属の部分及びこの金属の酸化物の部分を得ることを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
粒子中に金属の部分及び前記金属の酸化物の部分を含む、負極活物質粒子。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記金属の部分の平均結晶子サイズが５０～２００ｎｍであり、かつ前記金属の酸化物の部分の平均結晶子サイズが３０ｎｍ以下である、請求項１に記載の負極活物質粒子。
【請求項３】
前記金属の部分が金属スズの部分であり、かつ前記金属の酸化物の部分が二酸化スズの部分である、請求項１又は２に記載の負極活物質粒子。
【請求項４】
請求項１に記載の負極活物質粒子、及び固体電解質を含む、負極活物質層。
【請求項５】
請求項４に記載の負極活物質層を有する、固体電池。
【請求項６】
金属亜酸化物粒子をメカノケミカル処理することで、前記金属の部分及び前記金属の酸化物の部分を得ることを含む、請求項１又は２に記載の負極活物質粒子の製造方法。
【請求項７】
前記メカノケミカル処理をボールミルによって行う、請求項６に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、負極活物質粒子、負極活物質層、固体電池及び負極活物質粒子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、リチウム、リン及び硫黄からなる硫化物系固体電解質と、周期律表の第１３族、第１４族のうちの少なくとも１種の元素を含む金属粉末からなる負極活物質と、を含む負極合材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－００３６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固体電池において、高いサイクル特性を実現することが求められている。
【０００５】
本開示は、高いサイクル特性を実現することができる負極活物質粒子、そのような負極活物質粒子を有する固体電池、及びそのような負極活物質粒子の製造方法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】
【０００６】
本件開示者等は、以下の手段により、上記課題を解決できることを見出した。
【０００７】
〈態様１〉粒子中に金属の部分及び前記金属の酸化物の部分を含む、負極活物質粒子。
〈態様２〉
前記金属の部分の平均結晶子サイズが５０～２００ｎｍであり、かつ前記金属の酸化物の部分の平均結晶子サイズが３０ｎｍ以下である、態様１に記載の負極活物質粒子。
〈態様３〉
前記金属の部分が金属スズの部分であり、かつ前記金属の酸化物の部分が二酸化スズの部分である、態様１又は２に記載の負極活物質粒子。
〈態様４〉
態様１～３のいずれか１項に記載の負極活物質粒子、及び固体電解質を含む、負極活物質層。
〈態様５〉
態様４に記載の負極活物質層を有する、固体電池。
〈態様６〉
金属亜酸化物粒子をメカノケミカル処理することで、前記金属の部分及び前記金属の酸化物の部分を得ることを含む、態様１又は２に記載の負極活物質粒子の製造方法。
〈態様７〉
前記メカノケミカル処理をボールミルによって行う、態様６に記載の方法。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、高いサイクル特性を実現することができる負極活物質粒子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本開示の負極活物質粒子（ＳｎＯ（ＭＣ））、一酸化スズ（ＳｎＯ）、スズ（Ｓｎ）、及び二酸化スズ（ＳｎＯ
２
）のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示すグラフである。
図２は、本開示の負極活物質粒子の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による高分解能像及び各領域の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）パターンを示す画像である。
図３は、本開示の負極活物質粒子についての、（ａ）電子線回折図形、及び（ｂ）強度プロファイルを示すグラフである。
図４は、本開示の負極活物質粒子についての、（ａ）Ｓｎ領域の暗視野像、及び（ｂ）画像解析により定量化した結晶子サイズの分布を示すグラフである。
図５は、本開示の負極活物質粒子についての、（ａ）ＳｎＯ
２
領域の暗視野像、及び（ｂ）画像解析により定量化した結晶子サイズの分布を示すグラフである。
図６は、負極活物質粒子としてＳｎを用いた場合の充放電曲線を示すグラフである。
図７は、負極活物質粒子として未処理のＳｎＯを用いた場合の充放電曲線を示すグラフである。
図８は、負極活物質粒子としてメカノケミカル処理したＳｎＯを用いた場合の充放電曲線を示すグラフである。
図９は、負極活物質粒子としてＳｎを用いた場合の、サイクルに伴う充放電容量及びクーロン効率の推移を示すグラフである。
図１０は、負極活物質粒子として未処理のＳｎＯを用いた場合の、サイクルに伴う充放電容量及びクーロン効率の推移を示すグラフである。
図１１は、負極活物質粒子としてメカノケミカル処理したＳｎＯを用いた場合の、サイクルに伴う充放電容量及びクーロン効率の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態について詳述する。なお、本開示は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、開示の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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